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SISTEMA DE DETECCIÓN Y CONTROL DE INCENDIOS GENERADOS POR LOS SISTEMAS ELÉCTRICO Y DE COMBUSTIBLE DE AUTOMOTORES

JAVIER ALEXANDER VALBUENA SALDAÑA

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA ESPECIALIZACIÓN SEGURIDAD, HIGIENE Y GESTIÓN AMBIENTAL BOGOTÁ, D.C. JUNIO 2014

SISTEMA DE DETECCIÓN Y CONTROL DE INCENDIOS GENERADOS POR LOS SISTEMAS ELÉCTRICO Y DE COMBUSTIBLE DE AUTOMOTORES

Trabajo de investigación para aplicar al título de Especialista en Seguridad, Higiene y Gestión Ambiental

JAVIER ALEXANDER VALBUENA SALDAÑA

LEONARDO GUTIÉRREZ ÁVILA Ingeniero Mecánico Director Trabajo de Grado

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA ESPECIALIZACIÓN SEGURIDAD, HIGIENE Y GESTIÓN AMBIENTAL BOGOTÁ, D.C. JUNIO 2014

NOTA DE ACEPTACIÓN ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________

_____________________________ CARLOS AUGUSTO HENAO GUTIÉRREZ Ingeniero Seguridad Industrial.

Jurado

_____________________________ LEONARDO GUTIÉRREZ ÁVILA Ingeniero Mecánico Director de la investigación

______________________________________ LELYS ARCHILA ESCORCIA Directora Programa de Especialización Seguridad, Higiene y Gestión Ambiental FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA

Bogotá, junio de 2014

AGRADECIMIENTOS Expreso mis agradecimientos a la FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA y en particular al Programa de ESPECIALIZACIÓN EN SEGURIDAD, HIGIENE Y GESTIÓN AMBIENTAL por sus enseñanzas y apoyo brindado, y especialmente agradezco al Dr. LEONARDO GUTIÉRREZ ÁVILA Ing. Mec., Director del Trabajo de Grado, por sus orientaciones conceptuales y metodológicas para el desarrollo de esta investigación.

DEDICATORIA

A mi Esposa, mi Hija, mi Familia, y demรกs seres queridos.

Javier Alexander

CONTENIDO Pág.

NOTA DE ACEPTACIÓN ......................................................................................... 3 AGRADECIMIENTOS .............................................................................................. 4 DEDICATORIA .......................................................................................................... 5 GLOSARIO ............................................................................................................... 11 RESUMEN ................................................................................................................. 14 ABSTRACT ............................................................................................................... 16 INTRODUCCIÓN..................................................................................................... 18 1. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN ................................................................. 20 1.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ..................................................................... 20 1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................. 22 2. JUSTIFICACIÓN ................................................................................................. 23 3. OBJETIVOS .......................................................................................................... 25 3.1 OBJETIVO GENERAL ........................................................................................ 25 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................ 25 3.3 PROPÓSITOS ....................................................................................................... 25 4. MARCO REFERENCIAL ................................................................................... 26 4.1 GENERALIDADES DE LA COMBUSTIÓN Y EL FUEGO ............................. 26 4.1.1 Tetraedro del fuego ............................................................................................ 26 4.1.2 De la combustión al incendio............................................................................. 26 4.1.2.1 Transferencia del calor ................................................................................... 28 4.1.2.2 fases de la combustión .................................................................................... 29 4.1.3 Tipos de Fuego e incendios ................................................................................ 30 4.2 EXTINCIÓN DEL FUEGO .................................................................................. 31 4.2.1 Mecanismos de extinción del fuego.................................................................... 31 4.2.2 Agente extintores del fuego ................................................................................ 33 4.3 SISTEMAS DE DETECCIÓN DE CONATOS Y ALARMA DE INCENDIOS 34 4.4 INCENDIOS EN VEHÍCULOS: REALIDAD SITUACIONAL ......................... 36 4.4.1 dimensión de la accidentalidad de incendio de vehículos: Estadísticas............ 36 6

4.4.1.1 Estados Unidos................................................................................................ 37 4.4.1.2 Colombia ......................................................................................................... 38 4.4.2 Estimación del impacto económico de los incendios de automotores ............... 40 4.6 SISTEMAS DEL VEHÍCULO FRECUENTEMENTE ASOCIADOS A INCENDIOS: ELÉCTRICO Y COMBUSTIBLE ...................................................... 45 4.6.1 Sistema Eléctrico................................................................................................ 46 4.6.2 Sistema de Combustible ..................................................................................... 47 4.7 VARIABLES DE UN INCENDIO DE VEHÍCULO ........................................... 48 4.7.1 Termodinámica de los incendios........................................................................ 49 4.8 SISTEMAS DE DETECCIÓN DE INCENDIOS................................................. 54 4.8.1 Detectores de llama............................................................................................ 55 4.8.2 electroválvulas para el sistema .......................................................................... 56 4.9 SISTEMAS DE CONTROL Y EXTINCIÓN DE INCENDIOS .......................... 57 4.9.1 Dispositivos comerciales de detección y control de incendios en vehículos ..... 58 5. DISEÑO METODOLÓGICO .............................................................................. 61 5.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN ............................................................................... 61 5.2 ÁMBITO DE INVESTIGACIÓN......................................................................... 62 5.3 UNIVERSO Y MUESTRA................................................................................... 62 5.4 VARIABLES ........................................................................................................ 62 5.5 SISTEMA DE HIPÓTESIS DE TRABAJO ......................................................... 63 5.5.1 Hipótesis general ............................................................................................... 63 5.5.1 Hipótesis nula..................................................................................................... 64 5.5.2 Hipótesis alterna ................................................................................................ 64 5.6 PLAN DE DESARROLLO DEL PROYECTO .................................................... 64 5.7 ACTIVIDADES DEL PROYECTO ..................................................................... 66 5.8 RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN EN FUENTE PRIMARIAS .................. 67 5.9 PLAN DE ANÁLISIS ........................................................................................... 67 5.10 CONSIDERACIONES ÉTICAS ........................................................................ 69 6. RESULTADOS ...................................................................................................... 70 6.1 SISTEMA DETECCIÓN DE INCENDIOS PARA AUTOMOTORES .............. 70 6.1.1 Cálculo tanque de CO2....................................................................................... 70 6.1.2 Cálculo de la capacidad del tanque a partir de la capacidad calorífica de los materiales del vehículo ............................................................................................... 72 6.1.2.1 Estudio de materiales estimados que son combustibles .................................. 72 6.1.2.2 Cantidad de Calor emitido por cada material ................................................ 73 6.2 CALCULO DE LA CANTIDAD DE AGENTE EXTINTOR CO2 PARA LA CANTIDAD MÁXIMA DE CALOR GENERADA .................................................. 74 7

6.2.1 Propiedades del agente extintor......................................................................... 74 6.3 DIAGRAMA GENERAL DEL SISTEMA DE CONTROL DE INCENDIOS AUTOMÁTICO con CO2 .......................................................................................... 77 7. PRESENTACIÓN DEL DISEÑO DEL SISTEMA CONTRAINCENDIO DE VEHÍCULOS ............................................................................................................. 84 7.1 ESQUEMATIZACIÓN DEL DISPOSITIVO CONTRAINCENDIO ................. 84 7.2. STORY BOARD DEL SISTEMA CONTRAINCENDIO DE VEHÍCULOS .... 88 8. CONCLUSIONES ................................................................................................. 92 9. RECOMENDACIONES ....................................................................................... 94 BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................... 95 WEBGRAFÍA .......................................................................................................... 101 APÉNDICES ............................................................................................................ 102 Apéndice A. ASPECTOS ADMINISTRATIVOS Y FACTIBILIDAD DEL PROYECTO .............................................................................................................. 103 1. PARTICIPANTES DEL PROYECTO .................................................................... 103 2. RECURSOS DISPONIBLES ................................................................................. 103 3. CRONOGRAMA.................................................................................................... 104

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LISTA DE TABLAS Pág.

Tabla 1. Accidentalidad de tránsito terrestre en la comunidad andina entre 2002-2011 (Número de accidentes) ............................................................................... 20 Tabla 2. Factores intervinientes en la Combustión .................................................... 27 Tabla 3. Mecanismos de transferencia del calor ......................................................... 29 Tabla 4. Fases de la combustión ................................................................................. 29 Tabla 5. Tipos de fuegos ............................................................................................. 30 Tabla 6. Mecanismos de extinción del fuego .............................................................. 32 Tabla 7. Tipología de agentes extinguidores según clases de fuego ........................... 32 Tabla 8. Propiedades de los agentes extintores del fuego ........................................... 33 Tabla 9. Aplicabilidad de los agentes extintores ........................................................ 34 Tabla 10. Tipo de sistemas de detección de incendios................................................ 35 Tabla 11. Causas identificadas en los incendios de vehículos ocurridos en Bogotá... 40 Tabla 12. Carga combustible y gases tóxicos producidos en el incendio de un vehículo ........................................................................................................ 44 Tabla 13. Causas de incendio de vehículos ................................................................. 45 Tabla 14. Posibles fuentes de calor en un vehículo .................................................... 50 Tabla 15. Propiedades físicas y termodinámicas de los líquidos de un vehículo ....... 52 Tabla 16. Fenómenos termodinámicos de un incendio .............................................. 52 Tabla 17. Sistemas de detección de conatos de incendio ............................................ 55 Tabla 18. Factores determinantes en la selección del tipo de detector óptico de llama ....................................................................................................................... 56 Tabla 19. Variables de investigación .......................................................................... 62 Tabla 20. Plan de desarrollo del proyecto ................................................................... 64 Tabla 21. Estimación de la capacidad calorífica de los materiales combustibles del vehículo ........................................................................................................ 72 Tabla 22. Estimación de la cantidad de calor que emitirían los materiales combustibles del vehículo ............................................................................ 73 Tabla 23. Nivel máximo de calor que producirían los materiales combustibles del vehículo. ........................................................................................................ 74 Tabla 24. Serie de imágenes de la fundamentación del Sistema contraincendio ........ 84 Tabla 25. Presupuesto de costos del proyecto ........................................................... 104

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LISTA DE FIGURAS Pág.

Figura 1. Tetraedro del fuego ...................................................................................... 27 Figura 2. Fases de desarrollo de un incendio en función del tiempo .......................... 31 Figura 3. Incendio de un automóvil ............................................................................ 36 Figura 4. Incidentes de incendios en Bogotá 2011: Estructural vs vehicular. ............ 40 Figura 5. .Estadísticas de incendio de automóviles: Diagramas de Pareto del tipo de vehículo y causas identificadas. ................................................................. 41 Figura 6. Estadísticas de incendio de automóviles: Diagramas de Pareto del día de la semana de ocurrencia.................................................................................. 42 Figura 7. Estadísticas del impacto de incendio de automóviles: Diagramas de Pareto de los valores promedio perdidos según las causas de incendio 52............. 43 Figura 8. Estadísticas del impacto de incendio de automóviles: Diagramas de Pareto de los valores salvados según las causas de incendio 52 ............................. 43 Figura 9. Esquema del sistema eléctrico de un automóvil .......................................... 46 Figura 10. Esquema del sistema de combustible de un automóvil ............................. 48 Figura 11. Curva de propagación del fuego y fenómenos termodinámicos ............... 53 Figura 12. Modelo de válvula solenoide ..................................................................... 57 Figura 13. Instalación del Sistema automático de extinción de incendios.................. 59 Figura 14. Esquematización del proceso investigativo del estudio............................. 68 Figura 15. Conjunto vehículo-Dispositivo como sistema cerrado .............................. 75 Figura 16. Diagrama del sistema de control de incendios para vehículos .................. 77 Figura 17. Diagrama del Sistema de almacenamiento y dispersión............................ 82 Figura 18. Diagrama del Sistema de distribución del agente extintor ........................ 83 Figura 19. Síntesis de la animación del sistema contraincendio de vehículos ............ 88 Figura 20. Cronograma: Diagrama de Gantt. Ruta crítica. ....................................... 104

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GLOSARIO Carga combustible: O carga de fuego, es la cantidad calorífica promedio resultante de la combustión de los materiales combustibles del vehículo o un sector de incendio; es un indicador de la magnitud del riesgo de incendio que posee el vehículo. 1 Comburente: (agente oxidante), Agente que puede oxidar un combustible y al hacerlo se reduce a sí mismo. 2 Combustible: (agente reductor), Material susceptible de ser oxidado, como agente reductor, en estado de agregación (sólido, líquido, gaseoso). 2 Combustión: Proceso de oxidación rápida de un combustible, efectuada por la acción del oxígeno sobre un elemento o sustancia, que se da con desprendimiento de calor (energía) y luz (llama). 3 Conato de Incendio: Proceso incipiente de la combustión en que se inicia el fuego, con llama es pequeña, que es fácilmente controlable. 4 Cortocircuito: Anomalía en un circuito eléctrico, en que la corriente eléctrica pasa directamente del conductor activo o fase al neutro, o entre polos opuestos en el caso de corriente continua. Es un defecto de baja impedancia entre dos puntos de potencial diferente que produce arco eléctrico, energía electrodinámica y 1

WIKIPEDIA. Carga de fuego. (s.f.). Wikipedia.Org. [En red] [Consulta noviembre de 2012]. Disponible en Web site: <http://es.wikipedia.org/wiki/Carga_de_fuego

2

UNICEN. Química del fuego. Facultad de Ingeniería Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. 2011. [En red] [Consulta noviembre de 2012]. Disponible en Web site: <http://www.fio.unicen.edu.ar/usuario/segumar/Laura/material/Qu%EDmica%20del% 20Fuego.pdf

3

MASTRAL LAJUSTICIA, Francisco. Influencia del proceso de pirolisis en la combustibilidad de materiales. En Mapfre Seguridad No. 49. Primer trimestre 1993.

Pág. 41-49.

4

BOMBEROS DE QUILPUÉ. Cursos de formación para bomberos: Comportamiento del fuego. (2007). [En red]. [Consulta noviembre de 2012]. Disponible en Web site: <http://bomberosnivel1.blogspot.com/

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térmica.5 Curva de propagación del fuego: Crecimiento/decrecimiento más o menos típico de propagación del incendio en función del tiempo, en que están los momentos en que se dan fenómenos como el flashshower, diferenciando las fases latente, de crecimiento, desarrollo y decaimiento de la conflagración. 6 Fuego: Manifestación físico-químicas de un proceso de combustión, que se da como producto de una reacción química de oxidación (desde el punto de vista del combustible) con suficiente intensidad para emitir luz en forma de llama, calor y humo. 2 Ignición: Acción y efecto de estar un cuerpo encendido cuando es combustible, es decir se enciende y luego sigue en combustión independientemente de la causa que originó la ignición.7 Incendio-Accidente de tránsito: Se refiere a aquellos casos en que el vehículo se incendia sin que exista accidente automovilístico previo, o sea que el incendio es el accidente primario o inicial como causa del evento accidental de tránsito o transporte. 8 Reacción química: Proceso de reacción química que se da sucesivamente en la combustión con la fragmentación de moléculas formando productos intermedios inestables (radicales libres) que determinan la velocidad de la llama y la producción de los gases de combustión. 2 Temperatura de ignición: Mínima temperatura a que una sustancia (sólida o líquida) 5

WIKIPEDIA. Cortocircuito. Wikipedia.Org. (s.f.). [En red]. [Consulta mayo de 2013].

Disponible en Web site: <http://es.wikipedia.org/wiki/Cortocircuito>

6

DA CUNHA Javier A. Curva de fuego - Temperatura vs Tiempo. Seguridad Blogspot. Abril de 2010. [En red]. [Consulta mayo de 2013]. Disponible en Web site: <http://seguridad-iv.blogspot.com/2010/04/curva-de-fuego-temperatura-vstiempo.html>

7

Op cit. UNICEN, 2011.

8

COLOMBIA, MINISTERIO DE TRANSPORTE. Resolución 1814 de 2005. (2005, 13 de julio). Manual para el diligenciamiento del formato del informe Policial de accidentes de tránsito. [En red]. [Consulta febrero de 2013]. Disponible en Web site: <https://www.mintransporte.gov.co/descargar.php?idFile=6412>

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debe ser calentada para iniciar una combustión que se sostenga por sí misma independiente de fuentes externas de calor. 9 Tetraedro del Fuego: Se refiere a los factores intervinientes en la reacción de combustión productora del fuego: Combustible, Comburente (0 2), Calor y Reacción Química10

9

Op cit. UNICEN, 2011.

10 TÉBAR, Ignacio. Manual de naturaleza del fuego. Tebmor: Formación en emergencias.

[En red]. [Consulta noviembre de 2012]. Disponible en Web site: <http://cursosemergencias.blogspot.com/2011/12/naturaleza-del-fuego.html>

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SISTEMA DE DETECCIÓN Y CONTROL DE INCENDIOS GENERADOS POR LOS SISTEMAS ELÉCTRICO Y DE COMBUSTIBLE DE AUTOMOTORES 11 Valbuena Saldaña, J.A.12 y Gutiérrez Ávila, L13 Fundación Universitaria Agraria de Colombia, Bogotá (Col.).

RESUMEN Antecedente: Aun cuando en Colombia no hay datos consolidados y confiables que muestren la magnitud del problema, los incendios vehiculares, se presentan principalmente por fallas en los sistemas eléctrico o de combustible contingentes o no a accidentes de tránsito y no se tiene sistema de detección y control de incendios que proteja la integridad de las personas, del vehículo y demás bienes.

Materiales y métodos: Bajo una metodología de desarrollo tecnológico e investigación descriptivo-exploratoria, en el ámbito tecnológico del equipamiento de seguridad de vehículos de pasajeros de servicio particular, público u oficial motores de gasolina, Diesel, GLP, de 1000-2500 c.c. de cilindraje, se analizó la factibilidad de diseñar un sistema de detección y control de incendios generados por los sistemas eléctrico y de combustible en el compartimiento del motor, el habitáculo de pasajeros, la cajuela de equipaje y la zona del tanque de combustible.

Resultados: Se fundamentó y diseñó un modelo para detectar y extinguir conatos de incendio considerando el tipo de materiales del dispositivo, realizando los cálculos de resistencia de materiales, presiones de salida y definiendo los tipos de agentes extintores.

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Tesis de Grado para optar al título de Especialista en Seguridad, Higiene y Gestión Ambiental. Fundación Universitaria Agraria de Colombia. Junio de 2014.

12

Investigador. Correspondencia: e-mail: <Javier_2003_19@hotmail.com>

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Ingeniero Mecánico. Director de la investigación.

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Para finalmente, hacer la validación virtual del funcionamiento del sistema de control de incendios.

Conclusión: El sistema de detección y control de incendios de origen eléctrico o por combustible, desarrollado y fundamentado es un dispositivo que puede ser viable de construir, con lo cual se podría apreciar su utilidad como equipamiento de seguridad vehicular, donde serviría como herramienta de protección de la integridad de las personas y minimizar daños materiales.

Descriptores / Palabras Clave: Incendio de automóviles, Sistema contraincendio, Detección y extinción de incendios. Automóviles de pasajeros.

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CONTROL AND DETECTION SYSTEM FIRE GENERATED FOR ELECTRICAL AND MOTOR FUEL SYSTEMS FOR VEHICLES14 Valbuena-Salda単a, JA15 y Gutierrez-Avila, L 16 Agrarian University Foundation of Colombia, Bogota (Col.).

ABSTRACT Background: Although in Colombia are not consolidated and reliable data showing the magnitude of the problem, vehicle fires, occur primarily due to faulty electrical or fuel systems or not contingent accidents and there is no detection system and fire control to protect the integrity of the person, vehicle and other property.

Materials and Methods: Under a technology development methodology and descriptive-exploratory in technology security equipment of passenger particular service, public or official gasoline, diesel or LPG gas, between 1000 and 2500 cc of cylinder capacity, we examined the feasibility of designing a detection system and fire control systems generate electricity and fuel in the engine compartment, the passenger compartment, luggage trunk and fuel tank area.

Results: It was based and designed a model to detect and extinguish fires from considering the type of material of the device, making the material resistance calculations, output pressures and defining the types of extinguishing agents. To finally make virtual validation of the operation of fire control system.

Conclusion: The detection and control of electrical fires or fuel, 14

Thesis to obtain the title of Specialist in Health, Safety and Environmental Management.

Agrarian University Foundation of Colombia. June 2014.

15

Thesis student. Correspondence: e-mail: <Javier_2003_19@hotmail.com>

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Mechanical Engineer. Director of Research.

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developed and informed is a device that may be feasible to build, which could assess its usefulness as vehicle safety equipment, which would serve as a protection tool integrity personnel and minimize property damage.

Indexers / Key words: Car Fire, firefighting system, fire detection and suppression.

Passenger cars.

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INTRODUCCIÓN Con mucha frecuencia, la seguridad vial se considera solo un asunto de política de transporte y los accidentes de tránsito se califican sólo de “accidentes”, aunque la mayoría de ellos se podrían prevenir. En consecuencia, muchos entes gubernamentales poco se esfuerzan en comprender y prevenir la accidentalidad vial.

Es así como en legislación17 lo que se refiere a la prevención o a la reacción para la ocurrencia de incendios es solo el requisito de portar un extinguidor con fecha de carga vigente.

No obstante, a pesar del déficit de registros nacionales eficientes sobre la magnitud de la accidentalidad, se sabe que llega a un promedio anual de 192.000 accidentes / año18, de los cuales en el 3,0% se presenta como evento primario o contingente, el incendio de vehículos19, lo cual amerita que por previsión de seguridad el país exija que se instalen dispositivo de detección y control temprano de incendios en los vehículos de pasajeros.

De hecho, cuanto más temprano o más pequeño se detecte el incendio, más fácil será extinguirlo.20 En este sentido, los sistemas de detección de incendios, son los dispositivos más poderosos en la lucha contra el fuego, gracias a su capacidad para detectar un conato o incendio incipiente.

No obstante en Colombia el mercado nacional no ofrece mayores alternativas tecnológicas, excepto la importación de sistemas tipo firetrace, mas pensados para 17

COLOMBIA, MINISTERIO DE TRANSPORTE. Resolución 001282 de 2012. Plan Nacional de Seguridad Vial Colombia 2011 -2016. [En red]. [Consulta febrero de 2013].

Disponible en Web site: <https://www.mintransporte.gov.co/descargar.php?idFile=5775>

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COMUNIDAD ANDINA. Secretaría General. Accidentes de tránsito en la comunidad andina. 2002-2011. Documento estadístico. 1 de julio de 2012. [En red]. [Consulta noviembre de 2012].

Disponible en Web site: <http://estadisticas.comunidadandina.org/eportal/contenidos/2042_8.pdf>

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MARTÍNEZ RODRÍGUEZ Julio. Prevención de incendios en vehículos. Patronato de Bomberos de Nuevo León (México). Revista Salud Pública y Nutrición. Edición Especial No. 1-2005. [En red]. [Consulta noviembre de 2012]. Disponible en Web site: <http://www.respyn.uanl.mx/especiales/2005/ee-01-2005/documentos/09.pdf>

20

SPECTREX INC. Detectores de llama. Documento en internet. (s.f.). [En red]. [Consulta agosto de 2013].

Disponible en Web site: <http://www.insistec.net/Documents/detectores-de-llama.pdf>

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equipos de gran calado como las maquinarias pesadas usuales en la industria minera y de petróleos.

Esta investigación se propuso elaborar el diseño de una herramienta tecnológica especializada para la detección temprana y el subsecuente control de conatos de incendio en vehículos pequeños de pasajeros, que a la postre redunde en reducción de la magnitud de la problemática asociada en lesiones humanas y pérdidas materiales empezando por el propio vehículo.

Para el efecto, inicialmente se analizará la factibilidad técnica del sistema y se precisaran las variables necesarias para idear el diseño de un sistema de detección y extinción de incendios para los vehículos. Con ello finalmente se hará el desarrollo técnico contraincendios originados en los sistemas eléctrico y de combustible definiendo criterios técnicos de diseño ingenieril para a portar al sector de seguridad automotriz un modelo autóctono que sea asequible y sirva de herramienta oportuna y segura para mitigar el impacto de los incendios vehiculares en las ya altas tasas de accidentalidad ayudando a una movilidad más segura en nuestras ciudades y carreteras.

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1. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 1.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA En Colombia se presenta una considerable accidentalidad vial, como se puede apreciar en la Tabla 1.

Tabla 1. Accidentalidad de tránsito terrestre en la comunidad andina entre 2002-2011 (Número de accidentes) 21

Según tales estadísticas, tomando solo los datos de los años 2002-2010 se llega a una cifra promedio de accidentalidad de 192.12122 casos asociados con una amplia multiplicidad de causas, dentro de las cuales se estima que en el 3% se presenta incendios de vehículos23, lo que correspondería a 16 incidentes diarios, sea tanto 21

Fuente: Tomada de COMUNIDAD ANDINA, 2012.

22

En su cálculo no se incluyó el dato del año 2011, dado que es un reporte preliminar, no consolidado. (N. del A.) 23

DIARIO EL TIEMPO. Víctimas de accidentes de tránsito aumentaron en el 2009. 7 de septiembre 2010. [En red]. [Consulta noviembre de 2012]. Disponible en Web site:

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como evento primario del accidente, o también como evento secundario consecuente a este.

Por su parte, los expertos han estimado que “en un vehículo donde se propague el fuego, su destrucción total se estima en no más de cuatro minutos”24 .

Situación que se agrava por la falta de un sistema de detección y control de incendios que permita reducir las lesiones personales, pérdidas de vehículos y bienes al momento de iniciarse cualquier conato dentro de los mismos, como consecuencia de incendios originados en los sistemas eléctricos, de almacenamiento y suministro de combustible de los vehículos.

La razón primordial de la ocurrencia de conatos y posterior incendio está asociada con la respuesta inoportuna y deficiente de los sistemas de prevención de incendios con que cuentan los vehículos, ya que estos constan de un solo extintor y en la mayoría de los casos se tiene dificultad para tener acceso a ellos, e incluso, en otros casos los extintores no pueden ser utilizados por encontrarse en mal estado, sin mantenimiento o simplemente se aseguran tanto para que no sean robados que al momento de presentarse la emergencia es imposible utilizarlos.

Se ha identificado que las razones principales de estas pérdidas son generadas por la ocurrencia de incidentes de este tipo al no ser atendidos oportunamente, y por no contar con un sistema de detección y control oportuno sin comprometer la integridad de las personas.

Los sistemas portátiles usados actualmente en los vehículos, cuentan con su mantenimiento y recarga adecuada, pero no garantizan que un conato de incendio sea controlado oportunamente lo que redunda en mayores pérdidas económicas y humanas, situación que ocurre en la gran mayoría de automotores, lo que hace de esto una problemática globalizada la cual puede ser controlada mediante una solución fácil, económica y segura de ser usada.

Se observa que cada vez la tecnología presenta nuevas alternativas innovadoras que permiten la optimización de los recursos y asegura de esta manera la conservación de los bienes materiales y de vidas, minimizando la probabilidad de pérdidas, igualmente se observa que años anteriores hasta el actual se presentan grandes pérdidas de <http://gua30.lamula.pe/tag/accidentes-de-transito> 24

Op cit. MARTÍNEZ RODRÍGUEZ, 2005.

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productos, mercancías y de automotores, simplemente por una falla mecánica, eléctrica, humana o natural que no fue controlada oportunamente.

De esta forma, se visualiza que los vehículos deben contar con un sistema que sea práctico y eficaz a la hora de ser utilizado para extinguir un conato de incendio.

1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Con base en lo anterior, en este estudio se propuso el siguiente problema de investigación: Dado que actualmente no es asequible en nuestro medio, ¿cuál es la factibilidad técnica de un sistema de detección y control de incendios generados por los sistemas eléctrico y de combustible de automotores?

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2. JUSTIFICACIÓN Aun cuando el actual Plan Nacional de Seguridad Vial para Colombia 2011 -201625, no contempla la eventualidad de accidentes de tránsitos en los cuales se presente incendio de vehículos, sea este como causa primaria o como evento secundario derivado del accidente original y por ende no hay políticas ni acciones previstas como prevención o reacción ante conatos de incendios, es innegable la cantidad de incidentes de esta índole, y se hace necesario reevaluar el uso de sistemas de extinción portátiles ya que la mayoría de los conductores no están familiarizados con el uso de esta herramienta, razón por la cual se propone el diseño de un sistema de detección y extinción que permita la atención oportuna del conato de incendio en los automotores.

Las causas de los conatos de incendio donde está ubicado el compartimiento del motor, líneas de suministro y tanque del vehículo, están relacionadas con fallas eléctricas, fugas de combustible y fallas humanas que no siempre se pueden prever, de esta forma se hace importante mejorar los sistemas de prevención contraincendio a nivel vehicular, donde se presentan constantes accidentes que llevan consigo perdidas, humanas y materiales, surgiendo así la necesidad apremiante de contar con un sistema independiente interno y de fácil acceso para reducir la probabilidad de que un conato de incendio tome fuerza y genere mayores pérdidas que las originadas en sus inicios, permitiendo contar con altos estándares de seguridad en el uso de automotores en Colombia y a nivel mundial, controlando de esta manera la accidentalidad actualmente presentada, garantizando condiciones seguras de operación para los conductores de vehículos.

Se propone utilizar un sistema de tanque presurizado con un agente extintor limpio que permita, por medio de tuberías aisladas y presurizadas, llevar el agente extintor al lugar donde se presente el conato de incendio, dicho sistema se instalará en la unidad motriz del vehículo y el sistema se accionará solo si se cumple la condición de temperatura preestablecida de 60 ºC, lo que permitirá que por presencia de humo o conato de incendio en el motor, el sistema se active automáticamente.

Este proyecto se presentará en su etapa de diseño donde se plantearán los cálculos de presiones para el sistema, así como los costos totales de este sistema, lo que permitirá su viabilidad y realización.

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Op cit. COLOMBIA, MINISTERIO DE TRANSPORTE, 2012.

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Los beneficios que traería la implementación de esta propuesta son: 1. Bajar los índices de mortalidad por incendios en vehículos.

2. Evitar lesiones personales por conato de incendios en vehículos afectados.

3. Evitar pérdidas económicas, como el daño parcial o total del vehículo y otros elementos trasportados en ellos.

4. Reducir costos por parte de las aseguradoras

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3. OBJETIVOS 3.1 OBJETIVO GENERAL Fundamentar conceptualmente y diseñar un sistema tecnológico de detección y control de conatos de incendio para vehículos pequeños de pasajeros, que permita la extinción rápida y segura de un conato, reduciendo lesiones humanas y pérdidas materiales.

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Analizar la factibilidad del sistema e identificar las variables necesarias para elaborar el diseño aplicado de un sistema de extinción de incendios en vehículos pequeños de pasajeros.

2. Diseñar técnicamente un sistema de detección y control de incendios originados en los sistemas eléctrico y de combustible de vehículos pequeños de pasajeros, de tal manera que permita una reacción rápida, oportuna y segura para extinguir el conato.

3. Probar y demostrar virtualmente la funcionalidad del sistema tecnológico diseñado para detectar y extinguir conatos de incendio en vehículo pequeño de pasajeros.

3.3 PROPÓSITOS 1. Aportar al sector de seguridad automotriz un modelo autóctono que sea asequible y que sirva de herramienta para mitigar el impacto de los incendios vehiculares en las ya altas tasas de accidentalidad, actuando como dispositivo vehicular para la detección y control de incendios como reacción inmediata ante la ocurrencia de un conato de incendio originado en los sistemas eléctrico y de combustible de vehículos.

2. Contribuir al control y disminución de los niveles de la accidentalidad del transporte en lo que se refiere a la reducción de la morbilidad y mortalidad cuando se presentan incendios vehiculares como causa primaria o como contingencia secundaria, así como también a la disminución de las pérdidas económicas asociadas, ayudando a una movilidad más segura en nuestras ciudades y carreteras.

25

4. MARCO REFERENCIAL Para efectos de la revisión conceptual inicialmente se estudiaran los conceptos sobre la química del fuego para luego analizar los referentes técnicos necesarios para el diseño del sistema de detección y control de incendios en vehículos. Se considera que el conocimiento del comportamiento básico del fuego, provee de una base para comprender a cabalidad el desarrollo de un incendio, su propagación así como de técnicas y tácticas para su combate y control.

4.1 GENERALIDADES DE LA COMBUSTIÓN Y EL FUEGO Actualmente se sabe que: El fuego es una de las manifestaciones físico-químicas de un proceso de combustión, que se da por una reacción química de oxidación (desde el punto de vista del combustible) con suficiente intensidad para emitir luz (llama), calor y humo.26 Además, tal reacción se produce a temperatura elevada y con emisión de suficiente calor como para mantener la combustión.

4.1.1 Tetraedro del fuego Ya es sabido que el fuego se da por el concurso de varios factores que los científicos denominaron inicialmente como “el triángulo del fuego” y más recientemente han reformulado como el “tetraedro del fuego” 27 (Figura 1).

Luego, los factores intervinientes en la reacción de combustión productora del fuego son cuatro: Combustible, Comburente (02), Calor y Reacción Química, los cuales se describen en la Tabla 2.

4.1.2 De la combustión al incendio Así, la combustión puede describirse entonces como la oxidación rápida de un combustible efectuada por la acción del oxígeno sobre un elemento o sustancia, con desprendimiento de calor y luz. Luego, química y físicamente la combustión se trata simplemente de una reacción con liberación de energía, que se manifiesta a partir de la ignición del combustible con desprendimiento de calor.

26

Op cit. UNICEN, 2011.

27

HAZMAT. Química y comportamiento del fuego. (s.f.) [En red] [Consulta noviembre de 2012]. Disponible en Web site: <www.hazmatargentina.com

26

Figura 1. Tetraedro del fuego28 Tabla 2. Factores intervinientes en la Combustión 29 Factores de la combustión —Combustible: (agente reductor), Material —Comburente: (agente oxidante), que puede ser oxidado o sea agente reductor Agente que puede oxidar un combustible y (sólido, líquido, gaseoso). Lo que arde con al hacerlo se reduce a sí mismo. El agente llama son los gases de combustión oxidante obtiene electrones tomándolos despedidos. del combustible, por ej. Oxígeno y ozono Las sustancias sólidas mantienen combustión (tomados del aire). En un incendio el de masa, elevando la temperatura en la oxígeno del aire es el comburente superficie a medida que el fuego se extiende. principal que alimenta el fuego.

En los líquidos, el calor radiante genera vapores en cantidades crecientes que alimentan las llamas, los gases arden en toda su masa produciendo explosión.

—Energía: Temperatura de ignición: —Reacción química en cadena: Proceso Mínima temperatura a que una sustancia de reacción química que se da (sólida o líquida) debe ser calentada para sucesivamente en la combustión con la iniciar una combustión que se sostenga por sí fragmentación de moléculas formando misma independiente de fuentes externas de productos intermedios inestables (radicales calor. libres) que explican la velocidad de llama y la producción de gases de combustión.

28

Fuente: Tomada de TÉBAR, Ignacio, 2012. Op cit.

29

Fuente: Elaborada con base en UNICEN, 2012. Op cit.

27

Por tratarse de una reacción exotérmica, conlleva el calentamiento y aumento de temperatura del material y del ambiente circunvecino, lo cual puede a su vez causar una reacción en cadena similar dándose la propagación del fuego, configurándose lo que se denomina un incendio.

No obstante, más específicamente, se ha logrado establecer que la mecánica del circulo de iniciación y propagación del fuego varía química y físicamente según el estado de los materiales, sean sólidos, líquidos o gaseosos, e incluso el fenómeno se complejiza si simultáneamente hay presencia de dos o más tipo de combustibles en el ambiente. v.g. mientras los sólidos producen la combustión más lenta de la materia y puede ser con o sin llama, los gases casi invariablemente conllevan explosión por combustión muy rápida, máxime si están en un espacio físico cerrado.

Eso sí, independiente del estado físico del combustible se debe tener en cuenta que: Para que la combustión sea posible, el combustible (o sus gases) deberán mezclarse con el oxígeno en proporciones determinadas, denominadas “limites inflamables” superior e inferior y por encima o por debajo de estos no se producirá la reacción, en el primer caso por exceso de combustible y en el otro por falta de oxígeno. 30 Obviamente, cuanto mayor sea la distancia entre ambos límites, o rango de inflamabilidad, mayor riesgo inflamable representará la sustancia, ya que permanecerá más tiempo en condiciones de combustionar.

4.1.2.1 Transferencia del calor No obstante, los mecanismos por el cual se llega a la combustión pueden ser de varias formas para que el combustible pueda llegar al punto de ignición y de transferirse a otras porciones del combustible o a otros combustibles. De hecho se ha establecido que: Este proceso empieza a una velocidad determinada por la sustancia involucrada, su estado de agregación y la mezcla de oxígeno, pero a medida que se produce calor, este actúa como catalizador acelerarte de la reacción, lo que resulta en mayor generación de calor y a su vez en aumento de la velocidad y cobertura del incendio produciendo un círculo vicioso que acelerará la reacción. 31 30 24

Op cit. HAZMAT. (s.f.).

Ibídem HAZMAT (s.f.). Pág. 2.

28

Así, la temperatura siempre se transferirá del cuerpo más caliente al más frío, sea o no combustible, pero que si lo es, conforma en un mecanismo de propagación del incendio, y se da de las tres formas básica que se mencionan en la Tabla 3.

Tabla 3. Mecanismos de transferencia del calor32 Mecanismos Conducción por contacto físico directo o a Convección a través de corrientes través de otro cuerpo conductor. El calor y su convectivas que llevan el calor transferencia, dependerán de la diferencia de hacia arriba. Estas se generan tanto temperatura de los cuerpos y de la en gases como en líquidos y conductividad específica de los materiales. arrastraran el vapor generado.

Radiación a través del aire circundante al foco ígneo, constituyendo la “radiación infrarroja”. Esta es más absorbida por los elementos oscuros que por los claros y por los opacos que por los brillantes.

4.1.2.2 fases de la combustión Adicionalmente, también se ha encontrado que en el proceso de la combustión se dan varias fases (Tabla 4).

Tabla 4. Fases de la combustión33 Fases de la combustión Inicial o incipiente: Se genera calor, con Combustión libre: la temperatura ligeramente incrementada. combustión se ha generalizado, Temperatura de llama <600 °C. Se Inicia el crea corrientes convectivas que fuego, con llama pequeña y conforma un calientan el ambiente en la parte “CONATO” de incendio, que es fácilmente superior desplazando el aire frío controlable. El O2 ambiental no está disminuido, a la inferior, facilitando la hay gases (vapor de agua, dióxido y monóxido de ignición de combustibles. carbono (CO2, CO), trazas de SO2, entre otros.

Temperaturas >700 °C. Latente: El consumo de O2 disminuye la velocidad del proceso y por falta de O 2 entra en fase latente. Los gases sobrecalentados favorecen la formación de sustancias volátiles combustibles, que a pesar de estar por encima de su punto de autoignición, no se queman por la falta de O2. Esto causa un ambiente saturado de humo espeso, cuya presión lo obliga a escapar por las aberturas, con temperaturas elevadas (hasta 550 ºC) que generan riesgo de explosión por flujo reverso si se aporta O 2.

32

Fuente: Elaborada con base en HAZMAT (s.f.). Op cit.

33

Fuente: Elaborada con base en KUNSTMANN, Juan. Desarrollo del fuego en compartimentos: Revisión del comportamiento básico del fuego. (s.f.). CFBT US. [En red].

[Consulta noviembre de 2012].

Disponible en Web site: <http://cfbtus.com/pdfs/FireDevelopmentPart1Spanish.pdf>

29

4.1.3 Tipos de Fuego e incendios Actualmente hay consenso de los científicos y los técnicos en que existen diferentes tipo de fuego según las sustancias primarias involucradas, que por demás también conllevan diferentes tipos de sustancias para su posible extinción al momento de un conato o un incendio declarado, adicionalmente, la necesidad de estandarizar el uso de los diferentes agentes de extinción, que luego se mencionarán hizo necesaria una clasificación del fuego con base en cuenta los materiales involucrados (Tabla 5).

Tabla 5. Tipos de fuegos34 Tipo de fuegos Clase A: sustancias que Clase B: sustancias combustibles líquidas, o que se combustionan generando licuan con la temperatura del fuego, pueden ser brasas o rescoldos solventes polares (alcoholes), no polares (hidrocarburos incandescentes, v.g. papel, y sus derivados), plásticos y sustancias sólidas con base cartón, telas, madera, carbón. en estearina, parafinas, grasas animales y vegetales, etc.

Clase C: sustancias o equipos Clase D: metales combustibles (sodio, potasio, que estén conectados a la red aluminio polvo, circonio). eléctrica energizada.

Clase E: Fuegos de origen radioactivo.

CLASE K 35: involucra grasas y aceites de origen animal o vegetal, de uso regular en las cocinas (kitchen, en inglés)

En lo que se refiere al proceso de desarrollo de un incendio, se ha descrito que pasa por diferentes momentos en el tiempo desde cuando se da el calentamiento inicial con o sin ignición hasta cuando ya es una conflagración declarada. Las fases se presentan en la Figura 2. De hecho: En la mayoría de los casos, el fuego se inicia lentamente en sus inicios, y luego se acelera exponencialmente En la primera fase de estos fuegos se generan aerosoles o humos no visibles, después se genera humo visible, y finalmente aparecen las llamas. No obstante, puede haber fuegos de evolución rápida en que las llamas aparecen en la etapa inicial.36

34

Fuente: Elaborada con base en HAZMAT (s.f.). Op cit.

35

Esta clase todavía no está aceptada internacionalmente, siendo aplicada especialmente solo en los EE.UU. (HAZMAT, s.f. Op cit.).

36

BOMBEROS PROFESIONALES. sistemas de detección y alarma de incendio. En Manual del Bombero Profesional. (s.f.). [En red]. [Consulta agosto de 2013]. Disponible en Web site: http://bomberoprofesional.com/uploads/Cap%C3%ADtulo_33_Sistemas_de_detecci% C3%B3n_y_alarma_de_incendios.pdf

30

Figura 2. Fases de desarrollo de un incendio en función del tiempo 37 Obviamente mientras más temprano en el tiempo y por ende en su desarrollo, más efectivamente se puede controlar un conato de incendio, antes que se propague y se desarrolle como un incendio declarado convirtiéndose en peligroso o muy peligroso.

4.2 EXTINCIÓN DEL FUEGO En general, la extinción del fuego está basada en la interrupción de uno o más factores de los elementos esenciales del proceso de combustión, que componen el tetraedro del fuego ya arriba descrito, como el combustible, el comburente (0 2), el calor y la reacción química.

4.2.1 Mecanismos de extinción del fuego Se configuran varios mecanismos físicos y/o químicos para la eliminación del fuego (Tabla 6) y su incendio consecuente. Así: …la combustión con o sin llama puede ser extinguida reduciendo la

37

Fuente: Tomada de Bomberos Profesionales. (s.f.). Op. cit.

31

temperatura, eliminando el combustible, eliminando el oxígeno, o deteniendo la reacción química en cadena. Si el fuego se encuentra en su etapa latente, solamente existen tres opciones para la extinción: reducción de la temperatura, eliminación del combustible, y dilución del oxígeno. 38 Tabla 6. Mecanismos de extinción del fuego39 Mecanismos de extinción Reducción de Temperatura: Se enfría el Dilución del oxígeno: Reducir la combustible hasta que no produzca vapores concentración de O2 en el área de incendio. que se incendien. Usualmente es Se logra introduciendo gas inerte en el enfriamiento con agua. La reducción de incendio o separando el O2 del temperatura depende de la aplicación de un combustible. Este método no es efectivo en caudal adecuado y apropiado de agua para materiales auto-oxidantes o en metales que lograr un balance negativo de calor. se oxiden con el CO2 o nitrógeno.

Remoción de la fuente de combustible: Inhibición química de la llama: El polvo Detener el flujo de combustible líquido o químico seco y el halón interrumpen la gaseoso, o quitando el combustible sólido. producción de llama en la reacción Otro método es permitir que continúe hasta química, dando una rápida extinción. Es que el combustible sea consumido. efectivo en combustibles líquidos y gases.

Con base en ello, en la industria hay consenso sobre la clasificación de los tipos de elementos extintores que se deben utilizar ante cada uno de los tipos de fuego ya descritos, como se puede apreciar en la Tabla 7.

Tabla 7. Tipología de agentes extinguidores según clases de fuego 40 Agentes extinguidores Fuego Clase A: El más eficiente es el agua, Fuego Clase B: Las más eficiente son seguido por el polvo químico seco, los espuma química y espuma acuosa agentes halogenados y en última instancia, el formadora de película. Seguidas por polvos CO2. químicos, agentes halogenados y CO2.

Fuego Clase C: Los más eficientes son los Fuego Clase D: Los agentes de extinción agentes halogenados y el CO2, seguido del son específicos para cada sustancia. Así polvo químico seco. (No se debe utilizar hay un agente para el sodio, otro para el agua o derivados (espumas) debido a que por potasio, etc. las características conductoras de electricidad hay riesgo de electrocución.

Fuego Clase E: los agentes extintores son especializados y no están en el mercado.

38

Op cit. BOMBEROS DE QUILPUÉ, 2007.

39

Fuente: Elaborada con base en MARTÍNEZ FERREIRA, Matías. Los Incendios. Causas de los Incendios. Monografías.com 2010. [En red]. [Consulta noviembre de 2012]. Disponible en Web site: <http://www.monografias.com/trabajos23/incendios/incendios.shtml> 40

Fuente: Elaborada con base en MARTÍNEZ FERREIRA, 2010. Op cit.

32

Agentes extinguidores Uso oficial / militar.

Fuego Clase K: El más eficiente es la espuma química, seguida por el agua finamente pulverizada y aditivada con sales de potasio, el polvo químico seco, los agentes halogenados y el dióxido de carbono.

4.2.2 Agente extintores del fuego Dado lo anterior, la experiencia, los avances tecnológicos y la industria han desarrollados una serie de agentes extintores para su uso en los equipos contra incendios sean o no de tipo portátil; que aunque varían en el grado de efectividad y conllevan limitaciones en cuanto a su aplicabilidad, son el recurso especializado para ello. Las propiedades de estos agentes, se menciona en la Tabla 8.

Tabla 8. Propiedades de los agentes extintores del fuego41

No obstante, no todos los agentes extinguidores conocidos debe ser usados en todos los tipos de fuego, ya que por su naturaleza misma, algunas sustancias no solo podrían ser inocuas sino contraproducentes para el evento en caso de corresponder a

41

Fuente: Tomada de: http://datateca.unad.edu.co/contenidos/102505/102505_Primera_Unidad__Actualizada/anlisis_de_riesgos_de_seguridad__parte_ii.html

33

un incendio no controlado.42 En la Tabla 9 se puede apreciar la aplicabilidad de las distintas clases de sustancias extintoras según el tipo de incendio.

Tabla 9. Aplicabilidad de los agentes extintores 43

4.3 SISTEMAS DE DETECCIÓN DE CONATOS Y ALARMA DE INCENDIOS 42

SURAMERICANA. Administración del riesgo: Manejo de extintores portátiles.

Suramericana. (s.f.). [En red]. [Consulta noviembre de 2012]. Disponible en Web site: <www.suraméricana.com> 43

Fuente: Tomada de: http://u.jimdo.com/www28/o/s11c90f9eca2f25c1/img/i11c9ea5161df1557/1340651271/std/i mage.jpg

34

Adicional a la conceptualización técnica del fuego y de los avances en sustancias extintoras, un factor muy importante hace referencia a la detección, alarma y reacción ante la ocurrencia de un conato de incendio o de un incendio declarado y la posible propagación del fuego.

De hecho, si bien la prevención es vital, ante la realidad es clave la detección rápida de un conato antes de la subsiguiente propagación de un incendio contra lo que ya no sería tan fácil luchar sólo con extintores portátiles, o la posible iniciación de incendios en horas o lugares donde no exista presencia constante de personal, son algunas de las razones que determinan la necesidad de instalaciones con mayor capacidad de detección, de extinción y, en algunos casos, independientes en su actuación del factor humano. En la tabla 10 se describen los sistemas básicos.

Tabla 10. Tipo de sistemas de detección de incendios 44 Tipo Modalidad

Conlleva

Detección humana: Identificación personal de la ocurrencia y localización de un conato o de un incendio. Se confía al personal la alarma y reporte, e incluso la reacción inicial de choque.

Vigilancia

Alarma

Aviso al servicio interno y/o externo de extinción y alarma

Coadyuva

Evacuación de personas

Funciones auxiliares

Diversas según nivel capacitación del personal

de

44

Sistemas Instalaciones automáticas de detección: Permiten detección automática o semiautomática, accionando sistemas de alarma y/o extinción de incendios.

Vigilancia permanente de zonas o periodos no vigilados por detección humana.

Da alarma preestablecida (óptica, acústica).

La detección ha de ser confiable (Antes de dar la alarma o accionar un sistema de reacción, se debe comprobar la realidad del fuego detectado).

Ejecutar el plan de alarma, con o sin intervención humana.

Transmitir automáticamente alarma a distancia, activar instalación de extinción fija, Desactivar máquinas (v.g. aire acondicionado), cerrar puertas, etc.

Unidad principal: Detectores y pulsadores automáticos, central de señalización y mando a distancia.

Unidades Auxiliares: Alarma general,

Fuente: Elaborada con base en GALAPAGAR. (s.f.) Redes contraincendios e instalaciones fijas [En red]. [Consulta noviembre de 2012]. Disponible en Web site: <http://usuarios.multimania.es/galapagar/instalaciones.html>

35

Tipo

Sistemas comunicación con bomberos, sistemas de extinción, etc.

Sistemas mixtos

activar

4.4 INCENDIOS EN VEHÍCULOS: REALIDAD SITUACIONAL En la actualidad, una parte muy frecuente del problema de los incendios son los incendios de vehículos automotores, no obstante, a menudo el peligro que representan para las personas, los bomberos y demás elementos como las propiedades y el mismo contexto circundante no se tiene en cuenta, aun cuando los expertos calculan que “Un vehículo es destruido en su totalidad en menos de cuatro minutos, luego de que el fuego se propague de manera invasiva45. (Figura 3).

Figura 3. Incendio de un automóvil46 4.4.1 dimensión de la accidentalidad de incendio de vehículos: Estadísticas 45

Op cit. MARTÍNEZ RODRÍGUEZ, 2005.

46

Fuente: Tomada de EL COLOMBIANO. Un vehículo se incendió en la Avenida Oriental.

El colombiano.com. Medellín 28 de febrero de 2013. [En red]. [Consulta mayo de 2013].

Disponible en Web site: <http://www.elcolombiano.com/BancoConocimiento/U/un_vehiculo_se_incendio_en_la_ave nida_oriental/un_vehiculo_se_incendio_en_la_avenida_oriental.asp>

36

En lo que se refiere a las cifras que manejan los organismos oficiales de bomberos y el Ministerio de Transporte, así como las entidades de aseguramiento, seguidamente se revisarán los datos de EE UU y Colombia.

4.4.1.1 Estados Unidos Según la Asociación Nacional de Protección contra el Fuego de EE.UU. (National Fire Protection Association, NFPA), se debe considerar que: Aproximadamente 1 de cada 5 incendios que ocurren y 1 de cada 8 muertes en incendios, se debe a incendios en vehículos. Además, cada año estos incendios matan a 500 personas y hieren a más de 1000. 47 Así mismo, estos expertos son claros en afirmar que se debe tener presente que en los incendios de automotores, los gases tóxicos y otras sustancias peligrosas, junto con los objetos que “vuelan” con las explosiones pueden producir serios daños. De hecho, la NFPA estima que: Entre los años 2003 y 2007, los Departamentos de Bomberos de EE.UU. respondieron a un promedio de 28.700 incendios de vehículos por año y estos incendios causaron un promedio de 480 muertes de civiles, 1525 civiles heridos y 1.3 mil millones en daños directos a la propiedad cada año. 48 Así mismo, se ha precisado que: Automóviles, camiones y otros vehículos de carretera representaron el 93% de los incendios de vehículos, donde las fallas mecánicas o eléctricas causan aproximadamente las tres cuartas partes de tales incendios y el 11% de las muertes. Las colisiones y vuelcos fueron factores que contribuyeron a la ignición para el inicio del 3% de los incendios de automotores. 49 A nivel de las características etarias, los adolescentes mayores, adultos y jóvenes son los grupos con mayor riesgo de muerte por incendios del vehículo y lesiones en

47

ADMINISTRACIÓN DE INCENDIOS DE ESTADOS UNIDOS USFA. Incendios en vehículos automotores: lo que necesita saber. 2010. [En red]. [Consulta noviembre de 2012].

Disponible en Web site: <http://www.usfa.fema.gov/downloads/pdf/publications/fa_243s.pdf>

48

Ibídem. USFA, 2010.

49

Ibídem. USFA, 2010.

37

carretera. Aproximadamente un tercio (35%) de las víctimas no mortales se produjeron cuando los civiles intentaron luchar contra el incendio.

4.4.1.2 Colombia En Colombia, en lo que se refiere a lesiones de personas y daños a la vida, de acuerdo con el sistema de información de Medicina Legal (Forensis), a nivel nacional se han registrado por muertos y lesionados en accidentes de tránsito entre los años 2007 al 2009 un total de 17 muertos por “hundimiento o incendio” y 15 lesionados, sin que se pueda desagregar los casos atribuibles a cada una de estas causas.

No obstante, en el Forensis del año 201150, se reporta que en ese año, específicamente en el país hubo un total de 12 víctimas de incendio en automotores, de los cuales cuatro fallecieron y ocho quedaron lesionados (heridas por quemadura). No se reportan datos de tasas de prevalencia o incidencia que permitan una apreciación más panorámica de esta problemática en el país.

Por otra parte, en Colombia fuentes como la Federación de Aseguradores Colombianos (FASECOLDA51), El Cuerpo Oficial de Bomberos Bogotá 52, la Estación Metropolitana de Tránsito de Bogotá 53, el Fondo de prevención Vial54 y Cesvi Colombia S.A. 55 (Centro de Experimentación y Seguridad Vial Colombia, 50

VALBUENA CORTÉS Sandra Julieta. Muertes y lesiones no fatales por accidentes de transporte, Colombia, 2011. En Forensis 2011: Datos Para la Vida. 2012. Vol. 13 N° 1. Pág. 267-311. [En red]. [Consulta noviembre de 2012]. Disponible en Web site: <http://www.medicinalegal.gov.co/index.php/estadisticas/forensis/193-forensis-2011>

51

FEDERACIÓN DE ASEGURADORES COLOMBIANOS. FASECOLDA. [En red].

[Consulta marzo de 2013].

Disponible en Web site: <http://www.fasecolda.com/fasecolda/>

52

UNIDAD ADMINISTRATIVA ESPECIAL CUERPO OFICIAL BOMBEROS BOGOTÁ.

[En red]. [Consulta marzo de 2013]. Disponible en Web site: <http://www.bomberosbogota.gov.co/>

53

POLICÍA METROPOLITANA DE BOGOTÁ. [En red]. [Consulta marzo de 2013].

Disponible en Web site: <http://oasportal.policia.gov.co/portal/page/portal/unidades_policiales/comandos_dept os_policia/comando_depto_metropolitana_bogota/transito_movilidad>

54

CORPORACIÓN FONDO DE PREVENCIÓN VIAL. [En red]. [Consulta marzo de 2013].

Disponible en Web site: <http://www.fpv.org.co/> 55 CENTRO DE EXPERIMENTACIÓN Y SEGURIDAD VIAL COLOMBIA CESVI S.A. [En red]. [Consulta marzo de 2013]. Disponible en Web site:

38

Entidad privada de las empresas aseguradoras que se dedica a la experimentación e investigación en el área automotriz), donde las cifras se encuentran muy limitadas ya que la información recolectada en este tipo de eventos se concentran básicamente en datos del dueño del vehículo, sexo, edad, placas y clase de vehículo entre otras, o el registro solo se hace sobre las víctimas y lesionados según los requerimientos de información del Instituto de Medicina Legal y Ciencias Forenses 56, sin embargo algunas de estas entidades presentan información que sirve como referencia.

Así, de acuerdo con los Bomberos de Bogotá entre enero de 2007 y diciembre de 2010, se presentaron 1029 incendios de vehículos, algunos provocados y otros de origen accidental, lo que arroja en promedio 257 incendios / año, que de manera más precisa indica 22 incendios / mes, aproximadamente. 57 Más específicamente en el año 2011, según dichas estadísticas del Cuerpo de Bomberos de Bogotá, en la ciudad se atendieron 1.101 emergencias por incendios, de los cuales 810 fueron estructurales (viviendas, industrias, fabricas, bodegas) y 291 en vehículos (Figura 4).

De lo anterior se puede concluir que en la ciudad, de las emergencias de incendio que atienden los bomberos de Bogotá, aproximadamente una cuarta parte (26,4%) corresponden a incendios vehiculares, y en dicho año, se atendieron alrededor de 25 incendios de vehículo / mes, o sea un incendio vehicular / 30 horas. Adicionalmente, en la tabla 11 se mencionan las causas probables de incendio vehicular descritas en tales eventos.

<www.cesvicolombia.com> 56

INSTITUTO NACIONAL DE MEDICINA LEGAL Y CIENCIAS FORENSES. [En red].

[Consulta marzo de 2013].

Disponible en Web site: <http://www.medicinalegal.gov.co>

57

UNIDAD ADMINISTRATIVA ESPECIAL CUERPO OFICIAL BOMBEROS BOGOTÁ.

Cinco tipos de extintores pueden salvar su vida. Bogotá. 8 de febrero de 2012. [En red].

[Consulta noviembre de 2012].

Disponible en Web site: <http://www.bomberosbogota.gov.co/content/view/1417/1/>

39

Tipo incedio

Vehicula r

Tipo incedio 26,4 %

Estructural Vehicular Total

Frecuencia

Porcentaje

810

73,6

291

26,4

1101

100,0 73,6 %

Estructural

Figura 4. Incidentes de incendios en Bogotá 2011: Estructural vs vehicular. 58 Tabla 11. Causas identificadas en los incendios de vehículos ocurridos en Bogotá59 Causas 1. Falla eléctrica 2. Dispersión de combustible (ACPM) 3. Acumulación de gases 4. Chispa eléctrica del encendido que inflamables de gasolina que inició la ignición de vapores hicieron ignición por llama de inflamables (gasolina) fuente externa 5. Escape de gas vehicular en 6. Llama de encendedor haciendo presencia de falla eléctrica ignición en material combustible (papel – textil) 7. Pulverizado de manguera que 8. Calentamiento por resistencia que hizo ignición por arco eléctrico generó arco eléctrico en cable generado en el borne positivo de conductor, que alimentaba de energía la batería los fusibles del vehículo

4.4.2 Estimación del impacto económico de los incendios de automotores Si bien es difícil hacer una apreciación exacta de la magnitud del problema y del costo financiero de la accidentalidad de automotores que se originan o cursan con 58

Fuente: Elaborada con base en datos de UNIDAD ADMINISTRATIVA ESPECIAL CUERPO OFICIAL BOMBEROS BOGOTÁ, 20012. Op cit.

59

Fuente: Elaborada con base en UNIDAD ADMINISTRATIVA ESPECIAL CUERPO OFICIAL BOMBEROS BOGOTÁ, 20012. Op cit.

40

incendio del vehículo, en la Figura 5 y subsiguientes, se muestran las estimaciones realizadas con base en las estadísticas de accidentalidad vial con incendio que reportó FASECOLDA para el año 2010; no obstante, se hace notar que corresponde específicamente a vehículos con póliza de seguros en el sistema de aseguramiento contra siniestros.

Figura 5. .Estadísticas de incendio de automóviles: Diagramas de Pareto del tipo de vehículo y causas identificadas. 60 En el análisis de estas gráficas, se puede apreciar que en la accidentalidad automotriz con incendio sobresalen los vehículos de servicio particular con el 66,6%, seguidos, casi a la cuarta parte (25,9%) por los matriculados en servicio público, que conjuntamente representan el 92,4%, mientras que menos del 8% corresponde a los vehículos de carga.

Por su parte, a nivel de la causalidad atribuida prevalecen las fallas en el sistema eléctrico con el 40% y las fugas en el sistema de almacenamiento y líneas de suministro de combustibles (25%), que conjuntamente llegan a ser de casi el 80%.

60

Fuente: Estas y las subsiguientes figuras de Pareto fueron elaboradas con base en datos tomados de: <http://www.fasecolda.com/fasecolda/BancoConocimiento/E/estadisticas_del_sector_final/es tadisticas_del_sector_final.asp>

41

Respecto al día de la semana en que ocurrió el insuceso (Figura 6), prevalece el día sábado con casi el 18%, seguido por el viernes junto con el martes con el 15,1%, cada día. El día de menor ocurrencia de incendio de vehículos es el día lunes con el 10,4%.

Aun cuando posiblemente tal comportamiento esté más asociado a la ocurrencia mismo de la accidentalidad vial que al mismo incendio automotor.

100,0 200

A c c i d e n t e s

% 80,0

150 60,0 100 40,0 50

20,0

0 Sábado Viernes Martes Jueves Incidentes %Acum.

Doming Mieérco Lunes o les

0,0 S/d.

39

32

32

29

27

25

22

6

18,4

33,5

48,6

62,3

75,0

86,8

97,2

100,0

Figura 6. Estadísticas de incendio de automóviles: Diagramas de Pareto del día de la semana de ocurrencia 60 Finalmente, mientras la figura 7 muestra el comportamiento del valor del vehículo afectado, así como el estimado económico de las pérdidas ocasionadas por el evento, la Figura 8 presenta el valor salvado por la acción de la atención de los bomberos y cuerpos de emergencias. Se puede ver que, nuevamente la falla eléctrica es la causa que genera proporcionalmente el mayor impacto en el estimado con vehículos de un valor promedio aproximado de 40 millones y causando pérdidas promedios cercanas a los 60 millones por incidente.

42

Figura 7. Estadísticas del impacto de incendio de automóviles: Diagramas de Pareto de los valores promedio perdidos según las causas de incendio 60

Figura 8. Estadísticas del impacto de incendio de automóviles: Diagramas de Pareto de los valores salvados según las causas de incendio 60

43

4.5 CARGA COMBUSTIBLE La probabilidad de que un eventual conato de fuego se convierta en un incendio, está en estrecha relación con la cantidad de materiales combustibles que contenga el vehículo y del posible calor que estos generarían, suponiendo una alimentación adecuada de aire para su combustión, o sea que el peligro de incendio es directamente proporcional, entre otros factores, a la carga combustible del vehículo. 61 Para el efecto, la carga combustible, también llamada carga de fuego, se refiere a la cantidad calorífica promedio resultante de la posible combustión de los materiales combustibles que tiene el vehículo, e indica la magnitud del riesgo de incendio que este posee. Este valor es importante para determinar el nivel de protección en materia de detección y control de incendios, como también las características al momento del diseño en la industria automotriz. Técnicamente la carga combustible es hipotéticamente la cantidad de calor que se desprendería por la posible combustión completa de los materiales combustibles al incendiarse totalmente el vehículo.

Luego, en el incendio de vehículos, se debe tener en cuenta que además de la cantidad de combustible tipo gasolina, ACPM (Diesel, aceite combustible para motores) o GLP (gas licuado del petróleo para vehículos), junto con otros líquidos y materiales, se configura la carga combustible susceptible de verse comprometida en el incendio al propagarse por todo el vehículo.

De hecho además del riesgo de lesiones por quemaduras, los espectadores circundantes del incendio de un automotor, así como las victimas que queden atrapadas dentro del vehículo pueden sufrir asfixia e intoxicación por los vapores, humos y gases calientes de la combustión de los combustibles, líquidos inflamables, materiales de plástico, cables eléctricos, hule espuma de la cabina interior que conforman la carga combustible y se mencionan en la Tabla 12.

Tabla 12. Carga combustible y gases tóxicos producidos en el incendio de un vehículo 62 Líquidos y materiales inflamables Combustibles (gasolina, GLP y ACPM

Vapores y gases tóxicos producidos Monóxido de carbono (CO) y Dióxido de

61

SEPÚLVEDA ALARCÓN Juan Carlos. Estudio de carga de combustible. Nueva Pudahuel S.A. Santiago de Chile, 2010. [En red]. [Consulta noviembre de 2012]. Disponible en Web site: <https://www.e-seia.cl/archivos/Estudio_de_Carga_de_Combustible.pdf>

62

Fuente: Elaborada con base en MARTÍNEZ, 2005. Op cit.

44

Líquidos y materiales inflamables o diesel), aceites (Lubricantes) y grasas Líquidos de frenos y de baterías Poliuretanos (empaques y plásticos) Alfombras Nylon en telas Cableado eléctrico Lacas en pinturas

Vapores y gases tóxicos producidos carbono (CO2) Óxido Nitroso (NO2) y ácido sulfúrico (SO2) Isocranatos Cianuro de Hidrogeno Amoniaco Cloruro de Hidrogeno y Monóxido de Carbono Óxidos de Nitrógeno y Ácido Acético

4.6 SISTEMAS DEL VEHÍCULO FRECUENTEMENTE ASOCIADOS A INCENDIOS: ELÉCTRICO Y COMBUSTIBLE Al analizar los hechos de incendio de vehículos se ha descrito que los conatos pueden ser de diversos orígenes, que como se puede ver en la Tabla 13 son de distintos tipos: los asociados con fallas de sistemas del vehículo, con eventos fortuitos accidentales, con fallas de mantenimiento o con acciones intencionales o deliberadas.

Tabla 13. Causas de incendio de vehículos 63 INCENDIO POR FALLAS SISTEMA ELÉCTRICO  Cableado defectuoso  Corto circuito en el acumulador  Sistema de encendido SISTEMA DE CARBURACIÓN  Fugas de gasolina  Fuga de gas licuado en el sistema  Fugas de aceite del motor SISTEMA MECÁNICO  Correas y poleas  Mecanismo de frenado  Rodamiento defectuoso FALLAS DE MANTENIMIENTO Sobrecalentamiento excesivo de zonas calientes cercanas a líneas de combustible Falta de mantenimiento al vehículo, para detectar y corregir fallas

Tipo de causas INCENDIO POR ACCIDENTES  Colisión del vehículo y fuga de gasolina por ruptura del tanque o líneas de combustible y/o líquidos inflamables  Almacenamiento inapropiado de materiales peligrosos y/o inflamables en el vehículo  Trasvasar sin seguridad gasolina y/o gas  Inyección manual de gasolina al sistema de carburación en forma inadecuada  Falta de conocimiento para mantenimiento correctivo al acumulador y vehículo  Brasas encendidas (v.g. cigarros) que puedan caer en el interior del vehículo o área del motor  Incendio externo que se propaga afectando automóviles INCENDIOS INTENCIONALES  Vandalismo / Terrorismo  Venganza  Cobrar el seguro  Problemas familiares  Huir de un accidente  Enfermedades mentales

De hecho, las investigaciones de accidentes en los cuales se ha presentado incendio, ha permitido observar que luego de un impacto (choque), se puede presentar una falla 63

Fuente: Elaborada con base en MARTÍNEZ, 2005. Op cit.

45

en los sistemas eléctricos, de carburación o el sistema de combustible, que por ende o son el disparador o se ver involucrados en la conflagración, además de los casos sin choque, o sea por “desperfecto mecánico” en que también pueden fallar estos sistemas, los cuales seguidamente se describen de manera sucinta.

4.6.1 Sistema Eléctrico El sistema eléctrico tiene como misión, suministrar la energía eléctrica suficiente y parmente para hacer partir el auto con el motor de arranque, dar energía al sistema de chispa y proporcionar la energía eléctrica para las luces, la bocina y los distintos accesorios; para lo cual se compone (Figura 9) de circuitos de encendido y arranque, circuito electrónico para la inyección de gasolina, circuito para las bujías de caldeo, luces de alumbrado y señalización, y también para accesorios64, que si bien son optativos aportan a la seguridad y el confort. Los vehículos utilizan corriente continua y la fase viva o línea positiva que sale de la batería o el alternador va por cableado a los puntos o accesorios en que se requiere, mientras que el polo negativo se conecta a todo el chasis del vehículo.

Figura 9. Esquema del sistema eléctrico de un automóvil65 64

65

AUTORED REFACCIONARIAS. Consejos y tips: El sistema eléctrico del automóvil.

2010. México. [En red]. [Consulta noviembre de 2012]. Disponible en Web site: <http://www.autored.com.mx/index.php?option=com_content&view=article&id=287:e l-sistema-electrico-del-automovil&catid=3:noticias&Itemid=16> Fuente: Tomado de <http://www.autobaterias.com.mx/6.htm>

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Una de las causas más comunes de incendios en automóviles es la falla en el sistema eléctrico, ya sea por cortocircuitos66 debidos a daños en el aislamiento de cables o conexiones sueltas.67 Además, dado que el paso de la corriente eléctrica por los cables tiende a elevar su temperatura, una conexión o instalación defectuosa de un algún dispositivo -como la alarma, el radio, etc., incluyendo cables, aparato en sí- podría hacer que se produzca un sobrecalentamiento del sistema eléctrico. También puede ocurrir si, un cable que lleve electricidad se rompe y roza contra una parte metálica del vehículo con la que haga 'masa'. Esto puede producir una chispa que, a su vez, provocaría un incendio si hay algo cercano que pueda actuar de combustible.

No obstante, como un cortocircuito puede causar daños en el sistema eléctrico e incluso incendios, los circuitos están dotadas de interruptores magnetotérmicos o fusibles –que no es más que un sistema de seguridad que se 'salta' -en realidad, se rompe- al producirse alguna sobrecarga dejando a ese sistema sin energía– que protegen el vehículo y los accesorios.

4.6.2 Sistema de Combustible Este sistema es el encargado de suministrar el combustible al motor del vehículo, bombeando desde el tanque de combustible por la bomba de combustible y pasando a través de la línea de presión (tubería de alta presión), previamente filtrado en el filtro de combustible, para luego distribuirlo a los inyectores a través del múltiple de admisión de los cilindros a través de la tubería de entrega (Figura 10).

También los incendios se pueden originar inmediatamente después de ocurrir un accidente, en el cual es frecuente que se derrame combustible como consecuencia de ruptura de las líneas o de los depósitos de líquidos inflamables, lo que lleva a

66

Cortocircuito es una falla en que la corriente eléctrica pasa directamente del conductor activo o fase al neutro, o entre polos opuestos en el caso de corriente continua, como la usada en los automóviles. Es un defecto de baja impedancia entre dos puntos de potencial diferente que produce arco eléctrico, energía electrodinámica y térmica. Se da por anomalía del aislante de los conductores, o cuando estos quedan sumergidos en un medio conductor como agua o por contacto accidental entre partes conductoras. (Op cit. WIKIPEDIA, s.f.).

67

BEDNARZ, Nicolás. Fuego en el Automóvil. Parque4x4.com. [En red] [Consulta mayo de 2013].

Disponible en Web site: <http://www.parque4x4.com.ar/articulos/incendiovehiculo/>

47

derramamientos que al entrar en contacto con zonas calientes o chispas eléctricas o mecánicas hacen ignición.

Figura 10. Esquema del sistema de combustible de un automóvil 68 4.7 VARIABLES DE UN INCENDIO DE VEHÍCULO En lo que se refiere a los factores intervinientes en el incendio de un vehículo se ha considerado que: El comportamiento del fuego en los vehículos, en cualquier tipo de incendio, está condicionado por un elevado número de parámetros que depende de la tipología del vehículo incendiado, de sus condiciones de funcionamiento, de los materiales con los que está hecho…69 Tanto así que los incendios en vehículos se puede presentar por fallas en el sistema 68

Fuente: Tomada de MAYZ ACOSTA, Edgar. Conocimientos Básicos del Automóvil.

Automotriz.net. (s.f.). [En red]. [Consulta abril de 2013]. Disponible en Web site: <http://www.automotriz.net/tecnica/images/conocimientos-basicos/25/>

69

CENTRO DE EXPERIMENTACIÓN Y SEGURIDAD VIAL MAPFRE CESVIMAP S.A. Investigación de Incendios en vehículos. Mapfre. Valladolid. (s.f.). [En red]. [Consulta mayo de 2013].

Disponible en Web site: <http://www.mapfre.com/wcesvimap/es/cinformativo/investigación-deincendios.shtml>

48

eléctrico, bien sea por cables defectuosos, corto circuito en el acumulador o en el sistema de encendido, también se puede presentar en el sistema de carburación, por fugas de gasolina, fugas de gas en el sistema o por fugas de aceite del motor, adicionalmente la falla se puede llegar a presentar en el sistema mecánico, debido al mecanismo de frenado o por el sistema de rodamiento defectuoso.

A ello se adiciona el tipo de combustible que utiliza el automotor y el nivel de llenado del tanque de almacenamiento, que en general, aportan a la carga de combustible del vehículo que incrementa el riesgo potencial ante una eventual conflagración.

4.7.1 Termodinámica de los incendios Para el efecto, La termodinámica se entiende como la parte de la física que estudia el comportamiento de la temperatura, el calor y otras variables (presión, velocidad, concentración) que en un ambiente aislado tenderían a equilibrarse.70 De hecho se ha descrito que la termodinámica de cada incendio tiene un comportamiento singular, dependiendo del ámbito particular en el que se desarrolle, como se da en un vehículo, sea el incendio en el compartimiento del motor, el habitáculo o cabina, la cajuela o el tanque de combustible.

Para eso, en primera instancia es importante tener en cuenta las posibles fuentes de calor en un vehículo que configuran eventos que pueden causar la ignición para la producción de un incendio. Básicamente, corresponde a las que se enumeran en la Tabla 14.

70

VIADAS Pablo. Termodinámica de los incendios. En Revista Construcción y Tecnología.

Vol. marzo, 2002. [En red]. [Consulta mayo de 2013]. Disponible en Web site: <http://www.imcyc.com/cyt/marzo02/termodinamica.htm>

49

Tabla 14. Posibles fuentes de calor en un vehículo71 Fuente Llama directa

Descripción Puede originarse por un cerillo o mechero en el interior del habitáculo de pasajeros o en el carburador en vehículos con este sistema.

Fricción

Superficies en contacto que al hacen rozamiento producen calor, que debe ser disipado para evitar aumento de temperatura.

Se da entre una correa y una polea o cuando una pieza se desprende sobre una correa y produce roce.

Chispas de Son partículas incandescentes origen causadas por el rozamiento entre mecánico superficies metálicas o al rozar el acero con el pavimento. El magnesio es otro metal cuyas chispas pueden producir un foco de ignición.

71

Fuente: Elaborada con base en CESVIMAP S.A., (s.f.). Op cit.

50

Imagen

Fuente Superficies calientes

Descripción El escape tiene una serie de conductos metálicos que en contacto con los gases de combustión se calientan a altas temperaturas, capaces de hacer arder a algunos de los combustibles del vehículo. El colector de escape, el silenciador y el catalizador son partes cuya superficie exterior puede alcanzar temperaturas mayores de 300 ºC.

Chispas por arco eléctrico

Las chispas eléctricas son producto del contacto al cerrarse un circuito para poner en funcionamiento un sistema o un accesorio, que se dan particularmente en contactos con defectos o sulfatación de los polos.

Chispa eléctrica o sobrecalenta miento por cortocircuito

Son de origen eléctrico y se producen por el contacto ente polos con carga positiva y negativa (cortocircuito), por falla del aislante de una línea energizada positiva y tocar la masa negativa, de toda la estructura metálica.

Imagen

Además, en la termodinámica del incendio se deben considerar las propiedades físicas y térmicas de los distintos líquidos inflamables que requiere un vehículo bajo condiciones normales de operación, las cuales se presentan en la Tabla 15.

Tampoco se pueden pasar por alto los fenómenos físicos que se dan ya bajo condiciones de incendio declarado por el compartimento termodinámico en la 51

combustión de la carga combustible del vehículo y se pueden dar básicamente las que se mencionan en la Tabla 16.

Tabla 15. Propiedades físicas y termodinámicas de los líquidos de un vehículo 72

Tabla 16. Fenómenos termodinámicos de un incendio 73 Fenómeno Backdraft

Flashover

Descripción Si un ámbito cerrado que está en llamas, ha agotado su comburente (O2) y el combustible ha alcanzado alta temperatura, una corriente súbita de aire rico en O 2 –al abrir una puerta, por ej.– se puede desencadenar una llamarada muy intensa hacia el área en que entra el oxígeno, como si fuese un chorro de lanzallamas.

Son gases recalentados que explotan súbitamente como una nube de gases incandescentes que se desarrolla por encima de las llamas, pero queda contenida sin posibilidad de circular. En este humo con partículas y gases semiconsumidos, el O2 desencadenará una explosión súbita de llamas.

72

Fuente: Tomada de CESVIMAP S.A. (s.f.). Op.cit.

73

Fuente: Elaborada con base en VIADAS Pablo, 2002. Op cit.

52

Fenómeno Bleve, boiling liquid expanding vapour explosion

Descripción Explosión de vapor de un líquido en ebullición, es un proceso de expansión del volumen por una súbita evaporación causada por la despresurización instantánea a causa de la rotura del contenedor por sobrepresión o fatiga del material, que amplifica varias veces su poder si el gas o líquido involucrado es combustible (v.g. GLP),. Esta explosión física por aumento del volumen, es altamente destructiva al producir el “disparo” de partes a alta velocidad, cual proyectiles de 74 bombazo.

4.7.2 Curva de propagación del fuego Como complemento se debe tener en cuenta que el comportamiento de un incendio, sigue una curva más o menos típica de propagación del incendio en función del tiempo, la cual se ilustra en la Figura 11, donde a la vez se precisan los momentos en que se presentan fenómenos como el flashshower, diferenciando las fases latente, de crecimiento, desarrollo y decaimiento de la conflagración.

Figura 11. Curva de propagación del fuego y fenómenos termodinámicos 75 En conclusión, las investigaciones de accidentes en los cuales se ha presentado incendio, ha permitido observar que luego de un impacto, una falla en los sistemas 74

Op cit. HAZMAT. (s.f.).

75

Fuente: Tomada de DA CUNHA Javier A., 2010. Op cit.

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eléctrico, de carburación o al sistema mecánico, muchos de los vehículos prenden fuego, magnificando los daños y generando una trampa mortal para sus ocupantes, es así que cuando se ve este tipo de siniestro cabe preguntar: ¿Qué elementos tienen los vehículos para evitar o controlar rápidamente un conato de incendio?

Dado lo anterior, se puede concluir que tanto los hechos como las estadísticas, muestran la importancia de que en Colombia se diseñe un mecanismo de detección y control de incendios y en los cuales pueda sofocar los conatos de incendios producidos por los sistemas eléctrico y de combustible, para automotores ya que en la actualidad no se cuenta con este mecanismo en el país. Además, ayudará a reducir las lesiones en personas, la pérdida de vidas humanas y las pérdidas económicas.

4.8 SISTEMAS DE DETECCIÓN DE INCENDIOS En general se considera que: “Los sistemas de detección complementan y/o sustituyen a los sentidos humanos para identificar los efectos generados por un fuego lo más tempranamente posible y dar la alarma a los ocupantes y de ese modo disminuir las consecuencias humanas y materiales del incendio” (Pág.

925). 76 Luego en ese contexto, se ha podido apreciar que los fabricantes de vehículos invierten para evitar que se generen derrames de combustible o cortocircuitos que inicien focos ígneos, sin embargo, no se ocupan de incorporarle a los vehículos elementos para que, cuando se produce el conato de incendio se encuentren dispositivos que detengan la propagación de las llamas.

Por ende, para el desarrollo del presente proyecto es necesario considerar el tetraedro del fuego y los sistemas actuales de detección y extinción de incendio, así como los agentes de extinción usados de acuerdo con la característica de materiales que pueden ser consumidos por el fuego en el momento del incendio, con base en esto se realizará un diseño básico, sencillo y claro de cómo sería instalado y cuál sería el mecanismo de accionamiento y control del sistema contraincendio para los vehículos. De hecho, se considera que: “Los componentes más significativos de un sistema de detección activa de incendios son: 76

BOMBEROS PROFESIONALES. (s.f.) Op.cit.

54

1. Detectores de incendio 2. Centrales de incendio.”77 Por su parte, los sistemas de detección están conformados por un conjunto de elementos, equipos y/o dispositivos que posee sensores que analizan uno o varios fenómenos físicos y/o químicos asociado a un incendio, los cuales se instalan para asegurar el reconocimiento precoz de un conato de incendio en sus inicios, posibilitando una intervención rápida y eficaz. Según su configuración y tecnología de fabricación, los sistemas de detección de incendios se clasifican según se muestra en la Tabla 17.

Tabla 17. Sistemas de detección de conatos de incendio78 Tipo de Sistemas de detección Convencionales: emplean circuitos de Identificables / Direccionales: Identifican el iniciación conectando los sensores en cada punto donde se produjo una alarma de incendio uno de estos circuitos. Cada circuito es el mediante una dirección única y lo reportan a la único medio de localizar la alarma de central de incendio sin más posibilidades de incendio sin obtener ubicación puntual, actuación. sino la referencia a una zona afectada.

Analógicos: distribuidos en redes disponen de identificación puntual de la alarma y de evaluación analógica de un dispositivo sensor. Pueden permitir acciones como evaluar el nivel ambiental, programar desde la central los valores de cada detector, hay comunicación bidireccional, mantenimiento y ajustes desde la misma central, etc.

Elementos detectores  Detectores de calor  Detección avanzada de humo o Detección por muestreo de aire  Detectores de humo o Detectores de gas  Detección Iónica  Detección óptica Fotoeléctrica  Detección de llama o Detectores de llama Infrarrojos IR  Principio de oscurecimiento o Detector de llama Infrarrojo de tres bandas  Principio de dispersión de la luz o Detector Ultravioleta – UV

4.8.1 Detectores de llama En este aparte, para el interés de este proyecto, sobresalen particularmente los detectores de llama, que son dispositivos capaces de detectar un incendio pequeño 77

CONFEDERACIÓN DE EMPRESARIOS DE ANDALUCÍA. Manual de recomendaciones en materia de seguridad en establecimientos comerciales: Protección contra incendios. (s.f.). [En red]. [Consulta abril de 2013]. Disponible en Web site: <http://www.cea.es/portal/comercio/guia/bloque3/2_5.aspx>

78

Fuente: Elaborada con base en PLACERES, José María. Diseño de sistemas de detección y alarma de incendio. (s.f.). [En red]. [Consulta mayo de 2013]. Disponible en Web site: <http://www.rnds.com.ar/articulos/077/RNDS_124w.pdf>

55

incluso bajo condiciones ambientales severas, sin que ello afecte a su funcionamiento general79, aparte de estar en capacidad de hacerlo a distancia del foco de ignición e incluso en ausencia o con disipación del humo.

Por demás, los detectores ópticos de llama generalmente deben operar en espacios adversos que podrían afectar negativamente su funcionamiento e incluso causar falsas alarmas. Así, los factores que los expertos consideran relevantes para optar por uno u otro modelo de detector óptico de llama son las que se mencionan en la Tabla 18.

Tabla 18. Factores determinantes en la selección del tipo de detector óptico de llama80    

Factores variantes Tipos de combustibles que están  Tamaño mínimo del incendio a en riesgo de incendio detectar Distancia de detección requerida  Rango de ángulo del cono de visión Velocidad de respuesta  Fuentes de radiación dañina Condiciones medioambientales  Tamaño del detector para espacios bastante reducidos

Se hace notar que estos dispositivos detectan distintas frecuencias de onda de las emisiones radiantes de una llama, trabajando en escalas de frecuencias infrarroja o ultravioleta y se pueden calibrar para la detección en rangos simples de frecuencia o en rangos combinados, utilizando sensores de diverso tipo: espectro ultravioleta, espectro infrarrojo o mixto con rangos respectivos específicos. 81 4.8.2 electroválvulas para el sistema En los sistemas automáticos de control de incendios es necesario utilizar electroválvulas, que para el efecto son dispositivos electromecánicos encargados de controlar el flujo de un fluido que viaja a través de una tubería, mediante una señal eléctrica a través de una bobina solenoidal (El solenoide se encarga de generar y convertir la energía eléctrica en energía mecánica). 82 Por lo tanto, con las electroválvulas se puede contar con el accionamiento eléctrico para mandos 79

SPECTREX INC. (s.f.) Op cit.

80

Fuente: Elaborada con base en SPECTREX INC. (s.f.) Op cit.

81

BOMBEROS PROFESIONALES. (s.f.). Op. Cit.

82

QUIMINET. El uso de las electroválvulas en la industria. (2011). [En red]. [Consulta agosto de 2013].

Disponible en Web site: <http://www.quiminet.com/articulos/industria/maquinaria-y-equipo-367/>

56

automáticos con tiempos cortos de reacción y sin mediar intervención humana.

(Figura 12).

Figura 12. Modelo de válvula solenoide 83 De hecho, El campo magnético, creado al circular la corriente por el solenoide, actúa sobre el émbolo móvil de material magnético de la válvula y se produce una fuerza que ocasiona el desplazamiento del émbolo permitiendo su cierre o apertura 84 y con ello se vacía el tanque o deposito en que almacenado el agente extintor.

4.9 SISTEMAS DE CONTROL Y EXTINCIÓN DE INCENDIOS En lo que se refiere al control y extinción de incendios, el extintor portátil de incendio es el medio básico de lucha contra los fuegos que se puedan presentar. Si bien, con este equipo se puede obtener gran accesibilidad, dada la variada gama de agentes extintores aplicables a todos los tipos de fuego y sin originar trastornos importantes en el entorno, sin embargo, debido a su uso manual y a su limitada efectividad, se deben tener en cuenta que son solo una línea primaria de defensa para combatir incendios de tamaño limitado.

83

Fuente: Tomada de <http://www.ecured.cu/index.php/Archivo:Solenoide.jpg>

84

CARVALLO Juan Pablo y VARGAS René. Válvulas de Solenoide. Universidad Técnica Federico Santa María. Valparaíso (Chile), (s.f.). [En red]. [Consulta agosto de 2013].

Disponible en Web site: <http://www.ecured.cu/index.php/V%C3%A1lvula_solenoide#Generalidades>

57

En cuanto a este parámetro, la NFPA-1085 como norma, habla de los extintores portátiles contraincendio y los requisitos mínimos que se deben tener en cuenta a la hora de la selección, instalación, inspección, mantenimiento, prueba de equipos de extinción portátiles y de la clasificación de los fuegos según el tipo de combustible.

Incluso en la normatividad colombiana el Código Nacional de Tránsito Terrestre indica que: “Artículo 30°. Equipos de prevención y seguridad. Ningún vehículo podrá transitar por las vías del territorio nacional sin portar el siguiente equipo de carretera como mínimo… … 5. Un extintor…” 86 87 E incluso, en la Norma Técnica Colombiana, NTC 114188, se definen los criterios técnicos para las clases de extintores que deben usarse en vehículos automotores, así como los requisitos que deben cumplir dichos extintores.

Luego, en los vehículos es importante disponer de equipamiento alternativo, como los sistemas de extinción de incendios, los cuales ya son instalados y utilizado en equipos grandes todo terreno de uso en los sectores de la construcción y la minería.

4.9.1 Dispositivos comerciales de detección y control de incendios en vehículos Los sistemas de extinción de incendios para vehículos se inventaron y fueron introducidos por primera vez en la década de los años 60. Desde entonces, conforme los vehículos han crecido en tamaño y complejidad, los ingenieros de sistemas y los ingenieros químicos han unido fuerzas para desarrollar conjuntamente nuevas 85

ORGANIZACIÓN IBEROAMERICANA DE PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS. OPCI. NFPA 10: Norma para Extintores Portátiles Contra Incendios. Edición 2007.

[En red]. [Consulta noviembre de 2012]. Disponible en Web site: <www.nfpa.org/disclaimers>

86

COLOMBIA, CONGRESO DE LA REPUBLICA. Ley 769 de 2002. (2002, 6 de agosto).

Código Nacional de Tránsito Terrestre. [En red]. [Consulta febrero de 2013].

Disponible en Web site: <http://www.colombia.com/noticias/codigotransito/index.asp>

87

COLOMBIA, CONGRESO DE LA REPUBLICA. Ley 1383 de 2010. (2010, 16 de marzo). Reforma al Código Nacional de Tránsito Terrestre. [En red]. [Consulta febrero de 2013].

Disponible en Web site: <Web.presidencia.gov.co/leyes/2010/marzo/ley138316032010.pdf >

88

COLOMBIA, INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFICACIÓN ICONTEC. NTC 1141: Automotores. extintores portátiles. [en red] [recuperado febrero de 2013].

Disponible en Web site: <http://tienda.icontec.org/brief/NTC1141.pdf>

58

tecnologías de detección, extinción y enfriamiento.

Por su parte, en España existe la patente “Instalación contraincendios para automóviles y similares”,89 la cual tiene aplicación para la prevención de incendios en caso de accidentes que supongan un riesgo potencial de incendio, debido a la presencia de combustible. El sistema básico consta de tanque para almacenamiento del agente, soporte de montaje, cartucho de gas propulsor, tuberías de distribución y boquillas, actuadores manual / automático.

En Estados Unidos se oferta Firetrace como un sistema automático de detección y extinción de incendios, basado en un tubo especial de gran hermeticidad, flexibilidad y duración, con sensibilidad de alta precisión a la temperatura que lo hace reaccionar rápidamente ante el calor intenso y sin necesitar alimentación eléctrica externa (Figura 13).

Figura 13. Instalación del Sistema automático de extinción de incendios 90 89

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS. Inventor López Cano, Vicente: Instalación contraincendios para automóviles y similares. Madrid, 2005. [En red].

[Consulta febrero de 2013].

Disponible en Web site: < .oepm.es/pdf/E /0000/000/01/05/95/E -1059579 U.pdf>

90

Fuente: Tomadas de FIRETRACE. Automobile / Car Fire Suppression Systems. [En red].

[Consulta mayo de 2013].

Disponible en Web site: <http://www.firetrace.com/english/applications/on-road-vehicles/?page=automobiles>

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De hecho, el sistema Firetrace actúa por medio de un tubo flexible que cumple con la función de detectar un fuego e inmediatamente descargar un agente extintor almacenado en un cilindro liviano a alta presión. Está diseñado para ser instalado en lugares de difícil acceso y es sensible al calor en toda su longitud, siendo equivalente a una línea milímetro a milímetro de detectores de incendio. Detecta y extingue el fuego desde su inicio descargando el agente extintor justo en el sitio origen del conato. No necesita alimentación eléctrica externa y funciona normalmente aun cuando se corte la energía proveniente de la batería, aun cuando requiere un panel de control para su monitoreo y mantenimiento regular.

Si bien, el Firetrace se comporta de manera eficiente en la detección y control de conatos de incendio en los vehículos, este pierde eficacia cuando se dan simultáneamente, o muy rápidamente, dos focos de incendio en zonas relativamente distantes del vehículo, dado que la alta presión del sistema hace desfogar el agente extintor en la modalidad todo/nada, quedando precipitadamente sin carga para atacar los foco ígneos sucesivos que por ende quedan “vivos” y por consiguiente con alto riesgo de propagar la conflagración al resto del automóvil.

60

5. DISEÑO METODOLÓGICO 5.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN Este proyecto de grado se desarrolló inicialmente con base en un método de investigación descriptivo-exploratoria91 92, la cual hace referencia a la indagación de los hechos como son observados, para luego abordar un método experimental que ponga en práctica el modelo propuesto.

Como investigación tecnológica tuvo como finalidad abordar una problemática que el conocimiento científico ya ha consolidado como tecnología demanda, y por lo tanto no fue su finalidad descubrir nuevos conocimientos, leyes o causalidades, sino la de reconstruir procesos en función de conocimiento o descubrimientos ya realizados en el estado de conocimiento actual.93 Se asumió la condición exploratoria-descriptiva dado que este método busca presentar sistemáticamente la información de un objeto de estudio relativamente novedoso o no explorado para pretender formular modelos predictivos. Se utilizan en situaciones en las que prácticamente no se dispone de información o el objeto de estudio casi no ha sido investigado.

De hecho, es claro que: En estos estudios al investigador no siempre cuenta con modelos o prototipos previos que le permitan apreciar el funcionamiento del fenómeno de interés, sino que sólo le es posible observar cierto tipo de eventos que ocurren en momentos particulares, en ambientes específicos 91

HERNÁNDEZ, Roberto. FERNÁNDEZ, Carlos y BAPTISTA, Pilar. (1998). Metodología de la investigación. 2ª edición. McGraw-Hill Interamericana S.A. México.

“ e refiere a la metodología para lograr resultados/productos que corresponden a nuevos conocimientos tecnológicos o a nuevos desarrollos o adaptaciones de tecnología que puedan verificarse a través de productos tecnológicos y/o patentes” COLCIENCIA . Guía para la presentación de proyectos de Investigación científica y tecnológica. Bogotá. 2006. [En red].

[Consulta mayo de 2013].

Disponible en Web site: <http://www.colciencias.gov.co/centro_recursos?page=2&op[0]=66> 92

93

BELLO Freddy. La investigación tecnológica: o cuando la solución es el problema. En Revista Faces Universidad de Carabobo. Año 6 - Número 13 Julio - Noviembre 1996.

[En red]. [Consulta agosto de 2013]. Disponible en Web site: http://servicio.bc.uc.edu.ve/faces/revista/a6n13/6-13-3.pdf

61

y en ciertas condiciones puntuales, que no obstante, le permiten presentar de manera metódica y sistemática (describir) sus hallazgos, prototipos y modelos. 94 5.2 ÁMBITO DE INVESTIGACIÓN Este estudio se proyectó para desarrollarlo en el ámbito tecnológico del equipamiento de seguridad de los vehículos de pasajeros de servicio particular, público u oficial matriculados en Colombia.

5.3 UNIVERSO Y MUESTRA El universo de referencia fueron los diversos automóviles con motor movido por combustible de gasolina, Diésel o gas GLP, con cilindraje entre 1000 y 2500 c.c., independiente de la marca o concesionario, y de preferencia con modelos nuevos o relativamente recientes, sean tanto con motores tipo carburación o de sistema de inyección.

5.4 VARIABLES En la Tabla 19 se definen operacionalmente las variables consideradas para efectos de este estudio.

Tabla 19. Variables de investigación95 Variable Tipo de vehículo a ser instalado el sistema Capacidad del tanque de almacenamiento a ser utilizado

Definición conceptual Vehículos de mayor incidencia en siniestros de incendios Relacionado a las características y dimensiones del tanque

Definición operacional A partir de registros estadísticos

Tipo Cualitativo

Nivel de medición Nominal

Valores posibles De 1000 a 2500 cc

Análisis de diferentes tipos de materiales utilizados, en los cuales se han utilizado para almacenamiento de agentes

Cualitativo

Nominal

De 1000 a 2500 cc

94

Ibídem. HERNÁNDEZ, Roberto. FERNÁNDEZ, Carlos y BAPTISTA, Pilar, (1998).

95

Fuente: Autor.

62

Variable

Definición conceptual

Tipo de agente extintor a utilizar

Es el producto usado para la extinción del fuego Cantidad requerida que garantice el sofocamiento del conato Cantidad de material para el transporte del agente extintor Es el sistema electrónico de detección de las primeras manifestaciones de un incendio Válvula de acción por señal eléctrica para cierre / apertura que vacía el tanque del extintor.

Cantidad de agente limpio a utilizar

Cantidad de tubería

Cantidad de sensores

Electroválvulas solenoides

Definición operacional extintores De acuerdo al tipo de combustible que utiliza el vehículo Análisis de cálculos del agente extintor a ser trasportado

Tipo

Nivel de medición

Valores posibles

Cualitativo

Nominal

De 1 a 6 tipos

Cuantitativo

Nominal

De 0 a 100 libras de presión

De acuerdo al tipo de vehículo

Cuantitativo

Nominal

De 0 a 10 mts.

de acuerdo al área a cubrir del vehículo

Cuantitativo

Nominal

De 1 a 10 unidades

Según el diseño para los puntos de aspersión en el vehículo

Cuantitativo

Nominal

4 unidades según comparti mientos

5.5 SISTEMA DE HIPÓTESIS DE TRABAJO 5.5.1 Hipótesis general Dada la alta incidencia de accidentalidad vial de automotores en Colombia que cursan con el incendio del vehículo es necesario y factible diseñar un sistema técnico de detección y control de incendios originados en los sistemas eléctrico y de combustible para vehículos pequeños de pasajeros, que permita una reacción oportuna y segura dirigida a extinguir conatos de incendio específicamente en el compartimiento del motor, el habitáculo de pasajeros, la cajuela de equipaje y la zona del tanque de combustible, aportando así a la reducción tanto de la tasa lesiones humanas como del monto de pérdidas materiales.

63

5.5.1 Hipótesis nula El sistema de detección y control de incendios generados por los sistemas eléctrico y de combustible de automotores, no es necesario ni factible como herramienta tecnológica para extinguir conatos de incendio en el compartimiento del motor, el habitáculo de pasajeros, la cajuela de equipaje y/o la zona del tanque de combustible.

5.5.2 Hipótesis alterna El sistema de detección y control de incendios generados por los sistemas eléctrico y de combustible de automotores, es necesario y factible como herramienta tecnológica para extinguir conatos de incendio en el compartimiento del motor, el habitáculo de pasajeros, la cajuela de equipaje y/o la zona del tanque de combustible.

5.6 PLAN DE DESARROLLO DEL PROYECTO Para efectos de lograr los objetivos propuestos, en la Tabla 20 se presenta el plan de acción que se desarrolló en este estudio, indicando tanto las actividades específicas como los instrumentos y recursos que requiere cada una de las metas.

Tabla 20. Plan de desarrollo del proyecto96 Objetivos específicos Analizar la factibilidad del sistema e Identificar las variables necesarias para el diseño de un sistema de extinción de incendios en vehículos.

Actividades Verificar si en Colombia si se cuenta con otro sistema de control de incendios para vehículos fuera del que se tiene.

Verificar en que otros países se cuenta con este diseño para vehículos Revisión de estadísticas de accidentes de este género a nivel nacional.

96

Fuentes de información Concesionarios, Internet

Instrumentos

Recursos

Observación visual para el diseño del sistema

Económicos: para el desplazamiento.

Humanos.

Técnicos: Papel,

Internet

Base de datos

Registros y documentos con que cuenta la empresa.

FASECOLDA, aseguradoras, Bomberos, Cesvi Colombia Fondo de Prevención vial

Base de datos

Técnicos: PC, registros con los que cuenta los entes gubernamentales

Fuente: Autor.

64

Objetivos específicos

Diseñar un sistema de detección y control de incendios originados en los sistemas eléctrico y de combustible de vehículos de tal manera que permita una reacción rápida, oportuna y segura para extinguir el conato.

Actividades Revisión de normatividad referente al control de incendios Diseño del sistema de extinción de incendios para los vehículos.

Fuentes de información Internet, libros, NTC

Instrumentos Base de datos

Recursos Económicos: para el desplazamiento.

Humanos.

Técnicos: PC Económicos: para el desplazamiento Humanos.

Técnico: Portátil.

Técnico: PC, papel, Internet.

Internet, Ing. Mecánico, diseñador industrial, revistas

Verificación de algunos sistemas similares en documentos.

Establecer los microespacios en el vehículo donde el peligro está contenido, donde el sistema atenué la extinción del fuego.

Identificación de materiales que llevará el sistema de contraincendios

Ing. Mecánico, catálogos, Internet.

Verificación de algunos sistemas similares en documentos.

Revistas, catálogos, NTC, Internet.

Económicos.

Humanos Técnicos: PC

Realizar cálculos, de presiones de salida del agente extintor, cantidades de requerimientos de los elementos para su diseño y cuantificar los posibles costos unitarios de cada elemento que compondría el sistema.

Identificar las áreas de cubrimiento en el vehículo, con el fin de establecer la cantidad necesaria del agente extintor a utilizar.

Empresas que suministren sistemas de contraincendios

Modelos de referencia de sistemas propuestos a nivel mundial Cotizaciones de cada componente del sistema a diferentes empresas de suministro de sistemas de contraincendio.

Ing. Mecánico, revistas, catálogos.

Modelo de sistemas presurizados.

Humanos Técnicos: PC

65

Económicos.

Humanos

Objetivos específicos Demostrar virtualmente la funcionalidad del sistema diseñado para extinguir un conato de incendio en un vehículo.

Actividades Validación virtual del funcionamiento del sistema de control de incendios.

Fuentes de información Verificación de algunos sistemas similares propuestos

Instrumentos

Recursos

Programas para el diseño virtual del sistema

Económicos.

Humanos Técnicos: PC

5.7 ACTIVIDADES DEL PROYECTO Para la elaboración de este proyecto se desarrollaron las actividades que seguidamente se enumeran: 1. Levantamiento de la información para adelantar el diagnóstico como insumo para el análisis del diseño.

2. Un análisis de la estadística presentada por incendio en vehículos, debido a fallas presentadas por el sistema eléctrico, el sistema de carburación y en general el sistema de combustible.

3. Análisis de los diferente agentes extintores disponibles en el mercado e Identificación del tipo de agente que será ser utilizado para sofocar un conato de incendio en un vehículo.

4. Identificación de elementos que será necesario utilizar en el sistema (tipo de tubería, boquillas, válvulas o electroválvulas, módulo de almacenamiento del agente extintor, aspersores y componentes electrónicos) 5. Diseñar el sistema de detección y control de incendio para vehículos tipo automóviles de pasajeros entre 1000 y 2500 cc, definiendo tanto su estructura como los valores de referencia para su operatividad.

6. Realizar los cálculos técnicos de resistencia de materiales, valores de presión del agente extintor tanto en estado de normalidad (stand by) como de salida (output) ante una señal de alarma de incendio.

7. Elaborar la presentación de aplicabilidad del diseño, de manera virtual.

66

5.8 RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN EN FUENTE PRIMARIAS Para el levantamiento de la información de soporte y justificación del proyecto se realizaron visitas a entidades del sector con participación en la problemática de la accidentalidad vial que cursa con el incendio de vehículos, entre las cuales se encuentran: 1.

2.

3.

4.

5.

Federación de Aseguradores Colombianos (FASECOLDA).

Unidad Administrativa Especial Cuerpo Oficial de Bomberos Bogotá.

Estación Metropolitana de Tránsito de Bogotá.

Cesvi Colombia.

Fondo de prevención Vial.

Como estrategia de recolección de información se hicieron una serie de preguntas dirigidas a recabar evidencia sobre los índices estadísticos, en cuanto a la cantidad de incendios de vehículos presentados durante los años 2007 al 2010, la cantidad de víctimas involucradas en los incendios de vehículos, el tipo de vehículo involucrado y las principales causas que originaron el incendio, lo cual sirvió para complementar el proyecto en las aspectos epidemiológicos de la accidentalidad y en proyección de costos y perdidas asociadas.

Adicionalmente, se desarrolló una búsqueda electrónica en la Internet respecto a entidades públicas o privadas nacionales o internacionales que hubiesen abordado esta problemática, y especialmente las que contasen ya con herramientas o aditamentos para el control de incendio en vehículos independiente del tipo ya que como referencia aportaban al marco teórico previo.

En síntesis, en la Figura 14 se presenta el esquema general seguido para el desarrollo del estudio.

5.9 PLAN DE ANÁLISIS Como punto de partida como justificación para el desarrollo del proyecto se tuvo en cuenta las estadísticas presentadas por los siniestros de vehículos que cursan con incendio del automóvil, sea como causa primaria o como contingencia secundaria.

Así, se valoró el número de eventos ocurridos durante los periodos del 2007 al 2010, las posibles fallas que dieron origen al incendio del automotor y el tipo de combustible utilizado por el vehículo, entre otros. De igual manera se analizó el tipo de vehículo involucrado, la complicación con lesionados o víctimas por quemadura, y 67

el resultante en términos de pérdida parcial o total del vehículo,

Figura 14. Esquematización del proceso investigativo del estudio97 De otra parte, también se contemplaron consideraciones respecto al tema de incendios en vehículos, así como los procedimientos bomberiles básicos ante el evento durante e inmediatamente después de controlado el conato de incendio en el vehículo. Como referencia a este tema se tuvo en cuenta el comportamiento básico del fuego, el cual provee una base para comprender a cabalidad el desarrollo de un incendio en compartimientos, su propagación y con base en ello introducir algunos conceptos nuevos o forma de ver los fenómenos del comportamiento del fuego en los vehículos.

Adicionalmente, fue importante conocer los diferentes sistemas de detección y control de incendios que actualmente existe y por ende, poder llegar a ser funcional al sistema propuesto.

Una vez identificado el tipo de automotor al cual está dirigido el proyecto, se planificará el diseño del mecanismo de detección y control de incendios para vehículos, donde se tendrá en cuenta tanto su estructura como los elementos y partes 97

Fuente: Autor.

68

que compondrán el sistema. Se realizaron y analizaron los cálculos de la carga combustible y del agente extintor, como presión norma y salida de eyección. Se contempló en el diseño la forma de funcionamiento y el mecanismo de activación.

5.10 CONSIDERACIONES ÉTICAS Si bien el estudio no compromete la participación de sujetos humanos o infrahumanos y llega solo hasta el nivel de la formulación del diseño de una herramienta tecnológica, este estudio se ciñó a las consideraciones éticas de la investigación científica en términos de validez de la información, protección de la veracidad y beneficencia para la ciencia.

Finalmente, el estudio se realizó con la anuencia de las directivas del Departamento de Postgrados de la Fundación Universitaria Agraria de Colombia, además del aval del Programa de Especialización en Seguridad, Higiene y Gestión ambiental, como institución de educación superior, que respalda el proyecto y tiene la opción de realizar las debidas sugerencias al respecto.

69

6. RESULTADOS 6.1 SISTEMA DETECCIÓN DE INCENDIOS PARA AUTOMOTORES 6.1.1 Cálculo tanque de CO298 6.1.1.1 Espesor de la lámina Variables o o o o

Presión: 8 bares = 810,854 Kpa = 810854 Pa Radio de tanque = r = 300 mm = 0,3 m Esfuerzo de fluencia material:  = 520 Mpa. Acero Aisi 302 Inoxidable.

Factor de Seguridad = Fs = 

6.1.1.2 Esfuerzo admisible para la lámina del tanque

 adm 

u Fs

Dónde:

 u =Esfuerzo último del material. AISI 302 Inoxidable.

Fs = Factor de Seguridad.

 adm 

520MPa   adm  86, 666MPa Fs

del material del tanque

6.1.1.3 Cálculo de esfuerzos en el tanque 

Esfuerzo de Costilla



1

98

BEER, Ferdinand P. E. RUSSEl Johnston Jr. Mecánica de materiales. McGraw Hill.

México. 2009. 740 Pág.

70

1 

Pr t

P = Presión Manométrica del cilindro R = Radio del cilindro T = espesor de la lámina a utilizar en el tanque  1= Esfuerzo que resiste la lámina del tanque.

Despejando el espesor del tanque:

1 

Pr Pr t  t 1

6.1.1.4 Cálculo del espesor de platina para el tanque

t

Pr

1

2  0,3m m t  t  2,806 103 m 6 N 86, 66 10 m2

810854 N

Espesor = t = 2,806 mm.

 Utilizar platina comercial de 3/16 in 

4,8 mm de espesor.

6.1.1.5 Cálculo del esfuerzo longitudinal

P   2 dA

P dA

71

2 

Pr 2t Dónde: P = Presión manométrica r = Radio t = Espesor de la lámina  2 = Esfuerzo que resiste la lámina

En cuerpos cilíndricos:  1  2 2   2 

2 

86, 666 108 N 2

1 2

m2    43,333 106 N 2

m2

Con

lo

que

se

puede decir que longitudinalmente la lámina soporta la mitad de los esfuerzos.

6.1.2 Cálculo de la capacidad del tanque a partir de la capacidad calorífica de los materiales del vehículo 6.1.2.1 Estudio de materiales estimados que son combustibles99 Tabla 21. Estimación de la capacidad calorífica de los materiales combustibles del vehículo 100 Material Gasolina Espuma de Poliuretano

Capacidad Calorífica 2,22

Kj

0,029 J

Cantidad Kg

Kg  ºC

12 gal.

Kg  º K

2,3 Kg

99

L material

g 680 40

l

Kg m3

KERN Donald Q. Proceso de transferencia de calor. Grupo Patria Cultural. Compañía Editorial Continental. Trigésima segunda reimpresión. McGraw Hill Book Co. México. 2001.

980 Pág.

100

Fuente: Elaborada con base en Páginas de Internet

72

Capacidad Calorífica

Material

Kj

Polietileno

2,008

Caucho

2,01

Plástico

1,840

Pintura

1469 J

Kj

Cantidad Kg

L material

g

Kg  º K

12 Kg

0,952

Kg  ºC

17 Kg

0,950 a 20 ºC

Kg  ºC

11 Kg

0,92

Kg  ºC

3,78 L.

Kj

cm3

g

cm3 Kg 1200 m3

6.1.2.2 Cantidad de Calor emitido por cada material

Q  mc  T  Dónde: m: Masa del material en combustión c: Capacidad calorífica del material

T

: Diferencial de temperatura, entre la temperatura de ignición y la temperatura ambiente Q: Calor Tabla 22. Estimación de la cantidad de calor que emitirían los materiales combustibles del vehículo 101

Q  mc  T 

Fuente Calor generado por la gasolina

l

m V

Q

1 gal= 3,785 L. 12 gal= 45,42 L

Masa gasolina = 680 g/l X 45,42 L = m  m=30885 g = 30,885 Kg

Q  30,885Kg 2, 22 Kj Calor generado por la espuma de poliuretano

101

Q  23Kg  0,029 J

Kg º C 

Kgº K 

Fuente: Autor.

73

Q =30031 Kj

456  18º C 

733º K  291º K 

Q =294,8 J

Q  mc  T 

Fuente Calor generado por el caucho Calor generado por el polietileno Calor generado por el plástico Calor generado por la pintura del vehículo.

Q

Q  17 Kg  2,01 KJ

100º K  18º C  Kgº C 

Q  12 Kg  2, 008 KJ

Kg º C 

415º C  18º C 

Q =9566,1 Kj

Q  11Kg 1,840 KJ

125º C  18º C  Kg º C 

Q =2165,7 Kj

Q  4,536 Kg 1, 469 KJ

Kg º C 

450º C  18º C 

Q =2801 Kj

Q =2878 Kj

Tabla 23. Nivel máximo de calor que producirían los materiales combustibles del vehículo.102 Material Gasolina Poliuretano Polietileno

Calor (Kj) Material 30031 Kj Caucho 0,29488 Kj Plástico 9566,1 Kj Pintura Q total 47442,7 Kj

Calor (Kj) 2801 Kj 215,7 Kj 2878,6 Kj

 El

calor total producido es en vehículo estudiado es de 47442,7 Kj, en el caso donde puede entrar en combustión la totalidad del vehículo.

6.2 CALCULO DE LA CANTIDAD DE AGENTE EXTINTOR CO2 PARA LA CANTIDAD MÁXIMA DE CALOR GENERADA. 6.2.1 Propiedades del agente extintor  Compuesto: Dióxido de Carbono CO2 

Capacidad Calórica a presión Constante: Cpo = 0,846 Kj

Kg  K

ECUACIÓN DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA103

Q  W  U 102

Fuente: Autor.

103

CENGEL, Yunus y BOLES Michael. Termodinámica Tomos I. Segunda edición. México: McGraw Hill. 1996. 448 Pág.

74

Dónde: Q = Calor del medio W = Trabajo que realiza el sistema  U = Energía del sistema Considerando el sistema como un sistema cerrado, se tiene:

Q del vehículo

Agente extintor

CO2

Q del vehículo

Figura 15. Conjunto vehículo-Dispositivo como sistema cerrado104

Q  w  U U = 0

La energía total se considerará como la suma de las energías internas de las partes del sistema.

 U sistema  UVehículo  U CO2

 mC T2  T1

Vehículo

 mC T2  T1

Se requiere, entonces, resolver:

104

Fuente: Autor.

75

CO2

0

¿Cuánta masa (Kg) de CO2 se requiere para obtener un punto de equilibrio cuando la temperatura sea 60 °C? Solución:

Q mC po T2  T1

Vehículo

 mC po T2  T1

CO2

0

a) Para el calor producido en el vehículo, se parte de una temperatura inicial equivalente al punto de ignición. b) La temperatura inicial Te es la temperatura del punto de equilibrio donde no existirá la posibilidad de emitir vapores ninguno de los materiales combustibles del vehículo. c) Para el control del fuego se utilizará el principio de enfriamiento buscando un equilibrio térmico a una temperatura determinada.

QVehículo  QCO2  0 QTotal _ vehículo  mCPo T2  T1 4744, 7 Kj  m  0,846 Kj

Kg K

CO2

0

333K   283K   0

CONCLUSIÓN: La masa requerida para controlar un fuego que emite un calor equivalente a 47442 Kj es de 91,03 Kg de CO2, cuando se expande al medio a -10 ºC o 283 ºK. Pregunta 2.  ¿En cuánto tiempo se alcanza el equilibrio térmico?  ¿Cuál debe ser el flujo másico de inyección de CO2 para evitar la reacción en cadena?

Respuestas y solución: La salida al medio del agente extintor CO2 puede darse tan rápido como sea posible o tan lento como se quiera. Solo que depende de criterios de ingeniería como:  

Diámetro de la boquilla y caudal de evacuación Hay que tener en cuenta que un auto con la capacidad calórica mencionada, se consume en 45 min a 60 min.

76

 

Si es muy rápido el ingreso de CO2 a las partes calientes también puede producir choque térmico y daña partes del auto como el bloque del motor.

Es necesario tener en cuenta donde va a realizarse la aplicación del CO2 para empezar a buscar el equilibrio térmico y el proceso de control de fuego se rige por un diagrama de flujo como el que se presenta seguidamente.

6.3 DIAGRAMA GENERAL DEL SISTEMA DE CONTROL DE INCENDIOS AUTOMÁTICO con CO2 105

Figura 16. Diagrama del sistema de control de incendios para vehículos 106 Con respecto al diagrama de bloques se hace notar: 105

JENSEN Cecil H. Dibujo y diseño de ingeniería mecánica. Primera edición. McGraw Hill 1998. 760 pág.

106

Fuente: Autor.

77

1. Inicialmente el sistema de control cuenta con dos pulsadores de ajuste del punto de control o activación del agente extintor solo si se cumple la condición de temperatura establecida, la cual va a ser de 60 °C. Este punto de ajuste puede cambiarse cuantas veces se quiera. El punto tiene un máximo de dos dígitos.

2. El sistema de control cuenta con sensores de temperatura que leen hasta 150 °C tipo LM35. Incluye una pantalla de 2”x16” LCD y por cada área a monitorear se instalan 4 sensores. El control se hace desde un pic de 28 pines pic 16F876 de la empresa Microchip®.

3. El software, una vez verificado si hay o no ajustes los procesa y muestra en la pantalla LCD. 4. Posteriormente inicia una etapa de monitoreo de los sensores de temperatura ubicados en el motor, cabina, baúl y tanque de gasolina.

5. En caso de detectar temperaturas por encima del punto de control, procederá a activar la válvula principal y válvula del lugar donde encuentra la falla. Si la falla se presentase en una de las 4 áreas evaluadas, solo se activará en esa área y no en todas.

6. El ciclo continúa el monitoreo y puede parar la aspersión si las temperaturas del medio son inferiores al punto de control.

7. El monitoreo de los sensores sigue el curso de manera indefinida.

6.4 CALCULO DE LA LONGITUD DEL TANQUE Y DIAGRAMA DE MONTAJE. EL CO2 por encontrarse a una temperatura alta, temperatura ambiente y presión alta, se maneja como un gas ideal. Condiciones de un gas ideal (-174 °C y 3390 KPa)

PV  mRT Dónde: P= Presión Manométrica V= Volumen que debe ocupar m = Masa del gas R= Constante Universal para el gas ideal T = Temperatura de almacenamiento.

78

Despejando el Volumen se tiene:

V 

mRT p

INFORMACIÓN BASE DEL CÁLCULO:

Kpa  m3 P2  0,1889 Kg º K m  91, 03Kg de CO2

P=810,854 KPa T=40 ºC =313 ºK

Kpa  m3 91, 03kg  0,1889  313º K Kg º K V 810,854 KPa V= 6,63 m3

 V= 7,0 m3 de CO2 a 120,0 psi, 8,0 bares= 810,854 KPa

DATOS DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO

  300mm  0,3m V=7,0 m3 L=?

Volumen de un Cilindro Vc = A  L

Área   2  Área    0,3m   A  0,071m2 4 4 2

Volumen = Área x Longitud 7,0 m3=0,071 m2  L L= 98,59 m CONCLUSIÓN Para una carga combustible de 47.442 Kj se requieren 7,0 m 3 de CO2 almacenados en un recipiente a 120,0 lb/in 2 o 810,8 Kpa, con una masa equivalente a 91,03 Kg. 79

 ¿Qué sucede?  ¿Es posible almacenar tal carga del agente extintor en el vehículo?  ¿Se justifica llevar la totalidad de la carga extintora?  ¿Cuál es la probabilidad que todo el vehículo entre en ignición simultáneamente?  ¿Cuál debe ser la proporción ideal de carga?  ¿Cuánto costará la totalidad de la carga extintora?

ANÁLISIS En verdad la carga combustible es elevada, pero la probabilidad de que simultáneamente se genere el incendio en la totalidad del vehículo es casi nula.

Según las estadísticas los vehículos por lo general inician los conatos de incendio por problemas eléctricos y especialmente por fallas de gasificación en el compartimiento del motor.

En consecuencia, la capacidad extintora del sistema deberá ser proporcional a los materiales que entran en combustión en el motor y de acuerdo a la capacidad calórica de cada uno de ellos.

Así mismo, el sistema de monitoreo y control busca atender inmediatamente el conato del fuego por el principio de enfriamiento teniendo el punto de control bien por debajo de los puntos de ignición = 60 °C, lo que facilitará el enfriamiento y será baja la carga extintora requerida.

Por consiguiente el tanque quedará diseñado bajo las siguientes condiciones:  Espacio de almacenamiento en el baúl.  Capacidad de agente extintor para una proporción de la totalidad de carga, teniendo en cuenta: rapidez y oportunidad de respuesta.  Sistema automático de detección. Monitoreo Permanente, procesador de monitoreo 4,0 mMHz, con lo que se logra un seguimiento de 1.000.000 de observaciones por segundo.

80

  300mm  0,3m



VTanque   2  L    0,3m  1, 0m 4 4 2

 VTanque  0, 071m

3

4 3 4 VTapas _ laterales   r 3  V    0,150   V 3 3 Vtotal  0, 085m3 a 120 Psi

 0, 014m

Máxima capacidad de masa almacenada de CO2 PV = mRT m

PV RT

Donde; P = Presión Manométrica = 8 bares = 810,854 Kpa = 810854 Pa V = Volumen del tanque = 0,085 m3 R = Constante Universal del gas ideal = 0,1889

Kpa  m3 Kg º K

T = Temperatura = 291ºK ¿Qué capacidad calórica es capaz de controlar con 1.254 Kg de CO2?

Q  mC po  T 

Ley de conservación de la energía W  Q  U sistema  ep  ec

Q  1, 254 Kg  0,846 Kj

Kg K

Q  653,5 Kj

81

333 K   283 K 

Figura 17. Diagrama del Sistema de almacenamiento y dispersi贸n107

107

Fuente: Autor.

82

Figura 18. Diagrama del Sistema de distribución del agente extintor 108 ANÁLISIS DEL DISEÑO FINAL El sistema permite una respuesta inmediata para el control del fuego cuando la temperatura sea mayor o igual a 60 °C, por lo tanto no se requiere la totalidad del agente extintor equivalente a los 91 Kg de CO2.

El sistema queda diseñado para cubrir una carga combustible máxima de 653.5 Kj. Aunque las mayores cargas combustibles son el polietileno con 9566,1 Kj y Gasolina con 30031 Kj, no son los puntos de mayor riesgo de inicio de un fuego en el vehículo, la mayor probabilidad de riesgo de incendio se encuentra en el motor.

El motor concentra aproximadamente un 40,0% del caucho, metal (en gran proporción) y gasolina equivalente a los centímetros cúbicos de la cilindrada propia 108

Fuente: Autor.

83

del vehículo; por lo que se puede ver, las proporciones de carga combustible no son muy altas. Lo que se debe tener es un buen sistema de control del fuego y respuesta inmediata sin pérdida de tiempo.

7. PRESENTACIÓN DEL DISEÑO DEL SISTEMA CONTRAINCENDIO DE VEHÍCULOS 7.1 ESQUEMATIZACIÓN DEL DISPOSITIVO CONTRAINCENDIO Tabla 24. Serie de imágenes de la fundamentación del Sistema contraincendio 109

109

Fuente: Autor.

84

85

86

87

7.2. STORY BOARD DEL SISTEMA CONTRAINCENDIO DE VEHÍCULOS

Figura 19. Síntesis de la animación del sistema contraincendio de vehículos 110 110

Fuente: Autor.

88

89

90

91

8. CONCLUSIONES 1.

El sistema de detección y control de incendios para vehículos de pasajeros es un desarrollo tecnológico de importancia para aliviar y disminuir la magnitud de la problemática que se está dando en la accidentalidad vial actual.

2.

Una accidentalidad promedio de 192.121 accidentes/año, de los cuales el 3,0% cursan con incendio de los vehículos, amerita que por previsión de seguridad el país exija que se instalen dispositivo de detección y control temprano de incendios en los vehículos de pasajeros.

3.

El diseño elaborado del Sistema de detección y control de incendios para vehículos de pasajeros es un aporte tecnológico, cuya implementación práctica es viable y podría impactar la alta tasa de accidentalidad vial asociada con incendios vehiculares, disminuyendo los altos costos materiales y sobretodo en lesiones y vidas humanas.

4.

Las conflagraciones originadas en fallas de los sistemas eléctrico y de combustible de los vehículos son eventos catastróficos, que conjuntamente son casi el 80% de los casos, los cuales, no solo son prevenibles, sino también detectables y controlables tempranamente en su fase de conato, mediante la instalación de dispositivos como el Sistema de detección y control de incendios diseñado en este estudio.

5.

Las áreas de compartimiento del motor, zona del tanque de combustible, habitáculo de pasajeros y cajuela de equipaje son las microespacios del vehículo que en su orden pueden verse comprometidas por conatos de incendio y por ende deben ser cubiertas por el sistema de detección y control de incendios para su acción de monitoreo y reacción temprana.

6.

Las previsiones de diseño estiman que el material del tanque de 300 mm de diámetro debe ser mínimo de una platina comercial de acero inoxidable de 4,8 mm de espesor para contener la masa de 7,0 m3 de CO2 a temperatura ambiente, bajo una presión de 120 lib/pulg2 para controlar un conato de fuego que emite un calor equivalente a 47442 Kj, bajo consideraciones de

92

respuesta rápida y oportuna de la red automática de sensores y aspersores, dotada de las respectivas válvulas solenoides.

7.

El sistema de detección y control de incendios activa una respuesta inmediata para el control del fuego cuando la temperatura sea mayor o igual a 60 °C, estimándose que tendrá capacidad para cubrir la carga combustible de un vehículo de pasajeros de 2500 cm 3 y para el control del fuego se utilizará el principio de enfriamiento con el CO2, como agente extintor.

93

9. RECOMENDACIONES 1.

Elaborar un prototipo a escala real del Sistema de detección y control de incendios para vehículos de pasajeros diseñado, para realizar pruebas ingenieriles conclusivas tanto del diseño como de la resistencia de materiales baja el ambiente controlado y monitorizado de un laboratorio automotriz, que permita su posterior producción e implementación en los vehículos.

2.

Con base en los resultados de la pruebas de ingeniería, hacer las adaptaciones para los diseños finales que permitan su incorporación en los modelos nuevos de la industria automotriz.

3.

Desarrolladas las fases anteriores, se debería incorporar por rutina el Sistema de detección y control de incendios en los diseños automotrices de los automóviles nuevos y por ende adicionarse también en los ya usados y en funcionamiento, e incluso sería deseable contar con respaldo tanto jurídico en la legislación como precisión de requerimientos técnicos con una NTC elaborada para el efecto.

4.

Se sugiere que el postgrado de Seguridad, Higiene y Gestión Ambiental establezca una línea de investigación permanente sobre la temática, cuyo nombre podría ser “Seguridad vial en equipamiento vehicular contraincendio”, que dé continuidad a este estudio validando con criterio ingenieril los diseños propuestos y la realización de pruebas piloto y experimentos de campo, para luego promover su socialización en foros académicos y profesionales del sector de la seguridad automotriz.

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101

APÉNDICES

102

Apéndice A. ASPECTOS ADMINISTRATIVOS Y FACTIBILIDAD DEL PROYECTO 1. PARTICIPANTES DEL PROYECTO 1.1 Autor principal JAVIER ALEXANDER VALBUENA SALDAÑA Celular: 311-5904575 E-mail Javier_2003_19@hotmail.com 1.2 Director Trabajo de Grado LEONARDO GUTIÉRREZ Ingeniero Mecánico.

1.3 Asesor técnico Ingeniero mecánico.

2. RECURSOS DISPONIBLES 2.1 Humanos Ingeniero mecánico Diseñador industrial Docentes de la Especialización SHIGA 2.2 Técnicos y materiales PC, Internet, papelería, impresora, vehículos de trasporte de pasajeros.

2.3 Recursos económicos 103

Tabla 25. Presupuesto de costos del proyecto111 RECURSOS USADOS Mano de obra Mecánico Eléctrico y Electrónico DISEÑO 750.000 Presurizado TOTAL 750.000 PRESUPUESTO PARA LA IMPLEMENTACIÓN Mecánica 700.000 INSTALACIÓN Eléctrica y Electrónica 600.000 PRODUCTO Agente Extintor Limpio 60.000 TOTAL 1.360.000

Materiales 600.000 600.000 1.600.000 300.000 2.000.000 2.900.000

3. CRONOGRAMA Figura 20. Cronograma: Diagrama de Gantt. Ruta crítica.112 ACTIVIDADES

Primer mes Segundo mes Tercer mes Cuarto mes sem sem sem sem sem sem sem sem sem sem sem sem sem sem sem sem 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Visita entidades (Aseguradoras, Secretaría Movilidad, FASECOLDA, Policía Tránsito, Bomberos) Revisión temática de accidentes vehiculares con falla mecánica o eléctrica.

Investigación sobre sistemas de detección y protección, control de incendios

111

Fuente: Autor.

112

Fuente: Autor.

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ACTIVIDADES

Primer mes Segundo mes Tercer mes Cuarto mes sem sem sem sem sem sem sem sem sem sem sem sem sem sem sem sem 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Identificación del problema Definición y elección de alternativas Etapa de diseño del sistema Cálculos de salida del agente extintor Elaboración del software Pruebas y simulación Análisis de resultados Elaboración de conclusiones Elaboración de recomendaciones Documento Final Revisión de jurados y Sustentación

105