lunes 15 de octubre de 2018
Revista Innovación Seguridad » Detección de incendios » 7 abr 2010

Sistemas de detección de incendio. Falsas alarmas.

Por Ing. Enrique Greenberg


Los detectores están diseñados para detectar los incendios desde su fase inicial con un alto grado de fiabilidad.

El área de aplicación para los detectores de incendio es absolutamente diversa, extendiéndose desde oficinas hasta depósitos y zonas industriales con la consiguiente polución del aire causada por distintos factores como los que se presentan en los procesos de producción.

Como regla general, el criterio para detectar un incendio es la medida del humo generado por el fuego. Se asume que si no hay fuego la densidad de la dispersión alcanzada en el ambiente no equivaldrá a la existente en caso de incendio.

En la práctica, según el campo de utilización de los sensores y del tipo de material combustible, existe un amplio espectro de tipos de incendio, desde fuego ardiendo progresiva y lentamente hasta líquidos que arden y se propagan rápidamente, los humos generados difieren en densidad, color y presentan curvas de tiempo muy diferentes.

Un detector optimizado debe funcionar con eficiencia bajo distintas condiciones. Debido a su modo de funcionamiento, los detectores de humo ópticos brindan mejores resultados con ciertos tipos de humo. Los estándares de prueba internacionales tienen en cuenta esto cuando requieren que estos sean sometidos a pruebas con distintos tipos de fuegos a fin de garantizar que un detector certificado brindará una detección segura, a tiempo y dentro del límite de sensibilidad.

El uso de detectores de incendio se encuentra comprometido cuando las condiciones físicas normalmente presentes en el medioambiente tienen una gran similitud con las que se presentan en un incendio.

Por ejemplo, el polvo, el vapor o los aerosoles transportados a través del aire hasta el interior de las cámaras de medición del detector de humo, pueden producir una señal similar a la del humo en un incendio. Estas son señales engañosas o falsas.

En la actualidad, los detectores de incendio se utilizan en las más diversas aplicaciones, de forma discreta y confiable. Debido al gran número de detectores empleados, en un medioambiente crítico es posible que en algunas ocasiones se produzcan señales engañosas equivalentes a las de un incendio. Si bien la probabilidad de que esto ocurra es muy baja, también hay que considerar la ocurrencia de un incendio real.


En ambos casos, tanto la alarma disparada por un incendio real como aquella generada por una falsa señal, tendrán como consecuencia las operaciones de rescate, la atención del usuario de un detector de incendio y la acción de los bomberos. Alertados exclusivamente por la alarma. Por esta razón, la incidencia de las falsas alarmas, a pesar de su bajo índice en relación al número de detectores de incendio instalados, se convierte en un parámetro crítico para la detección. Este parámetro puede ser mostrado a través de estadísticas y distribución de frecuencias.


La Figura 1 muestra esquemáticamente la frecuencia de señales falsas, y también aquellas disparadas por la detección de un verdadero incendio.

El detector dispara una alarma una vez que el nivel de la señal ha excedido un cierto valor. El mínimo fijado para este valor de disparo permite al detector identificar y actuar ante los fuegos de prueba (TFx) de acuerdo a los estándares aplicables. Basado en la naturaleza estadística de las señales falsas, aún queda una probabilidad residual de que una señal de este tipo ocasione una alarma. La curva en este cuadro sólo se muestra en forma esquemática. En la realidad, esta curva disminuye más suavemente. Sin embargo, queda siempre una zona de superposición y, existe, la posibilidad de una falsa alarma.

Con el fin de reducir estas falsas alarmas, se puede implementar una medida no técnica que sería limitar en gran medida el número de detectores en ambientes críticos y utilizar otros medios de detección de incendio que pueden ser menos efectivos o más costosos y menos propensos a errores en un ambiente crítico. Una medida más técnica sería por ejemplo, una mayor complejidad en el procesamiento de la señal. En la actualidad este tipo de mejoras se encuentran disponibles y bien desarrolladas.

Otra opción adicional sería evaluar la curva de tiempo del incendio, para identificar señales engañosas, que en general son muy rápidas o muy lentas comparadas con las de un incendio real. Para esto es necesario diferenciar entre fuego ardiendo lentamente y fuego de rápido crecimiento. No obstante, aún quedará una probabilidad residual de falsos disparos debido al comportamiento físico propiamente dicho y al hecho de que no puedan esperarse mayores mejoras en el funcionamiento de detectores basados en la operación de un solo sensor con los medios disponibles.

Un ejemplo de esto sería una discoteca, donde máquinas de humo nublan la pista de baile toda la noche y nadie consideraría seriamente utilizar detectores de humo.

Manejo de las falsas alarmas con detectores equipados con sensores múltiples. 
Parámetros característicos de un incendio.

 
En un incendio, se generan diferentes productos de combustión:
 
1 Humo (depende del material, partículas y aerosoles de distinta densidad y tamaño).

2 Calor.

3 Llama (Radiación Calórica).

4 Gases.


1- HUMO
 La detección de humo como parámetro característico para la detección de un incendio es el método más utilizado en la actualidad.

2- CALOR
 El calor y la temperatura generados también pueden ser utilizados para detectar un incendio. Para esto, el aumento de calor y la temperatura respecto del ambiente deben variar significativamente. El sensor de temperatura debe estar suficientemente cerca de la fuente de calor (incendio) para asegurar la detección, si el área de vigilancia fuera menor en comparación con los detectores de humo. Por ejemplo, si el fuego arde lentamente genera poco calor en la primer fase, lo que restringe la aplicación de los sensores de temperatura.

3- LLAMA
 Para medir la radiación calórica resulta imprescindible que el sensor tenga un campo de visión de la fuente potencial de incendio totalmente despejado. Estos detectores están equipados con tecnología sofisticada pero debido al requerimiento de campo de visión libre de obstáculos se emplean sólo con propósitos específicos.

4- GASES
La detección de gases en el comienzo de un incendio es un paso primordial para reducir las falsas alarmas y extender de esta forma los límites de aplicación.
Durante la combustión, los gases se forman como resultado de la transformación del material. La suma y el tipo de gases dependen del material quemado y del tipo de incendio. En un incendio que arde lentamente, se produce un mayor volumen de monóxido de carbono, mientras que en incendios al aire libre será mayor la cantidad de dióxido de carbono. También se formarán óxidos de nitrógeno e hidrocarbonos en pequeñas cantidades. En la actualidad existen sensores de gas a un precio razonable, confiables, con larga vida útil y bajo consumo de energía.


En un análisis más profundo es posible comprobar que la presencia de gases en muchas de las condiciones de vida típicas del hombre son similares a aquellas generadas por un incendio. Por ejemplo, la concentración de CO (monóxido de carbono) en una habitación llena de fumadores fácilmente alcanzará los valores de los fuegos de prueba (TFx). Lo mismo ocurre en otros ambientes críticos como talleres mecánicos, garages o talleres de soldaduras, que pueden presentar altas concentraciones de CO. Cuando se analizan las concentraciones de CO generadas en varios fuegos de prueba (TFx) es posible notar que éstas dependen del tipo de fuego. El fuego que arde lentamente muestra una marcada concentración, mientras que el fuego libre muestra valores de CO que también pueden ser producidos por otras razones en un ambiente crítico. Debido a los valores fluctuantes de CO en los distintos ambientes, no resulta recomendable el uso del sensor de gas como único elemento para la detección temprana de un incendio, a excepción de aquellas áreas donde la producción de CO se encuentre estrictamente limitada.

Es necesario valorar en forma balanceada todas las señales generadas por los sensores en un detector combinado. Es importante que las señales del sensor muestren un comportamiento diferente ante una señal engañosa, a fin de obtener información adicional a través de un análisis conjunto de las tres señales.
 
 Por ejemplo: ante una nube de polvo, el sensor óptico enviará una señal de alarma falsa, mientras que el sensor de CO permanecerá en silencio. En otros casos, una señal de alarma del sensor de CO no representará una señal para el sensor óptico de humo. Ver tabla (figura 2)

Posición de eventos de incendio y ruido dentro de un espacio característico creado por la concentración de humo, la temperatura y la concentración de CO. Ver figura 3

Límite de disparo imaginario de un sensor óptico de humo dentro del espacio característico del Triplet de señales. Ver figura 4

Separación de señales verdaderas y de ruido por una superficie alabeada. El cuadro además indica que los parámetros de ruido, que sólo afectan al sensor óptico, tienen un efecto marcadamente menor en el sistema conjunto. Ver figura 5


Análisis temporal de las señales - Ver figura 6

Como ejemplo práctico, se presenta la forma en que el detector Algorítmico que efectúa el procesamiento de señales en base a la evaluación simultánea de la distribución espacial de las señales y su comportamiento dinámico o temporal, aplicando el siguiente criterio antes de disparar una alarma: 
 
- ¿La señal aumenta rápidamente?
- ¿La señal se mantiene constante? ¿O se debilita?
- ¿La temperatura aumenta?
- ¿La concentración de CO aumenta?

Para comprender el comportamiento dinámico, a continuación nos se evaluará sólo la señal óptica. Se debe tener en cuenta que en una situación real, evalúa el comportamiento dinámico de los tres sensores. En caso de incendio, se asume que la señal es creciente y continua, mientras que una señal falsa aumenta rápidamente y, luego, comienza a debilitarse.


CONCLUSION

La curva de tiempo es el parámetro principal para distinguir un incendio de una señal engañosa. En una evaluación del transcurso de tiempo es posible ajustar el límite de disparo de acuerdo al incremento de la señal. Así, si el incremento es típico de un incendio, la posición del límite de tolerancia se mantiene igual y el detector se dispara. Un incremento rápido se considera como un parámetro falso, por lo que el límite de tolerancia sube momentáneamente. Los incrementos rápidos de señal se toman como ruido potencial y el límite de disparo óptico se modifica reduciendo la sensibilidad.

El SENSOR ALGORÍTMICO utiliza mayor inteligencia de procesamiento para evaluar las señales provenientes de los distintos detectores junto con la CURVA DE TIEMPO típica del incendio para lograr la eliminación efectiva de los RUIDOS y la reducción de las FALSAS ALARMAS.

 

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