Áreas Clasificadas, protección de incendio, NFPA 70

En este artículo, quisiera abordar el tema de las áreas clasificadas y su importancia en la protección contra incendios. Los requisitos para la protección contra incendios están legislados y sujetos a numerosos códigos y normas, como EN 54 en Europa e ISO 7240 en los Estados Unidos de América.

En los EE. UU., el principal recurso para las normas de seguridad contra incendios es la NFPA (Asociación Nacional de Protección contra Incendios), que incluye la NFPA 72: Código Nacional de Alarma y Señalización contra Incendios y NFPA 70: National Electrical Code® (NEC®)

Mientras algunos códigos se aplican en entornos residenciales y comerciales (donde la detección de humo y calor es comúnmente adecuada), los equipos de detección de incendios y gases en áreas clasificadas o peligrosas deben estar certificados para su uso en esa ubicación peligrosa.

OSHA (Administración de Seguridad y Salud Ocupacional) 1910 Sub parte S Este requisito se detalla en los EE. UU.

Antes de analizar las normas de protección contra incendios en áreas clasificadas, es importante comprender qué atributos hacen que un proceso o ubicación sea “peligroso”.

Definición de áreas clasificadas

La definición de áreas clasificadas o ubicaciones peligrosas se basa en una serie de factores. La Asociación Nacional de Protección contra Incendios de los EE. UU. cubre estos temas con gran detalle.

Según su sitio web, NFPA ha publicado más de 300 códigos y estándares que afectan «virtualmente cada edificio, proceso, servicio, diseño e instalación “con el objetivo de minimizar el riesgo y los efectos del fuego. En particular, NFPA 70,

En particular, el Capítulo 5 aborda las “ocupaciones especiales”. Dentro de ese capítulo, el Artículo 500 “Ubicaciones (Clasificadas), Clases I, II y III, Divisiones 1 y 2” estipula que las ubicaciones se clasifiquen según los inflamables que puedan estar presentes, y su concentración o cantidad. Las áreas clasificadas o peligrosas se dividen en estas tres clases:

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Áreas Clasificadas según NEC e IEC
  • Clase I: las áreas en las que los gases inflamables, los vapores inflamables producidos en forma líquida o los vapores combustibles producidos en forma líquida están o pueden estar presentes en el aire en cantidades suficientes para producir mezclas explosivas o inflamables. Estas áreas clasificadas como clase I las podemos encontrar en industrias químicas, petroquímicas y de procesamiento de gas natural.
  • Clase II – ubicaciones en las que polvos combustibles existen o están presentes; el polvo se define como material sólido de menos de 420 micras (0.017 pulg.) o más pequeño de diámetro. Estas áreas clasificadas como Clase II las podemos encontrar en fábricas de alimentos, farmacéuticas o plantas de procesamiento de granos.
  • Clase III: ubicaciones en las que están presentes las fibras volátiles, como el rayón, el algodón, el yute, el cáñamo y la fibra de cacao, están presentes. Está áreas clasificadas como Clase III las podemos encontrar en la industria textil o en instalaciones de almacenamiento de papel.

Dentro de cada clase, hay divisiones basadas en la concentración de materiales inflamables, la forma de manipulación y la frecuencia con que los materiales pueden estar presentes.

  • La División 1 es un lugar donde los materiales combustibles están presentes habitualmente en concentraciones inflamables.
  • La división 2 es aquella en la que se manipulan, procesan o usan los mismos materiales, pero en la que los materiales normalmente están confinados y solo pueden escapar en caso de accidente, avería o falla del equipo de ventilación.

Dentro de la Clase I, las ubicaciones también se definen por zonas (0, 1 o 2) según el Artículo 505 de NFPA 70.

Por ejemplo, en una ubicación de Clase I, Zona 0, las concentraciones inflamables de gases o vapores inflamables están presentes continuamente o durante largos períodos de tiempo.

Cómo controlar el riesgo de incendio en áreas clasificadas o peligrosas

Para controlar el riesgo de incendio, es importante comprender los componentes necesarios para que se inicie un incendio. Conocidos comúnmente como el “triángulo de fuego”, los elementos esenciales son:

Triangulo de Incendio
  • Oxígeno, que puede ser un componente o resultado de varios procesos industriales, aunque su fuente principal es el aire ambiente.
  • Combustible: presente en las estructuras y utilizado. en procesos de todo tipo, pero es de mayor preocupación en lugares definidos como peligrosos
  • Fuente de ignición (es decir, calor), que, dependiendo del combustible y las condiciones, puede ser tan mínima como la chispa de un interruptor eléctrico o motor eléctrico, o una superficie caliente.

Para controlar el riesgo de incendio, se debe eliminar uno de los elementos del triángulo de fuego.

Cuando sea posible, los materiales inflamables deben estar contenidos y alejados del oxígeno, así como fuentes de ignición como chispas o superficies calientes . El objetivo principal debe ser la contención de la fuente de combustible, es decir, evitar fugas.

El siguiente paso es eliminar o minimizar el riesgo de ignición.

Debido a que el oxígeno está siempre presente en la atmósfera, es difícil eliminar este elemento del triángulo de fuego.

El éxito en contener o reducir la concentración de combustible determina el nivel de división de un área peligrosa. Ninguna

El área peligrosa, por definición, tiene cierto grado de riesgo debido a la presencia de materiales inflamables a niveles combustibles .

Control del riesgo de ignición desde el equipo

Muchos lugares industriales en los que pueden estar presentes materiales peligrosos también son áreas donde los equipos electrónicos y eléctricos podrían proporcionar fuentes de ignición. Por lo tanto, es necesario controlar las fuentes de ignición , p. ej., Calor, arco o chispas.

Si el equipo eléctrico (incluidos los detectores de llama y gas ) debe ubicarse en un área peligrosa , según la NFPA, debe diseñarse para limitar o aislar las posibles fuentes de ignición.

La NFPA 70 Sección 500.7 “Protección Técnicas «enumera varias técnicas para proteger los equipos eléctricos y electrónicos utilizados en áreas clasificadas (peligrosas). Los tres métodos de protección contra incendios aceptables para Clase I División 1 son:

  • A prueba de explosiones (XP): chispas o explosiones están contenidas dentro de la carcasa
  • Purgado y presurizado: se niega la entrada de gases y vapores combustibles al recinto
  • Intrínsecamente seguro (IS) – el toda la potencia del sistema es limitada

Además de limitar la energía eléctrica como fuente de ignición, también se debe controlar la temperatura de la superficie del equipo eléctrico.

El equipo está marcado (T1 – T6) para mostrar el entorno para el que ha sido evaluado y se considera adecuado.

¿Qué constituye un sistema de protección contra incendios?

Un sistema de protección contra incendios se compone de varios subsistemas que pueden incluir, entre otros: detección de llamas, humo y gases; notificación y / o activación de supresión; y un controlador que recibe las entradas de los dispositivos de detección, toma decisiones e inicia acciones o acciones apropiadas.

No existe una solución única para la detección de incendios en áreas clasificadas o peligrosas. La protección contra incendios efectiva se basa en los materiales y combustibles presentes, los procesos involucrados, el medioambiente y otras medidas de control presentes.

Con base en estas variables, un sistema eficaz de detección y supresión puede requerir múltiples tecnologías para detectar eficazmente los peligros.

Independientemente de la aplicación, muchos códigos y estándares de NFPA para procesos específicos hacen referencia a NFPA 72, Código Nacional de Alarma de Incendio y Señalización, que incluyen:

  • Estándar NFPA 15 para sistemas fijos de rociado de agua para protección contra incendios: «La selección, ubicación y espaciado de detectores automáticos de incendios para la actuación de los sistemas fijos de rociado de agua deben cumplir o exceder los requisitos de aplicación de NFPA 72 … »
  • El Código de líquidos inflamables y combustibles NFPA 30 hace referencia a numerosos códigos NFPA , incluido NFPA 15, que a su vez hace referencia a NFPA 72.
  • Norma NFPA 59A para la producción , Almacenamiento y manejo de gas natural licuado (GNL) dice: «… el sistema de detección se diseñará, instalará y mantendrá de acuerdo con el Código nacional de alarmas contra incendios NFPA 72 «.
  • El Código eléctrico nacional NFPA 70 tiene múltiples referencias a NFPA 72.
  • La Norma NFPA 409 sobre Hangares de Aeronaves dice: “Los sistemas de detección listados serán aceptables en lugar de la detección de calor si aprobado por la autoridad competente  e instalado de acuerdo con NFPA 72 «.

El Capítulo 17 de NFPA 72 se titula “Dispositivos de iniciación” y proporciona requisitos para el uso de varios tipos de detectores (humo y gas con detección de energía radiante (llama)) que puede usarse para descubrir o reconocer posibles indicaciones de incendio.

A continuación se muestra una descripción general de cada tipo de detector y algunos de los estándares NFPA aplicables a cada uno.

Detectores de llama

NFPA 72 describe un detector de llama como «un detector de fuego con detección de energía radiante que detecta la energía radiante emitida por una llama».

Detector de Llama UV de Det-Tronics
Detector de Llama UV de Det-Tronics

Los detectores de llama son dispositivos de línea de visión que pueden emplear varios tecnologías: ultravioleta (UV), infrarrojo (IR), ultravioleta / infrarrojo (UV / IR) e infrarrojo multiespectro (MSIR).

Los detectores de detección de energía radiante se incorporan a los sistemas de protección contra incendios en áreas peligrosas , particularmente cuando uno o ambos factores están presentes en la aplicación:

  1. Cuando los tiempos de respuesta de activación y detección de incendios rápidos son críticos; y
  2. Cuando el impacto de las falsas alarmas es potencialmente desastroso en términos de daños, tiempo de inactividad o ambos. Los detectores de llama utilizados en áreas peligrosas deben estar clasificados para ubicaciones peligrosas y certificados de rendimiento.

Hay muchos factores a considerar al seleccionar el tipo, cantidad, ubicación y espaciado de los detectores de llama, que incluyen:

  • Hacer coincidir la respuesta espectral del detector con las emisiones espectrales del fuego o incendios que se detectarán.
  • Minimizar la posibilidad de alarmas espurias y molestas de fuentes que no son de fuego inherente al área de peligro.

La NFPA 72 aborda estos factores de selección en el Capítulo 17:

  • 17.8.3.2.1 La ubicación y el espaciamiento de los detectores deben ser el resultado de una evaluación de ingeniería que incluya lo siguiente:
    1) Tamaño del incendio que se detectará
    2) Combustible involucrado
    3) Sensibilidad del detector
    4) Campo de visión (FOV) del detector
    5) Distancia entre el fuego y el detector
    6) Absorción de energía radiante de la atmósfera
    7) Presencia de fuentes extrañas de emisiones radiantes
    8) Propósito del sistema de detección
    9) Tiempo de respuesta requerido Detectores de humo

Detectores de Humo

Un detector de humo detecta las partículas producidas por la combustión usando una variedad de tecnologías.

U5015
Detector de Humo a prueba de Explosión

Estos pueden incluir ionización, cámara de nubes, oscurecimiento de luz fotoeléctrica, dispersión de luz fotoeléctrica y detección de imágenes de video.

Para ser efectivos, los detectores de humo deben ubicarse y espaciarse anticipando el flujo de aire de fuentes que  puedan presentar riesgos de incendio, pero sin generar alarmas injustificadas. NFPA 72 describe el requisito de esta manera:

  • 17.7.1.9 La ubicación de los detectores de humo debe basarse en una evaluación de posibles fuentes ambientales de humo, humedad, polvo o humos e influencias eléctricas o mecánicas , para minimizar las alarmas molestas.

Detectores de gas combustible NFPA 72 describe un detector de gas como «un dispositivo que detecta la presencia de una concentración de gas específica». Los detectores están destinados a tipos específicos de gas o vapor y deben elegirse en consecuencia, como se especifica en NFPA 72:

  • 17.10.2.4 La selección y colocación de los detectores de gas se basará en una evaluación de ingeniería. Las tecnologías de detección de fugas de gas pueden incluir:
  • Detección acústica de fugas de gas: los sensores ultrasónicos detectan fugas con base en patrones de ruido
  • Detección infrarroja a lo largo de una línea de visión: detecta gas a lo largo de una ruta que proporciona un área de detección amplia.
  • Detección puntual de un gas combustible o tóxico mediante tecnologías electroquímicas, catalíticas o infrarrojas: los gases entran en contacto con el detector, haciendo que el detector se active

Un desafío relacionado con la detección de gas es que el origen de las fugas de gas a menudo puede ser difícil de predecir.

La detección de fugas de gas también puede ser un desafío debido a las condiciones ambientales variables , como el viento y la lluvia, y los factores de aplicación, como la maquinaria y las tuberías.

Estos ambientales y situacionales factores, así como las muchas fuentes potenciales de fugas de gas, juegan un papel importante en la selección del tipo (s) de tecnología de detección de gases combustibles y tóxicos para usar, y la colocación de los dispositivos.

Combinar varias tecnologías y colocarlas en lugares que maximicen su efectividad puede mitigar el impacto de un peligro.

Controlador del sistema de protección contra incendios

Un controlador del sistema de seguridad (SSC) recibe e interpreta la entrada de múltiples detectores y toma decisiones ejecutivas con respecto a la notificación y otras actividades, incluida la  supresión.

Si bien la función principal de los detectores es detectar un peligro y luego enviar una señal de alerta de que se ha producido un evento.

También es esencial que los detectores sean capaces de maximizar el rechazo de falsas alarmas, por lo que no alertan a eventos no peligrosos, como la soldadura por arco.

La NFPA 72 define una  alarma molesta de esta manera: “Una activación no deseada de un sistema de señalización o un dispositivo de inicio de alarma en respuesta a un estímulo o condición que no es el resultado de una condición potencialmente peligrosa.

En algunos casos, para evitar alarmas molestas, el SSC puede descontar la información de un solo detector si no es confirmado por otros detectores en el área.

Como es el caso de los detectores individuales, el SSC, si se instala en una ubicación peligrosa, debe estar clasificado para la ubicación. Alternativamente, el SSC puede ubicarse fuera de la ubicación peligrosa.

Protección contra incendios más allá de la NFPA

Si bien los estándares de NFPA son amplios y muy detallados, no abordan el rendimiento del detector.

Otras organizaciones de estándares o Laboratorios de Pruebas Reconocidos Nacionalmente (NRTL) tienen estándares metrológicos que respaldan la NFPA, como Factory Mutual (FM) 3010 para sistemas de alarma contra incendios y Underwriters Laboratories (UL) 864.

Además, la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) 61508 define los requisitos para garantizar que los sistemas de detección de incendios y gases estén diseñados, implementados, operados y mantenidos para proporcionar la integridad de seguridad requerida Nivel (SIL) para eventos peligrosos específicos.



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Felipe Argüello
Felipe Argüello

Felipe Arguello es el fundador de Infoteknico. Es un reconocido ingeniero especializado en sistemas de seguridad electrónica con una trayectoria de más de 30 años. Con un enfoque multidisciplinario, respaldado por su educación en Ingeniería Civil, Ingeniería Eléctrica y Protección Contra Incendios, y con múltiples certificaciones profesionales, ha liderado la implementación de soluciones de seguridad integral de importantes corporaciones en más de 25 países de América y Europa.

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