Sistemas de detección de incendios
Cuando tenemos que explicar qué elementos componen un sistema de supervisión/vigilancia de incendios, lo primero que tenemos que conocer es cuales son las fases por las que va pasando un incendio, para así entender el funcionamiento de los diferentes detectores que nos podemos encontrar, así como tener unos conocimientos básicos de qué es un microprocesador, que va a ser el dispositivo que a fin de cuentas, cuando un detector de incendios envía una información de alarma, debe de saber procesarla.
La mayor parte de las fotografías y reseñas que aparecen en estos apuntes pertenecen a la empresa Inim Electronics, que tuve la suerte de visitar y conocer a sus responsables técnicos y comerciales, que me dieron todo tipo de facilidades para disponer de la documentación de sus productos.
FASES DE UN INCENDIO Y TIPOS DE DETECTORES
Cuando se va a producir un incendio, hay unas fases previas a la aparición de las llamas, que nos van a permitir utilizar distintos tipos de detectores, según el momento en el que se quiera evitar.
Así, durante las fases en las que podemos dividir un incendio, se va a producir:
- Incremento de la temperatura.
- Aparición de los primeros humos.
- Aparición de la llama.
Si lo representamos en un gráfico, tendríamos tres/cuatro etapas:
Para detectar cada una de estas fases de un incendio, tenemos una serie de detectores que, aunque varíe la tecnología de la central de incendios (analógica o convencional), son similares.
Para detectar un aumento rápido de la temperatura (aumento de 5-10 grados/hora por ejemplo), se utilizan detectores que incluyen una resistencia térmica que, al aumentar el calor varía su valor (puede ser NTC o PTC, según la tecnología utilizada).
DETECTORES TÉRMICOS
Cuando se detecta este incremento rápido, se genera una alarma que se transmite hacia la central de incendios. Se conocen como detectores térmicos, de calor, termovecilométricos, etc; varía el nombre según la tecnología y ajustes realizados para su configuración.
Los detectores de temperatura termovecilométricos detectan un aumento muy rápido de temperatura, de 2 a 5ºC/minuto a 20-22ºC/minuto, dependiendo del fabricante.
La resistencia que utilizan los detectores térmicos como sensor de temperatura, está protegida por un macarrón termorretráctil; al alcanzar unos 58º C de temperatura (según el ajuste que se haga en fábrica), activan la alarma; su apariencia se ve en la fotografía, donde se ve el potenciómetro de ajuste para activar la alarma de temperatura y el elemento detector cubierto por un macarrón termorretráctil.
Hay que mencionar que en esta primera fase del incendio, se han estado utilizando detectores iónicos, que son detectores que detectan la ionización del aire (con el consiguiente aumento de temperatura), utilizando un material radiactivo. Desgraciadamente, aunque este material radiactivo es de baja radiactividad, el almacenamiento de dichos residuos resulta completo y se han dejado de fabricar, aunque los podemos encontrar instalados aún hoy en día.
Los residuos de este tipo de detectores iónicos no pueden ser reciclados en cualquier lugar, solo en sitios autorizados por el Consejo de Seguridad Nuclear.
DETECTORES DE HUMO
Cuando aparecen los primeros humos, éstos oscurecen el aire por la densidad del mismo, con lo que se ideó un sistema que consite en disponer un diodo led que emite luz al interior de una cámara que tiene un conjunto de espejos y que al incidir la luz en él, rebotará hacia un fotodetector situado en el extremo de la cámara. Mientras llegue la luz, no hay alarma; si se corta porque hay humo en el interior de la cámara, se produce la alarma correspondiente al disminuir la intensidad de luz recibida. Este tipo de detectores se conoce como detector óptico de humos y aquí tenéis un detector de humos abierto, con el led en un extremo y el fotodetector en el otro.
Este circuito electrónico, al colocarle la "cámara" de reflexión de luz encima, provocaría que, cuando el humo se introduzca en su interior se corte el haz luminoso que llega al fotodiodo, y tendríamos algo parecido al dibujo siguiente:
Se puede ver como, al entrar el humo en el interior de la cámara, ésta deja pasar menor cantidad de luz del diodo led, que al incidir con menor intensidad en el fotodetector, activa la señal de alarma.
Aquí tenéis el aspecto real de esta "cámara" de un detector de humo comercial:
Este detector, con su chasis completo quedaría como se ve en esta otra imagen:
DETECTORES DE LLAMA
Los detectores de llama, incorporan dentro de un cuerpo metálico de hierro o aluminio antideflagrante (para evitar que se fundan con las llamas), unos sensores que detectan la radiación típica generada por la llama (radiación ultravioleta o infrarroja). Se recomienda su instalación en zonas con fuegos de rápida propagación, omo por ejemplo gasolineras. No dispongo de fotografías de estos detectores, por lo que no los incluyo, aunque hay muchos en internet.Es importante que los detectores no estén expuestos a la luz solar directa para evitar falsas alarmas.
SISTEMAS DE INCENDIOS SEGÚN LA TECNOLOGÍA UTILIZADA
Cuando se quiere instalar un sistema de detección de incendios convencional, nos vamos a encontrar una serie de elementos o módulos que lo integran, con diferente tecnología, pero que a nivel de bloques funcionales, tendría una arquitectura similar a ésta:
Los sistemas de incendios básicos, utilizan una central con 1/2/4 o más zonas en la que los detectores se conectan en paralelo a lo largo del cableado, con una resistencia final de línea (RFL). En el caso de producirse un incendio, conocemos la zona, pero no cual de los detectores de esa zona ha realizado la detección. Este sistema se conoce como sistema convencional.
Debido a las limitaciones mencionadas de no conocer el detector concreto que ha producido la detección, se procedió a "codificar" con un código único e irrepetible en la instalación, cada uno de los elementos que integran la red de detección. Así, cuando en un detector se detecta calor, humo o llama, automáticamente envía su código y el aviso de detección; la central localiza donde se ubica el detector y genera la alarma correspondiente. Este sistema utiliza una codificación digital binaria, aunque dependiendo del fabricante, se conoce como sistema analógico o algorítmico. Un ejemplo, sería la línea Smartlight de Inim.
Básicamente un sistema de detección de incendios, estaría formado por:
- Central de incendios (analógica o convencional).
- Detectores térmicos.
- Detectores iónicos (en desuso por el uso de materiales radiactivos).
- Detectores de humos.
- Pulsadores de emergencia.
- Sirenas de aviso de incendio.
- Luces o flashes de aviso de incendio.
- Otros detectores: de barrera de infrarrojos, láser de humo, de humo por aspiración, etc.
Voy a tomar como referencia los equipos de incendios de Inim Electronics y Aguilera, ya que he estado en la fábrica de Inim y además disponemos de equipos de Aguilera, dos fabricantes reconocidos por la calidad de sus equipos.
CENTRAL DE INCENDIOS
La central de incendios, es un armario de reducidas dimensiones que contiene la placa de control de la central de incendios (normalmente con un microprocesador o un PIC) y una circuitería electrónica que transforma las señales de los distintos detectores en una señal reconocible por el microprocesador.
Vamos a centrarnos aquí en las centrales convencionales, dada su facilidad de implementación en un aula por parte de los alumnos.
Las analógicas (aunque realmente utilizan tecnología digital en bus), son mucho más costosas. Una central analógica, como la familia Smarline de Inim, sería similar a la de la maqueta de la fábrica de Inim, con su armario metálico:
El hueco que aparece en la parte inferior de la maqueta, de manera similar a la central convencional de Aguilera de 2 zonas, contendría la/s baterías de backup para suministrar la alimentación necesaria a la central de incendios, en el caso de un corte de suministro de la tensión de red.
En el caso de la central de incendios que vamos a utilizar para las prácticas, tenemos la Central Convencional de 2 zonas de Aguilera:
Dentro de la central de incendios, nos vamos a encontrar entre otros elementos:
- Placa de control, que incluye un microprocesador y los conectores correspondientes a las diferentes zonas de detección, cableado de alimentación, sistema de baterías, conectores para sirenas, etc.
- Fuente de alimentación, que va a suministrar la tensión necesaria para el correcto funcionamiento de la central de incendios.
- Batería de backup: si se corta la luz al iniciarse el incendio, la batería debe garantizar el funcionamiento de los detectores y de la central, para que ésta genere/active una sirena, avise a los bomberos, etc.
Una fotografía un tanto borrosa de la central de incendios Smarline de Inim, es la que tomé en la fábrica durante la visita técnica que realicé:
Se puede apreciar a la derecha, la fuente de alimentación conmutada. Suministra las tensiones necesarias para el funcionamiento de la circuitería electrónica.
En la parte inferior, en color verde, están los conectores hacia las distintas zonas de conexión de los detectores. Ahí cablearemos los detectores de incendios, de acuerdo a la información facilitada por el fabricante.
Las "tarjetas hijas" que se ven sobrepuestas sobre la placa principal, son tarjetas de expansión; algunas nos permiten conectarnos vía ethernet a una red LAN y también por medio de un puerto RS-232 a un PC para programar la central.
Dispone también de un conector RJ-12 para conectar la línea telefónica y avisar de la alarma de incendios a los bomberos o a quien se configure; permite grabar un mensaje en una memoria flash incorporada en la placa de expansión.
En la parte inferior de la central, hay un hueco en el que se instalaría la/s batería/s de backup.
En la siguiente fotografía, que en realidad se corresponde con una central de intrusión (pero utilizan "casi" los mismos componentes electrónicos), aparecen indicados los diferentes componentes que integran la placa de control:
En el caso de la central convencional de Aguilera del IES, en embalaje de plástico ABS, su contenido es el de la imagen:
Se puede observar que la placa de control, para las 2 zonas para las que está equipada, es muy parecida a la de la central de intrusión: varía la forma en la que en las zonas actúan los detectores de incendio (en lugar de los detectores de intrusión de la placa de control mostrada).
El teclado y el hueco de la batería de esta central de incendios, se verían así:
El panel de la central de incendios Smarline de Inim, habiendo elegido chasis metálico, tendría esta apariencia:
CABLEADO Y CONEXIÓN DE UNA CENTRAL DE INCENDIOS
Para realizar el cableado y conexión de una central de incendios, basta normalmente seguir las indicaciones dadas por el fabricante en los manuales de sus equipos.
Así, por ejemplo, la central Aguilera de 2 zonas, nos va a facilitar un manual con las especificaciones técnicas y modo de instalación/configuración de la central.
A partir de este manual, podemos ver el número de detectores que se pueden instalar por zona, el consumo máximo admisible, las sirenas que se pueden instalar, etc.
En el caso de las centrales de Inim Electronics, disponemos igualmente de todos los manuales necesarios en su página web, siendo accesibles para cualquier usuario, pero con información adicional para los usuarios registrados (normalmente los instaladores de sus equipos).
Aunque pueda parecer complicada la instalación, la mayoría de los detectores los vamos a encontrar con un cableado de un bus en serie o en paralelo, dependiendo de la circuitería electrónica de la central de incendios.
