CAPITULO IV - URBE
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CAPITULO IV RESOLTADOS DE LA INVESTIGACIÓN
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CAPITULO IV
RESOLTADOS DE LA INVESTIGACIÓN
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CAPÍTULO IV
RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN
En este capítulo se procederá a desarrollar los objetivos planteados en
la primera parte de este trabajo, con el fin de llegar a las propuestas y/o
recomendaciones que harán de este trabajo un éxito.
1. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
Los resultados de la investigación están dados por el sistema de
detección de incendios, en función de la metodología seleccionada,
basándose en entrevistas y descripciones técnicas del funcionamiento de
cada componente, para el desarrollo de los resultados, conclusiones y
recomendaciones.
1.1. ANÁLISIS DEL SISTEMA DE DETECCIÓN DE INCENDIOS INSTALADO EN LA ESTACIÓN DE FLUJO Luego de realizar entrevistas al personal de la Supervisión de
Instrumentación Eléctrico Mecánico de la Unidad de Explotación Centro Sur
Lago, se procedió a llevar a cabo la visita a la estación de flujo “A”.
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En esta visita se realizó un estudio más detallado en lo que respecta al
sistema de detección de incendios, en donde se puedo observar que este
consta de un sistema de detección de llamas UV con un controlador y un
sistema de detección de calor, a los cuales no se les aplica el mantenimiento
requerido para un mejor funcionamiento.
Con respecto al sistema de detección de llamas se encontró lo
siguiente:
DETECTOR ULTRAVIOLETA DET-TRONICS C7050
El detector de llama ultravioleta C7050 usa un circuito basado con un
procesador para proveer una máxima flexibilidad operativa. Posee la patente
Integridad Optica Automática (oi), el cual continuamente chequea la limpieza
de la superficie óptica del detector, la sensibilidad del detector y la apropiada
funcionalidad del circuito electrónico. En algún evento de problema, una
señal de falla es generada para alertar al personal de mantenimiento.
Dicho dispositivo tiene una carcaza a prueba de explosión, lo cual lo
hace útil en diferentes tipos de localidades peligrosas. También puede ser
usado en exteriores ya que no se ve afectado por el viento, lluvia, nieve, alta
humedad o extremas temperaturas y presiones. Además es insensible a
radiaciones solares y no responde a luz artificial normal.
Las aplicaciones típicas para la detección UV son:
• Donde existan materiales altamente combustibles.
• Donde se necesite una respuesta rápida a fuego.
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• En sitios no supervisados que se requieran un sistema de protección de
incendios automatizado.
• Donde se necesite la protección de un gran capital invertido. EJEMPLOS DE INSTALACIONES ACTUALES USANDO DETECTORES DET-TRONICS UV PRODUCTOS DE PETRÓLEO • Estaciones de carga de transporte de gasolina.
• Perforaciones fuera costa y plataformas de producción.
• Estaciones de flujo.
• Tanques.
• Refinerías.
• Cuarto de maquinas marinas. COMBUSTIBLES GASEOSOS • Almacenamiento y cargamento de butano y propano
• Estaciones compresoras.
• Plantas de recolección de gas.
• Línea de tuberías en áreas altamente pobladas.
• Turbinas de gas. DESCRIPCIÓN
El detector UV C7050 usa un tubo sensitivo ultravioleta que responde
a radiaciones de longitud de onda en el orden de 1850 a 2450 angstroms. En
respuesta a una señal de fuego desde el tubo sensor UV, la circuitería
electrónica en el detector genera una señal de salida que consiste en una
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serie de pulsos de voltajes. La frecuencia de los pulsos es determinada por la
intensidad de la radiación UV que se esta detectando.
El detector esta equipado por la función oi automática. Una lámpara
de prueba UV esta montada en la misma carcaza con el tubo sensor UV,
pero están aislado de un contacto óptico directo entre ellos. Cuando dicha
señal es enviada desde el controlador, actúa la lampara de prueba. La
radiación UV viaja hacia fuera a través de la ventana de visión, donde
encuentra el aro reflectivo oi y es regresado directamente nuevamente a
través de la ventana al tubo sensor. Esta prueba chequea la claridad de la
superficie óptica del detector, como también la funcionalidad del sistema
electrónico.
Este sensor esta envuelto de una carcaza a prueba de explosiones, el
cual esta diseñado para encontrarse con la mayoría de estándares
nacionales e internacionales relacionados para usarlos en áreas de riesgo.
Están disponibles en aluminio anodizado y en acero inoxidable 316. Esta
carcaza de aluminio es protegida con una capa epóxica (anticorrosivo), lo
cual hace del detector apto para su uso en atmósferas salinas, tales como
plataformas fuera de costa.
El detector C7050 tiene un cono de visión de 80 grados con la mayor
sensibilidad tendida en su axis central. Este detector tiene una distancia de
aplicación práctica de hasta 50 pies (15 metros). Esta distancia es
directamente relativa a la intensidad de la fuente de radiación ultravioleta. Ya
que obstrucciones físicas, acumulación de humo o vapores químicos, pueden
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prevenir que radiaciones UV puedan alcanzar el campo de visión del
detector, estos deben ser colocados tan cerca como sea posible del área de
riesgo. Dentro de algunas condiciones controlables, los detectores pueden
ser usados a mayores distancias.
Luego de realizar un estudio exhaustivo a los detectores insta lados en
la estación de flujo se pudo observar que éstos, por falta de mantenimiento la
superficie de sus ventanas de visión estaban completamente obstruidos por
acumulación de polvo u otros agentes (ver anexos A).
El área de bombeo, conformada por dos bombas eléctricas las cuales
están operando actualmente, no se encuentra protegida por algún tipo de
detección de incendio.
Por motivo de una mejora en la producción, se instalaron
recientemente dos nuevos separadores, obstruyendo el campo de visión de
los detectores que protegían los antiguos separadores.
El personal de la Supervisión de Instrumentación Eléctrico Mecánico
de la Unidad de Explotación Centro Sur Lago no posee ningún tipo de
documentación técnica del controlador, como tampoco se pudo encontrar
con el distribuidor autorizado de la empresa Det-Tronics (DetectAlarm)
debido a que este equipo está obsoleto, lo cual imposibilitó realizar un
estudio del funcionamiento del equipo.
Debido al tiempo de vida del equipo encerrado en una caja a prueba
de explosión, el cual debería estar cerrado herméticamente, y bajo las
condiciones climáticas a la cual está expuesto, el controlador se encuentra
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en un estado de deterioro que se evidencia por la clara presencia de
humedad dentro de esta caja (ver figura 9 y anexos B). Existe una ausencia
de un sistema de monitoreo que supervise el buen funcionamiento de los
detectores, así como el disparo de una señal de alarma cuando un incendio
se presenta, para activar un sistema de extinción, activar un sistema
audiovisual y/o para avisar al personal que se encuentra a una distancia
remota. Al presentarse esta problemática la estación esta en una situación
de peligro, involucrando el riesgo de la vida de los que ahí laboran y la
producción diaria de la misma.
1.2. SISTEMA REQUERIDO POR LA ESTACIÓN DE FLUJO
Para este punto se recopiló el mapa de riesgo de la estación, donde
se indica las diferentes zonas propensas a: Golpes con objetos, caídas o
resbaladuras, asfixia por inmersión, agentes químicos, shocks eléctricos,
gases o vapores, atrapados por, temperatura y lo más importante para
Figura 9. Controlador marca Det-tronics (Elaboración propia)
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nuestra investigación como lo es riesgo de incendio (ver figura 10 y 11).
Dado que el sistema de detección de incendios existente todavía se
encuentra instalado en la estación, se facilitó la propuesta de ubicación de
los nuevos detectores, con ciertas excepciones de algunos detectores que
deben ser instalados con otra configuración y donde se deben instalar otros
adicionales.
Se realizaron algunas mediciones de distancias para compararlos con
el alcance que poseen los detectores que se consiguen en el mercado
actualmente, los cuales la mayoría coinciden con el mismo campo de visión.
Estas mediciones se realizaron: En el área donde se encuentran los
separadores de baja 1 y 2 y los separadores de alta 1 y 2, en el área donde
se encuentran las bombas a gas y en el área donde se encuentran las 2
bombas eléctricas existentes.
Con estas mediciones se pudo establecer que el área bajo protección
de las zonas de riesgo de incendios debe ser monitorieados por 12
detectores.
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Figura 10. Mapa de riesgo de la estación “A”. Nivel inferior
(PDVSA).
ASFIXIA POR INMERSION ELECTRICOS INCENDIO GAS O VAPORES QUIMICOS
ATRAPADOS
GOLPES CON OBJETOS CAIDA O RESBALADURA
TEMPERATURA
B-2
B-3
B-4
B-5
B-6
SUMIDERO
RTU
PLC
RECTIFCADOR
BE-2
BE-1
CCM CCM CHIMENEA
DIESEL
BOMBA S.C.I.
BOMBA S.C.I.
BOMBA S.C.I.
BOMBA LAVADO
AREA DE DEPOSITO Y COMEDOR
TRANS- FORMA-
DOR ELECT,
A NIVEL SUPERIOR
A NIVEL SUPERIOR
ATRACADERO
ATRACADERO
ATRACADERO
TANQUE DE QUIMICA
NORTE
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Figura 11. Mapa de riesgo de la estación “A”. Nivel superior.
(PDVSA).
INCENDIO GAS O VAPORES
ASFIXIA POR INMERSION
QUIMICOS ELECTRICOS ATRAPADOS
GOLPES CON OBJETOS CAIDA O RESBALADURA
TEMPERATURA
VIENE DE NIVEL INFERIOR
VIENE DE NIVEL INFERIOR
NORTE
SM-A SM-B
SB-1
SB-2
SA-1
SA-2
TANQUE 1
TANQUE 2
DEP SB-3
SB-4
ESCALERAS O PASILLOS NIVEL 1
ESCALERAS O PASILLOS NIVEL 2
ESCALERAS O PASILLOS NIVEL 0
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Al lado de la estación se encuentran una serie de pilotes diseñados
para una extensión, donde se van a ubicar 6 nuevas bombas para
reemplazar las 2 que están en funcionamiento actualmente.
Se recopilaron los planos de esta nueva área de bombeo y por escala
se tomaron las medidas. Con estas medidas se concluyó que se necesitan 6
detectores de llama, lo cual resulta para la estación según el alcance y
campo de visión de los detectores, la instalación de 18 detectores, situados
en:
- 3 en el sur, nivel superior de la estación que cubren el área de los
separadores nuevos, el depurador y el separador de baja 4.
- 4 en el centro, nivel superior de la estación que cubren los
separadores de alta 1 y 2, los separadores de baja 1 y 2 y los 2
tanques de almacenamiento de crudo
- 2 en el norte, nivel superior de la estación que cubren los
separadores de medida A y B.
- 2 en el norte, nivel inferior de la estación que cubren las bombas a
gas 1, 2, 3, 4, 5, 6.
- 1 en el centro, nivel inferior de la estación que cubre las bombas
eléctricas 1 y 2.
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1.3. PROPUESTAS DE TECNOLOGÍAS DE PUNTA, QUE CUMPLAN LAS NORMAS, DE BAJO MANTENIMIENTO Y DE ALTA CONFIABILIDAD QUE GARANTICEN LA SEGURIDAD DE CONTRAINCENDIO EN LA ESTACIÓN
1.3.1. SISTEMA DE DETECCIÓN DE FUEGO UV/IR (CONTROLADOR R7494 Y DETECTOR C7052J)
El sistema de detección de llama R7494/C7052J está diseñado para
proporcionar protección contra fuego continua y automatizada en
aplicaciones donde el uso solo de detectores ultravioleta o de infrarrojo
puede dar como resultado falsas alarmas no deseadas. El sistema
R7494/C7052J presenta un detector de flama que utiliza tanto una unidad
sensora de UV como una de IR de frecuencia individual, acopladas en un
equipo de caja de conexiones. Una señal de fuego es generada en la caja de
conexiones del detector y enviada al controlador, únicamente cuando un
fuego es detectado de manera simultánea por los sensores IR y UV. Ya que
los dos elementos de detección monitorean de manera independiente partes
diferentes del espectro de radiación, y prácticamente no tienen fuentes
comunes de activación de salida además del fuego, se logra un alto grado de
confiabilidad.
Para asegurar una mayor confiabilidad, el R7494 está equipado con
lógica seleccionable de rechazo de arco transitorio (STAR). Esto permite al
controlador distinguir entre señales de arcos de radiación a corto plazo y
aquellas de una flama genuina. La lógica STAR del R7494 es programable
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por el usuario al ajustar interruptores oscilantes a un lado del controlador.
CARACTERÍSTICAS.
• El controlador monitorea continuamente hasta ocho detectores.
• Proporciona un alto grado de discriminación entre la flama real y otras
fuentes, tales como soldadura de arco, luz solar, superficies calientes y
radiación continua de rayos X o gamma.
• Respuesta rápida. Típicamente 1 a 5 segundos para un fuego intenso.
• Cada detector puede registrar una alarma de manera independiente.
• El circuito de votación puede reducir la posibilidad de falsas alarmas al
requerir respuesta de detector múltiple para activación de salida.
• Los LEDs del panel frontal indican respuesta a fuego y al status general
del sistema.
• El control del microprocesador proporciona un diagnóstico continuo e
identificación de falla automática e identificación de falla automática.
• Integridad Optica Automática para las unidades tipo UV e IR.
• El modo de conteo de prueba permite el monitoreo de la salida real de
detector.
DESCRIPCIÓN.
El sistema de detección de flama UV/IR consiste en un controlador
R7494 y hasta ocho detectores C7052J.
DETECTOR. El C7052J está compuesto de un sensor ultravioleta e infrarrojo
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acoplado a una caja de conexiones. El sensor ultravioleta responde a una
radiación de alta energía con longitudes de onda de 185 a 245 nanómetros
(1850 a 2450). Detecta radiación de fuentes tales como fuego, soldadura de
arco, rayos X y gamma. Sin embargo, no es sensible a la radiación del sol o
a otra radiación del cuerpo negro.
El sensor infrarrojo es sensitivo a la radiación IR sobre el rango de
4100 a 4700 nanómetros (4.1 a 4.7 microns). No es sensible a la radiación
continua de rayos X, rayos gamma o radiación generada durante la
soldadura de arco. Sin embargo, responderá a fuego, luz solar oscilante y
otras fuentes de radiación del cuerpo negro.
La radiación IR que es generada por una flama llega al detector en
pulsaciones y “oscilación”. Estas pulsaciones están presentes en todas las
flamas, y son creadas por una mezcla turbulenta de combustible con aire y la
ignición de átomos de hidrocarburos en el proceso de combustión. Por esta
razón, el circuito electrónico en el detector monitorea la salida del elemento
sensor de IR para la amplitud apropiada, y una frecuencia de oscilación entre
4 y 16 ciclos por segundo. Si se cumplen todos los requerimientos de
radiación y oscilación, se genera una señal de fuego. Este criterio dual para
el detector de IR da por resultado una acrecentada confiabilidad del detector
de flama.
Cuando ambos sensores detectan un fuego, es enviada una señal al
controlador. Por el uso de un sensor de UV y de uno de IR, el C7052J es
capaz de discriminar contra prácticamente todas las fuentes de falsas
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alarmas y responder sólo a un fuego verdadero.
Ambos detectores están equipados con el elemento de Integridad
Optica (oi) es realizada en cada detector una vez cada minuto, y verifica la
limpieza de la ventana de observación, así como el funcionamiento adecuado
del sensor y los componentes electrónicos del detector. En caso de que
ocurra una falla del detector. En caso de que ocurra una falla del detector, se
detecta rápidamente y se identifica en un despliegue digital en el panel
frontal del controlador.
CONTROLADOR.
El controlador R7494 con base de microprocesador monitorea
continuamente las salidas de todos los detectores conectados a él. Si se
detecta fuego, las salidas apropiadas se activan.
Si el detector tipo UV/IR envía una señal que excede los requisitos de
longitud de compuerta, compuertas consecutivas y selección de conteo,
inmediatamente se energiza una salida de estado sólido. Esta salida de
alarma se usa típicamente para controlar un mecanismo externo para dar
una señal de manera visual o audible de una condición de fuego. Puesto que
estas alarmas pueden ser perturbadoras para el personal que responde al
fuego, se ha proporcionado también un medio de silenciar la alarma. El
controlador está equipado con un botón TEST/ACCEPT, que desactivará la
salida de alarma sin afectar las salidas Lógicas de Fuego o Zona. La alarma
puede ser silenciada también con un interruptor silenciador de alarma a
control remoto.
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Cada uno de los ocho canales tiene su propia salida de zona de
estado sólido independiente, que es energizada inmediatamente al
detectarse un fuego que continúa para la duración seleccionada (longitud de
compuerta y compuertas consecutivas) y la intensidad seleccionada
(selección de conteo). Un LED en el panel frontal del controlador se ilumina
para mostrar para el detector está respondiendo al fuego.
Si la señal de fuego de los detectores que responden satisface los
requisitos de votación, también tendrá lugar la actuación de una o ambas
salidas de lógica de estado sólido. Esta característica de lógica de votación
permite a los detectores ser “agrupados” y generar una salida lógica si se
reúnen ciertas condiciones.
El panel frontal de R7494 proporciona interruptores para selección de
modo de operación e inicio de funciones de prueba. También proporciona
LEDs y despliegues digitales para indicación de información del status del
sistema.
El C7052J tiene un cono de visión nominal de 80 grados con la
sensibilidad más elevada a lo largo de su eje central.
El tiempo de respuesta es una función del tamaño del fuego y
distancia. El detector responderá a un fuego intenso en menos de 5
segundos.
El controlador está diseñado para operar desde cualquier voltaje en el
rango de 18 a 35 Vcd.
El detector requiere un suministro externo de 24 Vcd (rango de 18 a
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35 Vcd).
1.3.2. DETECTOR UNITARIO DE LLAMAS UV/IR (U7652) El detector de llamas UV/IR modelo U7652 es un aparato de detección
unitario para incendios en el que se incorporan detección, procesamiento de
señales y componentes de conmutación en una cubierta protectora a prueba
de explosión. Está diseñado para proporcionar protección confiable contra
incendios en aplicaciones donde el uso de detectores independientes
ultravioletas (UV) o infrarrojos (IR) pueden causar falsas alarmas.
Cuando se usa solo, un detector de UV puede responder a fuentes de
radiación ultravioleta que no son llamas, como el alumbrado, los rayos X o la
soldadura eléctrica de arco. De la misma manera, un detector IR puede
responder a varios objetos calientes, como la intermitencia de la radiación de
calefactores eléctricos o conductos múltiples de extracción de aire.
En el U7652 que opera a base de un microprocesador se combinan un
sensor de UV y un sensor de IR de frecuencia sencilla en un solo aparato
que requiere respuesta simultánea de ambos sensores para activar el
relevador de alarma de incendio. Estos dos elementos detectores verifican
porciones diferentes del espectro de radiación y no tienen prácticamente
ninguna fuente de falsas alarmas. Esto hace posible que ignore fuentes de
radiación que afectan a los detectores independientes de UV o de IR y pueda
además responder en caso de un incendio real aunque existan fuentes de
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falsas alarmas potenciales como la soldadura eléctrica de arco, los rayos X o
algunos objetos vibratorios calientes.
Este detector esta equipado con la función de prueba de integridad
óptica (oi). La prueba de oi se realiza tanto en el sensor de UV como en el
sensor IR para verificar la limpieza de las componentes ópticos del detector,
así como el funcionamiento correcto de lo sensores y de los componentes
electrónicos del detector.
A continuación se menciona algunos ejemplos de instalaciones en
donde se usan detectores UV/IR de Det-Tronics en sistemas de protección
automatizados contra incendios:
• Terminales de carga de transporte de gasolina.
• Plataformas de perforación y procesos de combustibles en el mar.
• Estaciones de almacenamiento de combustible en tanques grandes.
• Refinerías.
• Estaciones de carga y almacenamiento de butano y propano.
• Estaciones de compresores de gasoductos
• Estaciones de recolección de gas.
• Contenedores de turbinas.
• Hangares de aviones.
• Cuartos de atomización de pintura.
• Plantas petroquímicas.
Existen dos tipos de detectores para este modelo:
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U7652C3 – RELEVADOR AUXILIAR El modelo U7652C3 ofrece un tercer relevador (auxiliar) que se puede
programar en el lugar de la instalación para operar respondiendo ya sea a
radiación UV solamente o a radiación UV o IR por separado. Esto lo hace
ideal para aplicaciones que, además de la detección de llamas, requieren la
detección de radiación que podría indicar un problema o una fuente de
alarma falsa potencial. Por ejemplo, en aplicaciones de atomización de
pintura electrostáticamente la presencia de altos niveles de arcos y coronas
que emiten radiación UV indican un mal funcionamiento en el proceso de
pintura.
U7652C4 CON SALIDA DE 4 A 20 Ma El modelo U7652C4 proporciona una salida de corriente continua de 4
a 20 mA. Los niveles de salida de corriente específicos indican las
condiciones de operación normal, falla del sistema, UV solamente, IR
solamente, detección instantánea y detección retardada de las llamas.
CARACTERÍSTICAS • Detector y controlador integrados en una sola unidad.
• Responde a un área de 930cm2 (1 pie cuadrado) de gasolina
ardiendo a 15 metros (50 pies) de distancia.
• Respuesta a la presencia de llamas aun cuando existan fuentes
de falsas alarma que emiten radiación UV o IR.
• Salidas de relevador para señalización de incendio y de falla.
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• Salida opcional de 4 a 20 mA disponible.
• Relevador auxiliar opcional disponible que responde ya sea a
radiación UV o a radiación UV o IR.
• Salida de alarma seleccionable con enclavamiento (lacheable) o
sin (no lachable).
• Tiempo de respuesta seleccionable de 0,5 a 3 segundos.
• Indicadores LED para operación normal, incendio, falla, UV
solamente e IR solamente.
• Prueba oi seleccionable para iniciarse automáticamente y/o
manualmente.
• Controlado por microprocesador.
• Algoritmos de incendio y de falla que aseguran confiabilidad.
• Un temporizador de alerta (Watchdog) verifica la operación del
programa.
• Su diseño modular permite fácil reemplazo de módulos de
sensores en el lugar de la instalación.
• Tableros de circuitos impresos con tecnología de montaje en
superficie.
• Adecuado para cableado de estilo D (clase A).
• Alto grado de inmunidad a prácticamente todas las fuentes de
falsa alarma que se encuentran comúnmente.
• Cubierta protectora a prueba de explosión aprobada por FN,
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certificada por CSA y certificada por BASEEFA/CENELEC.
El detector de llamas U7652 UV/IR es un aparato a prueba de
explosiones que se compone de un sensor de UV y un sensor IR montados
lado a lado en una caja de conexiones, la cual contiene circuitos de control
basándose en un microprocesador. Este arregla de montaje permite que
ambos sensores vigilen la misma zona peligrosa con un cono de visión de 90
grados.
El sensor de UV responde a radiación de alta energía con longitudes
de onda de 0.185 a 0.245 micras (1850 a 2450 amstrongs). Detecta radiación
de fuentes tales como llamas, soldadura eléctrica de arco, rayos X y rayos
gamma. Sin embargo, no es sensible a la radiación del sol o de la mayoría
de las radiaciones de cuerpos negros.
El sensor de IR es sensible a radiación infrarroja en un margen de 4.2
a 4.7 micras. No es sensible a radiación continua de rayos X, rayos gamma o
radiación generada durante la operación de soldadura eléctrica de arco. Sin
embargo, responderá al fuego y a fuentes de radiación intermitente de
cuerpos negros (calor). La radiación IR generada por las llamas llega al
detector en impulsos o parpadeo. Estos impulsos están presentes en todas
las llamas y son creados por la mezcla turbulenta del combustible con el aire.
Por esta razón, los circuitos electrónicos en el detector vigilan la salida del
elemento sensor de IR para determinar la amplitud apropiada y la frecuencia
de parpadeo entre 4 y 16 ciclos por segundo. Si ambos requisitos de
radiación y parpadeo se cumplen, se genera una señal de incendio. Este
71
criterio doble para el detector de IR ofrece una mejor confiabilidad.
Los circuitos de control basado en microprocesador ubicados dentro
de la caja de conexiones del detector vigilan continuamente los dos
sensores, evaluando la señal o señales con algoritmos de incendio y falla
para determinar el estado de la corriente del detector. Cuando ambos
sensores detectan simultáneamente la presencia de llamas, el
microprocesador genera una señal de incendio, la cual activa el relevador de
incendio e ilumina los indicadores LED. Además, hay un temporizador de
alerta (Watchdog) que asegura que el programa funcione correctamente.
Todos los detectores U7652 unitarios de UV/IR se entregan con dos
relevadores de salida estándar. El relevador de incendio tiene contactos
SPDT (normalmente abiertos/normalmente cerrados) y el relevador de falla
tiene contactos SPST (normalmente abiertos). Los relevadores tienen una
capacidad nominal de 5 A a 30 VCC.
El relevador de incendio no excitado se excita al detectar un incendio
que cumple con los criterios de reconocimiento del fuego. También es
programable en el lugar de la instalación (usando un enchufe de puente)
para operación ya sea con enclavamiento o sin enclavamiento. Cuando se
selecciona la operación con enclavamiento, el relevador es restablecido
quitando la energía de entrada por un mínimo de 0.1 segundo. Este se excita
un segundo después de conectar la energía al detector y permanece
excitado hasta que se detecte una falla. El relevador de falla pierde su
excitación en el caso de pérdida de energía de entrada, si se detecta una
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falla de oi, o si ocurren otros problemas como el de un sensor,
microprocesador o fuente de energía interna. Trabaja con contactos no
enclavados y se restablecerá automáticamente al corregir la condición de
falla.
U7652C3. El modelo U7652C3 tiene un relevador adicional (auxiliar) el cual, a
diferencia del relevador de incendio, requiere la presencia de radiación en un
sensor solamente para accionar el relevador. El umbral para accionamiento
del relevador auxiliar es el mismo que el criterio de umbral de UV e IR para el
relevador de incendio.
La operación del relevador se puede seleccionar en el lugar de la
instalación para accionamiento cuando se detecte radiación “UV solamente”
o cuando se detecte radiación “UV solamente, IR solamente”. El detector se
embarca de fábrica con un enchufe de puente seleccionable en el lugar de la
instalación “UV solamente”.
El relevador auxiliar está normalmente en estado no excitado y se
entrega con contactos normalmente abiertos con capacidad nominal de 1 A a
30 VCC. Opera con contactos no enclavados cuando responde a una
condición de UV solamente o IR solamente. Cuando responde a una
condición de incendio (UV e IR detectadas al mismo tiempo), el relevador
auxiliar enclavará sus contactos solamente si se ha seleccionado la
operación con enclavamiento cuando se programó el detector. Si se ha
seleccionado la operación con contactos no enclavados, relevador auxiliar
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regresará a su estado de contactos normalmente abiertos cuando ya no se
detecten llamas.
U7652C4. El modelo U7652C4 tiene una salido de corriente continua adicional de
4 a 20 mA para indicar las condiciones del estado del sistema. La tabla 1
muestra las condiciones de estado del detector que corresponden a cada
nivel de corriente (el modelo U7652C4 no puede proporcionarse con un
relevador auxiliar).
Tabla 1. Nivel de corriente para estado del detector (U7652C4)
Nivel de Corriente ( ± 0.5 mA) Estado del Detector
0 mA
2 mA
4 mA
8 mA
12 mA
16 mA
20 mA
Falla
Falla de oi
Operación normal
IR solamente
UV solamente
Alarma instantánea
Alarma de incendio
Manual de la serie U7652 marca Det-Tronics
La alarma instantánea (16 mA) se activa aproximadamente 0.5
segundos después de que se hayan alcanzado los umbrales de UV e IR
cuando el conector de puente de tiempo de respuesta de alarma
seleccionable en el lugar de instalación esté en la posición de 3 segundos. Si
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el conector de puente está en la posición de 0.5 segundos, la alarma
instantánea no se activará, ya que es la misma que la alarma de incendio (20
mA).
INDICADORES LED. Dentro de cada ventanilla de observación del sensor se encuentra un
par de indicadores rojos LED (cuatro indicadores LED en cada detector). Los
dos indicadores LED de cada sensor se iluminan simultáneamente para
proporcionar un aviso visual de las condiciones de estado del detector, tales
como operación normal, incendio, falla, UV solamente e IR solamente.
Cuando se selecciona la prueba automática de oi, la operación normal
es indicada por señalización intermitente de ambos pares de indicadores
LED, una vez cada cinco segundos. Cuando se selecciona la prueba manual
de oi, la operación normal es indicada por parpadeo alternante a intervalos
de cinco segundos (parpadea UV, después de cinco segundos parpadea IR
volviendo al ciclo).
Todos los indicadores LED se encienden para indicar una condición
de incendio. Los indicadores LED se enclavan en una condición de incendio
si el detector ha sido programado para operación de relevador con
enclavamiento.
Cuando una fuente de UV solamente o IR solamente se encuentra
presente, los indicadores LED del sensor correspondiente se encienden y
permanecen encendidos hasta que se elimine esa fuente.
Si ocurre una falla en cualquiera de los sensores, el indicador LED
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correspondiente dejará de parpadear. Una pérdida de energía de entrada
causará que todos los LEDs dejen de parpadear. Una falla del tablero
principal dentro de la cubierta protectora del detector normalmente casará
que los indicadores LED dejen de parpadear.
La tabla 2 ilustra la condición de relevador de incendio, relevador de
falla e indicadores LED para estado de cada detector.
Tabla 2. Tabla de estado del detector
Estado LED de UV LED de IR Revelador de Incendio
Relay de Falla
Normal
Falla de UV
Falla de IR
Falla General
UV de Fondo
IR de Fondo
Incendio
Prueba Manual de oi
Parpadea
Apagado
Parpadea
Apagado
Encendido
Apagado
Encendido
Encendido
Parpadea
Parpadea
Apagado
Apagado
Apagado
Encendido
Encendido
Encendido
No excitado
No excitado
No excitado
No excitado
No excitado
No excitado
Excitado
Excitado
Excitado
No excitado
No excitado
No excitado
Excitado
Excitado
Excitado
Excitado
Manual de la serie U7652 marca Det-Tronics
El modelo U7652 tiene una cubierta protectora a prueba de explosión,
de polvo y de agua, diseñada para instalarse en lugares peligrosos de
ambientes interiores y exteriores. La cubierta protectora del detector se
ofrece construida de aluminio libre de cobre (roja) o de acero inoxidable 316.
Este modelo detecta fuego de gasolina de 30,5 cm2 (1 pies cuadrado)
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a una distancia de 15 m (50 pies), fuego de JP4 61 cm2 (2 pies cuadrados) a
una distancia de 30,5 m (100 pies) y fuego JP4 de 3 m2 a una distancia de 46
m (150 pies) (ajuste de 0.5 segundos). Tiene un cono de visión nominal de
90 grados con la sensibilidad más alta a lo largo de su eje central (ver figura
9).
1.3.3. DETECTOR DE LLAMA INFRARROJO MULTIESPECTRAL X3300 CON SALIDA DE PULSO DET-TRONICS
El X3300 es un detector de llama infrarrojo multiespectral. Provee una
detección sin igual desde un encendedor hasta combustibles pesados de
hidrocarbón, combinados con un alto grado de rechazo a falsas alarmas. Es
apto para usarlo en aplicaciones interiores y exteriores con clasificación
clase I, II y III.
Figura 9. Campo de visión nominal de 90° Manual de la serie U7652 marca Det-Tronics
77
El X3300 contiene tres sensores IR, una circuitería procesadora de
señal, y relays de fuego y falla. Un LED tricolor en la placa frontal, indica las
condiciones de normal, alarma de fuego y falla. Entre las opciones
configurables están:
• Integridad óptica (oi) automática o normal
• Operación de ralays de fuego o falla.
- Contactos normalmente abierto o normalmente cerrado.
- Relay de fuego normalmente energizado o normalmente
desenergizado.
- Lacheable o no lacheable.
• Salida de 4 a 20 mA opcional.
• Disponible en aluminio y en acero inoxidable.
En la tabla 3 se indica la condición del LED para cada estado del
detector.
Tabla 3. Indicador de estado del detector
Estado del Detector Indicador LED Encendido/Operación Normal Verde
Falla Amarillo Fuego (alarma) Rojo
Sensibilidad Media Dos destellos amarillos durante el encendido
Sensibilidad Muy Alta Cuatro destellos amarillos durante el encendido
Manual de modelo X3300 marca Det-Tronics
El X3300 es configurado en la fábrica para operar como se específica
cuando es ordenado. En la tabla 4 se describe la explicación funcional para
78
cada opción.
La opción de corriente de salida de 4 a 20 mA dc (opcional) es
destinada a transmitir la información de condición del detector a otros
dispositivos. El circuito puede ser cableado en configuraciones aisladas o no
aisladas y pueden manejar una resistencia máxima de 500 ohms de 18 a
19.9 V dc y 600 ohms desde 20 32 V dc. La tabla 5 indica la condición del
detector representado en varios niveles de corriente. La salida es calibrada
en la fábrica, con ninguna necesidad de calibración.
79
Tabla 4. Opciones de configuración de fábrica (no cambiables en el campo)
Opción Configuración Disponible
Sensibilidad • Detecta un pies cuadrado de fuego de gasolina a 210 pies (sensibilidad muy alta) o 100 pies (sensibilidad media)
Integridad óptica (oi) * Oi automática – Chequea automáticamente la circuitería interna y el estado de las ventanas de visión para asegurar una debida operación. Si existe alguna falla una LED ámbar enciende • Oi manual – La prueba de estado de las ventanas de visión puede ser iniciado manualmente cerrando un swich externo que es eléctricamente conectado entre el oi y la tierra del circuito. • La circuitería interna es automáticamente probado independientemente de la prueba oi manual.
Lacheble/no Lacheable • Lacheable – El relay permanece en condición de “fuego” después que el incendio se ha detectado hasta que la alimentación es ciclada. * No Lacheable – El relay permanece en la condición de “fuego” solo mientras el fuego se está detectando.
Normalmente energizado/desenergizado
• Normalmente energizado – El relay de fuego es energizado en la condición de “no incendio”. * Normalmente desenergizado – El relay de fuego es desenergizado en condición de “no incendio”
Relay De Fuego
Contactos normalmente abiertos/cerrado
* Normalmente abierto – Los contactos del relay de fuego están abiertos en la condición de “no incendio” • Normalmente cerrado – Los cont actos del relay de fuego están cerrados en la condición de “no incendio”.
Lacheble/no Lacheable • Lacheable – El relay permanece en la condición de “falla” después que una falla ha sido detectada hasta que la alimentación es ciclada. * No Lacheable – El relay permanece en condición de “falla” solo mientras la falla esta siendo detectada.
Normalmente energizado * Normalmente energizado – El relay de falla es energizado cuando no se presenta una falla.
Relay De Falla
Contactos normalmente abierto/cerrado
* Normalmente abierto – Los contactos del relay están abiertos cuando una falla este presente. • Normalmente cerrado - Los contactos del relay están cerrados cuando una falla este presente.
Salida 4 a 20 mA
• El nivel de corriente de salida indica la condición del status del detector.
80
* Configuración Estándar
Manual de modelo X3300 marca Det-Tronics Tabla 5.
Condición de status del detector indicado por nivel de corriente Nivel de
Corriente Status del
detector 0 mA 1 mA 2 mA 3 mA 4 mA
20 mA
Circuito abierto Falla general
Falla oi Alto fondo IR
Operación normal Alarma
Manual de modelo X3300 marca Det-Tronics El detector tiene un cono de visión de 90° (horizontal) con la mayor
sensibilidad a lo largo de su eje central. A diferencia de los detectores
convencionales, el X3300 proporciona una amplia cobertura en un mínimo de
70% de la máxima distancia de detección (ver apéndice A).
La respuesta del detector es dependiente con el tipo del combustible,
la temperatura del combustible y el tiempo requerido por el fuego para estar
en equilibrio. Para todas las pruebas de fuego, deben interpretarse los
resultados según una aplicación individual.
En la aplicación de cualquier tipo de dispositivo sensitivo como un
detector de llama, es importante saber todas las condiciones que puede
impedirle responder a un fuego, y también saber que otras fuentes además
del fuego puede ocasionar que el detector responda.
Arcos de soldadura no pueden ser realizados dentro de los 40 pies de
la sensibilidad muy alta del detector (10 pies para sensibilidad media del
detector). Es recomendado que el sistema sea inhabilitado durante las
operaciones de soldadura donde una falsa alarma no puede ser tolerada. Las
81
soldaduras a gas requiere que el sistema sea inhabilitado dado que la
antorcha es un fuego. Los electrodos (varillas) de los soldadores pueden
contener recubrimiento de materiales orgánicos que se queman durante la
soldadura y son detectados por el X3300. Los electrodos con recubrimiento
de arcilla no se queman y no son detectados por el X3300.
Sin embargo, la inhabilitación del sistema siempre es recomendada,
ya que el material que va a ser soldado puede estar contaminado con
sustancias orgánicas (pintura, aceite, etc.) que pueden quemarse y
posiblemente dispara el X3300.
El X3300 debe ser localizado no menos de 3 pies de luces artificiales.
Éstas no deben ser posicionadas donde estén apuntando directamente al
detector.
El detector es resistente a interferencia radiofrecuencia y
electromagnética. No responde a un radio de 5 W a distancias mayores de 1
pies, por lo tanto no debe ser operado un radio cerca (1 pies) del detector.
El X3300 es un dispositivo multiespectral IR con detección limitada a
combustibles de carbono. No debe ser utilizado para detectar fuegos que no
contengan carbón, tales como hidrógeno, sulfuro y metales ardientes.
El sistema debe ser cableado usando un cable blindado de calibre de
14 a 22 AWG (American Wire Gauge). Esta selección de medida debe
basarse en el número de detectores conectados, el voltaje suministrado y la
longitud del cable. El voltaje de alimentación mínimo es de 18 Vdc.
Para mantener la máxima sensibilidad del detector, las ventanas de
82
visión deben mantenerse relativamente limpias.
El X3300 contiene componentes que no necesitan ser mantenidos por
el usuario y nunca debe ser abierto.
Ya que el detector es poco afectado por contaminación como otros
detectores, la remoción de la placa oi necesitado bajo condiciones extremas.
Además, no es necesaria una perfecta limpieza, porque las radiaciones
infrarrojas no son absorbidas significadamente por finas películas de aceite
y/o sal. Si una condición de falla permanece indicada después de ser
limpiadas las ventanas de visión se debe remover y limpiar la placa oi.
1.3.4. SISTEMA EAGLE QUANTUM El sistema Eagle Quantum sirve como roles diferentes en el monitoreo
y protección de áreas peligrosas. Es un sistema de detección y extinción de
fuego integrado en una red de comunicación digital tolerante a fallas. El
sistema usa una arquitectura distribuida avanzada que es igualmente capaz
de monitoriar señales de procesos análogos como combustible o
concentraciones de gases tóxicos, y tipos de dispositivos de señales
discretas tales como alarmas de fuego manuales y detectores de calor, tanto
como detección de llamas ópticos Det-Tronics. Esta información del sensor
es luego transmitida a la unidad de control para ejecutar la lógica de
supresión de fuego, para el agente de control, señalamiento, y salidas de
anunciamiento, y comunicarlo con un sistema interface donde se encuentre
83
un operador externo para configuración y monitoreo.
El sistema está capacitado de:
• Disparo de un sistema de diluvio o acción anticipado para suprimir un
incendio
• Capacidad de hasta 244 dispositivos de campo direccionables y 32,500
pies (10,000 m) de cableado en la red.
• Soporta hasta 6 extensiones de red.
• Compatible con detectores de llama y gas Det-Tronics.
• Adapta una variedad de dispositivos de otra marca que tengan salidas de
4 a 20 mA o “contactos secos”.
• Lazo de comunicación tolerante a fallas.
• Memoria no volátil para alarma y calibración.
• Diagnóstico interno.
• Lógica programable.
• Capacidad de comunicación con Modbus RTU Master/Slave y Allen
Bradley DF1, por medio de dos puertos seriales eléctricamente aislados.
• Hasta 4 puertos y 4 controladores lógicos.
• Hasta 75 amperes de corriente para alarma por fuente de poder.
• Aprobado por FM y ANSI/NFPA-72 (National Fire Alarm Code).
• Certificado por FM, CSA, CENELEC y CE Mark.
84
DESCRIPCIÓN DE LOS PRINCIPALES COMPONENTES
- DISPOSITIVOS DE CAMPO INTELIGENTES EN RED DE OPERACIÓN LOCAL/CIRCUITO LINEAL DE SEÑALIZACIÓN (LON/SLC)
EL LON/SLC es una red de comunicación digital tolerante a fallas, de
dos cables arreglados en un lazo empezando y terminando en la Unidad de
Control Local (LCU). EL LON/SLC soporta hasta 244 dispositivos de campo
inteligentes esparcidos a una distancia de hasta 32,500 pies (10,000 metros).
También sirve como el Circuito Lineal de Señalización para la
detección/supresión de fuego.
- UNIDAD DE CONTROL LOCAL (LCU)
EL LCU funciona como el corazón del sistema Eagle Quantum. El LCU
contiene tres módulos reemplazables que desempeñan las funciones de
comunicación, comando y control. Incluye todos los controles de interface
requeridos por el operador para un sistema de alarma de incendio, relays de
anuncio, display de información local e interfaces de configuración y
monitoreo del sistema por computadora.
- UNIDAD DE SALIDA LOCAL (LIOU) El LIOU consiste en un estante (rack) controlado por el LCU que
puede sostener hasta seis módulos FenwalNet 2000. Estos módulos
permiten a los circuitos de notificación (NACs), liberación de agentes de
supresión de fuego (CO2, Halón, FM200) usando relays supervisados, como
también relays no supervisados para otras necesidades.
85
OPERACIÓN TEÓRICA
Durante la operación normal, cada nodo en la red se monitorea cada
sensor vinculado u otra entrada, determinando si está en condición de
alarma, analiza su condición de funcionamiento, chequea la integridad de
red, y luego empaca esta información para la transmisión al puerto de
comunicación localizado en el LCU. Este reporte periódico estándar (SPR)
contiene 16 piezas de información discreta en el status del nodo y, donde
sea aplicable, también contiene el valor análogo del sensor. En el momento
de la configuración del nodo, la proporción del SPR puede ser establecida
donde sea entre 1 y 10 segundos.
En el LCU el puerto de comunicación recolecta todos los SPRs
entrantes desde los dispositivos de campo y coloca la información dentro de
la tabla de datos. Éstas están organizados en áreas de la memoria de en los
puertos que pueden ser leídos por dispositivos externos usando uno de los
puertos seriales. Si cualquiera de los SPRs indica una condición fuera de
tolerancia, el puerto muestra esta información en el display de su panel
frontal. Este puerto tiene también cuatro relays programables cuya acción
puede ser programado para eventos en los SPR de los nodos monitoreados.
Además de SPR, de los nodos usados como parte del sistema de la
detección y de la supresión de fuego, tal como detectores de incendios o
dispositivos iniciadores (Initiating Device Circuits IDCs) interconectados con
los detectores del calor, los puntos manuales de la llamada, etc., envía un
informe de supervisión estándar (SSR) al controlador lógico, localizado en la
86
unidad de control local (LCU). El controlador lógico, el cual maneja la lógica
de supresión de fuego, usa estos mensajes SSR para verificar si el nodo
usado en la lógica de alarma y supresión de fuego están activos y capaz de
comunicar. Si el controlador lógico no recibe un SSR desde un nodo
requerido, anunciará una condición de “avería”.
Si una alarma de fuego es detectada por un detector de llama o un
dispositivo iniciador, el nodo afectado enviara un reporte excepcional de
reconocimiento (AER) especial directamente al controlador lógico. El AER es
transmitido tan pronto una alarma es detectada para maximizar el
desempeño del sistema. Cuando el controlador lógico recibe el AER, envía al
nodo original un mensaje reconociendo su recepción. Si el nodo que originó
el AER no recibe un reconocimiento, retransmitirá el AER hasta que lo reciba.
Este intercambio de mensajes es usado para asegurar que mensajes críticos
son recibidos en todos los registros apropiados a través del sistema.
Una vez que el controlador lógico recibe un mensaje de alarma de
fuego desde un dispositivo de campo, la “lógica fija” activará los circuitos
internos de anuncio, los cuales consisten en las alarmas tanto visibles como
audibles. La “lógica programable” ejecutará cualquier votación, temporizador,
y/o lógica de zona específica y secuencialmente activar los circuitos
apropiados para los circuitos de la aplicación de la notificación (NACs),
circuitos de accionamiento y relays de salidas no supervisadas.
El panel frontal del controlador lógico tiene dos pulsadores.
“Reconocimiento” (acknowledge) silenciará la alarma audible interior e
87
iluminará el LED de reconocimiento localizado en el panel frontal al lado del
pulsador de “reconocimiento”. “Silenciador” (silence) silenciará NACs
seleccionados en el campo e iluminará el LED de “silenciador” localizado en
el panel de control al lado del pulsador “silenciador”. El controlador lógico
también presenta un switch con llave para reiniciar el sistema luego que un
evento ha terminado.
OPERACIÓN DE LA RED DURANTE UNA CONDICIÓN DE FALLA El sistema Eagle Quantum utiliza una técnica patentada única para
detectar problemas en la red de cableado de comunicación. Esta
característica reduce al mínimo la posibilidad de una interrupción de la
comunicación en el acontecimiento de una avería del cableado en el lazo de
la comunicación y puede también servir como ayuda en la localización de
averías.
La red de comunicaciones se construye como un lazo que empieza y
termina en un par de puertos de comunicación localizados en la LCU. Los
nodos se comunican con la LCU sobre el LON/SLC según lo demostrado en
la figura 10
Figura 10. Comunicación normal en la red digital. Manual del modelo Eagle Quantum System marca Det-Tronics
88
Cada nodo de los dispositivos de campo contiene tanto el hardware
como el software necesario para aislar y re-encaminar la comunicación en
cualquier eventualidad de falla en el cableado de la red. Cuando un problema
ocurre en alguna parte dentro del cableado de la red, el puerto de
comunicación situada en la LCU anuncia la avería, mientras que el trazado
de circuito de aislamiento de fallas aísla los nodos afectados en la sección de
la red donde ha ocurrido la avería. La comunicación de tal modo se asegura
y continuará sobre la red (ver figura 11).
Un simple abierto o corto en el LON/SLC no va a afectar la
comunicación del sistema entre los dispositivos de campo y el puerto. La
comunicación continuará hasta que el problema en el cableado pueda ser
reparado.
En algún evento donde existan múltiples fallas de cableado en la
Falla en cableado
Figura 11. Comunicación con una falla en el cableado de la red. Manual del modelo Eagle Quantum System marca Det-
Tronics.
89
LON/SLC, los nodos entre las fallas continuarán funcionando, pero las
averías evitarán que se comuniquen con el puerto. En el ejemplo que se
muestra en la figura 12, los nodos del 1 al 4 se comunican usando un puerto
de comunicación (trayectoria A) y los nodos 7 y 8 usan el otro puerto
(trayectoria B). Los nodos 5 y 6 están incapaces de reportar al puerto porque
están aislados por dos fallas en el cableado.
El LCU contiene un módulo de aislamiento que chequea el LON/SLC
de alguna falla de tierra. Si se detecta una avería de tierra, es indicada por
un LED en la placa frontal del módulo de aislamiento. El módulo del
aislamiento también asegura la comunicación con los dispositivos del campo
incluso si hay un corto circuito de LON/SLC directamente adyacente a la
LCU.
Todos los dispositivos de campo del Eagle Quantum se diseñan para
Falla de cableado
Trayectoria A Trayectoria B
Figura 12. Comunicación con múltiples fallas en cableado en la red. Manual del modelo Eagle Quantum System marca Det-
Tronics.
90
crear un "paso a través" del circuito para el cableado de la red en una
pérdida de energía en el nodo. Esto asegura integridad de la red incluso
cuando un nodo está en servicio o se ha dañado. La entrada de la
comunicación en la LCU reportará apagado de nodos como "no
comunicándose".
UNIDAD DE CONTROL LOCAL (LCU) La unidad de control local es el corazón del sistema Eagle Quantum.
Los dispositivos externos tales como PLCs o DCSs interconectan a través del
LCU, la detección de fuego y la lógica de accionamiento reside en la LCU,
control de accionamiento, señalización, y las salidas del anuncio son
manejadas por la LCU, y la Red de Operación Local/Circuito de Línea de
Señalización (SLC), a través del cual todos los dispositivos de campo se
comunican, comienza y termina su lazo en la LCU.
Físicamente, el LCU consiste en una carcaza que ocupa tres espacios
en el gabinete, en donde se encuentran el puerto de comunicación, el
controlador lógico, y el módulo de aislamiento. Todo el cableado externo se
encamina a través de entradas por debajo y los lados de la unidad. Los
terminales de cableado son protegidos por una cubierta desprendible. La
LCU se puede instalar en las locaciones peligrosas Clase I, División 2.
CONTROLADOR LÓGICO El controlador lógico Eagle Quantum usa siete microprocesadores y
técnicas paralelas de procesamiento para ejecutar la lógica usada para la
supresión de fuego. La abundancia de operadores lógicos permite el
91
desarrollo fácil de casi cualquier tipo imaginable de operaciones de
supervisión y operaciones sincronizadas que se puedo necesitar en un
sistema de la supresión del fuego. El regulador de la lógica soporta la de
ANSI/NFPA 72 clase A, comunicación estilo 7 con los dispositivos de campo.
PUERTO DE COMUNICACIÓN El puerto de comunicación del sistema Eagle Quantum se comunica
con dos acoplamientos seriales para la configuración y supervisión. Esto
permite la configuración de dispositivo usando un sistema comprensivo de
herramientas de software realizados por Det-Tronics. La supervisión se
proporciona a la Estación Interfaz de Operador (OIS) con los protocolos
compatibles Modbus o Allen-Allen-Bradley. La entrada también proporciona
cuatro relays programables que pueden ser utilizados para anunciar las
condiciones que son supervisadas por los dispositivos en el LON/SLC.
MÓDULO DE AISLAMIENTO El módulo de aislamiento protege la integridad del cableado LON/SLC,
aislando cortos y monitoriando fallas de tierra. También proporciona
aislamiento eléctrico para los dos puertos de comunicación serial entre el
puerto de comunicación y otros dispositivos (PLC, DCS, etc.).
CAPACIDAD DEL SISTEMA El sistema básico del Eagle Quantum soporta un lazo de
comunicación que consiste en hasta 60 nodos de detección y hasta 2000
metros de cableado. La adición de un extensor de red al lazo permite que
sea ampliado por hasta 40 nodos con 2000 metros adicionales de cableado.
92
Hasta 6 extensores de red se pueden utilizar en un solo sistema, soportando
hasta 244 de los nodos del campo y hasta 10.000 metros de cableado.
TIEMPO DE RESPUESTA VS. TAMAÑO DEL SISTEMA Al diseñar un sistema, es importante tomar en cuenta que al aumentar
el número de nodos en el lazo de la comunicación puede dar lugar a un
aumento en la cantidad de tiempo requerida para un mensaje de cambio de
estado de un nodo de la detección alcanzar el ordenador huésped.
El puerto requiere una longitud de tiempo finito de procesar cada bit de
información que se transfiere a lo largo de la red de comunicaciones.
Mientras que el número de nodos aumenta, aumenta la cantidad de datos se
estén procesando como también el tiempo requerido para procesar los datos.
Consecuentemente, el tiempo de actualización para cada nodo se debe
aumentar para acomodar el tráfico adicional para un sistema grande (un
segundo mínimo para cada 50 nodos).
CABLEADO DE ALIMENTACIÓN El voltaje de entrada en los dispositivos del campo debe ser mínimo
de 18 VDC para asegurar la operación apropiada de los dispositivos. Por lo
tanto, es importante considerar el tamaño (calibre) del cableado de la energía
y la distancia del cableado de la fuente de alimentación. Mientras que la
distancia del cable aumenta, se requiere un alambre de un diámetro más
grande para mantener un mínimo de 18 VDC en el dispositivo.
93
1.3.4.1. DETECTOR DE LLAMA UV/IR EQ2200UVIR
La serie de detección de llama EQ2200UVIR están diseñados para
proveer una protección contra incendio confiable en aplicaciones donde el
uso solo de detectores ultravioletas o infrarrojos pueden resultar falsas
alarmas. Cuando un detector se utiliza sólo, el detector puede responder a
fuentes de radiaciones además del fuego, tales como descargas eléctricas
(rayos, relámpagos, etc.), rayos X o soldaduras de arco. Por otro lado un
detector IR puede responder a variados objetos calientes, tales como
parpadeo o radiaciones cortadas de calentadores eléctricos.
El EQ2200UVIR está basado en un microprocesador que combina un
sensor UV y un IR de frecuencia simple y se requiere una respuesta
simultánea de los dos para generar una alarma de fuego. Estos dos
elementos detectores monitorean porciones del espectro de radiación
diferentes y virtualmente no tienen fuentes comunes de falsas alarmas. Esto
habilita al detector a responder a un fuego real mientras ignoran fuentes de
falsas alarmas potenciales.
El circuito basado en un microprocesador dentro de la caja del
detector, monitorea continuamente los dos sensores, evaluando la señal con
algoritmos de fuego y falla para determinar la condición actual del detector.
Cuando los dos sensores simultáneamente detectan la presencia de fuego,
el microprocesador genera una señal de fuego, cual es enviada
inmediatamente a través del LON/SLC al controlador lógico en la unidad de
94
control local (LCU). Los LEDs, visibles dentro de la ventana de visión del
sensor UV también es inmediatamente encendido. El detector también
dispone de un “watchdog timer” (perro guardián) que asegura que el
programa de operación del detector se está ejecutando correctamente.
La salida del dispositivo es un mensaje de condición que es enviado al
puerto y al controlador lógico en el LCU a través del lazo de comunicación.
La respuesta del sistema al mensaje es determinada por el tiempo de
configuración.
El detector soporta ANSI/NFPA 72 Clase A, comunicación estilo 7 con
el LCU.
La identificación del dispositivo es realizada configurando un DIP
switch de ocho posiciones donde el rango de direcciones es de 5 a 250.
Es capaz de almacenar los últimos ocho días y horas en una memoria
no-volátil.
Está capacitado para realizar la prueba oi como todos los modelos
nuevos de la marca Det-Tronics, el cual se puede configurar manual y
automática.
Su rango de sensibilidad espectral es de 0.185 a 0.245 microns para
el espectro ultravioleta, y 4.45 para el espectro infrarrojo.
Su cono de visión es de 90° para un fuego de gasolina de 1 pies
cuadrado y 80° para un fuego de metano de 30 pulgadas, respondiendo a
distancias dependientes del tipo de combustible (ver tabla 5).
95
Tabla 6. Distancias máximas de respuesta en pies del detector UV/IR
Sensibilidad Rechazo a arco
30” de metano
1 ft2 de gasolina
1 ft2 de metanol
UV Standard
Baja Media Alta
Muy Alta
40 60 80
100
30 45 65
100
15 20 35 55
UV Rechazo a
arco
Baja Baja
Media Media Alta Alta
Muy Alta Muy Alta
Media Alta
Media Alta
Media Alta
Media Alta
35 35 55 55 60 65 85 85
30 30 40 40 50 50 65 65
10 10 15 15 25 25 50 50
IR Baja Media Alta
Muy Alta
40 55 65 90
65 75 90
100
40 45 55 60
Manual de modelo Eagle Quantum System marca Det-Tronics
1.3.5. DETECTOR UV/IR MARCA GENERAL MONITORS MODELO FL3100
El modelo FL3100 General Monitors es un detector combinado UV/IR
que esta diseñado para detectar fuegos no deseados mientras se mantiene
una inmunidad a falsas alarmas. Éste detecta fuegos monitoriando en los dos
rangos espectrales de ultravioleta e infrarrojo, haciendo de este inmune a
falsas alarmas causados por rayos, soldadura de arco, objetos calientes y
otras fuentes de radiación. Es capaz de detectar fuegos de hidrógeno, dado
que tiene un rango de longitud de onda más corta de 2.7 a 3.2 micrómetros,
facilitando salidas de alarmas directamente, sin comprometer la inmunidad a
falsas alarmas, pero proporcionando protección confiable a personas,
96
equipos e industrias.
Otras de las funciones que incluye este modelo son tres relees de
alarma/falla, y una salida serial RS-485 con protocolo MODBUS RTU para
enlazar hasta 128 detectores en serie o 247 con repetidoras. La salida RS-
485 permite información de status, alarma, falla y de operación como
solución de problema o programación de la unidad.
Como los detectores marca Det-Tronics, este modelo posee una
prueba interna que chequea la integridad del paso óptico (limpieza de la
ventan) y el circuito interno cada minuto. Esta prueba llamada COPM
(Continuous Optical Path Monitoring), atiende la misma operación o
funcionamiento de la prueba patentada Det-Tronics oi.
Su campo de visión es de 120° horizontal y 115° verticales, con una
sensibilidad de 50 pies (15.2m) de distancia para un pies cuadrado de fuego
de gasolina. Su tiempo de respuesta mínima es de 500ms, y se ajusta a
ambientes clasificados Clase I División 1.
1.3.6. CONTROLADOR GENERAL MONITORS MODELO FL802
El modelo FL802 General Monitors es un compacto, confiable y
versátil módulo de display multicanal para la detección de llama. Capaz de
monitorear hasta ocho detectores FL3100 (UV/IR). Posee tres salidas
discretas: Alarma, advertencia y falla. Aplicable en refinerías, plataformas de
perforación, abastecimiento de combustible, áreas de almacenamiento,
97
plantas químicas, recolección y distribución de gas, plantas petroquímicas,
etc.
1.4. SELECCIÓN DE PROPUESTAS MÁS ADECUADAS A LOS REQUERIMIENTOS DE LA ESTACIÓN Y DE LA EMPRESA
En varias visitas realizadas a diferentes estaciones de flujo y plantas
de gas de la empresa PDVSA, se pudo notar que los sistemas de detección
de incendios instalados son UV/IR (combinados), y dependiendo de la
cantidad de detectores, la cantidad de controladores que soportan los
mismos. Según investigaciones realizadas, las instalaciones que no tienen
este tipo de detección están en período de actualización y que la marca que
predomina es Det-tronics, lo que facilitó a esta investigación la elección de
alternativas existentes en el mercado.
Muchos de los operadores y trabajadores de estas instalaciones con
las cuales se pudo conversar acerca de este tipo de detección de llamas, se
encontraban en descontento dado que es un sistema que además de las
propiedades que tienen de inmunidad a falsas alarmas, cuando se realizan
operaciones donde se involucra la soldadura de arco y al mismo tiempo
existe un cuerpo u objeto que esté lo suficientemente caliente para emitir una
radiación infrarroja, éste se activaba dando una falsa alarma y por lo tanto se
accionaba algún sistema de extinción de incendio lo cual ocasionaba alguna
parada de una actividad o trabajo.
98
Además de este inconveniente, existe el alto mantenimiento que debe
realizarse a los detectores combinados (UV/IR), ya que cada ventana de
visión debe ser limpiado frecuentemente para evitar una baja de sensibilidad
del mismo.
Dado que el sensor UV posee un gas que se va deteriorando a
medida que pasa el tiempo y luego recibir radiaciones ultravioletas continuas,
este tubo donde se almacena el gas, debe ser reemplazado cada cierto
tiempo, lo que implica un chequeo periódico con una lámpara que emite una
radiación dentro del rango de longitud de onda UV y un gasto adicional a la
empresa.
Con respecto a los controladores que se deben instalar para realizar
un monitoreo y pruebas, sólo soportan hasta ocho detectores. Esto es otro
gasto adicional que se carga a la instalación cuando existen más detectores
de los que puede soportar el controlador.
Unas de las soluciones que presenta el personal de la empresa
representante en Venezuela de estos equipos marca Det-Tronics, este nuevo
detector modelo X3300 que contiene tres ventanas de visión que atienden a
tres rangos de longitud de onda diferentes en el espectro infrarrojo. Este
detector no requiere un reemplazo periódico de elementos sensores, de
hecho el equipo está sellado de fábrica dando una garantía de cinco años.
Los gastos de mantenimiento se reducen ya que sus ventanas de visión no
necesitan una perfecta limpieza, ya que las radiaciones infrarrojas no son
absorbidas significativamente por finas películas de aceite y/o sal, haciendo
99
de los períodos de mantenimientos más largos.
Otras de las ventajas que poseen estos detectores es un sistema de
calefacción interna que evita la condensación en las ventanas de visión, y la
opción de que su carcaza sea de acero inoxidable, lo hace apropiado en
instalaciones donde existan cambios de temperatura, como suele ocurrir en
la estación de flujo en estudio.
La efectividad de detección a un incendio es mayor que cualquier otro
detector existente en el mercado. A pesar de que su campo de visión es igual
a los otros, la distancia de detección efectiva se aumenta hasta un 70%
donde los 90° permanecen hasta 210 pies más que los convencionales.
Es un dispositivo que está preparado para ser instalado con el Eagle
Quantum System, el cual brinda una ventaja de ser un controlador capaz de
soportar hasta 244 dispositivos de monitoreo, bien sea detectores de
incendio, detección de gas y otros dispositivos. Es un sistema programable y
provee información muy detallada por medio de los display en su panel
frontal o un computador.
Gracias a estas alternativas que brinda el distribuidor autorizado de
Det-tronics a través de charlas, folletos, información en Internet y la ventaja
de una asistencia técnica y personalizada a la empresa PDVSA, donde se
establece solicitudes de equipos y accesorios y/o repuestos a través de
códigos SAP, la opción de instalar el sistema de detección de incendio en la
estación de flujo “A” marca Det-Tronics, se hace más atractiva. A diferencia
de los distribuidores autorizados más cercanos de la marca General Monitor,
100
no se pudo contactar para realiza consultas técnicas, precios, etc.
En la siguiente tabla (ver tabla 6) se muestra un cuadro comparativo
más explicativo, con algunas ventajas de los detectores UV/IR y los
detectores IR de triple frecuencia:
Tabla 6. Comparación de los detectores UV/IR y los IR de triple frecuencia
Detector UV/IR Detector X3300 Sensibilidad Una respuesta efectiva a un
fuego de gasolina de un pies cuadrado a un 50% de su máximo alcance (50 pies).
Una respuesta efectiva a un fuego de gasolina de un pies cuadrado a un 70% de su máximo alcance (210 pies).
Campo de Visión Cono de visión de 80° o 90°. Cono de visión de 90°. Mantenimiento Se requiere de una limpieza
de las ventanas de visión y la placa oi en períodos de tiempo cortos y se debe cambiar esporádicamente el tubo modular del sensor UV.
La limpieza de las ventanas de visión se hacen en períodos mas largos que los otros detectores dado que es menos afectado por contaminación y la placa oi se remueve extremas. No necesita algún reemplazo de cualquier elemento sensor.
Tiempo de Respuesta Relativamente de la distancia e intensidad del fuego puede variar de 1 a 5 segundos.
Los tiempos de respuesta son menores a 10 segundos.
Falsas Alarmas Cuando se hace presente algún objeto lo suficiente caliente para emitir una radiación infrarroja y una fuente emisora de radiaciones ultravioletas como soldadura de arco o tormentas.
Es inmune a radiaciones UV, y a radiaciones infrarrojas comunes (cuerpos calientes, reflejo del sol, etc.), gracias a sus tres ventanas de visión que acatan a una frecuencia diferente.
Costos 2,650$ 2,950$
Elaboración propia
Con las mediciones realizadas anteriormente en el objetivo 1.2 de este
trabajo, se determinó que una instalación de detectores UV/IR, se aumenta la
cantidad de sensores al instalar los detectores IR de triple frecuencia.
Al analizar las ventajas técnicas y económicas que poseen los
detectores modelo X3300, nos da la oportunidad de implementar en la
empresa un sistema nuevo que nos brinde confiabilidad, disponibilidad y bajo
en mantenimiento. Con esto se hizo un requerimiento al comité de
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racionalización de la empresa, el estudio de la inclusión de estos nuevos
detectores a la lista de equipos aprobados para la utilización en la empresa,
dado que por ser un equipo nuevo, no se les ha hecho el estudio requerido.
Sólo se encuentran aprobados los modelos Det-Tronics: R7404 (controlador
para detectores UV) C7050 (detector UV), R7494 (controlador para
detectores UV/IR) C7052 (detectores UV/IR), U7602E (detectores UV), y
U7652C4 (detectores UV/IR). Los modelos General Monitors aprobados son
FL3000 y FL3001 (sistemas de detección UV/IR).
La empresa distribuidora autorizada de la marca Det-Tronics en
Venezuela es la opción de un Try & Buy, lo cual consiste en realizar la
instalación de los equipos, hacerles el estudio de funcionamiento práctico por
un período determinado, y si el equipo cumple con las expectativas y
requerimientos por el cliente, entonces se realiza el pago.
El controlador que se debe usar para los detectores UV/IR debe ser el
modelo R7494. En la estación según los requerimientos se necesitan más de
ocho detectores para cubrir las zonas de riesgo a incendio, lo cual se debe
adquirir dos controladores ya que estos solo soporta hasta 244 detectores,
no solo de incendio, también de gas, etc., se reducen los costos de la
instalación con una diferencia de 4000$ aproximadamente. Para una
automatización de la estación donde se implementen detectores de gas, no
se necesitarán controladores para los mismos si se instala el controlador
Eagle Quantum.
