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Sistemas de alarma contra incendios e interacción de ascensores

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Dispositivo iniciador tipo estación de tracción con canalización Wiremold donde no es posible ocultar cables dentro de un muro de hormigón existente

Una mirada a cómo los controles de alarma contra incendios, rociadores y ascensores funcionan juntos de acuerdo con los mandatos de los códigos eléctricos y contra incendios actuales

La tecnología de ascensores ha avanzado a lo largo de los años en la dirección de un mayor rendimiento y seguridad. Las primeras versiones eran básicamente asuntos de cuerdas y cestas, con una pérdida de integridad mecánica que probablemente resultaba en la muerte del usuario. Un gran avance ocurrió en 1852, cuando Elisha Otis inventó el ascensor de seguridad. Si el cable de elevación se rompiera o la polea fallara, el automóvil no se caería debido a un dispositivo activado por resorte que engancharía los rieles de guía, lo que se convirtió en una seguridad moderna. Este desarrollo eliminó toda una clase de posibles modos de desastre, pero una amenaza importante persistió durante la década de 1960.

En caso de incendio, se abrirán uno o más aspersores, liberando una cantidad extraordinaria de agua. Generalmente, esto será suficiente para extinguir el fuego antes de que se propague, siempre que haya una distribución adecuada de los rociadores y suficiente suministro de agua. Sin embargo, es posible que debido a la intensidad del fuego y la abundancia de suministro de combustible, la liberación de agua no extinguiría un incendio. Además, si el cabezal del rociador estuviera situado junto a la puerta de un ascensor, sería posible que la liberación de agua provocara un cortocircuito en el botón de llamada del ascensor, un interruptor normalmente abierto, llevando la cabina del ascensor a un piso afectado. La puerta automática, al abrirse, expondría a los ocupantes del vehículo a una explosión de fuego con trágicas consecuencias.

Estos eventos ocurrirían antes de la década de 1970, cuando las funciones de los ascensores se integraron más con los sistemas de alarma contra incendios de los edificios. Parte del protocolo operativo llegó a incluir elementos que podrían prevenir la cadena de eventos anterior. Echaremos un vistazo a cómo los controles de alarma contra incendios, rociadores y elevadores funcionan juntos de acuerdo con los mandatos de los códigos eléctricos y contra incendios actuales. Primero, es necesario considerar los requisitos del sistema de alarma contra incendios moderno y cómo se implementan sobre la base del diseño / construcción. Luego, describiremos las conexiones del ascensor.

Es importante señalar que el sistema de alarma contra incendios que proporciona la protección que estamos contemplando consiste en mucho más que una serie de detectores de humo de tipo residencial, incluso si están conectados entre sí para funcionar en conjunto. Si bien estos pueden proporcionar protección suficiente para una vivienda unifamiliar o incluso un edificio de apartamentos de ocupación múltiple, no alcanzan la protección requerida para un edificio público, especialmente si está equipado con uno o más ascensores.

Un sistema de alarma contra incendios completamente funcional se caracteriza por la presencia de un panel de control central. Una característica importante de este tipo de sistema es que todos los elementos se supervisan de forma continua. Enfáticamente, esto no significa que una persona se sienta frente a un monitor y esté atento a un evento de alarma. Por el contrario, el monitoreo se realiza electrónicamente y no se requiere la intervención humana a menos que ocurra un estado anormal.

El sistema de alarma, según lo informado por el panel de control central, estará en uno de al menos tres estados:

  • Normal, en el que no hay evento de alarma y todos los elementos del sistema son completamente funcionales
  • Alarma, en la que uno o más de los dispositivos de iniciación detecta una cantidad anormal de humo o calor: los dispositivos de alarma sonarán y el panel de control, en su interfaz de usuario alfanumérica, informará la condición.
  • Problema, si la capacidad de monitoreo electrónico detecta una pérdida de funcionalidad en el sistema pero no hay evidencia directa de incendio.

Actualmente se utilizan dos tipos de sistemas de alarma contra incendios: convencionales y direccionables. El sistema direccionable se desarrolló en la década de 1990 y se encuentra en instalaciones nuevas y modernizadas. Los sistemas convencionales son comunes en instalaciones más antiguas ("heredadas"), incluidos los edificios pequeños donde una actualización no parecía estar justificada. Es factible actualizar un sistema convencional a un estado direccionable sin reemplazar todo el hardware. El panel de control existente se conserva con nuevas placas de circuito y la canalización de metal en todo el edificio permanece en su lugar. Como parte de la actualización, se extrae cableado nuevo, se agregan bases y cabezales direccionables y se reprograma el panel de control.

Primero, describiremos la estructura y el funcionamiento de un sistema de alarma contra incendios convencional típico. Existen numerosos fabricantes. Es notable lo similares que son sus sistemas, excepto por los detalles de programación. (El hardware, sin embargo, no es intercambiable). Las partes de un sistema convencional incluyen el panel de control central, la red de dispositivos de inicio y la red de dispositivos de notificación.

Los dispositivos de iniciación que se encuentran comúnmente son detectores de humo, detectores de calor y estaciones de activación. Eléctricamente, estos son esencialmente los mismos, aunque adoptan formas diferentes. Están cableados en cadenas paralelas llamadas "zonas" y pueden estar en uno de dos estados, sin alarma (apagado o no conductor) y alarma (encendido o conductor). La estación manual es un interruptor simple que se activa o se coloca en estado de alarma al accionar un interruptor para encenderlo. Con frecuencia, la carcasa tiene un panel de vidrio frontal que debe romperse antes de la activación. (Esto ayuda a disuadir a los vándalos de crear una falsa alarma, porque se ha descubierto que lo pensarán dos veces antes de romper el vidrio).

Los dispositivos de iniciación están cableados en uno o más circuitos o zonas. Si todos los dispositivos de iniciación están apagados, el sistema no entrará en alarma. Si algún dispositivo individual se vuelve conductor, el sistema entrará en alarma. Cada zona se conecta por separado al panel de control y se conecta a un par de terminales de tornillo en una regleta de terminales dentro del gabinete, después de lo cual el cableado interno conecta cada zona a una placa de circuito impreso o tarjeta separada. Estas tarjetas se instalan en ranuras y se pueden reemplazar fácilmente si es necesario. Cada zona está cableada a través de dos conductores, que se extraen a través del sistema de canalización de metal para que los dispositivos de iniciación se conecten en cadena por un pasillo o área de un edificio según sea necesario para proporcionar protección contra incendios.

La mayoría de los conductores del dispositivo iniciador operan a 24 VCC, por lo que el sistema califica como de energía limitada. Un conductor es negativo y el otro es positivo. Ambos están aislados del suelo. La canalización de metal está conectada a tierra debido al conector en el chasis del panel de control. El voltaje de CC en los conductores tiene dos propósitos: alimenta los detectores de humo de estado sólido y proporciona un voltaje de supervisión para los circuitos del dispositivo de iniciación para que puedan ser monitoreados por el panel de control. En todo momento durante el estado normal, las zonas son monitoreadas para detectar aperturas y cortocircuitos a tierra (es decir, fallas en la canalización conectada a tierra).

Un circuito abierto se puede diferenciar del estado normal, sin alarma, donde todos los dispositivos de iniciación están en un nivel esencialmente de cero ohmios debido a una disposición ingeniosa mediante la cual una resistencia de fin de línea en el rango de kilohmios bajo (que varía con el fabricante) se coloca después del dispositivo de inicio más alejado del panel de control. Para permanecer en el estado normal, la central debe leer esta resistencia en todo momento. La resistencia de fin de línea se coloca en la base del dispositivo de iniciación final. En Canadá, se requiere que esta resistencia esté en un gabinete separado. En Europa, se utiliza un condensador de fin de línea. Un fabricante de alarmas contra incendios en Nueva Zelanda proporciona un panel de control que se puede programar para acomodar una resistencia o un condensador.

Los dispositivos de notificación pueden ser bocinas, luces estroboscópicas u otras unidades de señalización. Las campanillas se pueden utilizar en enfermería. home o instalación similar para que los residentes no sean molestados. Las luces estroboscópicas se utilizan junto con las bocinas para que las personas con discapacidad auditiva puedan ser notificadas. Los dispositivos de notificación requieren conductores más grandes que los dispositivos de iniciación, ya que hay un consumo de corriente bastante alto cuando todas las bocinas se operan simultáneamente. Por lo general, hay dos voltajes: un nivel más bajo para monitorear la zona y un nivel más alto para operar los electrodomésticos cuando el sistema entra en el estado de alarma.

Los comentarios anteriores se aplican al sistema convencional. Cabe señalar que este sistema proporciona supervisión de los circuitos del panel de control interno. Si una tarjeta falla, se generará una señal de problema. Además, dado que hay una copia de seguridad de 24 VCC proporcionada por baterías de 6 o 12 V conectadas en serie, se generará una señal de problema si se pierde la alimentación de CA o CC. El sistema se apagará y no habrá capacidad de alarma solo si ambas fuentes de alimentación fallan simultáneamente, algo muy poco probable.

El sistema de alarma contra incendios direccionable es un avance definitivo sobre el sistema convencional. Llegó a la escena a mediados de la década de 1980 y hoy domina el mercado. En el sistema convencional, la central de alarma contra incendios solo puede mostrar la información que posee, que, en el caso de una alarma, es la zona en la que se ubica el dispositivo iniciador conductor. En un sistema direccionable, cada dispositivo iniciador tiene una dirección digital discreta. El panel de control de alarma contra incendios interroga a cada dispositivo cada pocos segundos para determinar su estado más otra información de estado.

No es necesario hacer un inventario de un cabezal de repuesto por separado para cada ubicación. La dirección se ingresa en la base de cada dispositivo insertando una tarjeta de programación o ingresando la dirección binaria de alguna otra manera. Las instrucciones de programación para las bases y el panel de control de alarma contra incendios se encuentran en el manual de instalación que viene con el equipo. Estos manuales también están disponibles en los sitios web de cada fabricante.

El panel de control está conectado a dos líneas telefónicas, por lo que el departamento de bomberos local y / o una estación de monitoreo central listada por Underwriters Laboratories Inc. serán notificados en caso de un estado anormal. El panel de control inicia automáticamente las llamadas de prueba de manera programada, y si alguna de las líneas telefónicas falla, se generará una señal de problema para que se puedan tomar las medidas necesarias para corregir la situación.

Es impensable que ocurra un incendio sin activar el sistema de alarma, sin que se genere primero una señal de problema, y ​​esto es lo que se entiende por capacidad de “supervisión” del sistema. Además, el sistema de alarma contra incendios está vinculado al sistema de rociadores, por lo que cualquier flujo de agua se traduce en una alarma contra incendios. Por lo tanto, cada cabezal de rociador se convierte, en efecto, en un dispositivo iniciador adicional, aumentando enormemente la funcionalidad del sistema de alarma contra incendios.

Para diseñar o instalar alarmas contra incendios, es necesario tener un conocimiento bastante completo de los sistemas de rociadores, ya que están estrechamente integrados en los sistemas de alarma contra incendios. Un sistema de rociadores diseñado, instalado y mantenido correctamente con un suministro abundante de agua apagará un incendio antes de que se propague, y cualquier daño causado por el agua será mucho menor que la pérdida resultante de un incendio propagable. Los aspersores existen desde hace mucho tiempo. A principios del siglo XIX, consistían en nada más que una serie de boquillas colocadas en los techos de fábricas e instalaciones industriales. En caso de incendio, los trabajadores tendrían que abrir una válvula para liberar el agua.

Esta disposición no fue satisfactoria debido al retraso en el inicio del flujo de agua y la posibilidad de congelación. Además, debido a la impracticabilidad de colocar válvulas en cada cabezal, podría haber grandes daños por agua más allá del área inmediata del incendio. Además, el flujo de agua en la ubicación precisa del incendio sería menos que óptimo y no habría protección para el edificio cuando no estuviera atendido. Estos defectos fueron eliminados en 1890 con la invención del aspersor automático de disco de vidrio, todavía en uso en la actualidad. Un bulbo de vidrio que se rompería o una aleación de metal que se derretiría a una temperatura predeterminada garantizaba que el agua se liberara solo donde fuera necesario. Si el fuego lograra extenderse, se activarían cabezas adicionales y la mayoría de los incendios se extinguirían rápidamente. Después de que los humanos hayan verificado que el fuego se apagó, la válvula de agua de la zona afectada se puede cerrar y drenar el agua hasta que se instalen nuevos cabezales.

Para ser efectivos, los aspersores deben tener un suministro de agua abundante. Aquellos que no están familiarizados con el funcionamiento interno de estos sistemas suponen que simplemente están conectados al suministro de agua doméstico. Este no es el caso. Se debe instalar una tubería lateral de gran tamaño sin constricciones desde la tubería principal de agua, o se debe conectar un suministro de agua separado (no necesariamente potable), a través de una tubería grande, a un depósito, tanque elevado u otro suministro.

Hay dos tipos de zonas de rociadores, húmedas y secas, que pueden coexistir dentro de un mismo edificio. En un sistema húmedo, la tubería que abastece a los rociadores está conectada directamente al suministro de agua. Está lleno de agua y completamente presurizado en todo momento, excepto cuando se drene intencionalmente. En un sistema seco, la tubería de la zona se llena con aire presurizado a un cierto nivel preestablecido. Si la presión cae (por diseño, debido a la apertura de uno o más rociadores), se abrirá una válvula automática. El aire que se escapa a través de los cabezales abiertos permitirá que el agua fluya.

De alguna manera, es preferible el sistema húmedo. El suministro de agua es instantáneo, mientras que en el sistema seco puede tardar hasta un minuto. El sistema húmedo es en realidad menos vulnerable a la corrosión, porque en el sistema seco, habrá una mezcla de aire húmedo y agua de condensación, que es peor que el agua completamente presurizada (donde hay menos oxígeno) desde el punto de vista de la corrosión. La gran ventaja del sistema seco es que es menos vulnerable a la congelación, aunque los puntos bajos y la condensación en el tramo de la tubería de bifurcación pueden ser problemáticos.

Normalmente, en el sistema seco, el suministro de agua estará a 160 psi por delante de la válvula automática. Aunque esta presión es más alta que la presión de aire de la zona, la válvula automática no se abrirá a menos que la presión de aire caiga a un cierto nivel. Esto se debe a una aleta con resorte. Un compresor de aire está conectado a la parte seca de la tubería, después de la válvula de zona. Puede regularse para mantener una presión de aire predeterminada, o cada zona puede tener una válvula de aire y un manómetro para que se pueda agregar aire manualmente.

La presión de funcionamiento en el lado seco debe establecerse en aproximadamente 55 psi. Si baja a 50 psi, se puede agregar aire. Si baja a 39 psi, aparecerá una notificación de problema en el panel de control de alarma contra incendios, con la pantalla alfanumérica indicando qué zona está baja. Si la presión del aire cae a 31 psi (estos son valores típicos), el flipper se disparará y la zona se inundará. Aún así, no habrá liberación de agua, ya que los rociadores permanecen cerrados. Sin embargo, se liberará agua si hay una tubería rota que causó la pérdida de aire en primer lugar. Además, el sistema de alarma contra incendios entrará en estado de alarma y sonarán sus bocinas. Una llamada automática alertará al departamento de bomberos o la estación central de monitoreo, se cerrarán las puertas contra incendios, se cortará cualquier suministro de gas inflamable y se llevarán a cabo otras acciones programadas en el panel de control de la alarma contra incendios.

Un sistema seco más nuevo se basará en la notificación de problemas en el panel de control de alarma contra incendios para alertar al personal de mantenimiento para que agregue aire y encuentre y corrija la fuga. Para un sistema más antiguo que puede tener miles de pies de tubería de acero roscada, puede ser necesario que alguien revise el medidor de presión de aire de cada zona cada pocas horas y agregue aire según sea necesario. Por lo general, se lleva un registro para poder anotar las tendencias y tomar medidas correctivas. A veces, una fuga lenta es difícil de identificar y es necesario inundar intencionalmente el sistema, primero deshabilitando la zona afectada en el panel de control de alarma contra incendios. La desactivación de una zona inicia una señal de problema, por lo que la estación central de monitoreo debe ser informada con anticipación.

Hace años, el flujo de agua dentro de un sistema de rociadores pasaba a través de un gong impulsado por agua, produciendo una fuerte alarma. Ahora, esto se logra eléctricamente, por medio de un sensor de flujo de agua conectado al panel de control de la alarma contra incendios. Además, un interruptor de sabotaje producirá una señal de problema si la válvula de agua de la zona está cerrada. Además, existe la alerta de problemas de aire bajo que se mencionó anteriormente.

Estas son las principales características del sistema de rociadores ampliamente utilizado. Aunque no es obligatorio en todos los destinos, los sistemas de rociadores agregan capacidad a los sistemas de alarma contra incendios y pueden salvar vidas y propiedades. Varios sistemas de edificios, como hemos visto, interactúan de manera beneficiosa con el sistema de alarma contra incendios. Uno de los más destacados es el sistema de uno o más ascensores que se encuentran en cada edificio que se eleva por encima de unos pocos pisos.

Hemos mencionado el problema de una cabina de ascensor con pasajeros que son llamados precisamente al piso que es el escenario de un incendio. El sistema de alarma contra incendios evita que esto suceda. Otra acción de protección, el disparo en derivación, desconecta la fuente de alimentación del ascensor principal en la sala de máquinas antes de la activación de los rociadores, si estas áreas están equipadas. Se coloca un dispositivo de iniciación con sensor de calor junto al cabezal del rociador. Este dispositivo tiene un umbral de temperatura más bajo que el cabezal del rociador, por lo que la energía del elevador se cortará antes del flujo de agua. Esta acción es de gran importancia, porque el flujo de agua evitará que los mecanismos de freno de la máquina del ascensor funcionen y provoquen un cortocircuito en el cableado de control eléctrico, interrumpiendo las muchas características de seguridad de las que dependemos.

Otras dos acciones de emergencia se activan cuando el fuego amenaza el funcionamiento normal de los ascensores. El retiro de emergencia de la fase I devuelve las cabinas de los ascensores sin parar a un lugar seguro en caso de incendio. Suele ser la planta baja. Sin embargo, si la condición de alarma se origina en un dispositivo iniciador en esa ubicación, un piso alternativo, elegido de antemano, será el destino. La Operación de Bomberos de la Fase II se vuelve operativa más tarde, una vez que han llegado los socorristas. Solo está disponible al insertar una llave especial en un interruptor de llave de operación de Fase II. La Fase II anula la Fase I para que los bomberos puedan controlar manualmente el ascensor, incluida la apertura y el cierre de las puertas. Es importante que los bomberos tengan acceso y control de los ascensores durante el transcurso de su trabajo. Necesitan usarlos para acceder a ciertos pisos que pueden ser cruciales para neutralizar el infierno. Además, tienen un entrenamiento especial, por lo que saben qué no hacer (es decir, ir a un piso que está muy involucrado y abrir la puerta del ascensor, exponiéndose a una ráfaga de fuego).

Hemos analizado el sistema de alarma contra incendios y cómo interactúa con otros sistemas de construcción. Muchos técnicos de ascensores entienden cómo hacer las conexiones que son parte de su trabajo, pero cuando se ve por primera vez que el sistema actúa de manera errática, es posible que se necesite una comprensión más detallada para volver a encarrilar las cosas y garantizar un funcionamiento confiable en los próximos años.

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David Herres tiene una licencia de Master Electrician de New Hampshire y ha trabajado como electricista en la parte norte de ese estado durante muchos años. Se ha centrado en la redacción desde 2006, habiendo escrito para revistas como ELEVATOR WORLD, Construcción y mantenimiento eléctrico, Negocio de cableado, Negocio eléctrico, Nuts and Volts, PV Magazine, Electrical Connection, Solar Connection, Solar Industry Magazine, Fine HomeRevista de construcción y Noticias de Ingeniería.

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