4.7.1 Principios de detección ...137 4.7.2 Selección del sistema apropiado ...140
4.8 Planificación ...141
4.8.1 Planificación indepediente del objeto...141 4.8.2 Planificación dependiente del objeto ...144
4.9 Instalación, puesta en servicio y aceptación ...151
4.9.1 Instalación ...151 4.9.2 Puesta en servicio...152 4.9.3 Aceptación...152
4.10 Rentabilidad y evaluación del sistema ...153
4.10.1 Bloques de costes...153 4.10.2 Vida de servicio ...154 4.10.3 Ampliaciones y modernización...155 4.10.4 Falsas alarmas ...156 4.10.5 Conclusión...156
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4.1 Resumen
La misión de un sistema de detección de incendios automático es la de detectar el incendio lo antes posible, dar la alarma y activar las funciones de control prepro- gramadas. Los sistemas de detección de incendios más avanzados son capaces de detectar el fuego en su fase más temprana y de este modo minimizar los daños que puede causar el incendio. Mediante una selección óptima del producto y el conocimiento apropiado es posible configurar sistemas que prácticamente supri- men las falsas alarmas.
Un sistema de detección de incendios consta de la central, los periféricos, como los detectores de incendio y contactos, así como los dispositivos de alarma y de control activados por la central.
Al seleccionar, configurar y ubicar los detectores de incendio, es fundamental tener en cuenta - además del riesgo realmente existente - el tipo de incendio esperado, la altura de la sala y las condiciones ambientales, como los cambios de aire y los posibles fenómenos perturbadores. En áreas de alto riesgo, se utilizan cada vez con mayor frecuencia los detectores de incendio multisensor que poseen un procesamiento avanzado de señales. Para riesgos medios y bajos se utilizan normalmente detectores de humo ópticos con procesamiento de señales conven- cional (tecnología de algoritmos).
Los detectores de incendio más avanzados permiten realizar una configuración exacta de su comportamiento, teniendo en cuenta las condiciones medioambienta- les y los fenómenos perturbadores existentes. Así, un detector de incendio en una habitación de hospital debe responder de forma completamente diferente que un detector en una fundición.
Al disponer los detectores de incendio, hay que asegurarse de que los fenómenos producidos por el fuego (humo, calor, radiación, gas) son capaces de llegar hasta ellos, teniendo especialmente en cuenta la construcción del techo (por ejemplo, vigas en el techo, formas especiales del tejado o del techo) y una posible división espacial por medio de nichos, mobiliario o aparatos y accesorios.
En salas donde se producen fenómenos perturbadores intensos, la disposición de los detectores es fundamental. Incluso los pequeños cambios en la posición de los detectores proporcionan mejoras muy importantes en la inmunidad a los fenóme- nos perturbadores, sin reducir la fiabilidad de detección.
Al seleccionar la central de detección de incendios, debe tenerse en cuenta un entorno amigable para el usuario, un alto grado de flexibilidad y un nivel muy alto de funcionamiento a prueba de fallos. La central es el punto de interacción entre las personas y el sistema y, por lo tanto, debe permitir un procesamiento de alar- mas y fallos fácil e intuitivo.
Una alta flexibilidad, tanto para el funcionamiento en red como para la configura- ción de los parámetros, facilita las ampliaciones y la adaptación del comportamien- to del sistema a los cambios requeridos por los clientes.
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Guía Técnica de PCI / © Siemens, S.A. La disponibilidad de un sistema de detección de incendios es fundamental, motivo por el que la alimentación eléctrica de emergencia y una función de operación de emergencia integrada son obligatorias, permitiendo la emisión de alarmas de incendios aunque exista un fallo en un módulo o de energía.
Por motivos económicos, la tecnología del sistema de detección de incendios se escoge de acuerdo con los requisitos y la situación de riesgo específica. Para un edificio de oficinas, un sistema de detección con pulsadores manuales y detecto- res de humo ópticos con procesamiento de señales normal suele ser suficiente, pero si tienen que protegerse instalaciones de producción en la industria química, por ejemplo, es imprescindible el uso de tecnología avanzada.
Un amplio catálogo de productos, detectores de incendio altamente fiables con tecnología multisensor, y el uso de una lógica excepcional, alta flexibilidad de la central de detección y su conexión al sistema de gestión de peligros son temas que deben tenerse en cuenta al configurar un sistema de detección de incendios.
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4.2 Aspectos básicos
El conocimiento del inicio de un incendio y su desarrollo es decisivo para la pre- vención y lucha contra el fuego. Para asegurar una detección fiable y precoz en caso de incendio es también muy importante estar familiarizado con los diferentes fenómenos de los incendios y los posibles tipos de incendio. Los cuatro puntos siguientes se tratarán más adelante de forma detallada:
− inicio de un incendio − desarrollo de un incendio − fenómenos de un incendio − tipos de incendio
En la sección 4.2.5 se muestra la configuración de un sistema de detección de incendios y los aspectos que deben tenerse en cuenta para la planificación e implementación.
4.2.1
Inicio de un incendio
Para que se produzca un incendio debe existir material combustible (combustible) y un agente oxidante (normalmente oxígeno). Nuestro entorno está compuesto en gran parte de materiales combustibles y el oxígeno está disponible prácticamente siempre en cantidad suficiente. Pero debe cumplirse otra condición para que se inicie un incendio: la energía de ignición debe ser la fuerza motriz para iniciar la oxidación. Las fuentes de energía de ignición son diversas: descarga eléctrica (por ejemplo, un rayo), cortocircuitos, chispas proyectadas, superficies calientes (bom- billas, equipo de calefacción, etc.), exposición directa a las llamas o luz concentra- da…. Si se produce un incendio, él mismo proporcionará la energía necesaria para mantener el proceso de combustión.
Figura 4.1: El triángulo de un incendio
De este modo, el incendio se produce mediante la interacción de combustible, oxígeno y calor (energía).
Calor Oxígeno
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4.2.2
Desarrollo de un incendio
Dejando a un lado los procesos con explosiones asociadas, un incendio normal- mente evoluciona de forma más o menos rápida, dependiendo del material com- bustible. Dado que al inicio del incendio hay combustible y oxígeno disponibles en cantidad suficiente, su desarrollo viene determinado en gran medida por la energía disponible. Así, puesto que las llamas liberan mucha energía, cuando éstas apare- cen se inicia un crecimiento exponencial del incendio.
Figura 4.2: Desarrollo típico de un incendio
Tal como se muestra en la Figura 4.2, la mayoría de incendios pasan por las fases y sucesos siguientes:
• Etapa precoz: El fuego incipiente puede extinguirse con unos pocos decilitros de agua, se produce un poco de humo visible, pero se generan especialmente aerosoles invisibles.
• Fase latente: En esta fase, el fuego puede extinguirse por medio de un extintor de incendio o un agente de extinción similar. Se produce humo visible, parcial- mente denso. Normalmente, la combustión es incompleta, motivo por el que en esta fase se produce bastante CO (tóxico).
• Fase de llamas: Nos enfrentamos a un fuego abierto que debe ser combatido por los bomberos. Dado que hay disponible energía suficiente, el proceso de combustión es bastante completo, generando una alta producción de CO2.
• Descarga disruptiva (Flashover): La transición entre la fase de llamas y un incendio total se denomina descarga disruptiva. Se trata de la propagación ex- plosiva del incendio, que se produce exactamente en el punto en el que los ga- ses y aerosoles producidos durante las fases anteriores se inflaman,
propagando el incendio a todas las salas en las que ya habían penetrado dichos gases.
• Incendio total: En esta fase, el incendio ha alcanzado las partes mayores del edificio. En la mayoría de los casos, el edificio o el sector de incendio ya no puede ser salvado y los bomberos concentran sus esfuerzos en proteger los edificios y sectores vecinos.
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La detección de incendios debe producirse lo antes posible, de manera que la intervención pueda empezar antes del flashover. De este modo, los incendios incipientes deben detectarse en la fase precoz o como máximo en la fase latente, de forma que quede un tiempo de intervención suficiente. El problema es que la fase precoz y la fase latente pueden tener una intensidad y duración totalmente diferentes. Algunos incendios latentes pueden seguir en esta fase durante horas o incluso días antes de que se produzca el incendio abierto.
Con los incendios de líquidos, no existe fase latente; desarrollan llamas directa- mente, con lo cual el tiempo de intervención es extremadamente corto. Normal- mente, los daños solamente pueden ser limitados por un sistema de extinción automático. Por supuesto, existen otras posibilidades, como por ejemplo, medidas constructivas, para ralentizar la propagación del fuego, prolongando de este modo el tiempo de intervención, aunque esto normalmente es muy caro.
Conclusión: Cuanto antes se detecte un incendio, más tiempo quedará para luchar contra el mismo y menos daños se producirán. De este modo, la detección más precoz posible es la clave para minimizar daños y ganar un tiempo de intervención precioso.
4.2.3
Fenómenos de incendio
Los fenómenos de incendio son valores físicos que están sujetos a un cambio mensurable en el desarrollo de un incendio (p. ej., aumento de la temperatura, oscurecimiento de la luz o llamas).
Los procesos en la combustión del material pueden verse principalmente desde la perspectiva de una conversión de energía y reacciones entre sustancias. La conversión energética libera energía en el entorno. Las reacciones quimicas entre sustancias producen - dependiendo de las sustancias presentes en el foco del incendio – productos en cualquier estado físico, que van desde los no tóxicos a los altamente tóxicos.
En la figura siguiente se muestran los fenómenos que acompañan a un incendio con los fenómenos asociados del incendio (entre paréntesis).
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Figura 4.3: Representación esquemática de los fenómenos de incendio
La conversión energética libera energía mediante radiación y convección. El rango de radiación liberado durante un incendio puede dividirse, mediante la longitud de onda, en ultravioleta (UV), luz visible e infrarroja (IR). La liberación de energía mediante convección se produce esencialmente a través del aire. En primer lugar, se aumenta la energía cinética de las moléculas del aire, dando como resultado un aumento de la temperatura. La expansión asociada da lugar a un flujo de aire ascendente. Gracias a este flujo, el aire más frío y de este modo el oxígeno son guiados al foco del incendio. Estos procesos pueden conducir también a fluctua- ciones periódicas de la presión que se perciben como un sonido en ciertas gamas de frecuencia (por ejemplo, el crepitar típico de un incendio).
Conversión energética Efectos posteriores Reacción químical Productos Volátil Remanente Radiación Movimiento molecular Conducción, convección Coloide Ordenado Periódico (sonido) Rectificado (flujo) Desordenado (calor) Sólido (cenizas) Gaseoso (CO2) Invisible (gases incend.) Ultravioleta Infrarroja Líquido (humo) Visible
Visible (luz)
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La conversión de las sustancias que se produce en un incendio se caracteriza por las diversas reacciones químicas que pueden ocurrir en su foco, dependiendo de las sustancias presentes. Los productos de reacción sólidos o líquidos permane- cen en el foco del incendio (por ejemplo, cenizas) o se distribuyen en el entorno inmediato del incendio. En este último caso, constituyen lo que se denomina aerosoles, formados por partículas suspendidas sólidas o líquidas, finamente distribuidas y mezcladas con el aire ambiente. Los productos de reacción gaseo- sos se difunden siempre a través del aire.
4.2.4
Tipos de incendio
Los fenómenos producidos por un incendio latente o por uno abierto difieren en su tipo e intensidad.
Fuegos latentes
(fuegos sin llamas) Fuegos abiertos (fuegos con llamas) Tipo incendio Propiedades y fenómenos de incendio Descomposición pirolítica (proceso de carbonización) Fuegos incandescentes Materias sólidas (pral. fuego que forma brasas) Materias líquidas (combustión con llamas) Materias gaseosas (combustión con llamas) Proceso de combustión No independiente, requiere suministro de energía continuo Independiente después ignición Independiente después ignición Independiente después ignición Independiente después ignición Tipo de humo
(aerosol) Humo muy claro Humo claro Humo oscuro
Humo muy oscuro Propiedades ópticas del humo Propagación rápida Propagación rápida Muy absorb., poca propagación Muy absorb., poca propagación
Volumen aerosol Alto Alto Alto
Alto (excepto alcohol puro: ninguno) Según el índice de carbono del gas, sus propiedades químicas y la mezcla con oxígeno Radiación UV / IR Bajo De bajo a
medio Alto Alto
Aumenta con el índice C
Convección de
calor Bajo
De bajo a
medio Alto Alto Alto
Gases de combustión Mucho CO, poco CO2 Mucho CO, poco CO2 De poco a mucho CO, mucho CO2 Poco CO, mucho CO2 Poco CO, mucho CO2
Sonido Ninguno Ninguno Ninguno a mucho Ninguno a mucho Ninguno a mucho Aumento de la
presión Ninguno Ninguno
De bajo a medio, según combustible De bajo a alto, según fenóm. incendio Bajo
Tabla 4.1: Tipos de incendios y fenómenos de incendio
La propiedad principal del incendio de pirólisis es que no se desarrolla indepen- dientemente sino que requiere un suministro continuo de energía. El incendio puede extinguirse deteniendo dicho suministro. La propagación de este tipo de incendio está limitada de este modo al tamaño de la fuente de calor, que es el motivo por el que podemos hablar de sobrecalentamiento acompañado por des-
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Guía Técnica de PCI / © Siemens, S.A. composición química. En cuanto se alcanza la temperatura de ignición, el incendio evoluciona a incandescente o incluso a incendio abierto.
El incendio incandescente es un proceso independiente. Las temperaturas de incandescencia son altas y las partículas producidas son de este modo relativa- mente pequeñas. Las partículas visibles son solamente una pequeña parte del espectro de partículas generado. Son típicos de un incendio incandescente los incendios incipientes en balas de heno o algodón.
Es característica de los fuegos abiertos – con la excepción de incendios de alcohol – la producción de hollín (humo negro), aunque aquí también la mayor parte de las partículas generadas no son visibles. Los estudios han demostrado que en casi todos los casos, incluyendo la etapa precoz y la fase latente, se generan más partículas invisibles que visibles.
Para resumir, podemos indicar que en casi todos los incendios hostiles se produ- cen volúmenes grandes de aerosoles . De este modo, el humo se ha convertido en el fenómeno de incendio más importante de una detección precoz. Dependiendo del tamaño y concentración de los aerosoles, pueden ser visibles o invisibles. En general, los aerosoles de incendios tienen de 10 a 10.000 veces el tamaño de las moléculas de gas.
Figura 4.4: Diámetro de diferentes moléculas y materias suspendidas
4.2.5
Sistema de detección de incendios
Bacterias Virus Polen Cabello humano Aerosoles de incendios Gases
Humo óxido cinc Humo de colofonia Humo de aceite Cloruro amónico Hollín lámpara H2 O2 CO/N2 CO2 Humo de tabaco Pigmentos de color Leche en polvo Insecticidas Polvo de carbón Polvo de cemento
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La misión principal de un sistema automático de detección de incendios es la de identificar de manera fiable un incendio en la etapa más precoz posible, dar la alarma y activar las funciones de control preprogramadas.
Figura 4.5: Configuración y funcionamiento de un sistema de detección de incendios
Los periféricos comprenden todos los elementos de campo que adquieren en el emplazamiento el estado real, que se transmite a la central en forma de niveles de peligro. Los detectores de incendio automáticos e inteligentes detectan y analizan los diferentes fenómenos in situ e informan automáticamente de los peligros existentes a la central. Los pulsadores manuales sirven para que las personas presentes en la zona de peligro activen la alarma directamente. Los contactos automáticos (por ejemplo, de la activación de un sistema de extinción de sprin- klers) informan indirectamente de una alarma de incendios.
El sistema de detección de incendios está vigilado, controlado y operado por la central, que evalúa los mensajes de los periféricos y activa instalaciones de alar- ma y de control de incendios.
Las medidas iniciadas por la central sirven para alarma e intervención. Los dispo- sitivos de alarma ópticos y acústicos informan a las personas que hay en el edificio y llaman a los bomberos. Los controles activan los sistemas de extracción de
Periféricos Central Acciones
Detectores de incendio automáticos
Pulsador manual
Contactos automáticos
Central de detección de incendios
Alarma acústica
Alarma óptica
Registro
Bomberos Guía ruta de escape
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Guía Técnica de PCI / © Siemens, S.A. humos y los sistemas de extinción estacionarios. La guía óptica de la ruta de escape y la alarma de voz evacuan de forma segura a las personas del edificio.
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4.3
Detectores de incendio
Pueden distinguirse básicamente las categorías de detectores de incendio siguien- tes:
• Detectores de incendio no automáticos: Los pulsadores manuales son detec- tores de incendio no automáticos que tienen que ser activados por una persona en caso de incendio.
• Detectores de incendio semiautomáticos: Pueden reconocer un incendio, pero la alarma se activa manualmente. Normalmente se trata de sistemas de cámaras equipados con el software apropiado que son capaces de detectar cambios en las imágenes grabadas, por ejemplo, la generación de humo o fue- gos abiertos. Dado que la fiabilidad de estos sistemas no es suficiente actual- mente para activar acciones como la alarma directa de los bomberos o la extinción, estos sistemas son normalmente semiautomáticos. El sistema alerta a las personas de un posible peligro, mientras que la alarma real debe verificarse todavía.
• Detectores de incendio automáticos: Captan los fenómenos de incendio como humo, calor, llamas o gas y activan una alarma a través de la central en caso de incendio.
• Detectores de incendio para aplicaciones especiales: Para las aplicaciones con un riesgo de incendio superior, donde no puede utilizarse un detector de incendio normal por diferentes motivos, son necesarios detectores especiales. En la minería o la industria pesada, son necesarios sistemas muy robustos que sean capaces de detectar de manera fiable incendios en condiciones medioam- bientales extremas. Por ejemplo, las chispas en los conductos de transporte utilizados en la industria textil deben detectarse e iniciarse inmediatamente me- didas apropiadas, ya que de lo contrario las consecuencias podrían ser devas- tadoras. Los detectores de incendio normales reaccionan demasiado
lentamente para dichas aplicaciones - aquí son necesarios sistemas que reac- cionen en pocos milisegundos.
En los capítulos siguientes se tratan exclusivamente principios de detección, la fiabilidad de detección y las tecnologías de trabajo en red disponibles de los detec- tores de incendio automáticos.
4.3.1 Principios de detección
Un detector de incendio debe ser capaz de detectar como mínimo un fenómeno de incendio (humo, calor, radiación, gas) de forma fiable en una etapa precoz. Cada vez se utilizan más detectores de incendio avanzados que pueden detectar varios fenómenos a la vez. Estos detectores tienen generalmente un comportamiento de respuesta significativamente mejor y son muy inmunes a los fenómenos perturba- dores.
Por supuesto, la sensibilidad de un detector de humos no sólo depende del princi- pio de detección, sino también del diseño del detector específico, el tipo de humo y otros factores medioambientales, como por ejemplo, la humedad ambiental. Para poder determinar exactamente la sensibilidad de un detector, se usa un procedi- miento estandarizado (véase también la sección 4.4.1.1).
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4.3.1.1 Detectores puntuales de humos
La mayoría de incendios producen humo, que puede ser detectado por detectores relativamente simples. Éste es también el motivo por el que los sistemas de detec-