Diseño de sistemas de deteccion y alarma

1. Sistema de detección y alarma de incendios
Diseño basado en desempeño
Julio 16 al 18 de 2010
Modulo 5 Unidad 1
Metas – Objetivos - Criterios
PROFESSIONAL
MEMBER
Guillermo Lozano
Director
http://www.lozanoasociados.com.ve
E-mail : glasociados@cantv.net

2. El diseño basado en desempeño
DBD
• No es algo nuevo para
otras disciplinas
– Por ejemplo en diseño de
sistemas de Ventilación y
Aire Acondicionado, se hace
conociendo la carga (# de
personas, radiación solar,
etc.)
• Sólidos principios de
trasferencia de calor,
refrigeración, mecánica de
fluidos, etc.
– Diseñan ductos, rejillas.
– Se seleccionan equipos
(Evaporadores,
condensadores)
– Se determinan espesores de
aislamiento.

3. El diseño basado
en desempeño
• El diseño de estructuras requiere
también el conocimiento por parte del
diseñador de la carga de diseño y del
uso que se va a dar al edificio
– Cargas fijas, cargas variables, dinámicas,
etc.
– Previsiones antisísmicas
– Alternativas de construcción (Acero,
concreto, etc.)
• Por medio de herramientas de análisis
(programas de computación) se consigue la
mejor solución técnico económica

4. El diseño basado en desempeño
DBD
• El diseño del sistema eléctrico
requiere de conocer todas las
cargas:
– Motores, equipos,
– Iluminación (normal, emergencia, etc.)
– Del suministro de energía
• Igual que en otras disciplinas por medio
de sólidos conocimientos de ingeniería
se diseñan:
– Subestaciones, Centros de control de
motores
– Conductores, tuberías, tanquillas, etc.
– Análisis de corto circuito, etc.

5. El diseño basado en desempeño
DBD
• Sin embargo, cuando se diseña un
sistema de protección contra incendio.
– Vamos directamente a la norma.
• COVENIN 823-2002 “Guía instructiva sobre
sistemas de detección, alarma y extinción de
incendios”
• COVENIN 1176-2005 “Detectores Generalidades”
– Conseguimos todo lo que necesitamos saber
– NO SE REQUIERE AVERIGUAR MUCHO
– ¿Cuál es la carga de incendio?

6. El diseño basado en desempeño
DBD
• La Sociedad de ingenieros de protección contra
incendio SFPE, define el DBD como:
– Proceso de ingeniería para el diseño de protección
contra incendios basado en:
• Metas y objetivos establecidos para la seguridad contra
incendios;
• Análisis determinístico y/o probabilístico de escenarios
de incendio; y
• Valoración cuantitativa de alternativas de diseño para el
logro de metas y objetivos, utilizando herramientas de
ingeniería, metodologías y criterios de desempeño
aceptados.

7. Proceso de
Diseño Basado en Desempeño - DBD
Definición del alcance del proyecto
Preparar documentación de diseño
Identificación de las metas
Definición de los objetivos
Seleccionar el diseño final
Modificar
diseño y/o
objetivos
Si
Desarrollo de criterios de desempeño
Desarrollo de escenarios de incendio
Desarrollo de diseños de prueba
Evaluación de los diseños de prueba
No
¿El diseño seleccionado
cumple los criterios de
desempeño?

8. Proceso de DBD
Las partes implicadas
• El dueño de la edificación, gerentes, personal
de operaciones y mantenimiento.
– Personal de Seguridad y control de emergencias.
•
•
•
•
Arrendatarios y otros ocupantes
El equipo de diseño
La empresa constructora y sus subcontratistas
Autoridad con jurisdicción (Bomberos,
aseguradores, corporación)
• Revisor del proyecto

9. Proceso de DBD
Identificación de Metas
• El proceso de identificación y documentación
de las metas de protección contra incendio de
las diferentes partes implicadas en cuanto al
nivel de protección de:
• La vida de las personas (empleados, visitantes,
contratistas, bomberos, etc.)
• La Propiedad o patrimonio histórico.
• La Continuidad operativa o misión de la empresa
• El medio ambiente
• La Metas dependen de las necesidades y deseo
de las partes implicadas. Estas deben decidir
cuales son las mas importantes.

10. Metas típicas de un DBD
• Proporcionar seguridad a la vida del publico,
ocupantes del edificio y personal de control de
emergencias. Esto implica, minimizar las
lesiones relacionadas con el incendio y prevenir
perdidas excesivas de vidas.
• Protección de la propiedad. Minimizar el daño
por incendio a la propiedad. Proteger el edificio,
los contenidos, el patrimonio histórico contra
incendio. Evitar la transmisión del incendio a
otros edificios y proteger de la exposición de
incendios de otros edificios.

11. Metas típicas de un DBD
• Protección de la continuidad de actividades.
Proteger el curso normal de la misión de la
organización. Minimizar perdidas excesivas de
sus ingresos relacionados con su actividad,
debido a daños ocurridos por el incendio.
• Limitar el daños al medio ambiente por el
incendio o por los medios utilizados para su
extinción.

12. Ejemplo
• El propietario, el seguro,
cuerpo de bomberos
acordaron las siguientes
metas:
– Ninguna perdida de vidas
– Minimizar la el daño a la
estructura del galpón.
– Minimizar la paralización
de actividades
Ruma de paletas de madera y de
cartón hasta 3 m de altura y altura
de piso a techo de 7 m.

13. Proceso de DBD
Definición de los objetivos
• Un objetivo proporciona mas detalles que
una meta. A menudo se establece en
términos de una perdida aceptable o de
un nivel de riesgo tolerable.
Objetivos de las partes implicadas
Objetivos de diseño

14. Proceso de DBD
Los objetivos de las partes implicadas
• Una vez se han establecido las metas de
protección, se deben definir los objetivos de las
partes implicadas para cumplir las metas.
• Un objetivo podría reflejar la extensión máxima
de daños a edificios y su contenido, daños a
equipos críticos o procesos, interrupción de las
actividades, o daños al medio ambiente
causados por un incendio o las labores de
extinción.
• También los objetivos pudieran establecerse en
términos de cumplimiento de exigencias de
Códigos o de aseguradoras.

15. Proceso de DBD
Los objetivos de las partes implicadas
Metas
De la partes implicadas
•
Minimizar las lesiones
relacionadas con el incendio y
prevenir perdidas excesivas de
vidas
Objetivos
De las partes implicadas
•
•
Proporcionar tiempo suficiente
para que las personas que se
encuentran fuera del recinto
donde se origina el fuego,
puedan alcanzar un lugar
seguro sin que se vean
vencidos por los efectos del
fuego o los productos de
combustión
En otras palabras. Ninguna
muerte afuera del recinto
donde se origina el fuego.

16. EJEMPLO - GALPON
Los objetivos de las partes implicadas
Metas
De la partes implicadas
Objetivos
De las partes implicadas
•
Ninguna perdida de vida
•
Los obreros puedan alcanzar un
lugar seguro sin que se vean
afectados por el fuego o los
productos de combustión.
•
Evitar daños graves a la
estructura
•
No colapse la estructura
•
Minimizar paralización de
actividades
•
Que el incendio se pueda
controlar manualmente para
evitar su propagación.

17. Proceso de DBD
Los objetivos de diseño
• Para poder realizar un diseño y análisis de
ingeniería es necesario transformar los
objetivos de las partes implicadas en
términos de ingeniería que puedan ser
cuantificados.
• Estos términos son los objetivos de
diseño desde los cuales podremos
establecer los criterios de desempeño.

18. Proceso de DBD
Los objetivos de diseño
• El desarrollo de los objetivos de diseño
cuantificables se deberían centrar sobre los
elementos que se protegen:
 El edificio y su contenido.
• Un almacén y sus productos
 Un proceso y su equipamiento
• Una sala de telecomunicaciones
 Las personas
• Los ocupantes de la edificación
 El medio ambiente
• La reserva de agua subterránea.

19. Proceso de DBD
Definición de los objetivos de diseño
Objetivos
De las partes implicadas
Objetivos de diseño
•
•
Proporcionar tiempo suficiente
para que las personas que se
encuentran fuera del recinto
donde se origina el fuego,
puedan alcanzar un lugar
seguro sin que se vean
vencidos por los efectos del
fuego o los productos de
combustión
•
•
Prevenir la combustión súbita
generalizada (Flashover) en el
recinto donde se origina el
fuego.
Mantener en los medios de
egreso un ambiente que
pueda permitir el egreso
seguro de las personas, el
tiempo que sea necesario para
el proceso de evacuación.
Proporcionar la integridad de
los medios de egreso.

20. EJEMPLO – GALPON
Definición de los objetivos de diseño
Objetivos
De las partes implicadas
• Los obreros puedan alcanzar
un lugar seguro sin que se
vean afectados por el fuego o
los productos de combustión.
• No colapse la estructura
• Que el incendio se pueda
controlar manualmente para
evitar su propagación.
•
Objetivos de diseño
Mantener los medios de
egreso libres de humo el
tiempo que sea necesario para
el proceso de evacuación.
•
Evitar temperaturas a nivel de
techo que afecten la estructura
metálica y la cubierta de techo.
•
Evitar que el incendio se
propague a una segunda ruma
por medio del uso de
mangueras accionadas por la
brigada.

21. Proceso de DBD
Desarrollo de criterios de desempeño
• En esta etapa del proceso, se seleccionan los
criterios de desempeño que satisfagan los
objetivos de diseño, y que se utilizaran para
evaluar los diseños de prueba.
• Los criterios de diseño son valores limites, o
rangos de valores limites.
• Los criterios de diseño podrían incluir:
temperaturas de gases, concentración de
humos o niveles de oscurecimiento, niveles de
flujo radiante, concentración de gases tóxicos,
altura de la capa de humo, etc.

22. Proceso de DBD
Desarrollo de criterios de desempeño
Objetivos de diseño
Criterios de Desempeño
•
Los obreros puedan alcanzar un
lugar seguro sin que se vean
afectados por el fuego o los
productos de combustión.
•
Altura mínima de humo sobre el
piso de 2.5 m
•
No colapse la estructura
•
Temperaturas a nivel de techo
menor a 500 ⁰C.
•
Que el incendio se pueda
controlar manualmente para evitar
su propagación.
•
Que la brigada intervenga antes
que el tamaño del incendio cause
una radiación mayor de 10 kw/m2
a una distancia de 1.5 m.

23. Criterios de desempeño
T < 400 C
2.5 m
qr ≤ 10 kW / m 2

24. Proceso de DBD
Desarrollo de criterios de desempeño
• Criterios de seguridad para las personas
 Efectos térmicos
 Toxicidad
 Visibilidad
• Criterios de seguridad para edificios y su contenido





Efectos térmicos
Propagación del fuego
Daño por humo
Daño a las barreras cortafuego o la integridad estructural.
Daños a propiedades expuestas
• Criterios de protección del medio ambiente.

25. Criterios de seguridad para las
personas
• Efectos térmicos (convección, radiación)
– Temperaturas por encima e los 500C causan severa
incomodidad para respirar. Se estima que un máximo
de 650C se pudiera tolerar en un pasillo por poco
tiempo, temperatura mayores so incapacitantes y la
muerto por hipertermia a los 1000C
– Se estima que la máxima radiación que podemos
soportar sin quemaduras por unos 3 minutos es 2.5
kw/m2. Temperaturas de gases de unos 2000C.
• Colocar la mano a unos 10 cm. de un bombillo de 100 w
produce el mismo efecto.
• La radiación solar esta del orden de 1.4 Kw/m2, podemos
tolerar unos 1.6 Kw/m2.

26. Criterios de seguridad para las
personas
• Efectos tóxicos de los
productos de
combustión:
5 min. exposición
30 min. de exposición
Compuesto
Incapacitación
Muerte
Incapacitación
Muerte
Monóxido de
Carbono
6.000 ppm
12.000 ppm`
1.400 ppm
2.500 ppm
Dióxido de
Carbono
> 7%
> 10%
>6 %
> 9%

27. Criterios de seguridad para las
personas
• Visibilidad
– En el recinto de origen mayor a 3 m
– En las vías de egreso unos 10 m
• Falta de oxigeno (Anoxia)
– 11% fatiga, dolor de cabeza, máximo 30 min.
– 9% Respiración corta, algo cianótico,
nauseas, máximo 5 min.
– 7% puede ocurrir inconciencia, max. 3 min.

28. Criterios de seguridad para
edificios y su contenido
• Efectos térmicos
– El acero pierde su resistencia en forma
substancial entre 4800C y 5400C.
– El aluminio se ablanda a los 4000C
– El vidrio ordinario se rompe a temperaturas
del orden de 1000C a 1500C. El vidrio
templado a los 3000C
– Los cables de PVC se degradan a
temperaturas de 1000C

29. Criterios de seguridad para
edificios y su contenido
• Efectos térmicos
– Cables de PE/PVC máximo 18 Kw/m2
– Daños a equipos de proceso 35 Kw/m2
– Rotura de vidrios 9 Kw/m2
– Ignición espontánea de madera 32 Kw/m 2
– Daños a propiedades expuestas > 25 Kw/m 2

30. Tasas típicas de radiación
Fuente
Flujo de calor
Comentario
(kW/m2)
Radiación de llamas
0 - 200
Depende del tamaño de la
llama y de la distancia a la
misma
Convección de las
llamas
10 – 20
Contacto directo con las
llamas
Convección de los
gases calientes
0 - 10
Contacto directo con los
gases calientes
Radiación de los
gases calientes
1 – 150
Depende de la temperatura
de los gases, concentración
de hollín, y de la distancia a
los gases calientes
Lozano & Asociados
30

31. Tasa típicas de flujo de calor
requerido para la ignición
Lozano & Asociados
31

32. La línea del tiempo
TESD
TIEMPO DE EGRESO SEGURO DISPONIBLE
TIEMPO DE EGRESO SEGURO REQUERIDO
TESR
Tiempo de evacuación
Tiempo de Pre-movimiento
Tiempo de Respuesta
DtAlarma
DtDet
Tiempo de
Movimiento
Tiempo de
Reconocimiento
Tiempo
Limite condiciones
ambientales

33. La línea del tiempo
Q
(kW)
TIEMPO DE EGRESO SEGURO DISPONIBLE
TIEMPO DE EGRESO SEGURO REQUERIDO
TESD
TESR
Tiempo de evacuación
Tiempo de Pre-movimiento
Tiempo de Respuesta
DtAlarma
DtDet
Tiempo de
Reconocimiento
Tiempo
Tiempo de
Movimiento

34. Progreso de un incendio en el
tiempo.
Daños graves
Q
kW
Condiciones
adversas a los 20
minutos
Daños altos
Instruccione
s de salida
TESD
TESR
Q Diseño
4
6
10
TO
Ignición
efectiva
TD
15
20
30
Tiempo (min.)
Comienza la extinci ón
manual
Finaliza proceso de
evacuación
TR
Inicia el proceso de evacuaci ón a los 6
minutos
Se detecta el fuego a los 4 minutos

35. Progreso de un incendio en el
tiempo.
Daños graves
Q
kW
Comienza la
extinción automática
Instruccione
s de salida
TESD
TESR
Q Diseño
4
6
10
15
20
30
Tiempo (min.)
Finaliza proceso de
evacuación
TO
Ignición
efectiva
TR
TD
Inicia el proceso de evacuaci ón a los 6
minutos
Se detecta el fuego a los 4 minutos