Guía Para La Protección Contra Incendios de Subestaciones Según El Estándar IEEE 979

8/12/2019 Gua Para La Proteccin Contra Incendios de Subestaciones Segn El Estndar IEEE 979

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ESCUELA POLITCNICA NACIONAL

FACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA YELECTRNICA

GUA PARA LA PROTECCIN CONTRA INCENDIOS DESUBESTACIONES SEGN EL ESTNDAR IEEE 979

PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIN DEL TTULO DE INGENIEROELCTRICO

NORA TATIANA ORTIZ [email protected]

DIRECTOR: Ing. LUIS [email protected]

Quito, Agosto 2011


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II

DECLARACIN

Yo Nora Tatiana Ortiz Hidalgo, declaro bajo juramento que el trabajo aqudescrito es de mi autora; que no ha sido previamente presentada para ningngrado o calificacin profesional; y, que he consultado las referencias bibliogrficasque se incluyen en este documento.

A travs de la presente declaracin cedo mis derechos de propiedad intelectualcorrespondientes a este trabajo, a la Escuela Politcnica Nacional, segn loestablecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por lanormatividad institucional vigente.

______________________Nora Tatiana Ortiz Hidalgo


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III

CERTIFICACIN

Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Nora Tatiana Ortiz Hidalgo,bajo mi supervisin.

___________________________Ing. LUIS RUALES CORRALESDIRECTOR DEL PROYECTO


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IV

AGRADECIMIENTO

Gracias Jehov, en primer lugar por haberme dado la vida, haberme permitidoconocerlo y vivir muchas alegras, por derramar siempre sobre mi familia muchasbendiciones, por brindarme la fortaleza necesaria para superar las adversidades,por enviarme a mi hijo a quin ms amo en este mundo, y por permitirme llevar acabo este Proyecto de Titulacin.

A mis padres, Nstor Ortiz y Martha Hidalgo por ser mi apoyo incondicional,

amarnos siempre a mis hermanos y a m, ensearnos valores cristianos y valoresmorales, no slo de boca sino con su propio ejemplo, gracias por haberantepuesto siempre nuestras necesidades y deseos a los suyos propios, porque apesar de nuestros errores ustedes nunca nos han dejado solos, y sobre todo mieterna gratitud por amar, cuidar, proteger y formar a mi hijito Diego, ya que connadie ms hubiera estado tan bien como con ustedes, de no ser as este Trabajono se habra llevado a cabo.

Adems de manera muy especial al Ing. Luis Ruales por todo su valioso tiempo yconocimiento compartido, por la paciencia y ayuda en el desarrollo de miproyecto.

Agradezco tambin al Ing. Hugo Villacs, por haber compartido conmigo losmedios de los que dispona para aportar valiosa informacin y su conocimiento

indispensables para la culminacin del presente proyecto de titulacin.


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V

DEDICATORIA

A mis padres, pero de manera muy especial a mi hijito Diego Armando, por ser elmotor que mueve mi vida, por ser una muestra de un amor sincero y hermoso, pordarme momentos de infinita alegra, y por ser el regalo ms maravilloso queJehov me dio.


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VI

CONTENIDODECLARACIN ............................................................................................................... II CERTIFICACIN ..............................................................................................................III AGRADECIMIENTO ........................................................................................................ IV DEDICATORIA ................................................................................................................. V CONTENIDO ................................................................................................................... VI NDICE DE FIGURAS ...................................................................................................... XI TABLAS ......................................................................................................................... XII GLOSARIO DE TRMINOS .......................................................................................... XIII RESUMEN ..................................................................................................................... XIV PRESENTACIN ........................................................................................................... XV

CAPTULO 1 INTRODUCCIN ................................................................................... 1

1.1 OBJETIVOS ...................................................................................................... 2 1.1.1 OBJETIVO GENERAL ................................................................................... 21.1.2 OBJETIVOS ESPECFICOS.......................................................................... 2

1.2 ALCANCE ......................................................................................................... 2 1.3 JUSTIFICACIN ............................................................................................... 3

CAPTULO 2 DEFINICIONES GENERALES .............................................................. 4 2.1 COMBUSTIN .................................................................................................. 4

2.1.1 COMBUSTIBLE ............................................................................................. 42.1.2 COMBURENTE ............................................................................................. 42.1.3 ENERGA DE ACTIVACIN .......................................................................... 5

2.2 TIPOS DE COMBUSTIN ................................................................................ 5 2.3 RESULTADOS DE LA COMBUSTIN ............................................................. 5

2.3.1 HUMO ........................................................................................................... 52.3.2 LLAMA .......................................................................................................... 62.3.3 GASES .......................................................................................................... 62.3.4 CALOR .......................................................................................................... 7

2.4 MTODOS DE TRANSMISIN DE CALOR ..................................................... 7 2.5 TRINGULO Y TETRAEDRO DEL FUEGO[4] ................................................. 8 2.6 FASES DEL FUEGO ........................................................................................10 2.7 FENMENOS DEL FUEGO .............................................................................11

2.8 CLASIFICACIN DE LOS FUEGOS[2] ...........................................................12 2.9 MTODOS DE EXTINCIN DE INCENDIOS[5] ..............................................14


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VII

CAPTULO 3 DESARROLLO DE LA GUA DE PROTECCIN CONTRA INCENDIOSDE SUBESTACIONES ....................................................................................................15

3.1 INTRODUCCIN .............................................................................................15 3.2 CASAS DE CONTROL Y CASETAS DE TABLEROS DE CONTROL.............15

3.2.1 GENERAL ....................................................................................................153.2.2 CONDUCTORES .........................................................................................163.2.3 SALIDAS ......................................................................................................163.2.4 BLOQUEOS DE PUERTAS ..........................................................................173.2.5 EXTINTORES ..............................................................................................173.2.6 SISTEMAS DE DETECCIN DE INCENDIOS .............................................193.2.7 MATERIALES COMBUSTIBLES ..................................................................263.2.8 VENTILACIN..............................................................................................283.2.9 ILUMINACIN ..............................................................................................293.2.10 CONSTRUCCIN ....................................................................................323.2.11 USOS .......................................................................................................333.2.12 TELFONOS ............................................................................................333.2.13 BATERAS ................................................................................................33

3.3 TRANSFORMADORES ...................................................................................34

3.3.1 GENERAL ....................................................................................................343.3.2 SISTEMAS FIJOS DE EXTINCIN DE INCENDIOS ....................................353.3.3 ACTUACIN DE LOS SISTEMAS DE EXTINCIN .....................................373.3.4 CONTENCIN DEL ACEITE ........................................................................373.3.5 DESCARGADORES DE SOBREVOLTAJES (PARARRAYOS) ....................41

3.4 SEPARACIN E INFORMACIN GENERAL..................................................41 3.4.1 ACEITE DE AISLAMIENTO ..........................................................................413.4.2 BARRERAS CONTRA INCENDIOS .............................................................423.4.3 INSTALACIN DE TRANSFORMADORES EXTERIORES ..........................433.4.4 VAS FLUVIALES .........................................................................................463.4.5 ALIVIADORES DE PRESIN .......................................................................463.4.6 VENTILACIN PARA EXPLOSIONES .........................................................463.4.7 SOPORTES .................................................................................................473.4.8 OTROS PELIGROS .....................................................................................47

3.5 INSTALACIONES DE CONDUCTORES ..........................................................47

3.5.1 INSTALACIONES EXTERIORES .................................................................473.5.2 RECORRIDOS VERTICALES DE CONDUCTORES ....................................49


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VIII

3.6 SISTEMAS DE EXTINCIN DE INCENDIOS ..................................................50 3.6.1 AGUA ...........................................................................................................503.6.2 DIXIDO DE CARBONO .............................................................................50

3.6.3 QUMICOS SECOS ......................................................................................513.6.4 ESPUMGENOS .........................................................................................513.6.5 APLICACIN ................................................................................................52

3.7 COMPONENTES DE LA SUBESTACIN .......................................................54 3.7.1 PARARRAYOS.............................................................................................543.7.2 DESCARGAS ATMOSFRICAS DIRECTAS ...............................................543.7.3 PUESTAS A TIERRA ...................................................................................543.7.4 SENSORES DE FALLAS Y DISPOSITIVOS DE INTERRUPCIN ...............543.7.5 CELDAS METAL-CLAD .............................................................................543.7.6 REACTORES LLENOS DE ACEITE .............................................................553.7.7 CAPACITORES DE POTENCIA ...................................................................553.7.8 MOTORES A DISEL O GASOLINA ............................................................553.7.9 SISTEMAS DE MANEJO DE COMBUSTIBLE .............................................563.7.10 RELS Y PANELES DE CONTROL .........................................................573.7.11 COMPONENTES CON GAS COMO AISLAMIENTO ................................573.7.12 PLANTAS DE BOMBEO DE CONDUCTORES CON ACEITE A ALTAPRESIN .................................................................................................................57

3.8 SUBESTACIONES INTERIORES ....................................................................57 3.8.1 CONDUCTORES .........................................................................................573.8.2 EQUIPO LLENO DE ACEITE .......................................................................583.8.3 SISTEMAS DE EXTINCIN .........................................................................593.8.4 BARRERAS CONTRA INCENDIOS .............................................................593.8.5 CARACTERSTICAS DE CONSTRUCCIN ................................................59

3.9 EXTINCIN DE INCENDIOS ...........................................................................60 3.9.1 ENTRENAMIENTO ......................................................................................603.9.2 CUERPO DE BOMBEROS ...........................................................................603.9.3 DISPONIBILIDAD DEL AGUA ......................................................................613.9.4 EQUIPO DESENERGIZADO ........................................................................613.9.5 EQUIPO ENERGIZADO ...............................................................................61

CAPTULO 4 APLICACIN DE LA GUA A LA SUBESTACIN DE ALTO VOLTAJE

EL INGA


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IX

4.1 CASAS DE CONTROL Y CASETAS DE TABLEROS DE CONTROL.............63 4.1.1 CABLES DE FUERZA Y DE CONTROL DE BAJO VOLTAJE (HASTA 600V) 63

4.1.2 INSTALACIN DE CORTAFUEGOS ...........................................................634.1.3 SALIDAS ......................................................................................................644.1.4 BLOQUEOS DE PUERTAS ..........................................................................644.1.5 EXTINTORES PORTTILES ........................................................................654.1.6 SISTEMAS DE DETECCIN DE INCENDIOS .............................................654.1.7 MATERIALES COMBUSTIBLES ..................................................................664.1.8 VENTILACIN..............................................................................................674.1.9 ILUMINACIN DE LOS MEDIOS DE SALIDA Y DE EMERGENCIA ............67

4.1.10 CONSTRUCCIN ....................................................................................684.1.11 USOS .......................................................................................................694.1.12 TELFONOS ............................................................................................694.1.13 BATERAS ................................................................................................70

4.2 TRANSFORMADORES ...................................................................................70 4.2.1 SISTEMA FIJO DE EXTINCIN DE INCENDIOS ........................................704.2.2 ACTUACIN DE LOS SISTEMAS DE EXTINCIN .....................................714.2.3 CONTENCIN DEL ACEITE ........................................................................724.2.4 DESCARGADORES .....................................................................................72

4.3 SEPARACIN E INFORMACIN GENERAL..................................................73 4.3.1 BARRERAS CONTRA INCENDIOS .............................................................734.3.2 INSTALACIN DE TRANSFORMADORES EXTERIORES ..........................734.3.3 OTROS PELIGROS .....................................................................................74

4.4 INSTALACIONES EXTERIORES DE CABLES ...............................................74 4.5 SISTEMAS DE EXTINCIN DE INCENDIOS ..................................................74

4.5.1 AGUA ...........................................................................................................744.5.2 TUBERAS ...................................................................................................744.5.3 VLVULAS ...................................................................................................754.5.4 MANMETROS ...........................................................................................754.5.5 ESTACIONES DE MANGUERAS .................................................................75

4.6 COMPONENTES DE LA SUBESTACIN .......................................................76 4.6.1 DESCARGADORES .....................................................................................76

4.6.2 DESCARGAS ATMOSFRICAS DIRECTAS ...............................................764.6.3 PUESTAS A TIERRA ...................................................................................77


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X

4.6.4 REACTORES LLENOS DE ACEITE .............................................................774.6.5 CAPACITORES DE POTENCIA ...................................................................774.6.6 MOTORES A DIESEL ..................................................................................78

4.6.7 SISTEMAS DE MANEJO DE COMBUSTIBLE .............................................784.6.8 COMPONENTES CON GAS COMO AISLAMIENTO....................................78

4.7 EXTINCIN DE INCENDIOS ...........................................................................79 4.7.1 DISPONIBILIDAD DEL AGUA ......................................................................794.7.2 BOMBAS ......................................................................................................794.7.3 CLCULO DEL CAUDAL DE BOMBEO [13] ................................................794.7.4 CLCULO DEL VOLMEN DE RESERVA DE AGUA CONTRA INCENDIOS[13] 80

CAPTULO 5 ANLISIS ECONMICO ......................................................................82

5.1 EVALUACIN ECONMICA ...........................................................................82 5.1.1 COSTOS EVITADOS ...................................................................................87

CAPTULO 6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................88

6.1 CONCLUSIONES ............................................................................................88 6.2 RECOMENDACIONES ....................................................................................89

REFERENCIAS ........................................................................................................... 8990ANEXOS ................................................................................................................. 8992


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XI

NDICE DE FIGURAS

Figura 2-1Tringulo del fuego ................................................................................ 9Figura 2-2 Tetraedro del fuego .............................................................................. 9Figura 2-3 Smbolo de Fuego Clase A ................................................................ 12Figura 2-4 Smbolo de Fuego Clase B ................................................................ 12Figura 2-5 Smbolo de Fuego Clase C ................................................................ 13Figura 2-6 Smbolo de Fuego Clase D ................................................................ 13Figura 2-7 Smbolo de Fuego Clase K ................................................................ 14Figura 3-1 Ubicacin de Detector Tipo Punto ...................................................... 22Figura 3-2 Detectores de humo colocados bajo Piso Flotante [8] ....................... 25Figura 3-3 Ejemplos de distancias de separacin en Transformadores Exteriores ............................................................................................................................. 44Figura 3-4 Barrera contra Incendios en Transformadores ................................... 45Figura 4-1 Colocacin de Cortafuegos en Bandejas de Cables .......................... 64Figura 4-2 Sistemas de Ventilacin ..................................................................... 67


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XII

TABLAS

Tabla 3-1 Valores Tpicos De La Cantidad De Aceite Contenida EnTransformadores De Potencia Y Disyuntores [6] ................................................. 43Tabla 3-2 Mnima Distancia Entre Pequeos Transformadores Y Edificios ......... 44Tabla 3-3 Corriente De Retorno A Travs Del Chorro De La Manguera .............. 62Tabla 4-1Caractersticas De Las Edificaciones Existentes En La Subestacin ElInga ..................................................................................................................... 68Tabla 4-2 Nmeros Telefnicos De Emergencia ................................................. 69Tabla 5-1 Costo De La Proteccin Pasiva ........................................................... 85Tabla 5-2 Costo De La Proteccin Activa ............................................................ 87


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XIII

GLOSARIO DE TRMINOS

ANSI Instituto Nacional Americano de EstndaresNFPA Asociacin Nacional de Prevencin de IncendiosAPI Instituto Americano del PetrleoCELEC Corporacin Elctrica del Ecuadorgal/min Galn por minutoIED Dispositivo Electrnico InteligenteIEEE Instituto de Ingenieros Elctricos y ElectrnicoskPa Kilo PascalkV Kilo Voltiolpm Litros por minutol/s/m2 Litros por segundo por metro cuadradolux IluminanciamA Mili Amperiom/s Metro por segundoMVA Mega Volta AmperioNA Normalmente AbiertoNPT Rosca de Tubera Cnica AmericanaNST Estndar Nacional de RoscasPVC Cloruro de PoliviniloPVC-C Cloruro de Polivinilo Clorado

SF6 Hexafluoruro de AzufreUL/FM UnderwritesLaboratories/Factory MutualVcc Voltaje corriente continua

m Ohmio metro


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XIV

RESUMEN

En este trabajo se presenta una Gua para la proteccin contra incendios desubestaciones elctricas segn el estndar IEEE 979, con su aplicacin a lasubestacin elctrica de alto voltaje El Inga perteneciente a la empresa pblicaCELEC EP, Unidad de Negocios Transelectric. Se incluye una evaluacineconmica del costo de la implementacin de las medidas pasivas de proteccinde incendios, medidas activas y los costos evitados gracias a la implementacinde este sistema de seguridad.

Debido a que la subestacin elctrica El Inga est en proceso de diseopreliminar no se puede detallar todas las caractersticas del sistema fijo deextincin de incendios que proteger al equipo ms costoso y que representa elriesgo ms alto, como es el transformador de potencia. Pero s se presentanelementos y consideraciones especficos para la proteccin de estos y otrosequipos de la subestacin.

Las medidas pasivas de proteccin contra incendios garantizan que los materialesa utilizarse en la construccin de los edificios de la subestacin impidan o retrasenla propagacin del fuego y por ltimo faciliten su extincin, proporcionando eltiempo necesario para la evacuacin del personal y minimizan los daosmateriales, salvaguardando las vidas y los bienes. Todos los materiales aemplearse en la subestacin El Inga sern incombustibles y/o tendrn un ndice

de resistencia al fuego 60 .

Los sistemas de proteccin activa actan directamente en la extincin delincendio, para dicha subestacin se contar con un sistema automtico fijo deextincin de agua pulverizada para la proteccin de los transformadores depotencia, extintores porttiles para combatir fuego de tamao limitado yestaciones de mangueras (gabinetes).


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XV

PRESENTACIN

El estudio realizado en este proyecto de titulacin proporciona una visin paraayudar a los ingenieros encargados del diseo, la operacin y el mantenimientode las subestaciones elctricas a identificar los posibles peligros que podranocasionar incendios, identificar las apropiadas medidas de proteccin contra losmismos y evaluar los beneficios de incorporar estas medidas.

El captulo I establece la importancia que tiene el desarrollo de una gua deproteccin contra incendios orientada a aplicarse en las subestaciones elctricasy la seleccin del sistema de proteccin adecuado para una subestacinespecfica y cada uno de los componentes de la misma, en conformidad con elestndar IEEE 979, en el cual se basa la gua.

El captulo II hace un repaso general de los criterios y conceptos que se manejanen cuanto al estudio del fuego se refiere. Analizando el concepto de combustin ysus elementos componentes. Se hace una diferenciacin e identificacin de lasclases de fuego existentes para la utilizacin del sistema de extincin msapropiado.

El captulo III establece las directrices sugeridas por la norma IEEE 979 para los

distintos tipos de subestaciones existentes en nuestro pas, adaptndolas as alas necesidades particulares de cada subestacin especfica, de las partesconstitutivas de las mismas y ampla el criterio de los ingenieros y personal de lassubestaciones mostrando consideraciones que han sido ampliamente aceptadaspor la industria.


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XVI

El captulo IV es una aplicacin de la gua desarrollada en el captulo III a lasubestacin de alto voltaje El Inga perteneciente a la empresa pblica CELECEP, Unidad de Negocios TRANSELECTRIC, que implica la utilizacin demateriales ignfugos y con adecuados ndices de resistencia al fuego en laconstruccin del interior y exterior de la subestacin, tanto en los edificios comoen el equipo elctrico, guardando tambin las distancias necesarias para evitar elriesgo de ocurrencia de dao por incendios entre equipos y construccionesvecinas.

El captulo V es un anlisis econmico del costo que tendra la implementacin,

operacin y mantenimiento del sistema de proteccin contra incendios en lasubestacin de alto voltaje El Inga.

Finalmente en el captulo VI se pone a consideracin resultados importantesobtenidos al realizar el trabajo, las conclusiones finales y se hacen ciertasrecomendaciones referentes al tema.


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CAPTULO 1 INTRODUCCIN

La ocurrencia de incendios en subestaciones ha sido histricamente baja, pero losposibles impactos de un incendio pueden ser catastrficos, afectar seriamente elsuministro de energa a los consumidores, los ingresos y los bienes de laempresa. Pueden representar tambin una amenaza para el personal de lasubestacin y pblico en general.El reconocimiento de las posibles amenazas que podran ser causantes de unincendio, los riesgos involucrados y las apropiadas medidas para su mitigacinson algunas de las consideraciones clave para el diseo y operacin desubestaciones nuevas existentes.A pesar de que en nuestro pas no ha sido muy considerado este tema y lassubestaciones elctricas no cuentan con las debidas instalaciones resistentes aincendios ni con adecuados sistemas de proteccin contra este tipo deeventualidades se quiere motivar e incentivar a prestar atencin y tomar encuenta este tema para que las nuevas subestaciones sean diseadas y

construidas de forma que sean seguras contra incendios.Los activos ms importantes de una empresa son su personal de trabajo y susinmuebles o equipos, por lo que su seguridad es un asunto de vital importancia.Entonces se debe tratar de disminuir al mnimo la ocurrencia, as como los daosy prdidas productos de un incendio. Esto se logra no con una simple observacinde las recomendaciones de esta gua sino con su aplicacin de acuerdo al tipo desubestacin o componente de la misma.

El mximo aprovechamiento de las recomendaciones mostradas a lo largo deldesarrollo de la gua y de las nuevas tcnicas y tecnologas existentes nospermitir obtener instalaciones cada vez ms confiables y seguras, enconformidad con el Estndar IEEE 979 y con el Cdigo Elctrico Americano(National Electrical Code, Ao 2008) como se pretende en este trabajo.


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1.1 OBJETIVOS

1.1.1 OBJETIVO GENERAL

Realizar una gua de diseo para la proteccin contra incendios de subestacioneselctricas y aplicarla en la subestacin de Alto Voltaje El Inga de CELEC EP-TRANSELECTRIC.

1.1.2 OBJETIVOS ESPECFICOS

Proporcionar directrices a los ingenieros de subestaciones para el diseode sistemas de proteccin contra incendios, equipos y prcticas quepodran realizarse para proteger a la subestacin ante este tipo de eventos.

Orientar en el diseo de subestaciones especficas y de componentes delas mismas que puedan disminuir la posibilidad de ocurrencia de unincendio o que ste se salga de control.

Indicar las medidas a efectuarse por parte del personal de la subestacinen caso de que se produzca un incendio.

Aplicar las directrices dadas en la gua a la subestacin de Alto Voltaje ElInga de 230 kV a 138 kV y determinar su apropiado sistema de proteccincontra incendios.

Hacer un estudio del costo de la aplicacin del sistema de proteccin en lasubestacin El Inga

1.2 ALCANCE

En base al desarrollo de una gua que muestre las prcticas contra incendios ensubestaciones se har la aplicacin de la misma en la subestacin de Alto VoltajeEl Inga, perteneciente a CELEC EP-TRANSELECTRIC. De tal manera que tantoel diseo, los equipos crticos de la subestacin, las distancias de separacinentre ellos, como los materiales empleados en la construccin de la misma tenganlos adecuados ndices de resistencia a incendios.


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1.3 JUSTIFICACIN

Los incendios en las subestaciones elctricas son una amenaza latente, siendo

los ms devastadores los que involucran equipo elctrico energizado y de vitalimportancia en el funcionamiento correcto de la subestacin, como:transformadores, generadores, disyuntores. Una falla elctrica dentro de estosequipos, la infiltracin de agua, falla en el aislamiento o corrientes de fallaexternas pueden producir un arco elctrico que puede resultar en un incendio,acompaado de grandes prdidas de activos, daos al personal de la subestacine interrupciones de servicio.

Por este motivo uno de los pasos clave en el diseo de nuevas subestaciones y lavaloracin de subestaciones existentes es la identificacin de las condiciones enlas que puede existir peligros de incendio, para que una vez lograda se puedanincorporar las medidas necesarias para eliminar o reducir esta amenaza.Existen varios tipos de medidas que podran aplicarse, divididas en las categorasde: Seguridad de la Vida, Proteccin Pasiva contra incendios, Proteccin Activa yProteccin Manual. El cumplimiento de ellas puede disminuir en gran manera elriesgo de ocurrencia de un incendio o puede ayudar a su deteccin temprana.


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CAPTULO 2 DEFINICIONES GENERALES

2.1 COMBUSTIN

La combustin es una reaccin de oxidacin exotrmica de una sustancia (o unamezcla de ellas) denominada combustible, con el oxgeno. Como consecuenciade la reaccin de combustin se tiene el desprendimiento de calor acompaadade humo, llama o ambos.La combustin para llevarse a cabo necesita directamente oxgeno o una mezclade sustancias que contengan oxgeno, denominada comburente y adems una

cierta cantidad de energa llamada energa de activacin [1].

2.1.1 COMBUSTIBLE

Sustancia que en presencia de oxgeno y aportndole cierta energa deactivacin, es capaz de arder. Los combustibles pueden clasificarse segn sunaturaleza en:

Combustibles slidos: Carbn mineral, madera, plstico, textiles, etc. Combustibles lquidos: Productos de destilacin del petrleo (gasolina, gas-

oil, fuel-oil, aceites, etc.), alcoholes, disolventes, etc. Combustibles gaseosos: Gas natural, metano, propano, butano, etileno,

hidrgeno, etc.

2.1.2 COMBURENTE

Sustancia que oxida al combustible. Por lo general es el oxgeno atmosfrico, quese encuentra normalmente en el aire, con una concentracin porcentual envolumen aproximada del 21%. Todos los comburentes tienen en su composicinoxgeno disponible, ya sea en forma de oxgeno molecular, ozono, o diversosxidos u oxcidos que ceden el oxgeno al momento de la combustin. Para quese produzca la combustin es necesaria la presencia de una proporcin mnima

de oxgeno, que por regla general va de un 15% hasta en casos extremos de un5%.


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2.1.3 ENERGA DE ACTIVACIN

Es la energa necesaria para que la reaccin se inicie. Las fuentes de ignicin que

proporcionan esta energa pueden ser: sobrecargas, cortocircuitos, rozamientosentre partes metlicas, equipos de soldadura, reacciones qumicas, chispas, etc.

2.2 TIPOS DE COMBUSTIN

En funcin de la velocidad en que se desarrollan, se clasifican en [2]:

Combustiones Lentas: Se producen sin emisin de luz y con poca emisinde calor. Se dan en lugares con escasez de aire, combustibles muycompactos o cuando la generacin de humos enrarece la atmsfera, comoocurre en stanos y habitaciones cerradas. Son muy peligrosas, ya que enel caso que entre aire fresco puede generarse una sbita aceleracin delincendio, e incluso una explosin.

Combustiones rpidas: Son las que se producen con fuerte emisin de luzy calor, con llamas.

Cuando las combustiones son muy rpidas, o instantneas, se producenlas explosiones. Las atmsferas de polvo combustible en suspensin sonpotencialmente explosivas. Cuando la velocidad de propagacin del frenteen llamas es menor que la velocidad del sonido (340 / ), a la explosinse le llama deflagracin. Cuando la velocidad de propagacin del frente dellamas es mayor que la velocidad del sonido, se le llama detonacin.

2.3 RESULTADOS DE LA COMBUSTINLos resultados de la combustin son humo, llama, calor y gases.

2.3.1 HUMO

Aparece por una combustin incompleta, en la que pequeas partculas se hacenvisibles, pudiendo impedir el paso de la luz. El humo puede ser tambin

inflamable, cuando la proporcin de oxgeno y calor es la adecuada. Es irritante,


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provoca lagrimeo, tos, estornudos, etc., y puede causar dao al aparatorespiratorio. Su color depende de los materiales que estn quemndose:

Color Blanco o Gris Plido: Indica que arde libremente.

Negro o Gris Oscuro: Indica normalmente fuego caliente y falta deoxgeno.

Amarillo, Rojo o Violeta: Generalmente indica la presencia de gasestxicos.

2.3.2 LLAMA

La llama es un gas incandescente. Ardern siempre con llama los combustibleslquidos y gaseosos. Los combustibles lquidos se volatilizan, debido al calor y laelevada temperatura de la combustin, inflamndose y ardiendo como los gases.Los combustibles slidos ardern con llama, cuando se produzcan, pordescomposicin, suficientes compuestos voltiles, como sucede con las hullas

grasas, las maderas, etc. El coque arde prcticamente sin llama, debido a la totalausencia de compuestos voltiles.Como norma general diremos que, el fuego, en una atmsfera rica en oxgeno, esacompaado de una luminosidad llamada Llama, que se manifiesta como el factordestructivo de la combustin, raramente separado de ella.

2.3.3 GASES

Son el producto resultante de la combustin. Pueden ser txicos, constituyendouno de los factores ms peligrosos de un incendio. El monxido de carbono ()es un gas txico, incoloro, inodoro e inspido, que se produce en combustionesincompletas. Reacciona con la hemoglobina impidiendo el transporte de oxgeno atravs de la sangre. Su inhalacin puede ser mortal. El dixido de carbono ( )

es el gas tpico de la combustin. No es venenoso, aunque desplaza al oxgenodel aire pudiendo producir la muerte por asfixia. El Cianuro de Hidrgeno ()


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se produce como resultado de la combustin de materiales que contienennitrgeno como la lana y las fibras sintticas. El cido Clorhdrico () sedesprende cuando se calientan algunos materiales plsticos como el PVC.

2.3.4 CALOR

Es la transferencia de energa entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de unmismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Este flujo siempreocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menortemperatura, ocurriendo la transferencia de calor hasta que ambos cuerpos se

encuentren en equilibrio trmico.La energa que puede intercambiar un cuerpo con su entorno depende del tipo detransformacin que se efecte sobre ese cuerpo y por tanto depende del camino.Los cuerpos no tienen calor sino energa interna. El calor es parte de dichaenerga interna (energa calorfica), transferida de una regin a otra.

2.4 MTODOS DE TRANSMISIN DE CALOR

Los tres modos fundamentales en que se transfiere el calor son conduccin,conveccin y radiacin [3].

Conduccin: Flujo de calor a travs de medios slidos por la vibracininterna de las molculas y de los electrones libres y por choques entreellas. Las molculas y los electrones libres de la fraccin de un sistema contemperatura alta vibran con ms intensidad que las molculas de otras

regiones del mismo sistema o de otros sistemas en contacto contemperaturas ms bajas. Las molculas con una velocidad ms alta chocancon las molculas menos excitadas y transfieren parte de su energa a lasmolculas con menos energa en las regiones ms fras del sistema. Lasmolculas que absorben el excedente de energa tambin adquirirn unamayor velocidad vibratoria y generarn ms calor. Los metales son losmejores conductores trmicos; mientras que los materiales no metlicos

son conductores trmicos imperfectos.


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Conveccin: Es el flujo de calor mediante corrientes dentro de un fluido(lquido o gaseoso). La conveccin es el desplazamiento de masas dealgn lquido o gas. Cuando una masa de un fluido se calienta al estar encontacto con una superficie caliente, sus molculas se separan y sedispersan, causando que la masa del fluido llegue a ser menos densa.Cuando llega a ser menos denso se desplazar hacia arriba uhorizontalmente hacia una regin fra, mientras que las masas menoscalientes, pero ms densas, del fluido descendern o se movern en unsentido opuesto al del movimiento de la masa ms caliente (el volumen defluido menos caliente es desplazado por el volumen ms caliente).

Mediante este mecanismo los volmenes ms calientes transfieren calor alos volmenes menos calientes de ese fluido (un lquido o un gas).

Radiacin: Es la transferencia de calor debido a ondas electromagnticas,las sustancias que intercambian calor no requieren de un medio para supropagacin. La energa irradiada se mueve a la velocidad de la luz. Porejemplo, el calor irradiado por el Sol se puede intercambiar entre la

superficie solar y la superficie de la Tierra sin calentar el espacio detransicin. El calor radiado es una de las fuentes por las cuales el fuegopuede extenderse. Por esto hay que prestar mucha atencin a loselementos que puedan transmitir calor por este mtodo.

2.5 TRINGULO Y TETRAEDRO DEL FUEGO[4]

El fuego no puede existir sin la conjuncin simultnea del Combustible (materialque arde), Comburente (oxgeno del aire) y de la energa de activacin (chispasmecnicas, soldaduras, fallas elctricas, etc.). Si falta alguno de estos elementos,sus parmetros estn fuera de los valores necesarios o intencionalmente seelimina uno de ellos, la combustin no es posible.A cada uno de estos elementos se los representa como los lados de un tringulo,que recibe el nombre de Tringulo del Fuego, figura 2-1.


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Representa una combustin sin llama o incandescente.

Figura 2-1Tringulo del fuego

Debido a que con la representacin anterior no se pueden explicar ciertoscomportamientos en determinados fuegos, y para que el fuego progrese, laenerga desprendida en el proceso tiene que ser suficiente para que ocurra laReaccin en Cadena, que se produce cuando el mucho calor procedente de unareaccin exotrmica es radiado otra vez hacia el combustible.

Estos cuatro factores forman el denominado Tetraedro del fuego, figura 2-2.

Figura 2-2 Tetraedro del fuego


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2.6 FASES DEL FUEGO

Las fases del fuego se dividen de la siguiente manera:

Fase Incipiente: En la primera fase, el oxgeno contenido no ha sidosignificativamente reducido y el fuego se encuentra produciendo vaporesde agua , dixido de carbono , dixido de azufre ,monxido de carbono . Se caracteriza porque no hay llamas, hay pocohumo, la temperatura es baja y se genera gran cantidad de partculas decombustin.

Fase de Libre Combustin: Es el momento en el cual se desarrolla elincendio como tal, empieza la propagacin del fuego debido a que losmateriales entran en combustin simultnea.En esta fase hay ms material combustible involucrado, mayor cantidad dehumo, el oxgeno se reduce y la temperatura en las partes superioresalcanza los700 . En esta fase se cuenta con menos tiempo para atacar alfuego.

Fase Latente: Esta fase se caracteriza por no presentar llama, pero el calory la presin presentes en el lugar pueden iniciar nuevamente el fuego conaquellos materiales combustibles que no fueron alcanzados. Es la mspeligrosa de las fases de un incendio, las temperaturas, humo y gases dela combustin estn por encima de los537 . El ser humano no soportaestas temperaturas porque al respirar el aire y gases calientes deinmediato le provocan un colapso respiratorio. El humo y gases generadoshacen el efecto de olla de presin que tarde o temprano provocarn unaexplosin.


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2.7 FENMENOS DEL FUEGO

Dentro de las estructuras cerradas o confinadas hay ciertos fenmenos

especiales del fuego [5]. Algunos de ellos son:

Back-draft: Es un Incendio rpido o explosivo de los gases calientes quetiene lugar cuando se introduce oxgeno en un edificio que no ha sidoventilado adecuadamente y tiene un suministro deficiente de oxgenodebido al incendio.

Flash-over: Es una transicin rpida al estado donde todas las superficiesde los materiales contenidos en un compartimiento se ven involucrados enun incendio.

Flame-over: Es una propagacin que ocurre a gran velocidad a travs delos techos y las paredes (que contienen elementos combustibles). Lasllamas corren y se propagan por los planos altos canalizadas por techos yparedes.

Boil-over: Rebosamiento violento de un lquido combustible incendiado(generalmente, petrleo crudo), cuya densidad y punto de ebullicin son,respectivamente inferior y superior a los del agua, producido por laebullicin brusca de la capa de agua existente en el fondo del recipienteque lo contiene. La destilacin del lquido genera residuos viscosos, cuyadensidad es superior a la del lquido y cuya temperatura es superior a la delpunto de ebullicin del agua. Los residuos forman una capa llamada olacaliente, que desciende por el tanque lentamente, aunque a una velocidadsuperior a la de la bajada del nivel de la superficie del lquido debido a sucombustin. Cuando la ola caliente alcanza la capa de agua, provoca unaebullicin brusca. El vapor generado expulsa violentamente del recipienteal lquido incendiado.


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2.8 CLASIFICACIN DE LOS FUEGOS[2]

Fuego Clase A: Son aquellos que se producen en materiales combustibles,

comunes y slidos como madera, papeles, cartones, textiles, plsticos, etc.Cuando estos materiales se queman, dejan residuos en forma de brasas ocenizas. El smbolo que se usa es la letra A, en blanco, sobre un tringulocon fondo verde (figura 2-3).

Figura 2-3 Smbolo de Fuego Clase A

Fuego Clase B: Estos son producidos por combustibles lquidos

inflamables como petrleo, bencina, parafina, pinturas, alcohol, etc.Tambin se incluyen, el gas licuado y algunas grasas utilizadas en lalubricacin de mquinas. Estos fuegos, a diferencia de los anteriores, nodejan residuos al quemarse. Su smbolo es una letra B en color blanco,sobre un cuadrado con fondo rojo (figura 2-4).

Figura 2-4 Smbolo de Fuego Clase B


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Fuego Clase C: Estos son comnmente identificados como fuegoselctricos. En forma ms precisa, son aquellos que se producen enequipos o instalaciones bajo carga elctrica, es decir, que se encuentranenergizados. Su smbolo es la letra C en color blanco, sobre un crculo confondo azul.

Figura 2-5 Smbolo de Fuego Clase C

Fuego Clase D: Son producidos por polvos o virutas de aleaciones demetales livianos como aluminio, magnesio, etc. Su smbolo es la letra D decolor blanco, en una estrella con fondo amarillo.

Figura 2-6 Smbolo de Fuego Clase D

Fuego Clase K: Es aquel fuego que se produce y se desarrolla en losextractores y filtros de campanas de cocinas, donde se acumula la grasa yotros componentes combustibles que al alcanzar altas temperaturas seproduce combustin espontnea. Su smbolo es un cuadrado de colornegro con una letra K de color blanco en su interior.


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Figura 2-7 Smbolo de Fuego Clase K

2.9 MTODOS DE EXTINCIN DE INCENDIOS[5]

Los mtodos de extincin de incendios se dividen de la siguiente manera:

Enfriamiento: Es la reduccin de temperatura presente en el proceso delfuego y hace que la misma caiga por debajo de su punto de inflamabilidad.En este mtodo se utiliza agua.

Sofocacin: Es la reduccin del oxgeno presente en el aire. Esto se lograen un principio, envolviendo el incendio en forma tal que no hayacirculacin de vapor y aire y/o aplicando un gas inerte que no alimente lacombustin y que sea ms pesado que el aire para que lo desplace. Estose logra en un principio con Dixido de Carbono.

Remocin: Es la eliminacin del material combustible en forma directa,apartando del fuego el material combustible, o separando los vapores delcombustible. Esto se logra en un principio con Polvo Qumico Seco,

Espuma.

Inhibicin qumica de la llama: Es la eliminacin de los radicales libresdesprendidos en la descomposicin qumica del material que se quema.Esto se logra en un principio con Polvo Qumico Seco.


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CAPTULO 3 DESARROLLO DE LA GUA DEPROTECCIN CONTRA INCENDIOS DE

SUBESTACIONES

3.1 INTRODUCCIN

Cabe mencionar que la gua escrita a continuacin direccionar a los ingenieros ypersonal de las subestaciones elctricas en la determinacin del diseo, equiposy prcticas que se estiman necesarias para la seguridad de la subestacin. Nadacontenido en esta gua es obligatorio, el nico propsito es brindar orientacinpresentando una serie de aspectos que deberan considerarse en el diseo desubestaciones, de una subestacin especfica, o de componentes de las mismas.

Es por esta razn que el Instituto de Ingenieros Elctricos y Electrnicos (IEEE,por sus siglas en ingls) ha publicado el Estndar IEEE 979 [6], que muestra laamplia experiencia y conocimiento de personas expertas en este campo y en elcual est basado el presente captulo y trabajo en general.El uso de una norma IEEE es totalmente voluntario y no implica que no existanotras formas de obtener los resultados pretendidos.

3.2 CASAS DE CONTROL Y CASETAS DE TABLEROS DECONTROL

3.2.1 GENERAL

En esta seccin se encuentran recomendaciones de prcticas de proteccincontra incendios que deberan usarse como gua en el diseo de las casas ycasetas de control de la subestacin.


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3.2.2 CONDUCTORES

Los conductores instalados ya sea en bandejas, debajo del piso (piso flotante), o

en zanjas en el piso, pueden propagar un incendio de un rea a otra, o de unaparte del equipo a otra. Por lo tanto se sugiere tomar las siguientes precauciones:

Las cubiertas removibles para las zanjas debern estar hechas de metal ode material ignfugo.

Si es piso flotante, se deber considerar el uso de un Sistema de

Proteccin contra incendios debajo del piso.

Cuando los conductores son instalados ya sea en bandejas cubiertas, bajopisos flotantes o en zanjas dentro del piso se deber instalar cortafuegos.Mismos que debern recibir reparacin y mantenimiento para corregir eldao que puede ocurrir cuando los conductores son removidos oinstalados.

Los conductores utilizados en las casas de control de la subestacin debenestar hechos de un material que no propague con facilidad el fuego.

Se debe aadir una capa o cubierta protectora contra incendios, o unaproteccin con rociadores para cualquier instalacin de conductores que nocumpla el requerimiento de estar hecho de un material ignfugo.

3.2.3 SALIDAS

Las casas de control y casetas de tableros de control debern tener como mnimodos salidas con una medida no menos de 61 cm de ancho y 1,98 m de largo cadauna, con seales luminosas, localizadas en los extremos opuestos del edificio conapertura hacia afuera para evitar la posibilidad de que el personal quede atrapadopor un incendio. La adecuada disposicin de los paneles y equipos permitir al

personal salir del rea por ambos extremos [7].


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3.2.4 BLOQUEOS DE PUERTAS

Dispositivos de salida de emergencia en todas las puertas debern anular

cualquier bloqueo o candado exterior para permitir la salida del edificio. Estacaracterstica es recomendada porque las personas podran entrar al edificio sinprimero desbloquear todas las puertas exteriores.

3.2.5 EXTINTORES

3.2.5.1 Extintores Porttiles

Son la primera lnea de defensa para solucionar incendios de tamao limitado,son necesarios incluso si el edificio est equipado con rociadores automticos,torres de suministro de agua y mangueras, u otro equipo de proteccin fija.

3.2.5.1.1 Requerimientos Generales

La clasificacin de los extintores consistir de una letra que indica la clase

de fuego en la que se ha demostrado su efectividad, precedida por unnmero (slo en Clase A y Clase B) que indica la efectividad relativa deextincin.Los extintores clasificados para ser usados en peligros Clase C, Clase D,Clase K no requieren de un nmero que precede a la letra de suclasificacin.

Los extintores porttiles se mantendrn en condiciones operables y a plenacarga, ubicados en sus lugares designados siempre que no estn siendoutilizados.

Se los colocar visiblemente en donde se pueda acceder rpidamente aellos y estn inmediatamente disponibles en caso de incendio. Depreferencia en pasillos de circulacin normal y adyacentes a las puertas de

entrada y salida comunes.


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Las cubiertas o accesos de los armarios que contienen a los extintores nodeben estar cerradas con llave o algn bloqueo, a menos que estn sujetosa uso indebido, se pueden usar armarios asegurados siempre que seproporcione un medio de acceso de emergencia.

Los extintores porttiles que no sean del tipo provisto de ruedas, deben serinstalados en soportes suministrados para este efecto, en armarios o enhuecos de paredes con este fin. El soporte ser apropiadamente fijado a lasuperficie de montaje siguiendo las instrucciones del fabricante. Losextintores provistos de ruedas se colocarn en una posicin asignada.

Si son propensos a sufrir dao fsico (por ejemplo: intemperie, impacto,vibraciones), los extintores debern ser adecuadamente protegidos.

Los extintores de fuego cuyo peso total no excede los 18,14 kg seinstalaran de forma que la parte ms alta del extintor no sobrepase 1,53 msobre el piso, aquellos que tengan un peso mayor que el indicado y no

sean de tipo rueda se instalaran de forma que su parte ms alta no supere1,07 m sobre el piso que la parte inferior del extintor no est a menos de10,2 cm del piso (caso extremo).

Las instrucciones de uso del extintor se localizaran en su parte frontal ysern claramente visibles, etiquetas de Sistemas de Identificacin deMateriales Peligrosos, etiquetas de aos de mantenimiento, etiquetas de

pruebas hdricas, u otras etiquetas no se localizaran en su parte delantera.A excepcin de las originales del fabricante, las que estn especialmenterelacionadas con la operacin del extintor o la clasificacin del fuego, o lasetiquetas de control de inventario especficas de ese extintor.

Los extintores ubicados en armarios o en agujeros en las paredes serncolocados de forma que la parte que contiene las instrucciones de uso

quede hacia afuera. Se marcar visiblemente la localizacin de estosextintores.


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Si son instalados en armarios cerrados que los exponen a elevadastemperaturas, los armarios debern estar provistos de aperturas malladas.

Los extintores de fuego que utilizan agua no deben instalarse en sitiosdonde la temperatura est fuera del rango de 4 49 . Los otros tiposde extintores no se instalarn en reas donde la temperatura no estdentro de 40 49 . Tampoco se los deber a exponer atemperaturas no especificadas en su etiqueta.

El propietario deber tener un manual de instrucciones del extintor que

detalle pasos a seguir y precauciones necesarias para la instalacin,operacin, inspeccin y mantenimiento de los extintores.

3.2.5.2 Sistemas de Extincin Fijos

Los cdigos de incendios locales exigen Sistemas de Extincin Fijos o suinstalacin puede ser necesaria debido a la crtica localizacin o tipo de

subestacin. En la seccin 3.6 se analizar la seleccin de este tipo de sistema.

3.2.6 SISTEMAS DE DETECCIN DE INCENDIOS

3.2.6.1 General

Es conveniente que las subestaciones no atendidas sean equipadas condetectores de humo o calor. Los detectores de humo instalados en los ductos de

retorno de los equipos de calentamiento o enfriamiento proporcionan un medioefectivo para la deteccin de fuego.Los detectores debern activar una alarma visual/audible en el sitio de lasubestacin, la estacin maestra (si la subestacin est equipada con equipo desupervisin y control), y, si se desea en la estacin de bomberos local.Las subestaciones asistidas debern equiparse con dispositivos similares queaccionen una alarma local.


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Cuando sea necesaria la cobertura total incluir todas las habitaciones, pasillosreas de almacenamiento, stanos, ticos, espacios sobre los techos falsos, yotras subdivisiones y espacios accesibles; y en el interior de todos los armarios,conductos de ascensores, escaleras encerradas y rampas. Las zonasinaccesibles no estn obligadas a ser protegidas por los detectores.

3.2.6.2 Detectores de Calor

Los tipos de detectores de calor incluyen: temperatura fija, tasa de compensacin,tasa de crecimiento, y una combinacin de temperatura fija y tasa de crecimiento;

con elementos trmicamente sensitivos diseados del modelo tipo punto delnea.

3.2.6.2.1 Detectores de Temperatura Fija

Reaccionan ante un determinado valor de temperatura, se clasifican de lasiguiente manera:

Termostato de tira bimetlica Termostato con disco de accin rpida Cable Termosttico Termistores Metal Fusible Bombillas de Fragmentacin

Ni termostatos bimetlicos ni termostatos de accin rpida se daan o destruyenpermanentemente cuando actan. El metal fusible, las bombillas defragmentacin, y cualquier seccin de cable termosttico afectada de maneranegativa por el calor; debera reemplazarse despus de su actuacin.


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3.2.6.2.2 Detectores de Tasa de Compensacin

Son detectores puntuales que para bajas tasas de cambio de temperatura

funcionan como detectores de temperatura fija; para mayores tasas de cambio detemperatura, el detector se anticipa a la subida de la temperatura a su punto deconsigna y opera ms rpido que el detector de temperatura fija. Se restableceautomticamente y es reutilizable cuando la temperatura es menor a la dediseo.

3.2.6.2.3 Detectores de Tasa de Crecimiento

Pueden ajustarse para operar rpidamente, cuando ocurre un incremento en latemperatura por minuto, independientemente de la temperatura de arranque, sonefectivos en un amplio rango de temperaturas ambiente, usualmente vuelven aempezar el ciclo ms rpidamente y toleran incrementos lentos de temperaturasambiente sin dar una alarma falsa.Una falsa alarma puede ocurrir cuando ocurren rpidos e inofensivos cambios detemperatura; el cierre de una puerta exterior de una habitacin con calefaccinpor ejemplo.

3.2.6.2.4 Detectores de Temperatura Fija y Tasa de Crecimiento

Los detectores trmicos combinados de Temperatura Fija y Tasa de Crecimientorespondern directamente a un incremento rpido en la temperatura ambientecausado por un incendio, toleran incrementos lentos de la temperatura ambiente

sin registrar una alarma y vuelven a comenzar el ciclo automticamente al haberun descenso en la temperatura ambiente. Entre los varios tipos existen:

Detector Termoneumtico (modelo en punto)

Detector Termoelctrico (modelo en punto)

Detector de Tubo Termoneumtico (modelo de lnea)


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3.2.6.2.5 Localizacin de los Detectores de Calor [8]

Los detectores de calor tipo punto se localizarn sobre el techo a no menos de 10

cm desde la pared lateral, o sobre las paredes laterales a una distancia de entre(10 cm y 30 cm) desde el techo, cmo se indica en la figura 3-1:

Figura 3-1 Ubicacin de Detector Tipo Punto

Los detectores de calor del tipo lnea se localizaran sobre el techo o las paredeslaterales a una distancia no mayor a 50 cm desde las paredes o el techorespectivamente.

3.2.6.3 Detectores de Humo

Se emplean donde el tipo de incendio previsto generar productos de combustinvisibles e invisibles antes de que los cambios de temperatura sean suficiente paraactivar los detectores de calor.


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3.2.6.3.1 Detectores Fotoelctricos

Son del tipo punto o del tipo difusin de luz. En cada uno, productos visibles de

combustin parcialmente oscurecen o reflejan un haz de luz entre una fuenteluminosa y un elemento receptor fotoelctrico. La disrupcin de la fuente de luz esdetectada por la unidad receptora y se activa una alarma.

3.2.6.3.2 Detectores de Productos de Combustin

Detectores de Ionizacin y Detectores de Ncleos de Condensacin alertan la

presencia de productos invisibles de combustin. Los Detectores de Ionizacinhan probado ser confiables y son el tipo ms comn de detectores de advertenciaanticipada, estos alertaran la presencia de productos visibles y/o invisibles decombustin. Los Detectores de Ncleos de Condensacin operan con el principiode la cmara de niebla; el cual permite que partculas invisibles sean detectadasmediante tcnicas pticas.

3.2.6.3.3 Detectores de Llama

Son detectores tipo punto que usualmente son usados en operaciones conlquidos inflamables y tienen uso limitado en las subestaciones; alertan lapresencia de luz procedente de las llamas, generalmente en la serie ultravioleta oinfrarroja. Los detectores se ajustan para detectar el tpico parpadeo de una llama,pueden estar provistos con un retardo de tiempo para eliminar falsas alarmas defuentes de luz parpadeante transitorias.

3.2.6.3.4 Detectores con Muestreo de Aire

Los sistemas de deteccin con muestreo de aire continuamente toman muestrasde aire a travs de puntas de muestreo o puertos para detectar micras departculas generadas durante las etapas iniciales de un incendio. Para detectar lapresencia de estas partculas, los sistemas usan el mtodo de dispersin de luz el de la cmara de niebla.


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Ambos son aptos para varios niveles umbrales de alarma pre programados, estoes posible para proporcionar un rgimen de alerta temprana.El mximo tiempo de transporte de una muestra de aire desde el punto msalejado de muestreo no deber exceder 120 segundos.

3.2.6.3.5 Detectores de Humo de haz lineal

Consisten de un transmisor y receptor de luz que evala electrnicamente la luzrecibida. Si el humo pasa a travs del haz de luz y la seal recibida cae pordebajo de un valor preestablecido, una alarma es activada.

Cambios lentos en la seal recibida causados por la acumulacin de polvo u otrasinfluencias medioambientales son contrarrestados por medio de un circuito decompensacin. Si son alcanzados los lmites de compensacin, si el haz de luz esobstruido, o si se quita la cubierta de la tapa; el receptor inicia una seal de falla.Estos detectores son capaces de monitorear sobre grandes distancias y sonideales tanto para cuartos grandes como estrechos, corredores, cuartos dealmacenamiento y salas de mquinas. Normalmente se los coloca con su haz deproyeccin paralelo al techo y de acuerdo a las instrucciones del fabricante.

3.2.6.3.6 Consideraciones para la Localizacin y Espaciamiento de Detectores de Humo

Las consideraciones que debern incluirse son:

La forma y superficie del techo Altura del techo Configuracin del contenido en el rea a proteger Caractersticas de combustin de los materiales combustibles presentes Ventilacin Medioambiente

En donde se pretende la proteccin contra un peligro especfico, se permite lainstalacin del detector cerca a la amenaza, en una posicin donde el detector

pueda interceptar fcilmente el humo.


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Los detectores de humo tipo punto se localizarn sobre el techo o paredeslaterales de la misma forma como se indica en la figura 3-1.

Para reducir al mnimo la contaminacin por polvo en los detectores de humoinstalados bajo pisos flotantes y espacios similares, debern montarse slo en lasorientaciones mostradas en la figura 3-2:

Figura 3-2 Detectores de humo colocados bajo Piso Flotante [8]

Otras Consideraciones Especiales:Los detectores de humo se instalaran en reas donde las condiciones normalesdel medio ambiente no sobrepasen los siguientes rangos:

Temperatura entre0 38 Humedad relativa de93 % Velocidad del viento de1,5


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A menos que hayan sido especficamente diseados para ser usados enambientes que exceden los lmites listados anteriormente.

3.2.6.3.7 Calefaccin, Ventilacin y Aire Acondicionado

En espacios servidos con sistemas de aire acondicionado, no se ubicar losdetectores donde el aire expulsado por los difusores pueda diluir el humo antes deque llegue a los detectores. Deber ubicrselos de manera que intercepten el flujode aire hacia las aperturas de retorno de aire, donde las aperturas no estn juntoal suministro de aire. Cualquier detector necesario para cumplir con este

requerimiento ser adicional y no en sustitucin de lo listado en 3.2.6.3.6 paraproteger el equilibrio de la zona cuando el sistema de aire acondicionado estapagado.

3.2.6.4 Combinacin de Detectores

Se debe considerar la combinacin de varios tipos de detectores de incendiospara lograr el nivel deseado de proteccin.

3.2.6.5 Supervisin de los Sistemas de Deteccin

Los sistemas de deteccin de incendios debern ser elctricamente supervisados,de forma que se pueda enviar la informacin a un software, donde se visualicenlos eventos, de forma que se puedan interpretar mejor y ms rpidamente, quesea capaz de reiniciar alarmas, as como controlar y reiniciar el sistema [7].

3.2.7 MATERIALES COMBUSTIBLES

El uso de materiales combustibles con ndices de propagacin de llama, aporte decombustible, e ndices de desarrollo de humo mayores a 25, deber evitarse en laseleccin de escritorios, sillas, archivadores, cajas de almacenamiento, panelesinformativos, aislamiento del edificio, paneles de paredes interiores, paneles demontaje, etc.


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3.2.7.1 ndice de Propagacin de Llama

Es la velocidad relativa a la cual se desplaza la llama sobre la superficie del

material, sta se compara con un valor de 0 correspondiente a un tablero dehormign armado y con un valor de 100 correspondiente al roble rojo, un requisitoexigido en la mayora de las instalaciones es que el ndice sea menor a 25 [9].

3.2.7.2 Limpieza

Es necesario seguir buenos hbitos de limpieza para eliminar la acumulacin de

materiales combustibles, por ejemplo: documentos desechados, impresiones,vasos desechables, peridicos, etc. Los contenedores de basura deberan ser aprueba de incendios y con cierre automtico.

3.2.7.3 Almacenamiento

El almacenamiento de productos de papel, lquidos de limpieza y otros materialescombustibles en el edificio de control debe ser mnimo. Si son almacenados en eledificio de control, debe colocrselos en una zona separada teniendo comomnimo un ndice de resistencia al fuego de 1 hora para evitar que un incendio sepropague a los tableros de control y dispositivos de proteccin. Los lquidosinflamables deberan guardarse solo en contenedores de seguridad.

3.2.7.3.1 Diseo y Construccin de Contenedores [10]

Los tanques deben ser diseados y construidos de acuerdo con reconocidasnormas de buena ingeniera para el material de construccin que est siendousado y ser de acero u otro material no combustible aprobado, con las siguienteslimitaciones y excepciones:

El material de construccin del tanque deber ser compatible con el lquidoque se va a almacenar. En caso de duda acerca de las propiedades dellquido, se consultar con el proveedor, productor, u otra autoridadcompetente.


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Los depsitos construidos de materiales combustibles, estarn sujetos a laaprobacin de la autoridad competente, y se limitan a:

a) Instalacin Subterrneab) Utilizacin solamente donde se requiera debido a las propiedades

del lquidoc) Implementacin de un sistema aprobado automtico de extincin de

incendios

Se permitir el uso de tanques de hormign sin revestimiento para elalmacenamiento de lquidos con un peso de40 o mayor.

Los revestimientos de los depsitos pueden ser combustibles o nocombustibles, la eleccin de un revestimiento protector adecuadodepender de las propiedades del lquido almacenado.

Se permite que los tanques sean de cualquier forma o tamao siempre ycuando estn en conformidad con adecuadas normas de ingeniera.

Los tanques de metal debern ser soldados, remachados y calafateados, oempernados, o construidos por el uso de una combinacin de estosmtodos.

3.2.8 VENTILACIN

La mayora de los incendios producen humo muy denso que inhibe su combatemanual, escapes fijos o porttiles especiales y sistemas de ventilacin queintroduzcan aire desde el exterior se debern utilizar para eliminar o reducir elhumo. Esto es de especial importancia en reas confinadas en donde el combatemanual de un incendio es el nico medio prctico de extincin.


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Sistemas de ventilacin y escapes fijos debern cerrarse automticamente y estarequipados con un dispositivo de cancelacin para permitir la eliminacin de humocuando los bomberos lo estimen necesario. El interruptor de cancelacin delventilador deber localizarse fuera del rea de peligro de incendio, claramentesealado y de fcil acceso para los bomberos.

3.2.9 ILUMINACIN

3.2.9.1 Iluminacin de los Medios de Salida

La iluminacin de los medios de salida debe ser adecuada, para esteefecto los accesos de salidas incluyen solamente algunas escaleras,pasillos, corredores, rampas, escaleras mecnicas y pasajes que conducena una salida.Las descargas de salidas incluyen ciertas escaleras, pasillos, corredores,rampas, escaleras mecnicas y pasajes de salida que conducen a la vapblica.

La iluminacin de los medios de salida debe ser contina. La iluminacinartificial se emplea en los lugares y perodos de tiempo que se requierapara mantener la iluminacin con los mnimos criterios especificados.Excepto que se usen interruptores de luz automticos del tipo sensor demovimiento, que cuenten con controles de interruptores equipados para elfuncionamiento a prueba de fallas, los temporizadores de iluminacin seestablecen para un perodo mnimo de 15 minutos, y el sensor es activadopor el movimiento de cualquier ocupante en el rea servida por estosdispositivos.

Los pisos y otras superficies para caminar dentro de una salida, y dentro delas porciones de los accesos de salidas y descargas de salidas, tendrnuna iluminacin de por lo menos 10 lux.


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La iluminacin requerida estar dispuesta de manera que una falla encualquiera de sus unidades no dejar ningn lugar en oscuridad.

La iluminacin de los medios de salida debe provenir de una fuente deconfiabilidad razonable.

Las luces elctricas operadas mediante bateras y otros tipos de lmparasporttiles o linternas no se utilizaran como iluminacin primaria de losmedios de salida.

3.2.9.2 Iluminacin de Emergencia

La instalacin de iluminacin de emergencia para los medios de salidatienen que ser para cada estructura o edificio de la subestacin, para laspuertas equipadas de cerraduras con retraso a la salida, los ejes de lasescaleras y los vestbulos de los recintos a prueba de humo.

Donde el mantenimiento de la iluminacin dependa del cambio de unafuente de energa a otra, no debe existir una interrupcin apreciable de lailuminacin durante la transicin. Donde la iluminacin de emergencia esproporcionada por un generador elctrico principal se permite un retraso nomayor a 10 segundos.

La iluminacin de emergencia debe proporcionarse por un tiempo de 90

minutos en caso de fallo de la iluminacin normal. El arreglo de lainstalacin del alumbrado de emergencia tiene que ser de forma quesuministre iluminacin inicial con un valor promedio de por lo menos 10 luxa lo largo de la ruta de salida. Se permitir que este valor disminuya a 6 luxpromedio al final del tiempo de duracin de la iluminacin de emergencia.

El sistema de alumbrado de emergencia debe estar dispuesto para brindarla iluminacin necesaria de forma automtica en caso de interrupcin de la


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luz normal, tal como una falla de la empresa suministradora del servicioelctrico, u otros problemas a parte del suministro de energa elctrica; laapertura de un interruptor o fusible, o cualquier operacin manual,incluyendo la apertura accidental de un interruptor de control de lasinstalaciones de iluminacin normal.

Los generadores de emergencia que proporcionan energa a los sistemasde iluminacin de emergencia debern ser instalados, probados ymantenidos en conformidad con las normas e instrucciones de losfabricantes.

Las luces de emergencia operadas con bateras debern usar slo tiposconfiables de bateras recargables con instalaciones adecuadas paramantenerlas en un estado apropiado de carga. Las bateras utilizadas endichas luces o unidades debern ser aprobadas para su uso y cumplir conel Cdigo Elctrico Americano [7].

El sistema de iluminacin de emergencia deber operar de forma continuao ser capaz de operar de forma repetida automticamente sin intervencinmanual.

Debe llevarse a cabo una prueba de funcionamiento en todos los sistemasde iluminacin de emergencia alimentados con bateras en intervalos de 30das por un mnimo de 30 segundos. Una prueba anual deber llevarse a

cabo por un tiempo de 90 minutos. El equipo debe estar en plenofuncionamiento durante la prueba. Los registros escritos de lasinspecciones visuales y pruebas deben conservarse, para su inspeccinpor la autoridad con jurisdiccin.


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3.2.10 CONSTRUCCIN

Las casas y casetas de tableros de control debern ser construidas de material

resistente a incendios o ignfugo. El edificio debe estar colocado y diseado demanera que el incendio ms grande que se cree podra pasar (por ejemplo, de untransformador lleno de aceite, un disyuntor, plantas vecinas o zonas dealmacenamiento) no involucre o afecte la operacin del equipo dentro del edificioo viceversa.

3.2.10.1 ndices de resistencia contra incendios

Todas las paredes, pisos, puertas y techos a prueba de incendios, debern tenerun ndice proporcional con el ms grande incendio que se cree podran encontrar.Todas las puertas a prueba de incendios debern estar equipadas condispositivos de cierre automtico para mantener el ndice de resistencia contraincendios de la pared.

3.2.10.1.1 Definicin

La resistencia al fuego indica el tiempo durante el cual un elemento constructivomantiene su funcin durante un incendio.En caso de tratarse de un elemento estructural (viga, columna), deber mantenersu capacidad portante, mientras que un elemento divisorio (pared, puerta, etc.),deber evitar la propagacin del fuego a otros locales [9].

3.2.10.2 Aberturas en pisos y paredes

En estructuras de varios pisos y cuartos a prueba de incendios, todas lasaberturas en pisos y paredes deben ser selladas para que no reduzcan el ndicede resistencia contra incendios del piso o pared.


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3.2.10.3 Tuberas

Los conductos deben estar sellados en el techo o piso, al igual que las

penetraciones de las paredes para prevenir la transferencia de incendios delquidos, humo, gases inflamables o vapores de un rea a otra. Se debeconsiderar el uso de conductos hechos de materiales ignfugos.

3.2.10.4 Equipo de Calefaccin

Equipo de calefaccin porttil no deber usarse en los edificios de control a

menos que su diseo, instalacin, suministros elctricos, etc., se consideren aptospor el ingeniero de proteccin contra incendios u otra persona responsable.Espacios despejados son adecuados para minimizar el riesgo de ignicin demateriales combustibles adyacentes.

3.2.11 USOS

Las casas y casetas de tableros de control no deben usarse para ningn otropropsito. Si la soldadura, reparacin, almacenamiento de mudas de ropa, depiezas de repuesto, es inevitable; debera proporcionarse una zona separada y aprueba de incendios.

3.2.12 TELFONOS

Una lista de nmeros telefnicos de emergencia, en el orden que se debern

realizar las llamadas en caso de incendio debe localizarse cerca del telfono, enun rea visible en el rea del operador. La lista debera estar precedida por elnombre de la subestacin, la direccin y el nmero de telfono. Estos nmeros yun telfono deben estar localizados tambin fuera del edificio.

3.2.13 BATERAS

El nivel de gas hidrgeno desprendido de las bateras puede ser calculadousando las directrices del fabricante. Cuando las bateras estn almacenadas en


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reas confinadas dicho gas puede alcanzar concentraciones con peligro deexplosin. Por lo tanto un sistema de escape que opere continuamente deberainstalarse. Las puertas de entrada al cuarto de bateras deberan tener una sealde advertencia como: No Fumar o No fuego directo.Los interruptores de la iluminacin deben localizarse fuera del cuarto. Debeseguirse todos los cdigos concernientes al tipo de iluminacin, alambrado einstalacin de estaciones para lavado ocular.Tambin debe tomarse precauciones que aseguren que los vapores cidos no sepresenten en concentraciones suficientes para causar dao a los contactos de losrels cercanos.

3.3 TRANSFORMADORES

3.3.1 GENERAL

Los transformadores generalmente contienen la mayor cantidad de sustanciacombustible dentro de una subestacin. Por lo tanto se debe dar atencinespecial a su localizacin, medios de proteccin elctrica y mecnica, yproteccin contra incendios.Los incendios en transformadores con aislamiento de aceite resultanprincipalmente de la ruptura del aislamiento. Esto puede ser ocasionado porsobrecargas, sobrevoltajes por maniobras o descargas atmosfricas, deteriorogradual del aislamiento, bajo nivel de aceite, cido o humedad en el aceite, o fallade un bushing del transformador. El arco elctrico que aparece despus de unadisrupcin elctrica puede quemar completamente el tanque o vaporizar el aceite,

creando as presin suficiente para forzar la tapa o romper el tanque. Unacantidad considerable de aceite a altas temperaturas puede ser expulsada sobreun rea extensa; un incendio intenso puede aparecer despus. Las conexionesflexibles de las uniones usadas a menudo en los sistemas de conservacin deaceite del transformador pueden fallar debido a los daos que resultan de un arcoelctrico, un incendio o alguna otra causa, contribuyendo adems a lapropagacin del incendio. Se debera prestar especial atencin a la proteccin de

estas uniones del fuego y otros daos.


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Otra fuente posible de incendios en los transformadores de potencia es laacumulacin de gas combustible dentro del tanque del transformador. Estosgases son generados por una variedad de causas y pueden alcanzar laconcentracin suficiente para representar un posible peligro de estallido. Estosgases pueden ser detectados mediante la realizacin peridica de anlisis en elaceite mediante muestras tomadas en cada transformador de potencia.

3.3.2 SISTEMAS FIJOS DE EXTINCIN DE INCENDIOS

Se deber considerar la instalacin de sistemas de extincin fijos en las

subestaciones donde los transformadores estn localizados cerca de los edificiosde la subestacin, de otros transformadores o cerca de equipos ms grandes,residencias, etc., excepto aquellos que estn adecuadamente separadoscumpliendo con 3.4.3.1 a 3.4.3.4, o que se clasifican como:

Transformadores de repuesto que no se pretende usar en sitio

Transformadores que contienen menos de 500 galones de lquidocombustible [16].

3.3.2.1 Sistemas de Extincin Fijos con agua.

El tipo ms comn de agente extintor empleado para proteger los transformadoreses el agua. Un sistema especial de tubera fija conectada a una fuenteindependiente y confiable de agua, y equipado con boquillas de descarga para

proporcionar un patrn especfico de liberacin y distribucin de agua sobre eltransformador. El sistema de tubera se conecta al suministro de agua a travs deuna vlvula de activacin automtica que inicia el flujo de agua a losdescargadores. La vlvula automtica se activa por medio de dispositivossensores de calor localizados en el permetro del transformador. El sistema debedisearse de manera que la descarga de agua no cause un flash-over.Esto se recomienda para evitar falsos disparos causados por la operacin errnea

del sistema de extincin de agua.


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Se debe considerar la desconexin automtica del transformador y ladesenergizacin de sus bombas y ventiladores despus de la activacin delsistema de agua.Algunas veces a causa de la baja temperatura ambiental o fuertes vientos,dispositivos sensores de calor en sitio localizados en el permetro de lostransformadores exteriores pueden operar demasiado lento como para activar lossistemas de extincin de incendios. Este retraso podra dar el tiempo suficientecomo para que el transformador se avere de forma catastrfica e impedir elfuncionamiento del sistema de extincin de incendios.

3.3.2.1.1 Presin del Agua

Las subestaciones a menudo estn localizadas en reas donde la red de agualocal no es del tamao adecuado para suministrar agua al sistema de extincin fijoo donde la red de agua no existe, en sitios como estos se deben utilizar mtodosalternativos, un sistema serie de cilindros de nitrgeno o una bomba accionadapor motor puede utilizarse para suministrar la presin para conducir el agua desdeun tanque de almacenamiento. El tanque de almacenamiento puede llenarsedesde una red de baja presin, un pozo privado, o un camin tanque. Otromtodo es usar un tanque presurizado.

3.3.2.1.2 Proteccin contra el congelamiento de los sistemas de agua.

En reas que estn sujetas a temperaturas de congelamiento se deberconsiderar la instalacin de una proteccin contra el congelamiento (aplicacin de

calor) o proporcionar un sistema de secado.

3.3.2.1.3 Capacidad de Agua

El sistema de agua deber ser capaz de suministrar0,17 / / en el rea detransformacin, incluyendo el tanque y radiadores, por un mnimo de 30 minutospor cada transformador protegido [13].


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3.3.2.2 Sistemas con Espuma

Ocasionalmente sistemas de espuma se instalan para extinguir incendios de

transformadores. stos son activados de manera similar a los sistemas fijos deextincin de agua. La ventaja de este sistema es que forma una capa de espumasobre el rea cubierta y proporciona un efecto sofocante, reduciendo as lapropagacin del fuego.

3.3.3 ACTUACIN DE LOS SISTEMAS DE EXTINCIN

Mientras ms pronto se detecte un incendio, se consigue el ms alto grado deeficacia en el sistema de extincin. Esto minimiza el dao del incendio y podraprevenir una falla catastrfica del transformador. Muchos de los sensores dedeteccin incorporados en los transformadores se podran usar para activar elsistema de extincin (sensor de temperatura de puntos calientes, sensor de altatemperatura en el aceite, sensor de aumento repentino de presin, sensor dedeteccin de gotas de combustible, etc.). Estos sensores tienen la ventaja de sersensores en sitio y adems accesibles. Sin embargo a causa de posiblesoperaciones falsas de los sensores de algunos dispositivos del transformador, serecomienda la operacin de dos sensores al mismo tiempo con el fin de iniciar laoperacin del sistema de extincin de incendios.

3.3.4 CONTENCIN DEL ACEITE

Los incendios en transformadores estn casi siempre asociados con una ruptura

del tanque exterior del transformador. Esta ruptura dependiendo de sulocalizacin en el tanque y del tamao del transformador, podra permitir que unagran cantidad de lquido flameante se extienda en gran parte del patio de lasubestacin. Incluso despus que se haya apagado el incendio puede haber fugaen el transformador de una cantidad considerable de combustible y de lquidosdainos para el medio ambiente sobre el patio. Por lo tanto se debern tomarprecauciones especiales para recoger y contener el aceite.


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3.3.4.1 Patios de piedra

Los huecos que quedan cuando se usan patios de piedra en combinacin con la

inclinacin o declive de la subestacin pueden ser usados para mantener odispersar una cierta cantidad de aceite. Los inconvenientes de este sistema sonque el aceite puede ser absorbido por el suelo, y que adems debido al declivetambin retendr el agua lluvia.

3.3.4.2 Bermas

El aceite se puede contener en un rea especfica mediante la construccin deuna berma alrededor del transformador, deber estar construida de un material talcomo asfalto, hormign, etc., para formar un contenedor impermeable. La bermadebe encerrar un rea lo suficientemente grande para retener la mayor cantidadde aceite que podra derramarse del transformador, ms la lluvia, y si fuera elcaso la cantidad total de agua del sistema de extincin fijo.

Debe ser capaz de aguantar tambin la presin hidrulica esperada yproporcionar un ndice adecuado de resistencia al fuego. Los inconvenientes deeste sistema son que el agua de lluvia puede quedar atrapada o que se forme unapiscina de aceite hirviente fuera del sistema de proteccin fijo del transformador.

Sin embargo las bermas son un medio positivo para asegurar que los derramesde aceite o incendios de aceite sean contenidos en un rea circundante altransformador con fuga y no se disperse exponiendo otros equipos o edificios.

3.3.4.3 Fosos

Varios tipos de diseos de fosos de contencin estn siendo usados en laactualidad en las subestaciones. El rea que rodea al equipo lleno de aceitedeber tener la gradiente necesaria para que el aceite fluya hacia el foso. Losfosos de cemento, arcilla, o revestidos son muchas veces llenados con piedra

triturada o grava, estn diseados de manera que el aceite y el agua recogidos nodebiliten los cimientos del equipo.


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3.3.4.3.1 Bombas para sumideros

Los fosos pueden utilizar una bomba de sumideros para eliminar el agua

recogida. La bomba puede ser operada manualmente en subestaciones atendidaso automticamente en las subestaciones no atendidas. Deber existir drenajeautomtico y controles de deteccin de aceite.Un elevado nivel de agua generalmente activara la alarma y su operacinautom

Guía Para La Protección Contra Incendios de Subestaciones Según El Estándar IEEE 979

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