SISTEMA DE COMBATE A INCENDIOS EN SUBESTACIONES ELÉCTRICAS DE POTENCIA.

El riesgo de incendio en una subestación eléctrica es bajo pero su impacto suele ser catastrófico ya que puede afectar a la seguridad de los trabajadores y al suministro eléctrico de grandes áreas residenciales e industriales. La idea básica de la protección contra incendios consiste en la preservación de la vida de las personas, permitiendo que las mismas puedan evacuar rápidamente los edificios siniestrados y llegar a un lugar seguro. Una vez asegurados estos aspectos, se encara la protección del equipamiento y del propio edificio, para ello se sugiere, diseñar las obras civiles y las instalaciones teniendo en cuenta los siguientes aspectos:

Dificultar la generación de incendios Detectar rápidamente la presencia de humo o fuego Permitir la rápida evacuación de las personas Evitar la propagación del siniestro y humos tóxicos Facilitar el acceso de Bomberos Prever instalaciones de extinción Contar con una reserva adecuada de agua

Para evitar los siniestros y/o disminuir a su mínima expresión los daños provocados por los incendios, se recomienda que la protección contemple tres aspectos básicos que son:

• Aspectos preventivos• Protección pasiva• Protección activa

PREVENCION

Contempla todas aquellas acciones tendientes a evitar el origen del incendio, como ser cuidado del orden y limpieza, control en el almacenamiento de material inflamable, mantenimiento y control de instalaciones, etc. En el caso particular de las subestaciones, incluye las actividades de mantenimiento del equipo electromecánico, el funcionamiento y la calibración de las protecciones.

En virtud de los estudios realizados, considerando la carga de fuego y la probabilidad de ocurrencia de un siniestro en los distintos equipamientos de las subestaciones se adopta el siguiente orden:

1. Transformadores y reactancias en aceite

Estos equipos se pueden encontrar instalados dentro de recintos o “boxes” cerrados o bien en intemperie con un foso de recolección de aceite que limita el área de derrame. La carga de fuego (equivalente en Kg/m2 de madera) se calcula como el volumen total de aceite de la máquina de mayor capacidad referido a la superficie que limitaría el eventual derrame de aceite (en SE con recintos cerrados se consideró la superficie del recinto).

Los valores obtenidos varían entre 1600 y 2400 Kg/m2. Resulta impensable construir un recinto que pueda resistir estos niveles de carga de fuego, por lo cual se debe hacer pasar el aceite que se pueda derramar a través de un sistema corta-llama y luego sea recolectado y evacuado a una cisterna. Aun así, el calor producido por el aceite en combustión dentro del transformador o del recinto (antes de que sea evacuado a la cisterna) puede producir una cantidad de calor suficiente para deteriorar las edificaciones o equipamientos cercanos.

En función de las distancias y alturas relativas se determina la construcción de muros cortafuegos. Cuando no es factible asegurar la integridad de los otros transformadores u otros bienes por este medio, se utilizará un sistema de extinción automática de incendios.

2. Sótanos y túneles de cables

Las diferentes opciones y combinaciones de sistemas, que podemos utilizar en la protección de estos recintos son pintar de los cables con un elastómero de base acuosa resistente al fuego externo y evita la propagación de la llamas. Para el sellado de pases de cables se utiliza un panel de fibra mineral compactada con una capa final de pintura ignifuga.

También es necesario contar con un sistema de extinción a base de gas (CO2) o por agua fraccionada, combinado con detectores de humo y cable de detección lineal.

3. Capacitores

Para baterías de capacitores se sugiere instalarlos en salas que no contengan otras instalaciones (salvo sus interruptores de maniobra) con adecuada resistencia al fuego. Si las mismas están ubicadas en salas independientes (una batería por recinto) no se considera necesaria la instalación de sistemas de extinción de incendios automáticos. Si la disposición constructiva no permite independizar las baterías de capacitores en distintas salas, se podrían colocar sistemas de extinción por inundación de gases

4. Salas auxiliares (comando, protecciones, telecontrol, baterías, etc)

Dado que el equipamiento de alta tensión utilizado en las subestaciones no representa una carga de fuego importante (salvo en aquellos casos con interruptores en gran volumen de aceite, para los cuales caben las mismas consideraciones que para transformadores) y de acuerdo a la experiencia no se considera necesario instalar equipamiento de extinción automática.

Dado que el equipamiento de alta tensión utilizado en las playas de maniobras no representa una carga de fuego importante (salvo en aquellos casos con interruptores en gran volumen de aceite, para los cuales caben las mismas consideraciones que para transformadores), no se requieren equipamientos de extinción automática.

Se recomienda prever un sistema de recolección y depósito vinculados mediante un conducto provisto de un sifón para los tanques de compensación con capacidad de contener los derrames.

No se considera necesario colocar sistemas de extinción automática en salas de comando, relevadores, protecciones, telecomunicaciones o control, excepto en las subestaciones críticas, donde se instalarán sistemas de extinción automática por gases que realicen la inyección dentro de los gabinetes.

Cuando en una misma sala coexistan celdas de distintas barras, se sugiere instalar un sistema automático de extinción en base a gases. Se sugiere tener en cuenta que en ese caso deberá realizarse la inundación del local, ya que por las características de los equipamientos a prueba de arco interno, no se podrán colocar caños que acometan en el interior de las mismas.

PROTECCION PASIVA (ESTRUCTURAL)

Es el conjunto de elementos o disposiciones constructivas que evitan la propagación del fuego. Se refiere a la resistencia al fuego de los materiales y elementos constitutivos de los edificios, muros y puertas cortafuego, sistemas de recolección de aceites, sellados de pases de instalaciones, pintura ignífuga sobre cables, etc.

Se sugiere el uso de transformadores de servicios auxiliares con aislamiento seco Si se adoptan transformadores con aislamiento en líquidos se recomienda prever: Para transformadores con líquidos aislantes con temperatura de inflamación mayor a 300ºC (siliconados, etc.) un sistema de recolección de aceite Para transformadores con aceite mineral un sistema de recolección de aceite conectado a la cisterna y un sistema de extinción automático por gas (opcionalmente agua fraccionada).

Para transformadores o en equipamientos ubicados al aire libre se sugiere el uso de detectores de temperatura. En los locales o instalaciones donde se instalen dispositivos de extinción automática se recomienda el uso detectores adicionales que provean una detección cruzada para evitar disparos por falsas alarmas de estos sistemas.

En general los detectores adicionales deberán responder a variables diferentes a los de detección, pudiéndose utilizar detectores de temperatura si los de detección responden a presencia de humo. Para bandejas de cables se preferirá la utilización de detectores lineales de temperatura.

En las salas de baterías se sugiere utilizar además detectores de atmósfera explosiva.

Las señales provenientes de los detectores convergerán a una central de alarmas, la cual dará información local acústica y luminosa y podrá disponer de salidas para transmitir las alarmas. En caso de que la subestación cuente además con sistemas automáticos de extinción, esta central deberá comandar los mismos.

Se instalará un sistema de alumbrado de emergencia en todos los sectores de incendio de las subestaciones, que se encargarán de proporcionar la visibilidad necesaria en caso de emergencia para garantizar de esta manera la correcta evacuación del personal.

Este sistema estará compuesto por aparatos autónomos con fluorescente tubo compacto de 11 W (750 lúmenes) y acumuladores de Ni-Cd de alta temperatura. Estos equipos deben ser telemandables para su puesta en reposo y realización de test de prueba de funcionamiento con presencia de red.

PROTECCION ACTIVA

Una vez declarado el incendio, sirven para proceder a extinguirlo o mantenerlo controlado. Comprende a los equipos manuales de extinción: extinguidores en base a CO2 o polvo químico, instalaciones fijas contra incendios en base a agua, espumas sintéticas, o gases de accionamiento manual o automático, etc.

Sistemas automáticos de extinción de fuego.

Preferentemente para la protección contra incendios de transformadores se utilizarán sistemas fijos automáticos de Agua Fraccionada. Para el diseño de estos sistemas se considera contingencia simple, es decir incendio de una sola máquina.

El sistema constará de un tanque hidroneumático para la provisión de agua o un tanque de reserva y motobomba o bien una combinación de ambos. Estos caudales se utilizan para dimensionar los sistemas de recolección y conducción de los líquidos hacia la cisterna de forma tal de evitar desbordes (Para las conducciones de líquidos se recomienda considerar un sobredimensionamiento del 50 % por el eventual derrame de aceite).

Cuando las dimensiones de las subestaciones no permitan la construcción de sistemas de extinción por agua fraccionada y en subestaciones tipo interior, se podrán utilizar sistemas de inundación de gas dióxido de carbono.

En los recintos donde se requiera el cierre de aberturas o ventilaciones se utilizarán DAMPERS. Para seguridad de las personas sugerimos el retardo del disparo del gas y accionar dentro del recinto en emergencia señales acústicas y luminosas que sirvan para advertir al personal sobre la inminente inundación con gas a fin de que evacuen el local. Se recomienda prever dispositivos para inhibir el

disparo del sistema para cuando se deba ingresar a los recintos para realizar tareas de mantenimiento.

Sistemas manuales de extinción de incendios.

- Extinguidores: La cantidad, tipo y ubicación de extinguidores portátiles a instalar en cada subestación será de acuerdo a la Norma.

- Red de hidrantes: De acuerdo a la normativa vigente se instalará una red de hidrantes para la alimentación de los equipos de los cuerpos de bomberos de forma tal que la distancia máxima de un hidrante a cada riesgo no supere los 25 m.

- Bocas de impulsión: Se deberá prever la colocación de bocas de impulsión.

- Generadores de espuma: Se dispondrá de equipos portátiles que producen la mezcla de un agente espumígeno con agua por efecto venturi. Dado que la espuma es conductora de electricidad, su aplicación deberá realizarse únicamente sobre instalaciones desenergizadas.

- Cuerpo de Bomberos: Se deberá contar con apoyo de personal capacitado.

- Reserva de agua: En las subestaciones se recomienda la construcción de un tanque de reserva de agua para uso exclusivo de bomberos.

Los volúmenes indicados de reserva de agua son independientes de los indicados para los sistemas automáticos de extinción por agua fraccionada. El tanque de reserva se sugiere ubicarlo a una altura tal que asegure una presión de 1 kg/cm2 en la boca más alejada, debiendo contar en su salida con una válvula de retención para evitar reflujos en caso de que los bomberos deban inyectar agua por las bocas de impulsión. Resulta conveniente verificar con los destacamentos de incendio de cada zona el tipo de rosca a utilizar en estas bocas.

CLASIFICACION DE LOS FUEGOS.

Fuego clase "A"

Los fuegos clase A son aquellos que se producen en materias combustibles comunes sólidas, como madera, papeles, cartones, textiles, plásticos, etc. Cuando estos materiales se queman, dejan residuos en forma de brasas o cenizas. El símbolo que se usa es la letra A, en color blanco, sobre un triángulo con fondo verde 

Fuego clase "B"

Los fuegos clase B son los que se producen en líquidos combustibles inflamables, como petróleo, gasolina, pinturas, etc. También se incluyen en este grupo el gas licuado de petróleo y algunas grasas utilizadas en la lubricación de máquinas. Estos fuegos, a diferencia de los anteriores, no dejan residuos al quemarse.Su símbolo es una letra B, en color blanco, sobre un cuadrado con fondo rojo.

Fuego clase "C"

Los fuegos clase C son los que comúnmente identificamos como "fuegos eléctricos". En forma más precisa, son aquellos que se producen en "equipos o instalaciones bajo carga eléctrica", es decir, que se encuentran energizados.Su símbolo es la letra C, en color blanco, sobre un círculo con fondo azul.

Cuando en un fuego de clase C se desconecta la energía eléctrica, éste pasará a ser A, B ó D, según los materiales involucrados. Sin embargo, con frecuencia es muy difícil tener la absoluta certeza de que realmente se ha "cortado la corriente". En efecto, aunque se haya desactivado un tablero general, es posible que la instalación que arde esté siendo alimentada por otro circuito. Por lo tanto, deberá actuarse como si fuera fuego C mientras no se logre total garantía de que ya no hay electricidad.

Fuego clase "D"

Los fuegos clase D son los que se producen en polvos o virutas de aleaciones de metales livianos como aluminio, magnesio, etc. Su símbolo es la letra D, de color blanco, en una estrella con fondo amarillo.

RIESGO DE EXPLOSION O INCENDIO.

Las principales causas de incendio en un transformador son:

Perdida de su aislamiento interno. Descargas parciales. Sobrecarga. Sobrecalentamiento del aceite. Sobretensiones, descargas atmosféricas. Fallos de protección interna del transformador. Fallos en la combinación de TAP´s. Daños en los conductores debido a la presencia de gases corrosivos.

Las causas descritas anteriormente incrementa la probabilidad de un arco eléctrico al interior del transformador. La energía resultante, vaporiza el aceite generando gases explosivos tales como: Hidrógeno, Metano, Etano, Etileno y Acetileno. Los gases se presurizan rápidamente, generando presión dinámica de gran magnitud, que se propagan internamente por todo el transformador. Se puede generar una explosión por la combinación de los gases con el oxígeno presente en los espacios libres que provoca la ignición del aceite y el incendio del transformador.

Proceso que conlleva a la explosión e incendio:

1. Falla al interior del transformador. 2. Vaporización de los gases y aumento de presión interna.3. Ruptura de la cuba.4. Incendio.

Los efectos del incendio y explosión de un transformador son:

- Daños a los componentes internos del transformador. - Probabilidad de daños a equipos e instalaciones adyacentes. - Lesiones al personal que se encuentre en el sector. - Contaminación por el aceite expulsado y la generación de humos debido a

la combustión del aceite. - Propagación del incendio debido a la expulsión de aceite en llamas.- Perdidas económicas.

SISTEMAS Y METODOS DE EXTINCION.

Para la extinción del incendio, se recurre a la eliminación de alguno/s de los elementos del triángulo del fuego y/o de la reacción en cadena. Así, podemos diferenciar cuatro métodos de extinción diferentes: por sofocación, por enfriamiento, por dispersión o aislamiento del combustible y por inhibición de la reacción en cadena.

- Por sofocación Con este método se pretende eliminar el oxígeno. Para este fin se utilizan las mantas, se arroja tierra, etc. La tierra debe aplicarse echándola de golpe sobre la base de las llamas; cuando hay poca, es preferible apilarla para poder lanzarla a paladas. Las espumas especiales que se utilizan para los fuegos por hidrocarburos también actúan de esta forma.

- Por enfriamiento Aquí se intenta bajar la temperatura de los materiales combustibles para que no ardan. En este método se utiliza agua.

- Por dispersión o aislamiento del combustible Este método impide la propagación del fuego poniendo barreras para que el fuego no llegue a más materiales combustibles, Los cortafuegos, o el corte de la vegetación antes de que llegue el fuego en un incendio forestal son los más utilizados.

- Por inhibición de la reacción en cadena Con este método se intenta cortar la reacción en cadena, para ello se utilizan sustancias químicas. Los extintores de polvo químico y de halón funcionan mediante este método.

La forma de actuar ante los incendios forestales vendrá determinada por el tipo de fuego ante el que nos encontremos y las características del mismo. La coordinación entre los efectivos que luchan contra el fuego es esencial para la extinción del fuego y la seguridad de los operarios.

Si el fuego lleva poco tiempo activo y es de pequeñas dimensiones, se puede optar por el ataque directo, aunque este no siempre es posible, por lo que se tiene que recurrir al ataque indirecto. Se entiende por extinción principal aquella que está diseñada para proteger los riesgos en caso de incendio con la descarga del agente extintor de forma automática.

La extinción redundante estará diseñada, al igual que la principal, para proteger los riesgos en caso de incendio con la descarga del agente extintor de forma automática, pero su activación se realizará con rangos de temperatura superior al sistema principal.

Sistemas de extinción por agentes extintores gaseosos.

Al descargarse se crea una mezcla gas-aire, esta mezcla tiene una capacidad calorífica mucho mayor que el aire con lo que la temperatura de llama baja por debajo de la temperatura a la cual se produce gases inflamables, que son los responsables de que el incendio continúe activo y/o se propague.

Se instala para proteger los transformadores (extinción principal); y la sala de equipos en las subestaciones del tipo 1 y tipo 2. Para ello, los distintos sectores protegidos deben cumplir la estanqueidad requerida.

Sistema de espuma alta expansión.

La espuma de alta expansión es una composición de burbujas secas, llenas de aire. El coeficiente de expansión, relación entre el volumen final de espuma producido y el volumen inicial del espumante, oscila entre 250 a 1000.

Su diseño consiste normalmente generar la cantidad suficiente de espuma para inundar el volumen de la estancia, llegando así a puntos inaccesibles de otra manera.

Los generadores de espuma de alta-expansión consisten en un ventilador que proyecta la mezcla de una o más boquillas sobre una rejilla. Al aplicar el aire se generar burbujas de poca resistencia, pero de gran tamaño, que son las que inundan y desplazan el oxígeno, para lo cual se requiere aire limpio.

La espuma de alta expansión se empleará para la protección del riesgo definido como vestíbulo de galería de cables, cuando la subestación cuente con abastecimiento de agua.

Sistema de espuma media expansión.

La espuma de media expansión es una unión de burbujas resultantes de la expansión de una mezcla de agua y espumógeno más aire. La relación de expansión puede ser hasta 1/200.

Los sistemas de media expansión se emplean fundamentalmente para dominar y extinguir incendios superficiales de líquidos y sólidos inflamables o combustibles y fuegos profundos de materiales sólidos sujetos a ignición.

Para una protección adecuada se debe descargar una cantidad de espuma suficiente para inundar la sala hasta una profundidad eficaz por encima del incendio.

La espuma de media expansión se empleará como extinción redundante de transformadores en las subestaciones del tipo 1 y tipo 2 y para proteger transformadores instalados en interior en las subestaciones del tipo 3 y tipo 5.

Este sistema permite, una vez realizada la descarga, su funcionamiento como columna seca suministrando agua desde el exterior, ya sea por el Cuerpo de Bomberos y personal debidamente formado.

Sistema de espuma con aire comprimido.

La película de espuma tiene la propiedad de adherirse a las superficies verticales, proporcionando una buena protección térmica entre el fuego y el material combustible. No desprende apenas vapor de agua durante la extinción, así se asegura una buena visibilidad en la zona.

La distribución uniforme en pequeñas burbujas (lo que reduce su descomposición) proporciona una mejor barrera combustible-vapor frente a otras espumas. Ofrece una excelente resistencia a la re ignición.

Se instala exclusivamente en casos especiales (espacios reducidos), en sustitución del sistema de espuma media expansión.

Sistema de espuma baja expansión.

La espuma de baja expansión se utiliza normalmente para la protección de derrames producidos bajo o alrededor de las estructuras y equipos de proceso, tanques horizontales y pequeños tanques verticales.

La espuma física se utiliza en este tipo de riesgos mediante sistemas de tuberías fijas y/o portátiles para su generación y formación y debe ser aplicada por medio de boquillas de descarga. Otros tipos de medios que permiten alcanzar estas zonas de riesgo pueden ser equipos portátiles o móviles, tales como lanzas de espuma, monitores, etc. La espuma física también podrá ser utilizada como medio de protección contra el calor de radiación, reduciendo su transmisión a las superficies de los cuerpos sólidos, sobre los cuales se va aplicando debido a su efecto de enfriamiento y características de aislamiento.

La espuma de baja expansión se empleará para reforzar la eficacia de aquellas instalaciones existentes de agua pulverizada. También se utilizará en

subestaciones del tipo 4 para proteger transformadores instalados en exterior siempre y cuando sea preceptiva la protección mediante un sistema de extinción automático.

Columna seca de espuma media expansión.

La columna seca de espuma de media expansión es una instalación de ataque al fuego, para uso exclusivo del Cuerpo de Bomberos y personal debidamente formado. Es un sistema de apoyo a la extinción principal, formado por los siguientes componentes:

− Depósito de espumógeno y proporcionadores.− Red de tuberías y válvulas.− Lanzas de espuma de media expansión.

La espuma de media expansión sin abastecimiento de agua específico se empleará en aquellas subestaciones existentes, clasificadas como tipo 1 y 2, y que están protegidas con agentes gaseosos.

FUENTES DE INFORMACION

Salud y seguridad en el trabajo. Revista CIER No. 57. Diciembre 2010. Guía para la protección contra incendios de subestaciones según el

estándar IEEE 979. Nora Tatiana Ortiz Hidalgo. Escuela Politecnica Nacional. Quito. 2011

REQUISITOS DE SEGURIDAD CONTRA INCENDIOS EN SUBESTACIONES.