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NOTAS TCNICAS

Como disear un sistema de Deteccin de Incendio 1 parte

COMO DISEÑAR UN SISTEMA DE DETECCIÓN DE INCENDIO

PARTE 1

Un Sistema de detección de incendio esta formado principalmente por los siguientes elementos:

  1. Detectores
  2. Avisadores manuales
  3. Alarmas acústicas y luminosas
  4. Central de alarma

Las normas internacionales de uso, instalación y mantenimiento de los Sistemas de alarma contra incendio son publicadas por la NFPA (Nacional Fire Protection Association) con sede en Massachusetts, EE UU.
Entre otros, laboratorios de ensayos normalizados como UL (Underwriters Laboratorios, Inc) prueban los distintos dispositivos de acuerdo a las normas y dan a conocer listados con equipos aprobados. Además autorizan al fabricante a rotularlos con siglas, p/ej. UL.

DETECTORES

Existen en la actualidad distintos tipos de detectores:

  • Detectores iónicos de humo
  • Detectores ópticos de humo
  • Detectores de temperatura máxima
  • Detectores de gradiente de temperatura
  • Detectores combinados.
  • Detectores especiales.

Describiremos brevemente el principio de funcionamiento de cada uno de ellos:

Detectores iónicos de humo

Al producirse un incendio, se liberan partículas visibles e invisibles de humo y gases de combustión.
La función del detector es percibir estas partículas y accionar un circuito electrónico que envíe la información a la Central de Alarma, para dar los avisos acústicos y luminosos correspondientes.
Los detectores iónicos constan de una cámara doble, ionizada por un material radioactivo y un circuito electrónico asociado.
La cámara está compuesta por dos placas cargadas eléctricamente y una lámina conteniendo Americio 231 que emite partículas alfa (núcleos de átomos de Helio).
Estas partículas entran en colisión con las moléculas de aire, desalojando los electrones de sus órbitas. De esta forma se crean iones positivos y negativos que son atraídas por las placas negativa y positiva respectivamente.
Esto crea una pequeña corriente que es medida por un circuito electrónico conectado a las placas.
Las 2 cámaras que conforman al detector son similares, con la diferencia que una es cerrada y la otra abierta permitiendo el ingreso de partículas de humo.
Estas partículas de mayor tamaño, al entrar en colisión con las moléculas de aire ionizadas, provocan una disminución de la corriente de ionización.
Cuando esta corriente es inferior a un valor predeterminado comparado con la de la cámara cerrada no afectada por el humo, se produce la condición de alarma.
Detecta partículas cuyo tamaño puede variar entre 0,01 y 0,4 micrones.
La presión atmosférica y la humedad si bien afectan la corriente mencionada, al actuar en las dos cámaras por igual, no producen variaciones en la medición por comparación.
Mundialmente se esta dejando de utilizar este tipo de detector, debido a la dificultad que presenta su desecho cuando deja de funcionar o se deteriora.
Al contener en su interior material radioactivo no puede ser tratado como un residuo domiciliario.
Si bien la cantidad de radiación emitida es ínfima y queda totalmente confinada al detector, el contacto o la ingestión accidental del material radioactivo podría producir serias lesiones.
En nuestro país, la CNEA, Comisión Nacional de Energía Atómica, ha dictado una serie de normativas al respecto.
Para proceder a su eliminación, se debe solicitar los servicios del Departamento  Coordinación de Prestaciones del Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos. El organismo confecciona un presupuesto que debe ser aceptado por el solicitante.
Recibida la conformidad, se confeccionará un CONTRATO DE ASISTENCIA TECNOLOGICA DEL SERVICIO DE GESTION y una planilla de declaración jurada del generador del residuo, por cada lote de detectores de humo diferenciados por isótopo a eliminar.
Entregados los detectores y finalizado el trámite, la CNEA emitirá el CERTIFICADO DE TRANSFERENCIA DE MATERIAL RADIOACTIVO que deberá conservarse.

Detectores ópticos de humo

El principio de funcionamiento de los detectores ópticos, se basa en la dispersión de un haz de luz provocada por partículas de humo.
En una cámara oscura, se colocan un diodo LED y un fotodiodo.
El haz del LED emisor de luz, incide en un área donde no puede ser captado por el fotodiodo en condiciones normales.
Cuando hay presencia de humo en la trayectoria del haz, la luz incide sobre las partículas de humo y se refleja sobre el fotodiodo. Este, asociado también a un circuito electrónico, produce la condición de alarma al recibir la luz reflejada.
Las partículas de humo que disparan a este tipo de detector tienen un tamaño de entre 0,4 y 10 micrones.
Como se puede apreciar, el tamaño de las partículas es mayor en este caso que en el de los detectores iónicos, por lo que la velocidad de respuesta es ligeramente menor aunque no significativa en un caso de incendio.

Detectores de humo para ductos

Para la detección de humo dentro de conductos de aire acondicionado, se utilizan gabinetes especiales en los que va montado un detector de humo.
El diseño de este gabinete permite una eficiente toma de muestras del aire que circula por los conductos de aireación y mediante un adecuado montaje del detector, se pueden detectar partículas de humo sin producir falsas alarmas por  la circulación de aire.

Barreras de detección de humo

Constan de un transmisor y un receptor de rayos infrarrojos pulsados. Disponen en general de ajustes internos de dirección, alcance, sensibilidad y tiempo de respuesta.
Si el haz de rayos infrarrojos se oscurece en un determinado porcentaje, se produce la condición de alarma. Si el haz se bloquea completamente, genera una señal de falla.
Se utilizan para cubrir distancias de entre 50 m a 100 m, lo que los hace sumamente útiles para la protección de galpones o naves industriales.

Detectores ópticos de llama

Constan de dispositivos sensibles a la radiación infrarroja y ultravioleta de las llamas, un lente y un circuito electrónico vinculado.
Se utilizan generalmente en sectores que contengan sustancias inflamables, tales como depósitos de gas y combustibles, refinerías de petróleo y plataformas de exploración. Por este motivo, se fabrican en gabinetes a prueba de explosión.
Algunos modelos disponen de circuitos electrónicos para testear la limpieza del lente en forma continua. Tienen alta inmunidad a las falsas alarmas causadas por reflejos, arcos voltaicos y otras fuentes de radiación. Son de alto costo.

Se debe tener en cuenta la importancia de la limpieza periódica que se debe realizar tanto en los detectores iónicos como ópticos.
El polvo, la humedad y pequeños insectos pueden afectar la detección, produciendo falsas alarmas.
Si bien la mayoría de los detectores cuenta con rejillas de protección, con el paso del tiempo acumulan en su interior partículas que se encuentran en suspensión en el aire y deben ser removidas en forma periódica.
Los detectores se deben limpiar por lo menos una vez por año y si las condiciones ambientales así lo exigieran, la frecuencia debería ser mayor.

Detectores de temperatura máxima

Los detectores de temperatura fija máxima o los termovelocimétricos, se utilizan en lugares en los que las características ambientales hacen imposible el uso de detectores de humo.
Tal sería el caso de escenarios donde puede haber humo en forma permanente o polvos, vapores y sólidos suspendidos en el aire.
Como ejemplo serían playas cerradas donde transiten camiones, cocinas o industrias que liberen gran cantidad de partículas al medio ambiente.
Estos equipos exhiben un tiempo de respuesta considerablemente lento en comparación con los detectores ópticos o iónicos por lo que se recomienda su utilización sólo en los lugares mencionados.

Hay varios principios constructivos de detectores de temperatura máxima:

Con material fusible
El detector está formado por un elemento metálico de aleación eutéctica, que es aquélla que tiene una temperatura de fusión constante. Los metales usados son principalmente plomo, estaño y cadmio.
Cuando se alcanza esa temperatura, el material se derrite y por la presión ejercida por un resorte se cierra un circuito dando señal de alarma. Generalmente el material fusible está adosado a una placa colectora de calor que se desprende del detector al superar la temperatura máxima. Esto lo torna sumamente seguro, pero lo inutiliza para una nueva detección por lo que debe ser reemplazado.
Las temperaturas fijas usuales son de 57º o 87º.

Con lámina bimetálica
El elemento detector es una lámina o membrana formada por dos metales con distinto coeficiente de dilatación, que al aumentar la temperatura se deforma hacia un contacto fijo, cerrando un circuito eléctrico  y dando señal de alarma. La distancia entre los contactos determina la temperatura de funcionamiento, que es generalmente similar a la descripta anteriormente.
La ventaja de este sistema, es que al disminuir la temperatura  el detector se autoresetea, quedando preparado para otra detección.

Detectores de gradiente de temperatura  o termovelocimétricos:

Actúan en general, cuando la temperatura aumenta más de 8º por minuto.
Constan de una cámara neumática y un tubo capilar. Ante un aumento rápido de la temperatura, se produce la expansión del aire contenido dentro de la cámara, que dispone de un diafragma flexible. Este último lleva adosado un contacto que al producirse la dilatación del aire, cierra un circuito dando condición de alarma.
Para mayor seguridad y minimizar las falsos disparos, se utilizan dentro del detector 2 cámaras similares que deben actuar simultáneamente.
Si el aumento de temperatura es lento, el aire escapa por los respiraderos del tubo capilar y no se dilata el diafragma.
Existen otros modelos de detectores temovelocimétricos que utilizan distintos principios de funcionamiento, como aquellos construidos  con termopares o los electrónicos basados en compuestos metálicos que varían su resistencia eléctrica con la temperatura.

Detectores térmicos combinados

Combinan los principios de funcionamiento de los detectores de temperatura fija y los termovelocimétricos. Si no actúa este último porque la temperatura no se eleva con suficiente rapidez, actuará el de temperatura máxima