miércoles 17 de octubre de 2018
Revista Innovación Seguridad » Detección de incendios » 28 jun 2013

¿Qué tan inteligentes son los detectores de humo?

Las falsas alarmas y sus consecuenciasPor Bosch Sistemas de SeguridadLos detectores de humo juegan un rol esencial en proporcionar seguridad a las personas, bienes e instalaciones. Con el fin de ofrecer protección, los detectores modernos de incendio deben de ser capaces de detectar incendios tan pronto como sean iniciados. Cuando hay un incendio, el tiempo es un factor decisivo. Detectar tempranamente un incendio permite reaccionar más rápido, reduciendo así los daños y los costos resultantes. Además de enfocarse en la detección de incendios lo más rápido posible, mejorar la precisión de la detección es también un objetivo clave de futuros desarrollos para así prevenir falsas alarmas.


Fundamentos de la detección de humo
Los modernos detectores de incendio funcionan de acuerdo a características pre-definidas. Para reconocer humo, por ejemplo, los detectores utilizan el comportamiento de dispersión de la luz infrarroja. En aire libre de humo, el haz de luz producido en la cámara de humo no es visible para el receptor y el sensor sensible a la luz no puede detectar ninguna luz dispersa. Sin embargo, cuando pequeñas partículas de humo están presentes en el aire, dichas partículas dispersan la luz en diferentes direcciones. Para detectar el humo, se usa una disposición específica de los transmisores y receptores, lo que permite que los receptores recolecten la luz dispersada.

Este principio trabaja confiablemente y los sensores fotoeléctricos pueden detectar incendios en la fase inicial, aunque solamente sea producido un poco de humo. Sin embargo, los sensores no pueden diferenciar entre partículas de humo o influencias ambientales, tales como el polvo o el vapor del agua. Es más frecuente que una alarma sea activada como consecuencia del humo de cigarrillos, máquinas de hielo seco en los centros nocturnos, vapor o contaminación con polvo e insectos. En las grandes fábricas, aerosoles, nubes de humo relacionadas con la producción, vapores corrosivos y vibraciones de maquinaria pesada también afectan la operación de los detectores. El riesgo de falsas alarmas aumenta también por mantenimientos e inspecciones insuficientes.

Las falsas alarmas y sus consecuencias
La mayoría de las personas saben que el vapor que se eleva de una tetera en la cocina puede activar la alarma de humo, así como el vapor de una ducha en la habitación de un hotel, haciendo que una ducha de agua caliente llegue a un fin inesperado. En el pasado, esto significaba que no era posible instalar detectores fotoeléctricos de humo en habitaciones con altos niveles de polvo o vapor debido a que el peligro de falsas alarmas constantes era muy grande. Las consecuencias de esto no deberían ser subestimadas: En grandes edificios en particular, donde un gran número de personas deben de ser evacuadas lo más rápido posible, las falsas alarmas pueden ocasionar niveles peligrosos de pánico. Por otra parte, pueden resultar en altos costos resultantes. Por ejemplo, el despliegue del departamento de bomberos debe de ser pagado si al final resulta que fue innecesario. A menudo, el departamento de bomberos acude con varios camiones contra incendio, los cuales dejan de estar disponibles para cualquier otra emergencia que se presente al mismo tiempo. Una vez en el sitio, los bomberos deben seguir un procedimiento para atender la alarma hasta asegurarse completamente que no existe ningún riesgo de incendio. Hasta que esto no sea llevado a cabo, el edificio no puede ser utilizado de nuevo. Las falsas alarmas también significan pérdidas en utilidades debido a la interrupción del trabajo.

La combinación de sensores incrementa la seguridad

Par ser capaces de diferenciar de una manera más precisa entre diferentes tipos de fuegos y mal funcionamientos, los detectores de incendio deberían tener sensores para las tres características típicas del fuego: “humo”, “gases de la combustión” y “elevadas temperaturas”. La combinación de sensores térmicos y químicos en un solo dispositivo incrementa la precisión de detección y falsas alarmas de los detectores fotoeléctricos. Los detectores multisensor pueden reducir significativamente la frecuencia de las falsas alarmas a través de la correlación de las señales de diferentes sensores. Por ejemplo, si existen requerimientos de planeación –que pueden variar dependiendo del uso que se le de al edificio (manufactura, administración, comedor, garaje)– para detectar la característica de “humo”, es crucial que aún el más mínimo humo con partículas pequeñas y oscuras sea detectado. Este es el caso de algunos fuegos que involucran madera, por ejemplo, y pueden ser simulados con la prueba de fuego TF 1 en un laboratorio. Sin embargo, los diferentes estudios demuestran que incluso esta prueba plantea grandes retos para muchos detectores fotoeléctricos de humo. Para diferenciar partículas pequeñas de humo de partículas más grandes, como las del polvo o vapor, dos sensores ópticos pueden ser dispuestos dentro de la cámara de humo. Estos determinan la intensidad del haz de luz con una longitud de onda uniforme dispersada por las partículas de humo haciendo uso de la dispersión en avance y retroceso. El llamado efecto “Mie” es utilizado para determinar la densidad del humo y el tamaño de la partícula. Fue formulado en 1908 por Gustav Mie, esta teoría establece que los patrones de difracción característicos ocurren cuando la luz se dispersa en partículas microscópicas en una dispersión de avance y retroceso, lo que permite hacer inferencias sobre el tamaño de las partículas. A partir de esta información, el tamaño de las partículas del humo se puede deducir por comparación con patrones conocidos.

Doble Rayo
Para minimizar el riesgo de falsas alarmas y facilitar la detección inteligente de fuego, Bosch Sistemas de Seguridad ha desarrollado su Tecnología de Doble Rayo –y por lo tanto aumentó significativamente la confiabilidad de los detectores fotoeléctricos de humo-. Las partículas de humo que entran a la cámara de humo son medidas utilizando un segundo sensor LED con un espectro de longitud de onda armonizada físicamente. El sensor proporciona una detección de fuego aún más confiable con una consecuente reducción en falsas alarmas.

La detección es aún más exacta si la dependencia de la longitud de onda del efecto Mie es aplicada, así como en la tecnología de Doble Rayo de Bosch. Mientras que las partículas extrañas son normalmente determinadas utilizando dispersión de avance y retroceso de la luz de una longitud de onda uniforme, el Doble Rayo utiliza dos fuentes de luz con diferentes longitudes de onda para la detección, una en rangos infrarrojos y otra en LED azul. El haz infrarrojo registra partículas más grandes de humo derivadas de incendios latentes, y la luz del LED azul detecta partículas pequeñas de humo, como las que aparecen con incendios ya desarrollados. Cuando la intensidad de la luz dispersada de ambas fuentes de luz se compara, se puede determinar con mayor precisión el tamaño de la partícula y la densidad del humo (efecto Mie).

Por lo tanto es posible con un detector puramente fotoeléctrico de humo diferenciar partículas de humo muy pequeñas de perturbaciones espontáneas como el polvo y el vapor. Gracias a su detección precisa de fuego, la tecnología de Doble Rayo es una solución rentable para la prueba de detección de fuego TF1, la cual es simulada en un laboratorio como un fuego desarrollado de madera de celulosa. Por lo tanto, la prueba de fuegos TF1 podría realizarse utilizando solamente detectores multi-sensor o multicriterio. Estos detectores combinan, por ejemplo, sensores fotoeléctricos y térmicos o adicionalmente sensores químicos. Aunque los detectores de ionización eran capaces de llevar a cabo las pruebas de fuego TF1, estos contienen materiales radioactivos por lo que su uso es ampliamente evitado en razón de los altos requerimientos para su manejo y desecho.


Detección inteligente de fuego
En los dispositivos Bosch, todas las señales de los sensores son también continuamente pre-procesadas y analizadas utilizando “Intelligent Signal Processing” (ISP). Esto se lleva a cabo en primer lugar por la evaluación electrónica en el dispositivo, que son después interconectadas a través de un microprocesador incorporado. Bosch utiliza la información obtenida de las pruebas de fuego y de las pruebas con variables de perturbación para desarrollar un algoritmo poderoso para la detección de incendios, basado en reglas derivadas de la experiencia con varios miles de patrones de incendio. Por lo tanto, una alarma es activada sólamente cuando la combinación de señales de los sensores coincide con un patrón específico correspondiente a un incendio real.

Seguridad  en cualquier lugar

Parámetros específicos que son independientes y diferentes a los patrones el fuego, incrementan la precisión del detector de Doble Rayo. Estos ajustes están pre-programados para utilizar el detector en entornos polvosos o en áreas de fumar, por ejemplo. Gracias a estos parámetros, los incendios reales pueden ser diferenciados de variables perturbadoras de una manera más efectiva, y bajo las condiciones de operación más variadas.

Los detectores con sensores ópticos dobles lo hacen posible, por ejemplo, para monitorear confiablemente el área de fumar del bar de un hotel y activar la alarma audible y/o visual sólo cuando exista un incendio real.

En las habitaciones con altos niveles de humedad, tales como cocinas o baños, los detectores modernos pueden diferenciar entre vapores normales y humo peligroso. Además, la gente en edificios públicos, oficinas, hoteles u hospitales está protegida por la detección oportuna de fuegos latentes que producen gran cantidad de monóxido de carbono, invisible pero altamente tóxico en etapas tempranas.

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