DIPLOMADO EN SEGURIDAD PRIVADA INTEGRAL NOMBRE DEL MÓDULO: Aplicación de los Sistemas tecnológicos en seguridad NOMBRE DEL DOCENTE: Cristián Gálvez Vergara
UNIDAD TEMÁTICA SISTEMAS DE ALARMAS I.- INTRODUCCIÓN:
Las alarmas corresponden a dispositivos de seguridad de carácter pasivo. Vale decir son sistemas que no evitan una intrusión pero sí, pueden dar cuenta que se ha producido. Lo anterior, trae consigo que un sistema de alarmas emplea alguna capacidad de medición física, química o eléctrica, con lo cual, por medio de la definición de alguna medida determinada, es posible la detección.
II.- DESARROLLO:
Un sensor es un dispositivo capaz de transformar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, en magnitudes eléctricas. Denominamos magnitudes físicas a todas aquellas propiedades de los cuerpos del Universo que se pueden medir, es decir, a aquellas a las cuales podemos otorgar un número o valor; se representan por un símbolo, que suele ser una letra. Algunas de las magnitudes físicas y sus símbolos son los siguientes:
Magnitud física
masa
longitud
tiempo
fuerza
volumen
densidad
Símbolo
m
r
t
F
V
ρ
intensidad de corriente I
Denominamos unidad de una magnitud física a aquella cantidad a la cual, por convenio, se le ha dado el valor 1. Las unidades se representar por símbolos, que también suelen ser letras.
Cuando medimos, damos un valor a la magnitud comparándola con la unidad. Por ejemplo:
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Magnitud física Masa
Unidades kilogramo, libra, gramo...
Tiempo
segundo, minuto, hora, día, año...
Longitud
metro, pie, pulgada...
Temperatura
grado centígrado, grado kelvin...
Se denomina Sistema Internacional de unidades (SI) al sistema de unidades universal, utilizado en todos los países del mundo. Según este sistema, se considera que la masa, la longitud y el tiempo son magnitudes fundamentales. Unidades del sistema internacional (SI) Magnitudes físicas fundamentales Unidad Ecuación Magnitud (SI) Símbolo física dimensional (símbolo) Longitud r, x, y metro (m) L T Tiempo t segundo M (s) Masa m kilogramo Temperatura T (kg)
Algunas magnitudes físicas derivadas Unidad Ecuación Magnitud (SI) Símbolo física dimensional (símbolo) Superficie A m2 L2
Intensidad
I
de corriente n Cantidad
grado kelvin (k) amperio (A)
Volumen
V
m3
L3
Velocidad
v
m/s
LT-1
Aceleración a
m/s2
LT-2
Fuerza
F
Newton (N)
MLT-2
Trabajo
W
Presión
P
ML2T-2 Joule (J) ML-1T-2 Pascal (Pa)
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de materia I
mol (mol)
Intensidad luminosa
candela (cd)
Las variables de instrumentación dependen del tipo de sensor y pueden ser por ejemplo temperatura, intensidad luminosa, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, pH, etc. Una magnitud eléctrica obtenida puede ser una resistencia eléctrica, una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como un fototransistor), etc. Una característica de un sensor es que dicho elemento está siempre en contacto con la variable a medir o a controlar. Al respecto, es preciso recordar que la señal que nos entrega el sensor no solo sirve para medir la variable, sino también para convertirla mediante circuitos electrónicos en una señal estándar para tener una relación con los cambios de la variable sensada y por ende poder medirla. Puede decirse también que un sensor es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la señal que mide para que la pueda interpretar a otro dispositivo. Por ejemplo el termómetro de mercurio que aprovecha la propiedad que posee el mercurio de dilatarse o contraerse por la acción de la temperatura. Un sensor también puede decirse que es un dispositivo que convierte una forma de energía en otra. Áreas de aplicación de los sensores: Industria automotriz, Industria aeroespacial, Medicina, Industria de manufactura, Robótica, etc. Cuando nos referimos a medir, en física, química e ingeniería, medir es la actividad de comparar magnitudes físicas de objetos y sucesos del mundo real. Como unidades se utilizan objetos y sucesos previamente establecidos como estándares, y la medición da como resultado un número que es la relación entre el objeto de estudio y la unidad de referencia. Los instrumentos de medición son el medio por el que se hace esta conversión. Los físicos utilizan una gran variedad de instrumentos para llevar a cabo sus mediciones. Desde objetos sencillos como reglas y cronómetros hasta microscopios electrónicos y aceleradores de partículas.
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Algunos instrumentos de medición Para medir masa: • • • •
balanza báscula espectrómetro de masa catarómetro
Para medir tiempo: • • • • •
calendario cronómetro reloj reloj atómico datación radiométrica
Para medir longitud: • • • • • •
metro y regla Calibre vernier micrómetro reloj comparador interferómetro
Para medir ángulos: • •
sextante transportador
Para medir temperatura: • • •
termómetro termopar pirómetro
Para medir presión: • • • •
barómetro manómetro tubo de Pitot (utilizado para determinar la velocidad) anemómetro (utilizado para determinar la velocidad del viento)
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Para medir flujo: •
caudalímetro (utilizado para medir caudal de un flujo)
Para medir propiedades eléctricas: • • • • • • • • •
electrómetro (mide la carga) amperímetro (mide la corriente eléctrica) galvanómetro (mide la corriente) ohmetro (mide la resistencia) voltímetro (mide la tensión) wattmetro (mide la potencia eléctrica) multímetro (mide todos los anteriores valores) puente de Wheatstone osciloscopio
Para medir magnitudes sin clasificar: • • • • • • • • •
colorímetro espectroscopio microscopio espectrómetro contador geiger radiómetro de Nichols sismógrafo pHmetro Medidor del pH pirheliómetro
Diferentes tipos de sensores
El termostato de ambiente, por ejemplo para un sistema de calefacción de hogar, debe instalarse centrado en la pared enfrentada a la fuente de calor, aproximadamente a 1,5 metros del suelo, en un lugar accesible y alejado de fenómenos externos que causen desviaciones en la medida de la temperatura.
La colocación del termostato de ambiente en el lugar correcto es indispensable para el buen funcionamiento de la calefacción, al tener la medida de la temperatura una clara repercusión sobre el ritmo de funcionamiento de los sistemas calefactores. Para que se realice una óptima medición de la temperatura, es preciso considerar que la ubicación del termostato esté al amparo de cualquier
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fenómeno externo que pueda causar desviaciones en la medida de la temperatura. Algunos aspectos a considerar son:
-evitar las corrientes de aire (por ejemplo, producidas a causa de una mala estanqueidad en ventanas que incida sobre el termostato);
-asegurar la no incidencia directa del sol;
-alejar el termostato de cualquier electrodoméstico, susceptible de producir desviaciones de temperatura por su carácter de productor de cierto grado de calor (por ejemplo, un televisor, una lámpara de incandescencia, etc.);
-ubicar el termostato en una zona estratégica, que evite pueda ser tapado en el momento de llevar a cabo la decoración (por ejemplo, que pueda ser tapado con un armario o unas cortinas);
-colocar el termostato centrado en la pared opuesta de la fuente de calor (por ejemplo, un radiador, etc.).El termostato de ambiente deberá ubicarse siempre en la mejor posición para detectar una temperatura lo más uniforme posible de la vivienda o zona de calefacción.
El termostato de ambiente, se coloca en las zonas nobles de la vivienda, en especial, el comedor. Sin embargo, dado que el sistema de calefacción seguirá siempre la medida del termostato, es fundamental asegurar que ésta sea una referencia clara de la temperatura medida de las estancias de la vivienda. En caso contrario, puede producirse alteraciones del funcionamiento de la calefacción. Por ejemplo, la colocación del termostato en un lugar con gran incidencia solar (aportes solares) puede suponer que otras estancias no lleguen nunca a la temperatura de confort deseada por los usuarios.
Sondas de temperatura: Las sondas de temperatura interior deben seguir las mismas consideraciones que las referentes a termostatos de ambiente.
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En determinadas circunstancias, el sistema puede requerir la instalación de sondas de temperatura interior, que podrán ser adicionales a la propia del termostato o sustituir a ésta. Ejemplos de aplicación podrían ser los sistemas en los que la regulación física de la temperatura se realizará desde el propio interfaz de usuario, o bien sistemas con posibilidad de instalar el termostato donde se desee y colocar la sonda en la zona de óptima detección. Las sondas de temperatura exterior se instalarán siempre en la zona norte de la vivienda, evitando el aporte solar directo.
Algunos sistemas (en especial, aquellos que gestionan sistemas de calefacción por acumulación) disponen de la posibilidad de realizar una gestión más eficiente de la calefacción, al considerar la temperatura exterior de la vivienda (por ejemplo, anticipándose a la puesta en marcha de la calefacción). En este caso, es preciso siempre colocar la sonda de temperatura en la zona norte de la vivienda, al abrigo del sol. En caso contrario, la sonda podría estar leyendo temperaturas distintas a las reales como consecuencia de la radiación solar. Las sondas de suelo se colocarán en el interior de los tubos.
Cuando se utilizan sistemas de calefacción por acumulación nocturna basados en la carga de elementos calefactores instalados en el suelo de la vivienda (por ejemplo, cable eléctrico radiante o conducciones de agua caliente), la sonda limitadora de temperatura deberá protegerse mediante el correspondiente tubo corrugado. Las sondas de contacto se colocarán en las tuberías, alejadas 1,5 metros de la fuente de calor (radiador, etc.).
Cuando deban ser utilizadas las sondas de contacto, deberá asegurarse que éstas se colocan en las tuberías y alejados 1,5 metros de la fuente de calor, para una óptima medición de la temperatura, sin efectos externos que influyan a la misma.
Detector de gas: se recomienda seleccionar siempre aquellos detectores del mercado que dispongan de garantías de calidad probada. Descripción: En la actualidad, los detectores de gas no están sujetos a normativas en el ámbito de los combustibles gaseosos (solamente a consideraciones eléctricas y de compatibilidad
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electromagnética, de la que existen algunas directivas de origen europeo) y, por tanto, puede ser difícil conocer las prestaciones de un detector, en cuanto a su selectividad, sensibilidad y vida útil se refiere. Sin embargo, en Europa existen varias normas nacionales no armonizadas (especialmente la británica y también la italiana) que suelen considerarse como referencia o estándar de facto. Prestar atención a la referencia marcada en el detector puede ayudar a seleccionar el detector más adecuado para la instalación. El detector de gas deberá instalarse a una distancia no superior a 1,5 metros desde el gas doméstico más utilizado, lejos de elementos que puedan perturbar la detección (por ejemplo, ventanas, extractores, etc.), y al amparo de zonas húmedas, polvorientas, o con temperaturas extremas. Se instalará siempre en posición horizontal.
Descripción: Habitualmente, el detector de gas se instalará en la cocina, al ser el lugar de la vivienda donde más probable se pueda producir una fuga de gas (opcionalmente, también podría instalarse en donde se coloque una caldera de gas de tipo atmosférico, conexión con una bombona de almacenamiento GLP, etc.), y siempre a una distancia no superior a 1.5 metros de la fuente emisora de gas más utilizada. No deben haber obstáculos entre el detector y la fuente de gas y nunca se ubicará el primero en un espacio cerrado (por ejemplo, dentro de un armario o detrás de las cortinas), próximo a una ventana o a una puerta, cerca de conductos de ventilación o a extractores, ni encima del fregadero, puesto que se impediría el adecuado paso del aire entre el uno y el otro. También hay que evitar la colocación del detector en un área donde la temperatura sea inferior a -10ºC o superior a 40ºC, en lugares donde la suciedad o el polvo puedan bloquear las rejillas del detector o en zonas húmedas o donde se puedan producir condensaciones de agua. Todas estas situaciones pueden causar el mal funcionamiento del detector, que se traduce en errores de medida (falsas alarmas o no detección de una alarma real). No debe colocarse el detector encima de una cocina (en cualquiera de sus versiones), dado que algunos componentes volátiles procedentes de la cocción podrían producir falsas alarmas.
Los detectores de gas natural o gas ciudad se instalarán por encima del nivel de la posible fuga a 30 centímetros del techo. Los detectores de gas butano o gas propano se instalarán por debajo del nivel de la posible fuga y entre 10 y 30 centímetros del suelo.
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El gas natural y el gas ciudad tienen una densidad menor que la del aire, por lo que tienden a distribuirse hacia arriba. Por este motivo, los sensores destinados a la detección de estos gases deberán ser instalados en la parte superior de la pared. Por su parte, el gas butano y el gas propano tienen una densidad mayor que la del aire, por lo que tienden a distribuirse hacia abajo. Por este motivo, los sensores destinados a la detección de estos gases deberán ser instalados en la parte inferior de la pared. Los detectores de gas no pueden ubicarse en lugares donde pueda verse afectada la medida por efectos externos.
En la ubicación de un detector de gas debe considerarse la presencia de elementos externos que puedan influir en la medida del gas, produciendo falsas alarmas o ausencia de detección frente a alarmas reales. En este sentido, no debe instalarse el detector en los siguientes casos:
·Fuera del edificio: En un receptáculo cerrado o escondido, como dentro de un armario o detrás de unas cortinas.
·Sobre el lavaplatos
·Justamente encima de la cocina, del horno o estufa de gas
·Cerca de una puerta o ventana.
·Cerca de un extractor de humos o campana extractora.
·En lugares donde la temperatura pueda alcanzar los -5°C o los +40 °C o superior.
·Donde la grasa, polvo o suciedad pudiese bloquear el sensor y disminuir su capacidad de detección
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.Lugares húmedos.
·Donde el elemento corra el riesgo de ser golpeado o dañado.
Detector de incendio: Los detectores de calor deberán instalarse en cocinas. La selección de un tipo determinado de detector depende de distintos factores, entre ellos los siguientes: el desarrollo probable del incendio en sus fases iniciales, la altura y volumen de la estancia, la existencia de posibles generadores de falsas alarmas (por ejemplo, una cocina), etc. Asímismo, en lugares donde pueda existir cierta cantidad de humos, como en la cocina, no es aconsejable la instalación de detectores de humo por la posibilidad de tener falsas alarmas. Los detectores de humo de tipo iónico u óptico pueden instalarse en cualquier estancia de la vivienda, a excepción de la cocina.
En lugares donde no es frecuente la presencia de humo suele ser aconsejable la instalación de un detector de humo de tipo iónico u óptico, facilitando la detección antes de que la estancia adquiera una temperatura elevada. Los detectores de incendio descritos deben instalarse en el techo del lugar sensado, centrado con respecto al lugar y a una distancia mínima de 50 centímetros de la pared.
El humo, (y el calor), asciende en forma de columna y al llegar al techo se propaga radialmente. En la colocación del detector de incendio, por tanto, hay que considerar alejarlo de posibles obstáculos, (columnas, tomas de aire, etc.). Una separación de 50 cm. de cualquier obstáculo es suficiente. También habrá que considerar el efecto de propagación según la forma del techo, (inclinación, vigas, huecos, etc.). Hay que contemplar un área de cobertura por aparato de unos 30 m2, aunque el valor exacto se debe tomar de las especificaciones del fabricante. La cobertura puede ser aumentada, (sin superar el 5%), en función de la inclinación del techo. En el caso de no poder colocar detectores en el techo, bien por sus características, bien por la altura de éste, (más de 6 m), habrá que recurrir a
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detectores de tipo lineal, es decir de humos por barrera óptica, (los cuales son muy caros).
Estos aparatos se colocan en las paredes, ante cualquier duda, es necesario siempre consultar las especificaciones del fabricante.
Sonda de humedad / agua se deben instalar de manera que la sonda detectora quede en contacto directo con el suelo y en zonas donde no puedan originarse falsas detecciones.
Normalmente el sensor se instalará en baños y cocinas, si bien es posible instalarlo en galerías donde se ubican fregaderos, etc. Para el correcto funcionamiento de éste debe asegurarse que la colocación de la sonda en el suelo permita una perfecta detección. Por otra parte, y en la medida de lo posible, es recomendable:
·esconder la sonda o integrarla en el entorno donde se coloca (por ejemplo, en un armario de cocina con fácil acceso);
·asegurar que la ubicación idónea (desde el punto de vista de detección) no supone una molestia para el usuario en sus actividades habituales; y
·disponer siempre de un fácil acceso para las operaciones de secado y mantenimiento.
En la instalación de un sensor de humedad en un cuarto de baño deberá considerarse las prescripciones incluidas en la reglamentación eleéctrica conforme a la SEC (Superintendencia de Electricidad y Combustibles)
El sensor de agua es alimentado mediante electricidad (generalmente, a muy baja tensión), por lo que deberá considerarse las prescripciones descritas en el
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Reglamento. Por ejemplo, y para una tina se define un volumen dentro del cual no es posible la ubicación de elementos eléctricos.
Receptor de radiofrecuencia (RF): La disponibilidad de receptores de radiofrecuencia para aplicaciones de alerta médica debe asegurar el alcance de la señal desde cualquier punto de la vivienda.
Asegurar una correcta detección desde cualquier parte de la vivienda, especialmente desde los dormitorios y cuando sólo exista un único receptor centralizado con el sistema, es fundamental para el usuario. Realizar pruebas de alcance es una acción obligada en el momento de realizar la instalación.
Receptor de infrarrojos (IR): La ubicación del receptor de infrarrojos es básica para un uso cómodo del sistema de control a distancia.
Habitualmente, los receptores de infrarrojos para mandos a distancia se suelen ubicar en las propias cajas de mecanismos de mando eléctrico, asegurando una adecuada estética del lugar. Sin embargo, es preciso considerar que la ubicación de éste debe asegurar la visión directa con la posición del usuario (por ejemplo, donde se esté previsto los sillones y/o sofás). En caso contrario, la aplicación no sería utilizada por el usuario, perdiendo parte del atractivo de confort de las aplicaciones gestionadas a través de un mando a distancia.
Detectores de intrusión: En el caso de detectores volumétricos, éstos deben colocarse en una esquina de la estancia y en su parte superior, asegurando una orientación que logre la máxima cobertura posible y siempre alejado de cualquier fuente de calor.
Al tratarse de un sensor de movimiento, hay que buscar su mejor ubicación para asegurar una máxima cobertura en el lugar donde está instalado. Para evitar falsas alarmas, también debe estar al amparo de cualquier fuente de calor (rejillas de calefacción, etc.), ya que en su gran mayoría funcionan detectando cambios de temperatura.
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Según recomendaciones del sector, por lo general se recomienda la utilización de detectores volumétricos de tipo infrarrojo.
En detectores volumétricos se suelen utilizar dos tipos de tecnologías distintas: infrarrojos y microondas. A través de la primera es posible detectar movimientos en el interior de la vivienda como consecuencia de cambios de temperatura en el ambiente (por ejemplo, por el paso de una persona). El único inconveniente de este tipo de tecnología es el alcance, limitado al lugar donde se encuentran o con visión directa. Por el contrario, los detectores volumétricos con tecnología microondas disponen de un mayor alcance al traspasar paredes entre estancias. Sin embargo, su uso no resulta adecuado en viviendas (especialmente en edificios de viviendas) dado que movimientos en viviendas contiguas pueden afectar a la detección en la propia vivienda. En algunas ocasiones, y cuando se precise una seguridad importante en la detección, es posible utilizar detectores volumétricos combinados, es decir, detectores que disponen de dos sensores, con distintas tecnologías. Una señal de alarma sólo se activa cuando existe detección en ambos sensores del detector.
En el caso de detectores perimetrales (contactos magnéticos), se instalará la parte imantada en la puerta o ventana, mientras que la parte cableada se colocará en el marco de ésta. Deben estar en la parte de la puerta o ventana contraria a las bisagras. Descripción: Al colocarse el sensor en la parte de la puerta o ventana contraria a las bisagras, se logrará una detección con la mínima apertura de ésta. En los casos en que existan animales domésticos en casa (perros, gatos, etc.), la utilización de detectores perimetrales es una buena solución para evitar falsas alarmas debido a su movimiento y al uso de detectores volumétricos. En aquellas viviendas que lo precisen, puede ser recomendable la disponibilidad de zonas de detección.
Según el tipo de la vivienda (por ejemplo, en viviendas aisladas con distintas plantas) puede ser recomendable la zonificación del efecto de la seguridad volumétrica o perimétrica, con la finalidad de dejar bajo vigilancia aquellas estancias sin un uso determinado en períodos de tiempo concreto (por ejemplo,
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dejar la planta baja bajo vigilancia por la noche al acostarse, con las habitaciones en la planta superior).
Debe tenerse la precaución de asegurarse que el cableado de seguridad contempla el bucle de “anti-sabotaje”.
Los sistemas de seguridad habituales suelen disponer de una protección para la detección de cualquier corte del cable que conecta los distintos detectores (volumétricos y perimetrales), así como de la sirena existente. Físicamente, el cableado de seguidad dispone de un par de cables, denominado bucle de antisabotaje, destinado a esta finalidad.
SISTEMAS DE ALARMAS DE INCENDIO
I.- INTRODUCCIÓN:
Un de las normas claves referidas a la lucha contra incendios, corresponde al hecho que una detección temprana puede producir que éstos se expandan. Para lograr lo anterior, es necesaria la existencia de sensores lo suficientemente sensibles que puedan cumplir dicha función. Lo más temprano que puedan ser detectados, incidirá en una mayor probabilidad de su extinción y por ende menos daño hará.
Obviamente, un sistema de detección de incendios, como toda otra alarma, debe estar construido para dar una alarma temprana acerca del suceso y, al mismo, tiempo, evitar los falsos avisos. Lo anterior, es particularmente importante si se quiere evitar que una sumatoria de falsas alarmas sea dada y, por ende exista, una tendencia natural de no pensar que una emergencia es real cuando efectivamente sucede.
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En seguridad, la protección ante incendios corresponde a un área sensible, sobre todo porque las consecuencias de los incendios son indeseables.
En esta clase veremos los sistemas de detección de incendios, desde una perspectiva teórica y también práctica.
II.- DESARROLLO:
Todos los incendios producen calor y la capacidad de sensar este calor o, mejor dicho, la temperatura de un lugar, permitirá conocer a ciencia cierta de la ocurrencia de éste. Tal como se señaló en la clase anterior, bastará con conocer si la temperatura de un determinado lugar, alcanza el umbral prefijado para activar una alarma y, por ende, advertir acerca de la presencia de un incendio. Recordemos que un sistema de alarmas no previene la ocurrencia de un hecho, en este caso de un incendio, ni tampoco la alarma se activará para indicarnos a ciencia cierta de la ocurrencia de un incendio. Por el contrario, un sistema de detección basado en medición de temperatura, nos advertirá sólo eso, un incremento de la temperatura, el cual puede ser correlacionado con razonable exactitud, para indicarnos que el hecho puede corresponde a un incendio.
Lo anterior, implica que la alarma puede activarse cuando el sistema de detección sea activado manualmente o una fuente externa, como por ejemplo un encendedor de bolsillo, sea empleado para engañar la reacción.
Si se quiere evitar una falsa alarma y al sensor de temperatura se le eleva el umbral de detección, el sistema detectará un aumento de temperatura sólo cuando ésta sea muy elevada y, por ende, demasiado tarde para prevenir un daño elevado en el área protegida.
Para evitar esta situación indeseada, existe una medición más eficiente, conocida como la “tasa de aumento de temperatura”. Aquellos sensores dotados de este sistema, no miden la temperatura instantánea, sino que, por el contrario y al como su nombre lo indica, miden la tasa de incremento de la temperatura, sobre una unidad de tiempo determinada, de manera tal que, cumpliéndose con el umbral de variación de temperatura en una unidad de tiempo, el sensor activa la alarma de advertencia, correlacionando a un eventual incendio.
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Detectores de incendios ionizados:
En Química, un ión es una especie química, ya sea un átomo o una molécula que se encuentra cargada eléctricamente. Esto se debe a que ha ganado o perdido electrones a consecuencia de un fenómeno físico o químico.
Cuando una pequeña muestra de aire es ionizada por medio de una sustancia radioactiva, los iones permitirán que un pequeña corriente eléctrica fluya entre dos electrodos colocados en la misma muestra.
Cuando un incendio ocurre, los productos del carbón son emanados en la forma de gases y humos. Cuando los productos de la combustión se mezclan con el aire, inhiben el flujo normal de los iones, produciendo un fenómeno denominado desionización, el que ocasiona, como consecuencia, que la corriente eléctrica señalada anteriormente tienda a disminuir. Sólo se requiere una baja concentración en el aire de los productos de la combustión para que se produzca la disminución de la corriente ya indicada. Este es el principio por medio del cual funcionan los sensores o detectores ionizados.
Un efecto negativo de estos sensores, corresponde al hecho que un efecto similar a la disminución de la corriente por desionización, es producida por la corriente de aire producida por un tiraje, por ejemplo de una chimenea o una estufa y, en menor medida por la humedad, por la presión atmosférica y por la temperatura. Además, tal como se indicó, en este tipo de sensores, el aire es ionizado mediante el uso de una sustancia radioactiva, la cual no siempre cuenta con la aprobación de la sociedad o de la autoridad.
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Figura 1: Esquema de un detector de gases por ionización
Detector de humo ionizado con conexión de 4 hilos estándar, alimentación de 12VCD. LEDs visible para saber el estado de operación, prueba interna integrada sellado contra el polvo, insectos y presión dorsal.
Figura 2: Detector de humo por ionización marca “System Sensor”
Autofirm II - Monitor FID y GC para la Identificación de Gases Orgánicos. El Autofirm II es un Detector de Ionización de flama que detecta, mide y analiza gases de Hidrocarburos en prácticamente cualquier localización, desde plantas petroquímicas hasta rellenos sanitarios. Sus aplicaciones incluyen el monitoreo de Compuestos Orgánicos Volátiles, detección de fugas en sistemas de distribución de gas, emisiones fugitivas, control de procesos, rellenos sanitarios e investigaciones en áreas contaminadas. Es un detector intrínsicamente seguro que cuenta con un Data logger sofisticado que almacena hasta 200,000 puntos individualmente. La versión GC cuenta con columnas de cromatografía instaladas dentro de la unidad para realizar análisis de Benzeno en sitio (con la columna I), Propano, Metano, Etano (con la columna II), Pentano, Hexano, Eptano y Octano (con la columna III).
Figura 3: Detector de gases por ionización.
Considerando que los ejemplos de sensores ionizados presentados anteriormente, corresponden tanto a humo como gas, es conveniente tener presente cuál es la diferencia entre ambos.
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Humo, corresponde a la suspensión en el aire de pequeñas partículas sólidas que resultan de la combustión incompleta de un combustible. La combustión es un proceso químico que resulta de un elemento combustible que se mezcla con otro, denominado comburente, generalmente oxígeno en forma gaseosa, produciéndose calor y luz. Por otro lado, un combustible es cualquier substancia capaz de liberar energía cuando se cambia su estructura química. En general, se trata de sustancias susceptibles de quemarse.
Por su parte, un gas, corresponde al estado de la materia que no tiene ni forma ni volumen propio. Su principal composición son moléculas no unidas y expandidas y con poca fuerza de atracción entre sí.
Detectores ópticos
El uso estandarizado para medir la presencia de humo en un ambiente, corresponde a la medición de la atenuación de la intensidad de un rayo de luz. Usualmente es expresado como “porcentaje de atenuación por metro”. Cuando el humo es invisible puede activar un sensor ionizado, por ende, existe una diferencia entre el humo visible y el invisible. El invisible, será detectado por el sensor y el visible, puede ser determinado mediante otro sensor de naturaleza óptica.
El instrumento del laboratorio señalado anteriormente, puede ser costoso en su fabricación, y su uso comercial puede resultar inviable, como detector de humos debido, principalmente, a los problemas en su calibración. Para hacerlo comercialmente viable, la especificación de su umbral se debe cambiar de forma tal que una simple acumulación de polvo en el ambiente no cause una alarma indeseada. Se requiere una atenuación del rayo de luz entre un 30 y 50% y, además, se necesita cubrir grandes áreas. La atenuación en la luz se puede medir por varios medios, pero un método de uso general es hacer reflejar un rayo de luz a través muchos metros a un reflector de el cual la luz se vuelve a reflejar hacia un sensor de luz cerca de la fuente de luz. El humo que se detecta en el rayo atenuará su intensidad y esta reducción en intensidad será utilizada para accionar un alarmar. Tal
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sistema es también útil como detector de niebla, vapor o polvo, o cualquier cosa que pueda interrumpir físicamente la intensidad del rayo de luz.
Detectores de dispersión de luz.
Corresponde a otro tipo de sensores de humo, los cuales se basan en un principio parecido al enunciado anteriormente. Vale decir, miden la pérdida o atenuación de la luz que no es capaz de llegar al sensor y que se transforma a otro tipo de energía.
Detectores de luz
La mayoría de los incendios generan luz de varios tipos, incluyendo luz infrarojo. Tal como se vio en las clases de sistemas ópticos, la luz infrarroja no es visible al ojo humano, razón por la cual se requieren sistemas de cámaras que sean capaces de efectuar esta medición. Cámaras detectores de extraordinaria sensibilidad se encuentran disponibles en el mercado, las cuales pueden ser usadas como sistemas de alarmas. Tales cámaras no son usadas regularmente como sensores, debido principalmente a su alto costo.
Figura 4: Sensor infrarrojo.
Además, estas cámaras no son muy precisas a la hora de detectar el origen del fuego, sin embargo, pueden ser usadas para detectar aumentos cambios muy pequeños en la temperatura. La fuente del calor sensado, debe ser visible para el detector ya sea directamente o por reflexión.
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Una llama en un incendio produce luz ultravioleta y, por ende, un sensor de esta luz puede ser usado para detectar y, al mismo tiempo, discriminar por sobre otras fuentes de esta luz, como por ejemplo la luz emitida por las soldaduras. Cuando un material se quema, produce luz de diferentes colores, dependiendo de los elementos que lo constituyen. Estos diferentes colores de luz son producidos en ciertas proporciones y los sensores pueden ser fabricados de manera selectiva a estos colores, por medio del uso de filtros. A través de la medición de esta magnitud, puede ser administrado el umbral que hará producir, en definitiva, la activación de la alarma. El tiempo de respuesta en este caso, puede ser extraordinariamente rápido.
Los detectores de luz de incendios son usados para empleos muy especializados gracias a su rápida respuesta a las variaciones de los colores, la cual puede ser de milisegundos. Sin embargo, si consideramos que el ciclo del fuego pasa por varias etapas en las cuales es posible que los materiales ardan si fuego, su empleo los puede hacer poco sensitivos o totalmente ineficientes a la detección.
Etapa Incipiente
Etapa Latente
Etapa de Llama
Etapa de Calor 20
Figura 5: Etapas del fuego.
Sistemas de aspiración de alta sensibilidad:
Donde se requiere sensar un área de gran volumen o un área que es particularmente sensible, en vez de usar varios detectores de bajo costo, es posible usar un sistema de aspiración de lata escala. Tales sistemas consisten en un detector altamente sensible y altamente desarrollado, el cual consiste en un detector de muestras de aire. Los sistemas de aspiración, consisten en uno o varios tubos conductores con orificios estratégicamente colocados para efectuar la toma de muestras. Un impulsor de aire es usado para aspirar el aire a través de los orificios de muestreo y dirigirlo hacia la cámara de análisis. El tiempo de tránsito de la muestra de aire, a través de los tubos de aspiración, puede ser significativo, sin embargo, esta debilidad se ve minimizada por el hecho de que este sistema es entre 100 a 200 veces más sensible que otros sistemas de sensores. Tal capacidad permite una mejor detección temprana de humo, con la considerable reducción de los daños que puede producir un incendio.
Los detectores de aspiración de humos son susceptibles a una considerable dilución de humo en la muestra de aire. Lo anterior significa que si, por ejemplo, una cámara de un detector tiene una sensibilidad típica estándar, la muestra tomada a través de 10 orificios, el volumen sensado por cada orificio contribuirá sólo en un 10% al total de la muestra que será sensada. En el caso de que el humo sea sensado por solo uno de los orificios, se efectuar el muestreo de sólo un 10% de la muestra total de aire, quedando sin traspasar el umbral definido el restante 90% de la muestra.
Contadores de partículas:
Estos sensores trabajan bajo el principio de efectuar un conteo de las partículas de una muestra de aire. Para efectuar esto, la tasa de flujo de aire a través de la cámara debe ser mantenida a través de ciertos límites. El método específico, consiste en el uso de un rayo láser que circula a través de un muy pequeño volumen de aire, midiendo la luz dispersada por una partícula entrando a este volumen.
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Figura 6: Dos modelos portátiles de contadores de partículas.
Detector de humo autónomo: Son detectores que funcionan en forma autónoma con una batería de 9V y alarma incorporada para dar aviso en el mismo local en que se encuentra. Su uso se restringe a viviendas, embarcaciones, pequeñas salas de máquinas, etc.
Figura 7: Detector de humo autónomo.
Detector térmico /termovelocimétrico:
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Permiten sensar valor umbral prefijado de ajuste por el método de temperatura fija e incremento brusco.
Figura 8: Detectores termovelocimétricos.
Detectores de doble tecnología: Son detectores de humo con una combinación del tipo fotoeléctrico-térmico (doble tecnología). Detectores láser de humo: Son detectores que permiten la detección de partículas de humo, diferenciándolas de partículas de polvo, mediante algoritmos que reciben la señal de un diodo láser combinado con lentes especiales y espejos ópticos, permitiendo una velocidad entre 10 y 50
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veces mayor en la detección de humos que la provista por un detector fotoeléctrico convencional. Detector fotoeléctrico de humo para ambientes hostiles: Son detectores de humo para aplicaciones especiales en ambientes con un alto grado de polución. Disponen de una toma de aire y filtro de alto rendimiento y fácil remoción en campo que permite el filtrado de partículas de hasta 25 micrones. Son resistentes a la velocidad del aire exterior y al vapor de agua.
Figura 9: Detectores fotoeléctricos.
Barrera infrarroja: Son detectores diseñados para detectar en áreas de grandes dimensiones, tales como depósitos, galpones, etc. Constan de un emisor de haz infrarrojo y un receptor de haz que se montan en lados opuestos del área protegida. La alarma se activa cuando el humo causa una reducción en la fuerza de la señal en el receptor. El alcance máximo de cobertura entre emisor y receptor es de aproximadamente 100 m. y poseen un ajuste integrado de compensación automático, para compensar los efectos de la acumulación de polvo.
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Figura 10: Detectores fotoeléctricos.
Detector de mezcla explosiva: Equipados con sensor semi-conductor, aptos para la detección de entre el 20% y 40% del límite inferior de explosividad de gas butano o propano. Poseen indicadores luminosos (led) de condición de funcionamiento normal y alarma, así como de señal acústica en condición de alarma.
Figura 11: Detectores de mezclas explosivas.
Avisador manual: Como su nombre lo indica, se trata de iniciadores de alarma manuales. Los hay de diversos tipos, aptos para el montaje interior o exterior, de simple o doble acción, de rotura de vidrio, con registro de operación, etc.
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Figura 12: Avisadores manuales.
Sirena electrónica: Construidas con elementos de estado sólido, cuentan con dispositivos que permiten el control de volumen y la selección de tonos. Poseen un nivel sonoro entre 90 a 110 dBA medidos a 3 m. del dispositivo.
Figura 13: Sirenas electrónicas.
Luz estroboscópica: Diseñadas a efectos de dar avisos de alarmas de tipo lumínico mediante destellos de flashes estroboscópicos, con duraciones controladas de los impulsos (máximo 2/10 de segundo). Retenedores electromagnéticos: Son elementos que permiten retener el cierre de puertas o barreras contra fuego, permitiendo su cierre posterior en forma remota a partir de la señal de un elemento iniciador de alarmas. Aptas para la retención de puertas con una fuerza de empuje de hasta 40 Lbs. (16 kg), para montaje en pared, suelo o embutidas.
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Figura 14: Retenedor electromagnético.
Central de alarmas: Las señales de aviso de los elementos de iniciación de alarmas son enviadas a un panel de alarmas, el cual será el encargado de dar aviso a los diferentes elementos de notificación de aviso tales como sirenas, luces estroboscópicas, o parlantes de un sistema de audio de evacuación asociado al mismo.
Figura 15: Centrales de alarmas.
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Repetidores de alarma: Los repetidores de alarmas permiten la toma de novedad de la información y/o eventos que se registren en el panel de alarmas en forma remota. Pueden poseer un display de cristal líquido o leds de aviso, y un buzzer para aviso sonoro. Desde el mismo se pueden realizar funciones básicas de comando, tales como reconocimiento de alarmas, silenciamiento o reseteo del sistema.
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