Sistemas de detección por aspiración: una solución para ambientes complejos y críticos

Sectores económicos como los de producción, logística, almacenamiento de información digital y física, sectores críticos como el de la industria petroquímica, y cualquier tipo de producción asociada a elementos combustibles ven cada vez más la necesidad de implementar sistemas de detección más eficientes para prevenir siniestros y/o mitigar sus efectos.

La detección temprana

Básicamente la detección temprana significa que, mediante un sistema de acción rápida, se pueda percibir un incendio desde su inicio, es decir, en su etapa más incipiente. Su objetivo es tener una mayor respuesta para la prevención y salvamento de vidas humanas, como para minimizar o evitar la perdida de material en un proceso productivo sea cual fuere.

En general, los incendios empiezan con un sobrecalentamiento de algo. Recordemos los tres elementos que deben estar presentes para que el fuego exista: fuente de calor, oxígeno y elemento combustible.

En estado incipiente, se desprenden pequeñas partículas procedentes del inicio de la combustión. Dado el tamaño tan pequeño de las partículas, los elementos de detección convencional de humo y de calor no son capaces, con la tecnología actual, de detectarlas; solo hasta que se produce llama aumentando el calor del sitio o grandes cantidades de humo en el espacio de detección se tendrá una señal de alarma.

El estado de combustión apenas incipiente puede tener un periodo corto de duración, pero también puede ser prolongado,  no solo de minutos u horas, sino hasta días. Este periodo de tiempo es en el que se tiene la oportunidad de controlar el desarrollo del incendio.

¿Qué son los sistemas de detección por aspiración y cómo funcionan?

Los detectores de humo por aspiración de aire básicamente se conforman por dos partes: un tendido o red de tuberías con orificios y especificaciones puntuales (con distancias especificadas por las fábricas), la cual es utilizada para captar aire en el área de interés; y una unidad de análisis capaz de realizar muestreo continuo del aire proveniente del área protegida por medio de la red de tuberías. Usualmente la unidad de detección cuenta con un sensor tipo láser de alta sensibilidad el cual mide la cantidad de humo presente del aire.

Los niveles de humo medidos se comparan con umbrales de alarma definidos por el usuario o por el hardware específico. Estos umbrales de alarma permiten ofrecer una respuesta acorde con la intensidad de la combustión antes de que se convierta en una amenaza sin control. Cuanto más alto es el umbral alcanzado más será el nivel de criticidad de la combustión, siendo esto coherente con los estados de la combustión en la curva de progresión de un incendio.

Tiempo de detección vs tipo de detector

Topología sistema de aspiración

En general, los sistemas de detección por aspiración pueden tener un nivel de sensibilidad aproximádamente 1000 veces mayor al de cualquier detector tipo puntual, ya sean fotoeléctricos, iónicos, térmicos o de haz proyectado convencional, con niveles de sensibilidad hasta de 0,0025% de obscurecimiento por metro para zonas limpias y 1% de obscurecimiento por metro en zona de mayor contaminación. Este rango de sensibilidad permite detectar un fuego en una fase más incipiente, aportando el tiempo suficiente para minimizar o prevenir los efectos del fuego.

Modelo sistema por aspiración

El sistema se puede incorporar a una zona de un panel de control de alarma, ya sea convencional o a un lazo de detección direccionable o analógico, según el fabricante, por lo que este tipo de sistemas cuentan con ayudas de software para su parametrización y puesta a punto.

Ejemplo Sistema por aspiración ligado a un panel de control de alarma

Ejemplo interface de programación PipeQ (System Sensor)

La mayoría de los detectores del mercado están basados en la tecnología láser de conteo de partículas. Para la detección, las partículas de humo son conducidas hacia la unidad de detección donde se configura una recamara con emisores láser. Gracias a la dispersión de la luz producida por la incidencia del humo, el haz láser es recibido por un fotodiodo, convirtiendo esta señal en un pulso eléctrico. Este pulso eléctrico es electrónicamente medido y comparado con los niveles o umbrales de prealarma y alarma fijados.

Es posible configurar varios niveles de pre-alerta 

Modelo muestreo de partículas laser (System Sensor)

Normatividad asociada

La NFPA (Asociación Nacional de Protección Contra Incendios) estipula lo siguiente para ambientes difíciles y hostiles en la ubicación y tecnologías sugeridas para estas aplicaciones.

A.5.7.1.10

• Cuando se desea lograr la detección de fuegos pequeños o que arden sin llamas y en los que existe la posibilidad de estratificación, se debe considerar que una parte de los detectores deberá montarse bajo el techo.
• En las áreas con techos altos, también se recomienda usar detectores de muestreo de aire.

A.5.7.3.2 

• En las áreas de techos altos, como los atrios, donde no se tiene fácil acceso a los detectores de humo de punto para su mantenimiento y pruebas periódicas, se recomienda instalar detectores de haz de luz proyectado o muestreo de aire donde el acceso lo permita

A.5.7.3.3.5

• El sistema de detectores por muestreo de aire deberá soportar ambientes con presencia de polución o polvo, ya sea filtrando el aire o realizando una discriminación electrónica del tamaño de las partículas.
• El detector deberá proporcionar retrasos de tiempo óptimos de las salidas de alarma, para eliminar las alarmas molestas causadas por condiciones de humo pasajero.
• El detector también debe facilitar la conexión del equipo de monitoreo para generar señales, tener registro sobre la información del nivel de humo necesarios para establecer los niveles de alerta y alarma, y los retrasos.

Sistemas comúnmente usados

                 BOSCH TITANUS                                         SYSTEM SENSOR FAAST

Recomendaciones a tener en cuenta en el diseño

En el proceso de diseño y especificación de un sistema de detección por aspiración, deben considerarse los siguientes aspectos:

• El sitio o área: tener en cuenta las distancias de recorridos de tubería según las especificaciones de fabricante. Exceder las mismas redundará en falta de eficiencia del sistema.
• Altura: la altura del sitio a proteger; debemos recordar que el humo no siempre fluye hacia el techo o parte alta del mismo dadas las características de los flujos de aire o corrientes de aire y condiciones externas de ambiente (variaciones de temperatura y humedad).
• En sitios como bodegas de logística almacenamiento masivo o estanterías, considerar el tendido de tubería de manera lógica y consecuente con el de la disposición del almacenamiento y disposición de estanterías.
• Levantar un panorama de riesgos de incendio, la variedad de elementos susceptibles de combustión que se almacenan.
• Constituyen riesgos adicionales clave, los fallos eléctricos en equipos, en sistemas robotizados o mecanizados, fallos o sobrecargas en servicios eléctricos generales.

Conclusiones

Cuando se trata de la protección de vidas humanas en primer lugar y de protección de bienes, sistemas de comunicación o materias primas, es cada vez más importante detectar incendios en su estado incipiente.

El sistema de detección por aspiración minimiza la probabilidad de pérdida de mercancías, daños a las instalaciones y amplía el tiempo de respuesta para generar evacuación de personas.

La simplicidad de los requerimientos de mantenimiento y facilidad de las instalaciones, y de revisión del sistema hacen su implementación cada vez más común, lo que nos lleva a una buena alternativa costo beneficio para los usuarios finales y los integradores de soluciones en sistemas de detección de incendio.