GUIA TECNICA SIEMENS PCI

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Guía Técnica de

Protección contra

Incendios

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Siemens, S.A.,

División Building Technologies

2ª edición, Agosto 2006 Art. Nº 0-91986-es

Nos reservamos todos los derechos sobre este documento y del asunto del mismo. Con la aceptación de este documento, el receptor reconoce y asume no publicar el documento ni el asunto del mismo ni en su totalidad ni en parte, ni ponerlo a

disposición de ninguna tercera parte, sin nuestro consentimiento previo por escrito, ni usarlo para ningún fin que no sea para el que se ha proporcionado.

Publicado por:

Siemens, S.A.

División Building Technologies

C/ La Granja, 30 – Pol. Ind.

28108 Alcobendas (Madrid)

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Guía Técnica de PCI / © Siemens, S.A.

Tabla de contenido

1 Introducción... 11

1.1 Incendio – Peligro constante con alto potencial de peligro ...13

1.2 Propósito de la Guía Técnica de protección contra incendios...15

2 Protección integral contra incendios ... 17

2.1 Resumen ...19

2.2 Aspectos básicos...20

2.3 Protección estructural contra incendios ...23

2.4 Protección técnica contra incendios ...24

2.5 Protección contra incendios organizativa ...28

2.6 Concepto de protección contra incendios...29

2.7 Protección de las inversiones ...35

3 Detección de gases ... 37

3.1 Resumen ...39

3.3 Uso de la tecnología de detección de gas ...44

3.4 Principios de medición...45

3.5 Central e ingeniería de sistemas ...51

3.6 Planificación ...55

3.7 Instalación, puesta en servicio y aceptación...58

3.8 Rentabilidad y evaluación del sistema ...59

4 Detección de incendios ... 61

4.1 Resumen ...63

4.3 Detectores de incendios ...73

4.4 Selección del detector de incendios apropiado ...95

4.5 Número y colocación de los detectores de incendios...104

4.6 Central de detección de incendios y sistema periférico ...120

4.7 Sistemas lineales de detección de temperatura...136

4.9 Instalación, puesta en servicio y aceptación...151

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5 Notificación de alarma y evacuación ...159

5.1 Resumen ...161

5.3 Transferencia de información de la alarma...164

5.4 Alarma de voz y evacuación ...168

5.6 Instalación y puesta en servicio ...183

5.7 Formación de emergencia...184

6 Extinción automática ...189

6.1 Resumen ...191

6.3 Física de los incendios...195

6.4 Sistemas de extinción de agua...200

6.5 Sistemas de extinción de espuma ...209

6.6 Sistemas de extinción de polvo ...214

6.7 Sistemas de extinción de gas ...215

6.8 Integración del sistema ...233

6.9 Mantenimiento y servicio ...238

7 Sistemas de gestión de peligros ...241

7.1 Resumen ...243

7.3 Funcionalidad principal...251

7.4 Funcionamiento ...255

7.5 Sistemas integrados ...258

7.6 Funcionamiento seguro contra fallos...260

7.8 Instalación, puesta en servicio y aceptación ...262

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8 Mantenimiento y servicios... 264

8.1 Resumen ...265

8.3 Objetivos, estructura e impacto ...268

8.4 Tipos de mantenimiento...274

8.5 Proyectos de servicio ...279

8.6 Selección de servicios a usar...281

8.7 Criterios de rendimiento y cualificación ...283

9 Normas, regulaciones y autoridades ... 287

9.1 Resumen ...289

9.3 Normas y cómo asegurar el cumplimiento de las mismas ...291

9.4 Implicaciones para la configuración y funcionamiento de los sistemas de seguridad ...296

9.5 Requisitos previos para los proveedores ...297

10 Símbolos y terminología... 303

10.1 Símbolos gráficos para los planos de detección de incendios ...304

10.2 Glosario...307

A Apéndice ... 318

A.1 Toxicidad de los gases de incendios ...319

A.2 Generación de calor y valores caloríficos...320

A.3 Clases de incendios ...322

A.4 Categorías de protección IP ...323

A.5 División de zonas de las áreas de explosión...324

A.6 Clases de protección contra ignición ...325

A.7 Grupos de explosión y clases de temperatura ...326

A.8 Cifras clave relacionadas con la seguridad para sustancias puras ...327

A.9 Organismos de seguridad...329

A.10 Reducción del riesgo en la protección contra incendios ...330

B Índices ... 332

B.1 Índice de palabras clave...333

B.2 Tablas...337

B.3 Figuras ...338

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1 Introducción

1.1 Incendio – Peligro constante con alto potencial de peligro ...13 1.2 Propósito de la Guía Técnica de protección contra incendios...15

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1.1 Incendio – Peligro constante con alto potencial de peligro

Desde la Edad Media, en la que ardían ciudades enteras, la humanidad ha apren-dido mucho y se ha esforzado continuamente por evitar y contener los incendios. Sin embargo, estos esfuerzos se han visto compensados por fuentes de ignición adicionales y cargas de combustible crecientes.

En la actualidad, prácticamente cualquier hogar y cualquier empresa posee PCs, TV, luces halógenas, máquinas de café y otros aparatos eléctricos, aparatos de calefacción y aire acondicionado, etc. La mayoría de estos dispositivos incluyen una fuente de alimentación y otros módulos electrónicos, que constituyen fuentes de ignición potenciales. Pero los incendios también pueden provocarse delibera-damente. El porcentaje de incendios intencionados se encuentra entre el 25 y el 40%, y las cifras van en aumento1. Estos incendios deliberados suelen propagarse rápidamente y su extinción resulta extremadamente difícil. Por término medio, este tipo de incendios resulta tres veces más costoso que un incendio de tipo normal2.

En nuestra opulenta sociedad, los edificios están decorados con textiles, alfom-bras, etc., cada vez más lujosos. Además, el uso de material sintético fundido a presión, moldeable y fácil de procesar, a la vez que económico, aumenta de forma permanente. Aparte de aumentar la carga de fuego, estas sustancias son, en su mayor parte, altamente inflamables y reaccionan como aceleradores del fuego. Este efecto es mucho más catastrófico de lo que revelaría la mera carga de fuego.

Un gran incendio (conflagración) libera aproximadamente tanta potencia como una central nuclear, ya que pueden alcanzar desde varios cientos de MW a algunos GW. Un incendio de papel limitado durante el que se quemaran 3 g de papel por segundo ya generaría 40kW y una altura de las llamas de 0,8m.

Además del calor, todo incendio, ya sea grande o pequeño, produce residuos tóxicos y gases altamente tóxicos. Estos gases contienen, entre otras sustancias, monóxido de carbono, gas de ácido clorhídrico, gas clórico, varios compuestos de sulfuro, óxidos de nitrógeno (NOx), gas de ácido hidrociánico y muchas otras

sustancias altamente tóxicas, incluso el fosgeno. La pérdida de vidas humanas y los daños financieros causados ya sea directa o indirectamente por estos gases es consecuentemente alta.

En Europa, mueren cada año más de 4.000 personas a causa de los incendios3 – la mayoría intoxicada por el humo. Es difícil de valorar, incluso aproximadamente, el número de personas que han resultado heridas – podría ascender a diez veces la cantidad de personas heridas graves y cien veces la cantidad de personas heridas leves. En conjunto, esto supone que aproximadamente medio millón de personas son víctimas de incendios cada año.

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Guía Técnica de PCI / © Siemens, S.A. Los gastos derivados de los daños causados por los incendios en Europa se encuentran entre un 0,1 y un 0,3% del PIB4. Esto significa que los daños directos causados por incendios en la Europa Occidental ascienden a más de 15.000 millones €5. Los daños indirectos pueden ser diez veces superiores. En compara-ción: el límite superior de gastos de 25 EU para 2005 es de aproximadamente 120.000 millones €. Los estudios demuestran que la mayor parte de estos daños se debe a los gases y sus componentes corrosivos. Los daños causados por el humo son aproximadamente de diez a cien veces superiores que los daños produ-cidos por el fuego real6. Aproximadamente un tercio de estos daños producidos por el humo pueden deberse al ácido clorhídrico (HCl) liberado por el fuego, que provoca corrosión en las instalaciones y dispositivos.

Para una empresa esto puede resultar fatal. Según las estimaciones de los exper-tos7, una conflagración en las instalaciones de una empresa puede tener los siguientes efectos desastrosos:

• Para aproximadamente un tercio de las empresas afectadas, los daños produci-dos por un fuego directo derivan en quiebra.

• Para otro tercio de las empresas afectadas, las pérdidas de su base de clientes acaba produciendo quiebra en un plazo de tres años.

• El tercio residual con frecuencia tiene que fusionarse con otras empresas o necesita venderse. Sin embargo, en ocasiones, la empresa tiene fuerzas para sobrevivir.

Los daños causados por un incendio muestran que la prevención, detección y extinción de los mismos, es uno de los temas más prioritarios a los que es necesa-rio enfrentarse.

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1.2 Propósito de la Guía Técnica de protección contra incendios

El objetivo de esta protección contra incendios es preservar de forma eficaz a las personas, los bienes y el entorno, de los peligros y efectos del fuego. Además, se minimizarán los daños materiales resultantes de la interrupción de la actividad o de la pérdida de la base de clientes. Una buena protección contra incendios se basa en medidas de protección contra incendios adecuadas.

En contraste con muchas otras inversiones, la protección contra incendios tiene como objetivo prevenir los sucesos. Por ello, el éxito no suele ser visible – sólo es visible el fracaso en forma de incendios importantes. La experiencia en la práctica muestra que prácticamente no hay diferencia entre las inversiones en sistemas de protección contra incendios sofisticados y las de mediana-baja complejidad. Una buena protección contra incendios no debería ser una inversión obligada, sino motivada.

Durante muchos años, Siemens ha sido y sigue siendo un proveedor comprometi-do y activo a nivel mundial de sistemas de detección, evacuación y extinción, así como de sistemas de gestión de riesgos. Esta Guía Técnica de protección contra incendios, además de mostrarle una visión general de los temas más importantes en la protección técnica contra incendios, le proporcionará soporte para que evalúe los sistemas de protección disponibles y pueda extraer los máximos bene-ficios posibles a la solución que elija finalmente.

Para garantizar una seguridad suficiente frente a incendios, diferentes países han establecido directivas nacionales y regionales. La seguridad personal normalmen-te está regulada por leyes y exigencias oficiales. La pronormalmen-tección de los activos materiales es principalmente un tema de las compañías de seguros que han establecido ciertas orientaciones y directivas.

Dichas demandas y exigencias de las leyes, normas, directivas y estándares, son prioritarios sin ningún tipo de dudas sobre las recomendaciones de esta Guía Técnica de protección contra incendios y deben tenerse en cuenta a la hora de planificar su solución de protección.

Los asuntos relacionados con la protección contra incendios, si no son exigibles medidas de este tipo, son responsabilidad de los diseñadores del sistema de detección de incendios.

Siemens, y anteriormente Cerberus, han venido realizando una investigación básica durante muchas décadas y han elaborado múltiples documentos sobre la protección contra incendios, la mayoría de los cuales han sido para uso interno. Esta Guía Técnica de protección contra incendios se basa en estos documentos y en el dilatado conocimiento y experiencia de Siemens y anteriormente Cerberus. Solamente aparecen referencias a otros documentos cuando éstos están disponi-bles públicamente.

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2 Protección integral contra incendios

2.1 Resumen ...19

2.2.1 Objetivo ...20

2.2.2 Idea rectora ...20

2.3 Protección estructural contra incendios ...23

2.4 Protección técnica contra incendios ...24

2.4.1 Sistemas de seguridad ...24

2.4.2 Sistemas de detección de gas ...24

2.4.3 Sistemas de detección de incendios...24

2.4.4 Sistemas de alarma y de evacuación ...25

2.4.5 Rutas de escape e iluminación de emergencia ...25

2.4.6 Sistemas de protección contra humos...26

2.4.7 Sistemas de lucha contra incendios ...26

2.4.8 Sistemas de extinción de incendios...26

2.5 Protección contra incendios organizativa ...28

2.6 Concepto de protección contra incendios...29

2.6.1 Contenidos y extensión...29

2.6.2 Riesgo y planificación de la protección contra incendios ...29

2.6.3 Simulación de incendios y métodos de cálculo ...31

2.6.4 Gestión de riesgos de coste optimizado ...32

2.6.5 Protección personalizada...33

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2.1 Resumen

Debido a la creciente complejidad de nuestras infraestructuras, cada vez es más difícil implementar mejoras adicionales en la protección contra incendios mante-niendo los gastos a un nivel aceptable. Por lo tanto, la protección contra incendios requiere un enfoque global: ¿Qué medidas proporcionan la mayor seguridad posible a los menores costes posibles?

Por ello, deben tomarse medidas donde son más efectivas, en comparación con los gastos requeridos. Cuanto antes se aplique una medida en la cadena de medidas “prevención – detección – acción – aprendizaje”, mejor.

Las medidas bien establecidas de protección estructural contra incendios son preventivas y se ha demostrado que funcionan adecuadamente. Lamentablemen-te, los medios estructurales adicionales suelen ser muy caros. Las posibilidades de la protección técnica contra incendios son numerosas y van desde la detección y gestión de peligros, a la evacuación y extinción automática. Aquí es fundamental una buena planificación.

¿Cómo interactúan los diferentes aspectos de la protección contra incendios? ¿Qué condiciones límite deben cumplirse y cómo? El concepto de protección contra incendios responde a estas preguntas, valora los riesgos y crea un paquete de medidas, de forma que se pueda proteger un edificio de la mejor manera posi-ble.

La protección contra incendios estructural y técnica tiene una alta fiabilidad – en contraste con la protección contra incendios organizativa. En la protección contra incendios, el fallo humano constituye el riesgo más elevado, que es el motivo por el que debe asegurarse de forma continua el cumplimiento de las medidas organi-zativas.

La protección contra incendios debe entenderse como una inversión para salva-guardar las vidas y los bienes. Esta inversión debe planificarse y asegurarse de la mejor forma posible.

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2.2 Aspectos

básicos

Una de las características de los seres humanos es su capacidad para planificar. La planificación significa establecer diferentes medidas con antelación, de forma que finalmente se correlacionen de manera óptima.

Basándose en la experiencia adquirida con incendios, las leyes y reglamentacio-nes de protección contra incendios eran sencillas de aprender y se establecieron normas, indicando por ejemplo, qué puertas debían tener qué valores de resisten-cia contra incendios. En la actualidad, las estructuras de los edificios son cada vez más complejas y una optimización creciente hace que sea cada vez más difícil reconocer las posibilidades reales de mejorar con unos costes mínimos.

Para poder seguir progresando de una forma asequible con estas condiciones, es necesario un enfoque global – Protección integral contra incendios. Este concepto debe asegurar que se elimine cualquier riesgo o, al menos, se reduzca con los menores costes posibles.

2.2.1 Objetivo

El enfoque de la Protección Integral Contra Incendios se ha realizado desde la siguiente perspectiva: Protección contra incendios como resultado de un concepto global de protección contra incendios , con medidas orientadas al objetivo alejando las amenazas relevantes de una forma económica. ¿Cómo y dónde deberán aplicarse los recursos económicos para conseguir la mayor protección posible, asegurando al mismo tiempo los gastos más bajos? La mejor manera de respon-der estas preguntas es con un enfoque global y exhaustivo que tenga en cuenta el sistema completo.

2.2.2 Idea

base

La consigna superior de toda estrategia de protección es la cadena de medidas “prevención – detección – acción – aprendizaje”. Los daños se evitarán siempre que sea posible. Sin embargo, si se produce un suceso, este debe reconocerse inmediatamente y debe iniciarse una acción inmediata. Después de que se haya producido el suceso, se debe “aprender la lección”, para que puedan prevenirse sucesos futuros.

Eliminar totalmente el suceso físico del “fuego” sería la solución óptima. Lamenta-blemente, esto es prácticamente imposible en la vida diaria, ya que los fuegos no deseados pueden producirse incluso aunque se tomen las medidas más avanza-das.

Afortunadamente, el fuego tiene una característica muy especial: crece exponen-cialmente. Los fuegos que se detectan prematuramente no suelen causar ningún daño o sólo daños muy limitados. En la mayoría de los casos una medida sencilla, como un vaso de agua, la desconexión de un dispositivo de la fuente de alimenta-ción o el uso de un extintor portátil, es suficiente para extinguir los fuegos incipien-tes. Aunque se haya producido un incendio físico, dichos incendios pueden considerarse “sucesos económicos prevenidos”. En otras palabras, no sólo es la llamada reacción química “combustión” la que se considera perjudicial en un

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incendio, sino también (y especialmente) los daños que ponen en peligro la vida o la prosperidad económica de la empresa. El objetivo principal de la protección contra incendios es proteger las vidas humanas, así como los bienes materiales.

Si ya no puede evitarse un incendio, tienen que limitarse sus efectos de la forma más eficaz posible. La prioridad está de nuevo en preservar la vida humana y después en proteger los activos materiales. Por lo tanto, el segundo objetivo de la protección contra incendios es mitigar los daños.

La protección integral contra incendios consta de dos partes: − Evitar fuegos que causen daños

− Mitigar los daños

La prevención de sucesos es el objetivo de la protección preventiva contra incen-dios, mientras que la extinción tiene como objetivo mitigar los daños.

2.2.2.1 Evitar los daños causados por el fuego (protección preventiva contra incendios)

La protección preventiva contra incendios tiene como objetivo evitar los incendios que causan daños. Para hacerlo, se siguen dos enfoques:

• Debe prevenirse el suceso físico “fuego”, es decir, debe descartarse cualquier posibilidad de combustión no deseada. Para evitar una combustión no deseada, deben eliminarse y separarse las fuentes de ignición y carga de combustible, o en el caso de que exista peligro de explosión, deben eliminarse y separarse los gases o vapores explosivos (véase también el capítulo 6.3). Sin embargo, la protección total de los procesos de combustión no deseados es algo irreal. Por lo tanto, el segundo enfoque es obligatorio.

• Deben prevenirse las pérdidas económicas debidas a un incendio que cause daños. Esto significa que debe detectarse la combustión no deseada lo antes posible para evitar pérdidas económicas relevantes. Gracias a los sistemas au-tomáticos de detección contra incendios, normalmente es posible detectar los fuegos incipientes de forma prematura y de este modo intervenir lo antes posi-ble, de forma que puedan evitarse daños relevantes.

Evitar el suceso encaja perfectamente con la siguiente fase: la mitigación de los daños.

2.2.2.2 Mitigación de los daños (lucha contra el fuego)

Un fuego pone en peligro la vida de las personas afectadas. Por lo tanto, debe informarse y pedir a las personas que abandonen el sector del incendio si es necesario (evacuación). Esta acción, por una parte, elimina posibles daños perso-nales y, por otra, es un requisito previo para comenzar rápidamente con la extin-ción. Los bomberos salvan vidas antes de comenzar a extinguir los incendios. Una evacuación eficaz acelera de este modo la extinción, contribuyendo de manera importante a mitigar los daños. El uso de sistemas de extinción y evacuación automáticos es extremadamente recomendable si existen bienes valiosos en el edificio o en caso de un elevado peligro general.

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2.2.2.3 Concepto de protección integral contra incendios

La implementación de la cadena de medidas “prevención – detección – acción – aprendizaje” puede representarse como un circuito cerrado:

Figura 2.1: Concepto de protección integral contra incendios

Si no pueden prevenirse los daños, se pone en marcha una acción inmediata. Es fundamental que la protección contra incendios garantice una alarma precoz y que pueda limitarse la propagación geográfica del fuego.

Debe evaluarse cada suceso. Si su importancia es relativamente baja, las medidas que deben iniciarse están limitadas a la propia empresa. En el caso de conflagra-ciones (grandes incendios), la sociedad está esencialmente interesada en evitarlas en el futuro. La experiencia obtenida en ambos casos puede integrarse en las normativas de protección contra incendios. Estos dos circuitos cerrados aseguran que los sucesos se hacen menos frecuentes, no ocasionan tantos daños y son menos urgentes.

Esta representación hace referencia a la protección contra incendios en general. Abarca todos los aspectos de la protección contra incendios, tal como se descri-ben detalladamente en las siguientes secciones.

Detección Reacción Alarma y evacuación Extinción Profilaxis protección incendios: • Normas/ directivas • Desarrollo Prevención de

Combustión no deseada Fuego perjudicial _{Mitigación daños}

Concepto de protección contra incendios interna

Evaluación de sucesos para medidas internas Evaluación de eventos para medidas externas

Profilaxis protección incendios: • Concepto pr. incendios • Infraestruct.

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2.3 Protección estructural contra incendios

La protección estructural contra incendios es una medida de protección preventiva, cuyo objetivo es prevenir la propagación. Su máxima es “divide y vencerás” (“divi-de et impera”): Los fuegos que se propagan en un área (“divi-de superficie limitada pueden extinguirse con relativa facilidad y rapidez, mientras que las conflagracio-nes casi siempre producen la pérdida total del edificio.

Los elementos más importantes de la protección estructural contra incendios son: − Accesibilidad para los bomberos

− Intervalos de protección entre edificios e instalaciones − Cortafuegos entre edificios adyacentes

− Materiales y piezas de construcción de difícil combustión

− Alta resistencia contra el fuego de las vigas y las piezas que soportan carga − Creación de compartimentos de incendio para limitar el humo y la propagación

de calor

− Obturación de los conductos y canales de la instalación

− Rutas de escape cortas y seguras, así como salidas de emergencia

− Si es posible, separar las fuentes de ignición de los materiales combustibles − Sistemas de protección contra rayos

En la actualidad, ya no representa ningún problema fabricar una puerta con un cierto valor de resistencia contra el fuego y, lo más probable, es que esa puerta conserve ese valor de resistencia durante toda su vida de servicio. Pero asegurar-se de que la puerta cortafuegos asegurar-se cerrará firmemente en caso de incendio, es el desafío real para la gestión de la protección contra incendios (véase el capítulo 2.5).

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2.4 Protección técnica contra incendios

La protección técnica contra incendios comprende el equipo y los sistemas que sirven para la seguridad personal y para la mitigación de los daños en caso de incendio.

2.4.1 Sistemas de seguridad

Una “instalación” es el conjunto de dispositivos instalados en un edificio, que interactúan entre sí para que el sistema pueda llevar a cabo su propósito. Por ejemplo, en instalaciones de detección de gas, los detectores de gas, las centrales y los dispositivos de alarma interactúan para alertar y proteger de los gases.

Un “sistema” es el conjunto de productos requeridos para establecer una instala-ción particular, configurados por el proveedor del sistema para que interactúen sin problemas. La comunicación sin fisuras entre los detectores y la central, por ejem-plo, debe coordinarse.

Un “producto” es un dispositivo individual que se usa en un sistema o una instala-ción. Los componentes del sistema constan de uno o varios productos.

2.4.2 Sistemas de detección de gas

Los sistemas de detección de gas detectan las concentraciones peligrosas de gases o vapores en el aire. En caso de peligro, controlan automáticamente: − Los dispositivos de alarma acústicos y ópticos para alertar a las personas − La llamada de los organismos de control y de las personas que toman

decisio-nes

− Los sistemas de ventilación, tuberías de gas, bombas, motores y válvulas

La Guía de Técnica de protección contra incendios se limita explícitamente a los gases y vapores combustibles.

2.4.3 Sistemas de detección de incendios

Los sistemas automáticos de detección de incendios permiten una detección precoz de los incendios y el inicio de funciones de control preprogramadas. Esto incluye:

− Alertar a las personas en las zonas de peligro

− Llamar a los servicios de intervención y extinción de incendios

− Activar las instalaciones para limitar el humo y la propagación del incendio, p. ej. cerrando las puertas cortafuegos

− Activar los sistemas de extracción de humo y calor − Desconectar los equipos de la fuente de alimentación

− Controlar los sistemas de automatización de edificios, especialmente los siste-mas de calefacción y ventilación, así como los ascensores

− Activar la iluminación de emergencia − Activar los sistemas de evacuación − Activar los sistemas de extinción fijos

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Con un sistema de detección de incendios no automático, las alarmas se disparan manualmente, con lo cual la presencia de personas es un requisito previo para la iniciación de la alarma.

Un sistema de detección de incendios no automático también puede formar parte de un sistema de detección automático. Sin embargo, las funciones de control activadas manualmente son idénticas a las de los sistemas de detección de incen-dios automáticos.

Una “falsa alarma” es una alarma que se ha disparado sin que se haya producido un incendio. La experiencia demuestra que las falsas alarmas causan problemas graves. En toda Europa, en torno a un 90-95% de todas las alarmas disparadas por los sistemas de detección de incendios son falsas. Su significado puede ex-presarse mejor en los más de 200.000 esfuerzos innecesarios que han realizado los bomberos en Alemania8, en gran medida debido a las falsas alarmas.

2.4.4 Sistemas de alarma y de evacuación

La detección de incendios tiene como meta iniciar alarmas. Tanto los servicios de intervención como los operadores de edificios u otras personas en peligro dentro del edificio deben ser avisados. Las tareas de los servicios de intervención son normalmente: 1. reconocer, 2. proteger, 3. extinguir. Cuanto antes se dispare la alarma, más fácil será para las personas afectadas salir de la zona de peligro por iniciativa propia. Este llamado autorrescate es el objetivo de los sistemas de evacuación. Si es posible, todas las personas deben salir del edificio por sí mis-mas. Esto facilita el rescate de las personas que necesitan ayuda, al mismo tiem-po que se reduce considerablemente la fase de rescate, lo que es equivalente a una extinción precoz.

Como norma general, los sistemas de evacuación transmiten automáticamente, mensajes de voz fáciles de entender, a través de altavoces, a las personas que hay en el interior del edificio. La experiencia demuestra que estos mensajes de voz son más efectivos que las sirenas – a menudo el significado de las sirenas no es claro. ¿Cuál es el propósito de una sirena si las personas permanecen donde están? Pero tarde o temprano, las personas son conscientes de la gravedad de la alarma, que debían haber seguido. En estas situaciones, el pánico sólo es una cuestión de tiempo – lo que en ocasiones constituye un peligro más grave que el incendio real. Los sistemas de evacuación evitan significativamente las reacciones de pánico. Los sistemas de tecnología punta gestionan una evacuación paso a paso: las zonas en peligro directo son las que se evacuan en primer lugar, redu-ciendo enormemente el peligro de rutas de escape llenas de gente.

2.4.5 Rutas de escape e iluminación de emergencia

Las rutas de escape deben identificarse por medio de rótulos y marcas, de forma que cumplan su propósito, permitiendo que las personas salgan del edificio lo más rápidamente posible y sin ningún riesgo. Según las normativas nacionales y loca-les, las rutas de escape en los edificios muy altos deben ser más amplias, espe-cialmente cuando no hay un sistema de evacuación que soporte una evacuación paso a paso.

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Guía Técnica de PCI / © Siemens, S.A. La iluminación de emergencia, que debe servir para encontrar y acceder de forma segura a las rutas de escape y salidas de emergencia, se activa tan pronto como se interrumpe la iluminación normal de la sala. Estos sistemas son relativamente caros ya que deben recibir la energía de un sistema de alimentación de emergencia y requieren un cableado independiente.

Las pruebas han revelado que los sistemas ópticos de gestión de peligros acumu-ladores de luz con rótulos de orientación son superiores a los sistemas ópticos de gestión de peligros de iluminación posterior, tanto en lo que respecta a su comodi-dad subjetiva como eficacia operativa objetiva9.

2.4.6 Sistemas de protección contra humos

En un incendio se producen humo y gases. Por diferentes motivos, puede ser necesario extraer el humo o los gases por medio de sistemas especiales y guiarlos al exterior. Los motivos más importantes son:

• Debe preservarse la estructura del edificio de los gases calientes, aumentando así considerablemente su capacidad de soportar carga y su vida útil en caso de incendio.

• Las rutas de escape deben mantenerse libres de humo en la medida de lo posible, ampliando su utilidad y permitiendo la evacuación completa del edificio, lo que a su vez facilita la intervención de los bomberos.

Además de los sistemas de extracción de calor y humo, también existen sistemas de presurización para la eliminación mecánica del humo. Estos sistemas de presu-rización pueden activarse tanto manual como automáticamente por medio de detectores de humo o de temperatura.

2.4.7 Sistemas de lucha contra incendios

Los dispositivos y las instalaciones de extinción de incendios son medios para acelerar y facilitar la lucha contra incendios in situ. Esto incluye:

− Hidrantes de pared

− Tuberías verticales de agua de extinción (seco / mojado) − hidrantes

− pulsadores manuales

Los ascensores de incendios sirven para transportar a las personas que intervie-nen en la extinción del incendio y su equipo, así como para proteger a las perso-nas con discapacidades. Los ascensores de incendios tienen requisitos especiales y, normalmente, suelen estar disponibles para fines de transporte normales.

Las instalaciones de comunicación de emergencia permiten la comunicación de los bomberos entre sí, así como con el personal del edificio. Normalmente, para este propósito se usan sistemas telefónicos de bomberos, muy comunes en los Estados Unidos.

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En el caso de alto riesgo – y normalmente para proteger propiedades valiosas – puede instalarse un sistema de extinción automático fijo. Existen sistemas de extinción de agua, espuma, polvo y gas. Cada tipo de sistema de extinción básico puede dividirse en diferentes subsistemas y variantes basadas parcialmente en diversos principios (véase el capítulo 6).

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2.5 Protección organizativa contra incendios

La protección organizativa contra incendios incluye todas las medidas organizati-vas y personales que contribuyen a prevenir del incendio, o por lo menos limitar su propagación.

La protección organizativa contra incendios incluye: − Mantenimiento normal del edificio

− Mantener el orden y la limpieza

− Comprobaciones de funcionamiento periódicas y eliminación de deficiencias − Elaboración de un plan de lucha contra incendios

− Instruir al personal respecto a:

Las amenazas operativas de incendio

El equipo de protección contra incendios existente Las normas de prevención de incendios

El comportamiento en caso de incendio − Control del trabajo de reparación

− Control y mantenimiento preventivo del equipo de protección contra incendios − Uso de dispositivos de seguridad y máquinas

− Mantener las rutas de escape y de transporte libres y accesibles − Eliminar la carga móvil de fuego innecesaria

− Emisión de prohibiciones de fumar e introducción de zonas de fumadores − Sesiones de formación para la lucha contra incendios

− Sesiones de formación de evacuación

La protección organizativa contra incendios también incluye todos los conceptos para la protección contra los incendios provocados. En ese sentido, las medidas combinadas en los campos de la protección contra intrusión y el control de acceso han demostrado ser altamente eficaces.

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2.6 Concepto de protección contra incendios

El concepto de protección contra incendios es la base para todas las medidas destinadas a mejorar la protección contra incendios. En comparación con las medidas individuales e independientes, un buen concepto de protección contra incendios contribuye a una mayor seguridad a unos costes menores. Normalmen-te, los encargados de requerir conceptos de protección contra incendios son las autoridades o los directores de planta. Las autoridades normalmente elaboran una legislación, por ejemplo:

− Normas de protección contra incendios − Normas de construcción

− Leyes de protección medioambiental

− Leyes obligatorias sobre incidentes peligrosos − Disposiciones de prevención de accidentes

2.6.1 Contenidos

y

extensión

Un concepto de protección contra incendios completo comprende lo siguiente: • Descripción del sistema: ¿Cuál es la estructura, configuración, estado,

aspec-to, uso actual y futuro, riesgos, etc.?

• Objetivos de protección: ¿Qué objetivos deben conseguirse? ¿Qué es acep-table y con qué probabilidad?

• Protección estructural contra incendios: ¿Qué materiales tienen que usarse, en qué tipo de construcción y con qué obturación?

• Detección contra incendios automática y manual: ¿Cómo puede reconocer-se un fuego incipiente en una etapa prematura (principalmente detección auto-mática de incendios o de gas) y cómo y quién debe ejecutar la alarma (central, transmisión de alarma, estaciones de recepción de alarma, procesamiento de alarma)?

• Evacuación del edificio: ¿Qué medidas deben adoptarse (p. ej., alarma de voz, sistema de evacuación automática) y cómo pueden abandonar las perso-nas de forma segura el edificio incluso en el caso de fallo de alimentación, por ejemplo (orientación de la ruta de escape óptica)?

• Sistemas de extinción automática y/o manual: ¿Qué sistemas de extinción automática fija, húmeda o seca se requieren? ¿Cómo se garantiza la interven-ción de los bomberos, ¿qué postes de extininterven-ción, extintores de incendios manua-les e hidrantes hay disponibmanua-les para la extinción manual?

• Protección organizativa contra incendios: ¿Cómo se controla la intervención y la presencia, qué medidas de prohibición de fumar, restricciones en las cargas de fuego, retardantes contra incendios (p. ej., cubos de basura) son necesarias?

2.6.2 Riesgo y planificación de la protección contra incendios

El término “riesgo” expresa el grado de peligro. El alcance del riesgo puede calcu-larse multiplicando la probabilidad de que se produzca un suceso por sus efectos potenciales. La probabilidad de aparición debe determinarse para cada sala. Los efectos son todos los resultados previsibles de un suceso. Esto incluye todos los resultados dentro y fuera de la sala. Deben sumarse los diferentes resultados para calcular los efectos. El riesgo se calcula entonces multiplicando los efectos por la probabilidad de aparición.

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Guía Técnica de PCI / © Siemens, S.A. La tabla siguiente muestra un enfoque posible:

Probabilidad de aparición (P) Efectos (E)

1 = muy improbable 1 = pocos o ninguno

2 = improbable 2 = medio

3 = probable 3 = grande

4 = ocasional 4 = muy grande

5 = frecuente 5 = peligro para la existencia

Peligro para la vida y/o los activos (materiales o inmateriales)

Tabla 2.1: Esquema para determinar el nivel de riesgo

Multiplicando la probabilidad de aparición por los efectos, se determinan los nive-les de riesgo siguientes (R = P x E):

Nivel riesgo (R) Descripción Nivel priorid. Urgencia de las medidas protectoras

16, 20, 25 Riesgo más elevado 1 Inmediatamente

8, 9, 10, 12, 15 Riesgo alto 2 Corto plazo

4, 5, 6 Riesgo medio 3 Medio plazo

2, 3 Riesgo bajo 4 Largo plazo

1 Riesgo negligible 5 No se requieren medidas protectoras

Tabla 2.2: Niveles de riesgo y urgencia

Importante: Esta tabla se basa en la asunción de que deben eliminarse todos los

riesgos con efectos medios o superiores, o al menos reducirse. Los estudios han mostrado que después de un gran incendio más de dos tercios de las empresas afectadas pueden acabar siendo insolventes incluso tras varios años de transcu-rrido el suceso (debido a la pérdida de la base de clientes, véase la penúltima sección en el capítulo 1.1). Además, la experiencia muestra que en la práctica pueden producirse los sucesos etiquetados como improbables o incluso “imposi-bles”.

La planificación de la protección contra incendios se basa en un análisis de ries-gos, según lo descrito anteriormente. Su tarea consiste en averiguar cómo puede conseguirse el objetivo de protección definido, optimizando los recursos financie-ros. El resultado es el concepto de protección contra incendios.

Tienen que tenerse en cuenta los siguientes factores:

− Las leyes físicas, como el desarrollo del incendio, el humo, la propagación de las llamas, etc.

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− Condiciones previas del edificio: Materiales de construcción empleados, geome-tría, rutas de escape, ventilación, infraestructura (p. ej., conductos de energía), instalaciones, etc.

− Condiciones límite por parte del operador del edificio: Carga de fuego fija y variable, procesos, organización del personal, etc.

El concepto de protección contra incendios proporciona de este modo una res-puesta a la pregunta “¿Qué medida de protección contra incendios debe adoptar-se y cómo, de forma que pueda minimizaradoptar-se el riesgo optimizando los recursos financieros?” La tarea de un planificador de protección contra incendios es, por lo tanto, altamente exigente y requiere una cualificación de primera clase en muchas disciplinas diferentes.

Y, por último, pero no por ello menos importante, las autoridades encargadas, las compañías de seguros y los propietarios de edificios deben valorar si las medidas proporcionadas por el concepto de protección contra incendios pueden satisfacer los objetivos de protección definidos legalmente. Como norma general, dicha experiencia está respaldada por los principios siguientes:

− Valoración experta (habitual, pero apenas fiable)

− Normativas y directrices que prevalecen (con frecuencia, insuficientes en casos especiales)

− Cálculos deterministas (simulaciones de incendios, modelos termodinámicos) − Análisis de probabilidades (determinación de riesgos basados en el cálculo de

probabilidades, similar al método descrito anteriormente)

2.6.3 Simulación de incendios y métodos de cálculo

En la actualidad, para validar los conceptos de protección contra incendios orien-tados a objetivos que no están incluidos en las normativas y directrices menciona-das, se usan métodos de cálculo que permiten comprobar si las medidas

proporcionadas cumplen los objetivos de protección.

Los métodos de cálculo avanzados se caracterizan, entre otras cosas, por el hecho de que realizan simulaciones de incendios teniendo en cuenta los factores de influencia siguientes:

− Diferentes categorías de sustancias combustibles

− Combinaciones extraordinarias de sustancias combustibles − Desarrollo del fuego

− Desarrollo del humo − Propagación de los gases

− Gradientes de temperatura locales (radiación, convección, gases calientes)

Por motivos de costes, se sigue tratando de demostrar por medio simulaciones que las medidas establecidas en las regulaciones o directrices no son necesarias – por ejemplo, para mostrar que no se requiere realmente extinción automática dado que los sistemas de detección y extracción de humo son totalmente suficien-tes.

Al hacerlo, se pasa por alto el hecho de que el cálculo de la progresión del fuego depende en gran medida de las condiciones seleccionadas en una ocasión deter-minada. Así, con unos ligeros cambios de utilización, la solución escogida puede resultar no válida .

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Guía Técnica de PCI / © Siemens, S.A. Por este motivo, debe tenerse el máximo cuidado al aplicar modelos de simulación de incendio. La mera reducción de costes no debe ser nunca el objetivo, al final cada modelo proporciona los resultados que uno prevé y que desea demostrar.

Además, el uso conservador de la simulación de incendio proporcionará informa-ción adicional para casos y situaciones límite que no están cubiertas por las nor-mativas. Según la experiencia, aproximadamente el 10% de todas las demandas de los clientes no están cubiertas por las normas y directrices oficiales ni por regulaciones internas.

La aplicación de la simulación de incendio es por ello muy recomendable cuando uno se enfrente a una situación que no está adecuadamente cubierta por un paquete de medidas estandarizado, como es el caso de los siguientes campos: • Instalación: Faltan en gran medida directrices de instalación reconocidas

internacionalmente para la protección contra incendios.

• Protección de objetos: Faltan en gran medida directrices para la protección específica de objetos, dado que las directrices de instalación se centran en la protección de espacios o recintos.

• Cargas de fuego extraordinarias: Normalmente, no pueden asignarse a las clases de incendio convencionales, motivo por el cual la coincidencia con fre-cuencia juega un papel clave en las directrices de implementación.

2.6.4 Gestión de riesgos con optimización de costes

La cadena de medidas correcta es:

La prevención de los incendios debe tener la máxima prioridad. Sin embargo, la prevención del desarrollo del fuego es tan variada como los posibles motivos del incendio – y correspondientemente cara.

Por lo tanto, la posibilidad de fuegos incipientes, es decir, combustión no deseada, frecuentemente se tolera deliberadamente y, al hacerlo, se asegura que el incen-dio se detecta lo más rápidamente posible por meincen-dio del sistema de detección de incendios y que la propagación del fuego se ve obstaculizada adicionalmente por medidas estructurales y de otro tipo, de forma que los efectos se minimizan (véase la sección 2.2.2).

La lucha contra incendios convencional, de la que suelen encargarse los bombe-ros, puede ser automatizarse. La extinción de incendios automática se aplica especialmente cuando el riesgo de que no pueda detectarse ni extinguirse un pequeño incendio por medio de una intervención convencional (p. ej., los bombe-ros) sigue siendo demasiado alto. Este es el caso si la extinción por parte de los bomberos se realiza demasiado tarde (p. ej., si el edificio está muy remoto).

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Los incendios tienen sus causas. Si se ha producido un incendio, deben tenerse en cuenta los motivos. Según la progresión del suceso, deben extraerse conclu-siones respecto a la prevención, detección y/o lucha del suceso. Éstas ayudarán a reconocer un tipo de peligro específico o a distinguir los principios generales de la propagación del incendio, permitiendo así la mitigación o reducción de los daños. Si el suceso tiene una extensión creciente, el público general está cada vez más interesado en aprender de estos daños. El aprendizaje es el paso más abstracto e importante en la cadena de medidas. El estado técnico actual sólo puede alcan-zarse gracias a nuestra capacidad de aprender.

2.6.5 Protección

personalizada

Cada medida protectora va precedida por un concepto de protección El concepto de protección contra incendios tiene en cuenta todos los factores de influencia relevantes y, por ello, debe elaborarse individualmente. Después de todo, esto es muy útil, ya que marca la diferencia entre desperdiciar o invertir inteligentemente los recursos disponibles.

Los gastos de elaborar un concepto de protección contra incendios son relativa-mente bajos en comparación con todos los gastos de la protección contra incen-dios. La correlación y la influencia mutua de las diferentes medidas no siempre son evidentes de forma inmediata. Por ello, vale la pena utilizar a un planificador de protección contra incendios profesional, ya que la situación general relacionada con la protección contra incendios es bastante compleja y puede simplificarse suficientemente en base a la experiencia y el conocimiento.

Un planificador de protección contra incendios tiene un método estandarizado para valorar el riesgo (valoración del riesgo, clasificación según el alcance y el nivel de peligro, aproximación de los costes consecuenciales de la minimización de ries-gos) y sabe qué enfoques son los mejores para reducir un riesgo en particular de la forma más económica.

Sin embargo, respecto a toda la planificación, no debemos olvidar nunca que en nuestra vida cotidiana, los seres humanos son los que principalmente constituyen el punto más débil – después de todo, la fiabilidad de la protección estructural y activa contra incendios es significativamente mayor que la de las personas impli-cadas.

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Figura 2.2: Punto débil de la protección organizativa contra incendios

Un buen concepto de protección contra incendios no sólo proporciona una buena protección contra incendios, activa y estructural, sino que establece también una base sólida para la protección organizativa contra incendios.

El concepto de protección contra incendios debe comprender reservas de seguri-dad, ya que siempre pueden fallar las medidas individuales. Se debe asegurar, por ejemplo, la activación de una alarma cuando el portero nocturno no acuda para investigar la causa de un aviso o el cierre de puertas cortafuegos para evitar que un incendio se propague incontroladamente. Los fallos humanos abarcan un campo muy amplio y no deben conducir al desastre.

Protección organizativa contra incendios

Protección estructural contra incendios

Zonas problemas más importantes:

• Rutas escape (libres, señalización) • Instrucción/ensayo

• Organización del proceso • Responsabilidades • Información

Protección técnica contra incendios

Responsabilidad de daños para personas y propiedad

Nivel de fiabilidad y desarrollo

0%

0% 100%

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35

2.7 Protección de las inversiones

Una inversión es un compromiso financiero a largo plazo. Las inversiones en seguridad se pierden cuando ya no está garantizado el efecto de protección pre-visto. La seguridad no es simplemente un paquete de medidas, sino una forma económica de pensar, destinada a desarrollar una acción económica en el campo de la seguridad, de tal forma que puedan conseguirse los mayores beneficios incluso con los costes más reducidos.

La inversión sólo puede protegerse si el concepto de seguridad funciona según lo requerido en caso de emergencia. Por lo tanto, el mantenimiento preventivo debe asegurar que los sistemas funcionan sin problemas y los procesos organizativos se desarrollan sin fisuras. Desde esta perspectiva, resulta evidente que los siste-mas deben estar dotados de una función de autovigilancia.

Si la inversión en seguridad corporativa falla en una situación crítica, lo mejor sería no invertir más. Por lo tanto, la decisión sobre el concepto de seguridad es equiva-lente a la decisión sobre el mantenimiento constante de las soluciones instaladas.

Esto no sólo supone proteger la operabilidad, sino también la adaptación continua del concepto de seguridad a las nuevas condiciones. Una ampliación de un edifi-cio, la partición de una sala, el cambio de uso de las instalaciones o incluso el cambio de personal tienen un impacto sobre el concepto de protección. En conse-cuencia, el concepto de protección no es un documento elaborado una sola vez, sino la base para la gestión del riesgo corporativo, que tiene que actualizarse continuamente.

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37

3 Detección

de

gases

3.1 Resumen ...39 3.2 Aspectos básicos...40

3.2.1 Gases...40 3.2.2 Explosión y protección contra explosión...41

3.3 Uso de la tecnología de detección de gas ...44 3.4 Principios de medición...45

3.4.1 Sensor semiconductor ...45 3.4.2 Sensor de temperatura de reacción (Pellistor) ...46 3.4.3 Célula electroquímica ...47 3.4.4 Sensor optoacústico ...47 3.4.5 Sensor de absorción de infrarrojos ...48 3.4.6 Comparación de los métodos de detección...49

3.5 Central e ingeniería de sistemas ...51

3.5.1 Topología de los sistemas monotipo ...51 3.5.2 Topología de sistemas híbridos ...52 3.5.3 Comparación de tecnologías de sistemas ...53 3.5.4 Colocación de las centrales ...53 3.5.5 Integración en la infraestructura de edificios ...54

3.6.1 Colocación vertical de los detectores ...55 3.6.2 Áreas de vigilancia ...57 3.6.3 Extensión de la vigilancia...57

3.7 Instalación, puesta en servicio y aceptación...58 3.8 Rentabilidad y evaluación del sistema ...59

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3.1 Resumen

Según su composición, los gases y vapores combustibles pueden ser más ligeros o más pesados que el aire. En consecuencia, puede alcanzarse la máxima con-centración en el techo o en el punto más bajo de la sala.

Dado que la cantidad de energía requerida para encender un gas explosivo es extremadamente baja, un sistema de detección de gas garantiza que no pueda producirse una mezcla de aire-gas explosiva ni siquiera en lugares extremada-mente peligrosos y que no pueda alcanzarse el límite de explosión inferior (LEL). Para asegurar que el propio detector de gas no se convierte en una fuente de ignición, debe poseer las características de protección contra ignición requeridas para las áreas con peligro de explosión.

Los detectores de gas funcionan según múltiples principios diferentes. Los senso-res semiconductosenso-res y los pelistosenso-res son menos costosos que los sensosenso-res optoa-cústicos o de absorción de infrarrojos. Sin embargo, en lo que respecta al

funcionamiento y mantenimiento, tienen unas importantes desventajas financieras. Para tareas especiales, también se emplea la célula electroquímica, que es más cara en lo que respecta al mantenimiento. La selección correcta del principio de detección más apropiado es decisiva para el comportamiento de un sistema de detección de gas.

Incluso en la actualidad, los detectores de gas siguen conectados a la central de detección de gas por medio de un cableado en estrella, pero cada vez se utiliza más la conexión en bus.

Dado que los gases se distribuyen más rápido por el flujo de aire que por difusión, la ubicación correcta de los detectores de gas requiere experiencia y, en ocasio-nes, una comprobación precisa.

Los últimos modelos de detectores de gas se calibran en fábrica. Sin embargo, debe comprobarse periódicamente la sensibilidad de la mayoría de ellos, dado que normalmente suele ser imposible una autovigilancia completa del sensor y, además, existe peligro de envenenamiento del mismo,. Esto también es necesario después de una fuga de gas importante.

La selección y planificación de un sistema de detección de gas requiere un cono-cimiento exacto de todas las condiciones ambientales importantes y debe incorpo-rar totalmente los aspectos de mantenimiento y reparación. Ésta es la única forma de garantizar que los costes de mantenimiento pueden mantenerse en un nivel razonable y que el sistema es fácil de gestionar.

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3.2 Aspectos

básicos

La detección de gas sigue generalmente uno de los tres objetivos siguientes: − Detección de sustancias tóxicas (gases tóxicos)

− Detección de la deficiencia de oxígeno

− Detección de sustancias combustibles (gases explosivos y mezclas de gases)

Para evitar daños, un sistema de detección de gas debe detectar gases en la etapa más precoz posible y en una concentración que aún no sea nociva. Dado que los gases tóxicos y la deficiencia de oxígeno son fenómenos muy amplios, cuyo estudio superaría el objetivo de esta introducción, hemos limitado nuestras explicaciones a los gases y vapores combustibles. Los gases combustibles con un grado relevante de toxicidad (p. ej., CO o amoníaco) tampoco se han considerado. Toda la información contenida a continuación hace referencia siempre a gases y vapores combustibles, aunque no se indique de forma explícita. La detección de gas es una parte importante del concepto de protección. Las explosiones de gas son desastrosas y frecuentemente causan incendios.

3.2.1 Gases

La materia consiste en pequeñas partículas, los átomos. Los átomos comprenden un núcleo atómico cargado positivamente y una capa de electrones cargados negativamente que lo rodean. La capa de electrones determina las posibles unio-nes con otros átomos, a partir de un proceso químico en dicha capa. Los metales, sales o moléculas surgen como compuestos de los átomos . El objetivo de la detección de gas es detectar moléculas contenidas en el aire, es decir, las molécu-las se producen en forma gaseosa.

Figura 3.1: Estados físicos

Sublimar Condensar Vaporizar Congelar Fundir Resublimar

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41

Todas las sustancias puras pueden producirse en cualquiera de las tres etapas físicas (véase la Figura 3.1). Cuanto más ligera sea una molécula, con mayor frecuencia se producirá en forma gaseosa. Las moléculas con un peso molecular menor que el del aire se difunden rápidamente con un aire calmado. Estas molé-culas alcanzan su mayor concentración en el punto más alto de una sala. Los gases que son más pesados que el aire – que es el caso de la mayoría de ellos –, se difunden más lentamente y alcanzan su mayor nivel de concentración en el punto más bajo de una sala.

3.2.2 Explosión y protección contra explosión

El gas y el vapor se ven igual físicamente. Sin embargo, el uso diario ha estableci-do la diferenciación siguiente: se habla de gas si la sustancia es gaseosa a tempe-ratura ambiente y con una presión normal. El término vapor se refiere a la parte evaporada (=estado gaseoso) de una sustancia que en condiciones normales es principalmente líquida.

Figura 3.2: Peligro de explosión debido al gas que escapa o a la fuga de líquido

Los gases y vapores combustibles mezclados con el aire pueden explotar sólo dentro de ciertos niveles de concentración. Este rango de explosión viene marca-do por los límites de explosión inferior y superior (LEL y UEL). Debajo del LEL, la mayoría de las sustancias no son nocivas, mientras que por encima de UEL, se vuelven combustibles y, de este modo, potencialmente peligrosas (además, se produce un efecto tóxico en la mayoría de las sustancias).

Vapores _Gases

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42

Figura 3.3: Límites de explosión

Un factor importante para evaluar el riesgo de explosión de los líquidos combusti-bles es el punto de inflamación, que se define como la temperatura a la que la presión de vapor de un líquido es tan alta que la concentración de gas supera el límite de explosión inferior (LEL). Las sustancias cuyo punto de inflamación es aproximadamente 20°C superior a la temperatura ambiente más alta prevista, no forma mezclas explosivas y, por ello, no es necesario que se detecte por motivos de protección contra explosión (p. ej., toluol). Sin embargo, sí puede requerirse su detección para otro tipo de fines, como puede ser evitar posibles fugas en entor-nos limpios (protección contra incendios).

Una mezcla de aire-combustible explosiva sólo requiere una fuente de ignición (p. ej., una chispa de un interruptor de luz o un objeto caliente) para causar una explosión. La energía de ignición necesaria es muy baja [mínima a 0.009mWs para disulfuro de carbono (CS₂) y, por ejemplo, 0.2mWs para los hidrocarburos]. De este modo, para CS2, la energía es de aproximadamente una décima de milé-sima de la energía emitida cada segundo por un teléfono móvil, por ejemplo. Por este motivo, debe evitarse el desarrollo de las mezclas de gases explosivos siem-pre que se produzcan.

La temperatura de ignición de un gas corresponde a la temperatura más baja en la que la mezcla de gas más altamente inflamable puede explotar debido a una placa metálica calentada. En base a esto, los gases se clasifican en clases de tempera-tura T1 a T6 (véase la sección “Clases de temperatempera-tura” en el apéndice de la página 326).

Combustión imposible No suficiente oxígeno

Combustión

Límite de explosión superior (UEL)

Límite de explosión inferior (LEL) Explosión imposible Área de aplicación de detección de gas Con c e ntra c ió n de ga s 0% 100% Combustible Aire ambiente

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43

Los dispositivos a usar en las áreas con peligro de explosión pueden colocarse en armarios herméticos, lo suficientemente resistentes (caja a prueba de llamas) o pueden fabricarse de forma que sean intrínsecamente seguros, es decir, deben asegurarse de que no produzcan chispas. Aparte de esto, existen otros diseños diversos, menos frecuentes (véase la tabla en el apéndice “Clases de protección contra ignición” en la página 325).

El grupo de explosión define el área de aplicación para la que está previsto un dispositivo:

− grupo I: aparatos eléctricos para minería

− grupo II: aparatos eléctricos para áreas con mezclas potencialmente explosivas

El grupo II se subdivide en los subgrupos IIA, IIB e IIC, con IIC como el más estric-to, que abarca gases como disulfuro de carbono (CS2), hidrógeno (H2) o acetileno (C2H2) (véase la sección “Grupos de explosión” en el Apéndice). Al seleccionar el sistema de detección de gas, asegúrese de que sus especificaciones sean sufi-cientes para los gases a detectar. Con un gas como el etileno, por ejemplo, el sistema debe estar especificado al menos para el subgrupo IIB. Con el hidrógeno, el acetileno o el disulfuro de carbono, el sistema debe satisfacer los requisitos del subgrupo IIC.

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44

3.3 Uso de la tecnología de detección de gas

La tecnología de detección de gas debe usarse donde puedan desarrollarse de forma desapercibida concentraciones peligrosas de gas. En el caso de amenazas temporales, los sistemas de detección de gas portátiles pueden ayudar a garanti-zar la seguridad. Sin embargo, en caso de un riesgo permanente, las instalaciones fijas son económicamente favorables.

Pueden producirse concentraciones peligrosas cuando, en caso de fuga, el conte-nido de una botella de gas es suficiente para llegar al límite de explosión inferior en la sala. Con concentraciones incluso menores, el gas sigue siendo combustible, por lo que puede quemarse y consecuentemente producir una conflagración. El “Concepto de protección contra incendios” (véase Capítulo 2), en cualquier caso, debe tener en cuenta estos riesgos, considerando todo el escenario del peligro.

Si se garantiza un suministro permanente de aire fresco, incluso en caso de peli-gro (p. ej., ventilación redundante), puede aumentar el volumen de gas tolerable.

Las áreas en las que pueden producirse gases y vapores combustibles se asignan frecuentemente a las denominadas zonas ex (zonas de protección contra explo-sión). El tipo de zona ex determina la naturaleza del riesgo. Tenga también en cuenta “División de zonas de las áreas de explosión” en el Apéndice.

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3.4 Principios de medida

Durante las últimas décadas, la tecnología de detección de gas se ha mejorado y perfeccionado constantemente. Gracias a este esfuerzo, en la actualidad, existen tecnologías de detección muy fiables dentro de sus límites de aplicación.

Limitaremos nuestras explicaciones a los principios más importantes en cuanto a ingeniería de seguridad, que detectan de forma automática los gases o vapores combustibles.

3.4.1 Sensor

semiconductor

Los sensores semiconductores constan de cuerpos cerámicos de aprox. 5mm de longitud, por ejemplo, revestidos con óxido de cinc. La resistencia eléctrica del revestimiento cambia bajo la influencia del gas a detectar. Para que este efecto sea posible, el cuerpo cerámico debe calentarse por medio de una bobina de calentamiento incorporada, que da como resultado temperaturas de 300 a 400°C.

Para las aplicaciones ex, la temperatura de la superficie del cuerpo semiconductor requiere una barrera contra las llamas, normalmente en forma de un disco metáli-co sinterizado.

Figura 3.4: Principio de funcionamiento de un sensor semiconductor

Este principio reacciona en una amplia gama de gases, determinando la sensibili-dad cruzada a partir del comportamiento del revestimiento frente a los gases detectables. El sensor semiconductor también responde a la humedad del aire y a las fluctuaciones de temperatura. La señal de medida cambia más o menos loga-rítmicamente respecto a la concentración de gas.

El área de aplicación del sensor semiconductor está limitada, en base a estas propiedades. En la mayoría de los casos, la concentración de gas no puede de-terminarse con la suficiente precisión y las falsas alarmas no pueden eliminarse totalmente debido a la sensibilidad cruzada con otros gases.

2 Revestimiento semiconductor 4 Tensión de medida

3 Bobina calent. cuerpo cerámico 5 Gas o vapor

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3.4.2 Sensor de temperatura de reacción (Pellistor)

El pellistor consta de una bolita cerámica (un cuerpo cerámico en forma de perla), de un tamaño de aprox. 2mm, revestida con un catalizador, normalmente de platino. Cuando la temperatura de la superficie aumenta de 500 a 600°C, por medio del calentamiento de la bobina incorporada en la bolita, la presencia de gases combustibles significativamente por debajo de su límite de explosión inferior hace que la superficie del pellistor comience a oxidarse. Esta oxidación aumenta la temperatura de la superficie de la bolita debido a la temperatura de reacción y de este modo también la temperatura de la bobina de calentamiento.

A medida que aumenta la temperatura de la bobina de calentamiento del cuerpo del catalizador, aumenta también su resistencia eléctrica. Este cambio puede medirse por medio de una segunda bolita cerámica de referencia no revestida y neutra en lo que respecta a los gases combustibles, pero que por lo demás es idéntica en construcción y también se calienta. En la mayoría de casos, para esta medida se usa un simple circuito eléctrico (puente Wheatstone).

Figura 3.5: Principio de funcionamiento del pellistor

La ventaja del pellistor, principalmente su alta precisión de medida y la posibilidad de determinar exactamente la concentración de gas, se ve contrarrestada por la desventaja del envenenamiento e inhibición del catalizador (perturbación de seña-les temporal), causado por los venenos del catalizador, como el silicio y los inhibi-dores, como el gas clórico.

En un entorno explosivo, se requiere una barrera contra las llamas (disco sinteri-zado, rejilla, etc.).

2 Cuerpo cerámico neutro 4 Medida de resistencia

3 Tensión de medida 5 Gas o vapor