Errores y Omisiones Comunes en el Diseño de Sistemas de Detección y Alarma de Incendios – Parte 2

Haciendo una integración de lo mencionado en el articulo anterior, nos permitimos entonces presentar, para esta revisión del artículo, cuáles son los errores y omisiones más comunes que se encuentran en los diseños de detección de incendios y cómo evitarlos.

No entender el fenómeno del incendio: Apartando otros aspectos necesarios, partamos del hecho de que se hace el diseño en forma prescriptiva, es decir, algún código o AHJ nos pide diseñar un sistema de detección de incendios. Este término es demasiado amplio, porque debería incluir los componentes básicos del mismo. Por simplificación denominamos sistema de detección, a lo que en realidad sería, más o menos, un sistema de detección-iniciación automática y/o manual de humo-calor-radiación-otros, con supervisión de señales, y notificación y/o alarma sonora y/o visual de ocupantes y de reporte a centrales de monitoreo. Si desglosamos el nombre heráldico del sistema, tendríamos entonces sus componentes esenciales:

  • Medios de detección-iniciación automáticos del incendio
  • Medios de detección-iniciación manuales del incendio
  • Supervisión de señales
  • Notificación de ocupantes
  • Reporte a centrales de monitoreo

Ahora bien, la detección manual, se hace a través de estaciones de alarma que operan por acción humana. Esto quiere decir, que la detección no es manual, sino humana, y es la iniciación de la alarma (si es lo que se pretende con el accionamiento de la estación) lo que es manual. Luego este término, iniciación, es aplicable a la parte automática del sistema. Ergo, cualquier proceso de detección, el que sea, humano o automático, será para nuestros fines, un mecanismo de iniciación.

Como el humano sabe si algo es o no un incendio, o una emergencia que amerita iniciar manualmente la secuencia de alarma de la ocupación, los detectores no. Ellos son mecanismos usados para sensar variables típicamente encontradas en un proceso de combustión como el que genera un fuego o el posterior incendio, pero no tienen manera de discriminar en realidad si están en presencia de humo de un incendio o de un cigarrillo, o de un camión en funcionamiento, o de la niebla que produce el ambientador, o si el calor que sensan proviene de un incendio o de un secador de cabello.

En este sentido, el diseñador debe tener claro, entre otros conceptos, cuáles son las variables que podría encontrar en un fuego, si lo desea detectar. Y sobre todo, como interactúan éstas durante el incendio.

Durante la combustión se espera que se produzca calor, humo, radiación y CO, como mínimo. Y todas estas se comportan de manera diferente.

Si bien el aire caliente que asciende al techo durante la combustión, podría arrastrar cenizas del proceso de quema del combustible (humo) y el aire caliente podría activar un detector de calor, el comportamiento de este en comparación con el humo, es distinto. Veamos el humo como un fluido complejo hecho de aire caliente con cenizas (como si fuera agua con partículas en suspensión), y se entenderá. Igualmente, los procesos de detección con detectores puntuales se basan en la obscuresencia en %/ft ( o cuánto puede ver dentro del humo en una distancia lineal) y los de detección de calor en que el elemento de medición alcance una determinada temperatura en función de la transferencia de calor alrededor de este producida por el aire caliente.

Como el humo “viaja” como cenizas en aire caliente, esas cenizas podrían quedar suspendidas en el aire a distancias distintas a las que se concentra el calor. También, una corriente de aire lo suficientemente fuerte, podría mover las partículas de ceniza alejándolas de los detectores, pero todavía existir suficiente calor para activar un detector de calor. Dicho de otro modo, suponer que el humo se comporta como el aire caliente, porque viaja en éste, es un error típico de diseño.

En ese sentido, el diseñador debe estar pendiente de la caracterización del incendio en función de los combustibles que podrían estar envueltos en un incendio determinado. El incendio producido en una oficina por cajas llenas de papel no será igual que el producido por una alfombra o una silla de espuma forrada en cuero. Probablemente en este punto cualquiera dirá que “humo es humo” y que los sensores están en capacidad de “verlo”, pero lo que si es cierto, que la densidad del humo, en la proporción de ceniza que puede desprender combinado con la masa de aire caliente que podría generar el incendio, su color ( el comportamiento de la pluma del incendio, la velocidad de ascenso del aire caliente, entre otras), dependen mucho de lo que se quema, y por ende, “humo no es humo”.

Similar acercamiento se puede hacer con la radiación. En muchos casos he tenido la oportunidad de ver diseños donde, por alguna razón, al no poder colocar detección de humos en una bodega (almacén, galpón), diseñan con detectores de llama, calibrados para fuegos de hexano, “viendo” una bodega de almacenamiento donde no se espera que exista radiación en ese espectro.

Apegado a esto, el diseñador debe considerar estudiar principios de dinámica del incendio, para poder caracterizar lo que espera que suceda durante la combustión, de tal forma que pueda, a partir de la lectura de las hojas técnicas de los equipos, y de la evaluación de escenarios de incendios, hacer una buena selección de dispositivos y hacer una adecuada propuesta de diseño.

Desconocer las variables ambientales que afectan la detección: Cuando se trata de detección automática de incendios, hay que tomar en cuentas las variables ambientales que pueden afectar el proceso de detección per se o el funcionamiento de los equipos como tales. La NFPA 72 menciona algunas de estas variables, de las cuales mencionaremos algunas, con una brevísima explicación de por qué deben ser atendidas:

  • Humedad Relativa, si la humedad relativa supera el valor máximo de trabajo del sensor, este podría dañarse, generar falsas alarmas o averías de comunicación;
  • Velocidad del aire, regularmente los detectores de humo puntuales listados UL trabajan en velocidades máximas de aire entre 2.000 y 3.000 ft/seg. Superado este valor, es probable que los detectores no funcionen adecuadamente
  • Cantidad de cambios de aire por unidad de tiempo, si la frecuencia de cambio de aire supera un valor determinado, deben hacerse correcciones en la cantidad de detectores de un ambiente disminuyendo su espaciamiento
  • Aire en movimiento que puede levantar polvo que activa los detectores,
  • Presencia de particulado en el ambiente, esto incluye generación de humos, aerosoles, polvo, etc. La mayoría de los detectores puntuales “ven” esto como humo y generan falsas alarmas.
  • Fuentes de aire, que producen dilución de humo
  • Posibles gradientes de temperatura en el ambiente, que pueden generar estratificación
  • Radiación electromagnética, que pueden generar falsas alarmas o averías de comunicación en los sistemas, en especial en los desafortunadamente populares detectores inalámbricos,
  • Fuentes de radiación o luz intensa, que pueden afectar la detección de llamas
  • Concentraciones naturales de gases en un proceso, que pueden generar falsas alarmas en detectores de gas,
  • Pendientes muy pronunciadas o alturas muy grandes de techos, que pueden afectar la detección de calor o de humo
  • Altitud, en ciudades ubicadas a grandes altitudes, los detectores de humo pueden responder más tardíamente porque la densidad de humo disminuye
  • Temperatura del ambiente o el techo, si se están usando detectores de calor, la temperatura debe ser seleccionada de acuerdo a la del techo, y en algunos casos, si se supera la temperatura de operación del dispositivo, éste podría fallar o generar averías.

Estas son apenas algunas, de las muchas que pueden ser consideradas, pero en definitivas cuentas, hay que hacer siempre una caracterización de(l) (los) ambiente(s) para estar seguro de que se esta haciendo la propuesta de detección apropiada.

Detección Automática, ante todo: Muchos ingenieros pretenden que el sistema siempre sea automático, o, dicho de otra forma, que cuando se habla de sistema de detección, necesariamente hablamos de un sistema con detectores automáticos de algo. Y bajo esta premisa, nos llegan muchas consultas en la cuales para un determinado riesgo donde no se pueden instalar detectores de humo, preguntan que tipo de detección (automática) se debe usar. Esta suposición de que siempre se debe diseñar detección automática es un error. En algunos casos, frente a la imposibilidad de usar detectores de humo, se instalan detectores de calor o llama que son innecesarios para los fines del sistema. Más adelante se hablará con más detalle al respecto. También, algunos ingenieros incluyen detección automática de humo, por ejemplo, en ocupaciones donde el código solo pide notificación manual.  En este aparte es importante acotar que un sistema de detección y alarma no necesariamente debe ser automático, por cuanto, esto dependerá de el objetivo del sistema. Pongamos como ejemplo una oficina donde el sistema es para alertar a los ocupantes y evacuarlos o reubicarlos durante las horas de trabajo; en este caso los detectores de humo no son necesarios durante las horas de trabajo por cuanto si hay un fuego en las oficinas, podrá ser identificado por los ocupantes y uno de ellos activaría una estación manual y generaría la alarma; ahora bien fuera de las horas de oficina, que no se requiere evacuar personal, quizá sea necesario detectar humo en algún almacén o archivo. Dicho esto, la detección automática no seria de utilidad para el objetivo de alertar a los ocupantes, pero si lo sería si lo que se desea es proteger un área específica.

En el mismo orden de ideas, colocar detección de calor en un ambiente porque no se puede instalar detección de humos, es una atrocidad (que muchos cometemos a veces, incluyéndome), por cuanto, la detección de calor debe ser asociada obligatoriamente a un sistema de supresión, por cuanto la activación de los detectores por temperatura es muy tardía, ya en la fase de crecimiento o desarrollo del fuego. Suponer que se puede alertar a alguien a tiempo usando detectores de calor o llama, es desconocer como se desarrolla el incendio. Aprovechamos para mencionar, que la detección de calor o llama no es apropiada para proteger vidas, y si se revisa la praxis de ingeniería, el lector se percatará de que ésta se usa en compañía de sistemas de espuma, diluvio, CO2, entre otros sistemas de supresión.

De igual forma, la detección en almacenamientos como alternativa a la extinción por agua (rociadores) es una práctica común que debería ser vista con cuidado. Es evidente que la detección en un almacén fuera de horas de oficinas sin la debida alerta a los dueños o los bomberos no tiene sentido. Igualmente, la operación del sistema de detección podría ser tardía o poco eficiente. Existen estudios que comparan los diferentes sistemas de detección comúnmente usados para almacenamientos, ( se recomienda leer este articulo https://app.box.com/s/fyqg4nw4cat0kd1w1vu35qmrdfg5z3s5  )  y se ha determinado que no todos son eficientes, y aun cuando existan algunos que operan mejor que otros, hay que tener presente qué se piensa hacer con la activación del sistema, sino, es una pérdida de dinero para el cliente.

El área de cobertura es de 9 m x 9m y ya: Muchos diseñadores provenientes de las empresas de seguridad distancian y ubican los detectores de humo de acuerdo a la NFPA 72, que sugiere una distancia máxima entre detectores de humo de 9.1 mts x 9.1 mts, y para calor, dependiendo del listamiento, de 18 mts x 18 mts, y consideran estas medidas como sagradas, y en todos los ambientes, con todos los tipos de techo, con todos los tipos de pendientes y con todos los tipos de alturas posibles, usan los mismos valores. De igual forma hemos tenido objeciones de clientes donde otras empresas, que no evaluaron los tipos de techos y obtienen menos detectores de los que nosotros hemos propuesto en una solución. Y esto es curiosamente común hoy día en los locales de centros comerciales donde dejan la placa desnuda con los miembros estructurales a la vista. Si el lector lee la NFPA 72, Ed 2019, sección 17.7.3.2.3 en adelante encontrará que la esta área y distanciamiento aplica solo para techos lisos (aquellos donde la relación entre la profundidad de las vigas y la altura a placa es de 0.1 o menos) y que si esa relación se supera, entonces hay que evaluar la distancia entre las vigas para determinar si se deben hacer reducciones en el sentido transversal de las vigas. Igual sucede con los detectores de calor, que no solo son sensibles a las vigas, sino a las viguetas, la pendiente del techo, y la orientación de los miembros en el techo.

¿Qué sucede si se obvia esto? Simple, el sistema podría responder tardíamente por el hecho de que el humo como fluido, y por la forma como se distribuye en el techo, podría no llegar a los dispositivos. Entonces, el área listada debe ser observada en conjunto con las características del techo. Por eso, la mayoría de los sistemas de detección de humo en estos locales de centros comerciales modernos, están mal diseñados.

En las siguientes partes de esta serie continuaremos señalando los errores y omisiones más comunes. Agradecemos todos los comentarios que puedan hacer, y en especial, recordándonos otros errores típicos para aumentar estos artículos.

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