Detector de humo. Qué son, tipos y funcionamiento




Los detectores de incendio son los elementos que detectan en su fase inicial alguno de los fenómenos que acompañan al incendio y transmiten una señal eléctrica a una central de control. Están dotados de un sensor que registra, de manera continua o a intervalos regulares de tiempo un fenómeno físico-químico asociado al fuego: Calor, humo, gases o algún otro producto de la combustión.

Cada detector está formado por una cámara extraíble que contiene el componente sensor. Esta se aloja en un zócalo que permite asegurar las conexiones eléctricas y afianzar su anclaje metálico. El zócalo o el propio detector disponen de un indicador de activación, es decir, un piloto que se enciende cuando el detector entra en funcionamiento.



Clasificación de los detectores en función del fenómeno detectado

En el desarrollo de un incendio pueden distinguirse con intervalos de tiempo más o menos largos 4 fases:

  • Fase 1 – En esta primera fase el fuego está en estado latente produciéndose gases invisibles al ojo humano. En esta fase el desarrollo del fuego puede durar horas.
  • Fase 2 – En la segunda fase se producen humos visibles o partículas que se desprenden de la combustión y que ascienden con gran rapidez. Pudiendo durar horas o minutos.
  • Fase 3 – En la tercera fase en condiciones favorables de existencia de oxígeno, se desarrollan con gran rapidez los humos y gases tóxicos. Su desarrollo se produce en minutos o segundos.
  • Fase 4 – A los humos sigue la producción de calor con llamas, rayos infrarrojos y ultravioletas, es la cuarta fase. Es el momento en que el fuego se convierte en incendio, su desarrollo se produce en pocos segundos.

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De este modo, en función del fenómeno de la combustión que detecta podemos distinguir:

  • Gases de combustión: detectores iónicos.
  • Humo: detectores ópticos de humos o sensor de humo.
  • Llamas: detectores de radiación.
  • Calor (por elevación de temperatura): detectores térmicos.

Detector iónico

Detectan gases de combustión, es decir humos visibles e invisibles, por lo que son los más fiables. Su principio de funcionamiento se basa en la disminución que experimenta el flujo de corriente eléctrica formada por moléculas de oxígeno y nitrógeno ionizadas por la fuente radiactiva entre dos electrodos, al penetrar los productos de combustión de un incendio. Constan de una cámara de medición en contacto con el ambiente y una cámara de referencia. Una pequeña fuente radiactiva (isótopo americio 241) ioniza el aire de ambas cámaras, de tal modo que una pequeñísima corriente de iones de oxígeno y nitrógeno se establece en ambas cámaras que se encuentran equilibradas eléctricamente. Cuando las partículas procedentes de la combustión y suspendidas en el aire penetran en el la cámara de medición modifican la conductividad del aire ionizado y generan una variación de tensión entre cámaras que convenientemente amplificada da la señal de alarma.

Los detectores iónicos de gases no son adecuados, en general, para recintos de altura superior a 12 metros, ni en los que en circunstancias normales haya humo, polvo o aerosoles. No deben tampoco situarse en corrientes de aire ni cerca de salidas de ventilación.

Como efectos perturbadores tenemos:

  • Corrientes de aire intensas (se neutralizan con paravientos).
  • Polvo (se neutralizan con telas filtrantes, así como con otros elementos similares).

Exigen limpieza periódica, así como pruebas de funcionamiento. Su instalación a una altura de unos 4 metros protege una zona de 50-70 metros cuadrados.

Sensor de Humo – Detectores ópticos de humos

Detectan el humo procedente de la combustión. Hay dos tipos básicos: de oscurecimiento (basados en la absorción de luz por los humos en la cámara de medida), y de difusión. Ambos se basan en células fotoeléctricas. En el primer caso se produce un oscurecimiento de la célula debida al humo, mientras que en el segundo lo que se produce es una iluminación de la célula por reflexión de la luz en las partículas de humo.

Detectores ópticos de oscurecimiento

Su funcionamiento se basa en la obstrucción del humo al paso de la luz. Cuentan con una fuente luminosa que proyecta un haz de luz sobre una célula fotosensible. Cuando el humo penetra por el orificio de la cámara se interpone entre la fuente y la célula, disminuyendo la intensidad luminosa sobre esta. Cuando el oscurecimiento en la célula fotosensible alcanza un cierto nivel se produce la alarma.

Detectores ópticos de difusión

Se basan en la dispersión de la luz generada por las partículas de humo que interfieren en un haz de luz. Constan de una cámara dotada con una fuente luminosa y una célula fotosensible. Una pantalla o la configuración interna de la cámara impiden que la luz incide directamente sobre la célula; cuando entran las partículas de humo en la cámara de medición, la luz emitida por la fuente luminosa se dispersa en todas direcciones (efecto Tyndall), de modo que una parte alcanza el sensor. Cuando la intensidad luminosa sobre la célula fotosensible sobrepasa un cierto nivel se produce la alarma.

Los detectores no deben instalarse próximos a corrientes de aire procedentes de instalación de aire acondicionado, ventilación y climatización. Como elementos perturbadores de este tipo de detectores nos podemos encontrar el polvo o aerosoles producidos por la propia actividad del local, etc.

Los detectores de humo presentan las mismas limitaciones que los iónicos (no recintos de altura superior a los 12 m, ni en locales con humo, polvo, aerosoles, ni cerca de salidas de ventilación…)

Precisan limpieza periódica y pruebas frecuentes de funcionamiento. en una superficie de unos 50-70 metros cuadrados.

Detectores de radiación o de llama

Detectan la radiación procedente de las llamas o de las brasas incandescentes. Constan de una cámara en la que se encuentra alojada una célula fotovoltaica o fotorresistiva. Según el tipo de detector puede tratarse de una célula sensible a las radiaciones infrarrojas (invisibles para el ojo humano), a las radiaciones ultravioletas (también invisibles para el ojo humano), o a las oscilaciones de la luz característica de una llama. Un sistema de lentes y filtros seleccionan el tipo de radiación que puede penetrar en la cámara e incidir sobre la célula. Cuando la célula recibe una radiación superior a un nivel determinado se produce la alarma.



Los tipos de detectores de llama son:

  • De radiación infrarroja.
  • De radiación ultravioleta.
  • De chispas.
  • De oscilación de llama.

Los detectores de radiación no son adecuados para los locales en los que en circunstancias normales hay a radiaciones ópticas. Los efectos perturbadores son radiaciones de cualquier tipo: sol, cuerpos incandescentes, soldadura… Estas perturbaciones pueden limitarse a base de filtros, reduciendo la sensibilidad de la célula y mediante mecanismos retardadores de la alarma para evitar su activación entre radiaciones de corta duración. Son adecuados para proteger grandes espacios, especialmente si se trata de fuego rápidos de líquidos inflamables. Asimismo, tampoco debe haber obstáculos que apantallen su campo de radiación, debe tenerse en cuenta que un detector de llama protege lo que ve, siendo necesario que no haya zonas ocultas.

Detectores térmicos

Detectan la elevación de temperatura ambiente producida por el calor desprendido por un incendio. Son los menos sensibles, pero por el contrario los más fiables en su funcionamiento al generar pocas falsas alarmas.

Hay tres tipos básicos:

  • Termoestáticos (o de temperatura fija).
  • Termovelocímetro (de incremento de la temperatura).
  • Combinados (una mezcla de los dos anteriores).

Detectores termostáticos

Estos detectores se activan cuando la temperatura ambiente supera un valor predeterminado. La temperatura ambiente está comprendida entre 60 y 100 grados centígrados. En función del mecanismo sensible que poseen pueden ser:

  • De metal eutéctico fusible.
  • Con ampolla de cuarzo.
  • De lámina o membrana bimetálica.
  • Con cable termosensible.
  • Con cable de resistencia variable con la temperatura.

Los dos primeros modelos consisten, bien en una aleación eutéctica o en una ampolla de cuarzo que encierran un líquido termosensible (mercurio, alcohol). Cuando funde la aleación o se rompe la ampolla se cierra un circuito eléctrico y se activa la alarma. Es necesario reemplazarlo después de su uso.

El de elemento bimetálico posee una membrana o lámina de dos piezas metálicas con distintos coeficientes de dilatación. Al calentarse, la lámina flexiona hacia el metal de menor coeficiente térmico cerrando un circuito eléctrico que provoca la alarma. Reposición automática sin necesidad de reemplazar elemento alguno.

Por último, el de cable termosensible está integrado por un par de conductores eléctricos separados y recubiertos por un aislamiento fusible formando un conjunto de cable más funda plástica. El cable se extiende por todo el recinto a proteger de manera que al alcanzar cierta temperatura el plástico funde y los dos conductores metálicos entran en contacto.

Detectores termovelocimétricos

Esta clase de detectores se activan cuando la velocidad de elevación de la temperatura ambiente supera un valor determinado. Normalmente están calibrados para velocidades de incremento de temperatura de 6 a 10 grados centígrados por minuto. No funcionan pues, ante fuegos de desarrollo lento. En función del mecanismo sensible que poseen pueden ser:

  • Aerotérmicos de tubo y cámara neumática.
  • Aerotérmicos de tubo neumático.
  • Termoeléctricos.
  • Electrónicos.

Detectores combinados

Son una combinación de detectores termostáticos y termovelocimétrico. Se activan cuando la temperatura ambiente o la velocidad de elevación de la temperatura ambiente excede un valor determinado. Generalmente constan de lámina bimetálica y de cámara neumática.

Clasificación de los detectores en función de la respuesta ante el fenómeno detectado

  • Detectores estáticos: se activa la alarma cuando se alcanza un valor prefijado de la magnitud a detectar durante un tiempo determinado.
  • Detectores velocimétricos: activan la alarma cuando se produce un incremento en la velocidad de crecimiento del fenómeno medido.
  • Detectores diferenciales: activa la alarma cuando la diferencia de valores entre distintos puntos del recinto sobrepasa cierto nivel durante un tiempo determinado.



Características y elección de los detectores de incendios

Dos son los factores principales que determinan la capacidad de respuesta de un detector ante la presencia de un incendio:

  • Su sensibilidad.
  • Su ubicación en la estancia a proteger.

La sensibilidad es la medida de la cantidad de factor detectable (concentración de gas, humo, temperatura mínima) necesario para excitar el detector. La sensibilidad es una característica muy importante, pero no fundamental en un detector. Una sensibilidad muy alta puede ser contraproducente por las falsas alarmas que otros elementos perturbadores pueden producir, por ejemplo, un detector muy sensible de humos dará la alarma ante la presencia de un fumador, un detector de llamas muy sensible podrá excitarse con la llama de un mechero. Es por ello, que la sensibilidad de los detectores no debe de ser alta, sino que debe ajustarse a la intensidad de los posibles focos perturbadores. La forma de evitar falsas alarmas es adoptando el tipo de detector a las perturbaciones de la zona a proteger. No son adecuados detectores de humo en zonas con gran producción de polvo o detectores de llama en zonas con gran cantidad de zonas de soldeo o con hornos.

El segundo factor importante es la ubicación del detector. Este parámetro engloba tanto la densidad de detectores, su altura respecto al suelo y su situación relativa respecto las irregularidades del techo u otros elementos perturbadores. La influencia de estos factores en el tiempo detección es muy grande, pudiéndose dar el caso de que un detector muy sensible no detecte el fuego hasta que este haya alcanzado gran incremento. Así, por ejemplo, puede verse que, a un detector de humo junto a una boca de impulsión de aire acondicionado, no le llegará el humo.

La elección de un determinado tipo de detector frente a otro va a venir dada por una serie de factores, tales como:

  • Velocidad de desarrollo del incendio probable.
  • Altura del recinto.
  • Temperatura ambiente.
  • Existencia de corrientes de aire, y su velocidad.
  • Existencia de humo, polvo y aerosoles.
  • Existencia de radiaciones.

Por último, el número y la distribución de los detectores dependerán de los factores siguientes:

  • Tipo de detector: principio de funcionamiento y sensibilidad de respuesta.
  • Características del recinto: superficie, altura y forma del techo o la cubierta.
  • Tipo de actividad desarrollada en el recinto.

Se instalan detectores de la sensibilidad adecuada, de manera que están específicamente capacitados para detectar el tipo de incendio que previsiblemente se puede producir en cada local, evitando que los mismos se puedan activar en situaciones que no se correspondan con una emergencia real.

El tipo, número, situación y distribución de los detectores garantizarán la detección de fuego en la totalidad de la zona a proteger.

Vídeo – Cómo funciona un Detector de Humo


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