Desafortunadamente, lejos de todos en nuestro país entienden las ventajas que brindan los sistemas direccionables analógicos, y algunos generalmente reducen sus ventajas a "cuidar a los fumadores". Por lo tanto, veamos también lo que nos dan los sistemas analógicos direccionables.

Es importante no solo detectar a tiempo, sino también advertir a tiempo.

Permítame recordarle que hay tres clases de sistemas de alarma contra incendios: convencional, direccionable y analógico direccionable.

En los sistemas de dirección y sin dirección, la "decisión de incendio" la toma directamente el propio detector y luego se transmite al panel de control.

Los sistemas analógicos de dirección son inherentemente sistemas de telemetría. El valor del parámetro controlado por el detector (temperatura, contenido de humo en la habitación) se transmite al panel de control. El panel de control monitorea constantemente el estado del ambiente en todas las áreas del edificio y, en base a estos datos, toma la decisión no solo de generar una señal de "Incendio", sino también una señal de "Advertencia". Destacamos especialmente que la "decisión" no la toma el detector, sino el panel de control. La teoría dice que si construyes un gráfico de la intensidad de un fuego dependiendo del tiempo, entonces se verá como una parábola (Fig. 1). En la etapa inicial de desarrollo del fuego, su intensidad es baja, luego aumenta y luego comienza un ciclo similar a una avalancha. Si arroja una colilla sin apagar en una canasta de papeles, primero arderán con la liberación de humo, luego aparecerá una llama, se extenderá a los muebles y luego comenzará un desarrollo intensivo de un incendio, que no es más fácil de manejar.

Resulta que si se detecta un incendio en una etapa temprana, es fácil eliminarlo con un vaso de agua o un extintor de incendios convencional y el daño será mínimo. Esto es exactamente lo que le permiten hacer los sistemas analógicos de dirección. Si, por ejemplo, un detector de calor convencional (o direccionable) proporciona la formación de una señal de "Fuego" a una temperatura de 60 ° C, hasta que se alcance este valor, el oficial de servicio no verá ninguna información en el panel de control sobre lo que está pasando en la habitación. Y, sin embargo, esto ya implica una importante fuente de fuego. Una situación similar se observa con los detectores de humo, donde se debe alcanzar el nivel de humo requerido.

Direccionable no significa analógico direccionable

Los sistemas analógicos de direcciones, que monitorean constantemente el estado del ambiente en la habitación, detectan inmediatamente el comienzo de un cambio de temperatura o humo y emiten una señal de advertencia al oficial de servicio. Por lo tanto, los sistemas direccionables analógicos brindan una detección temprana de incendios. Esto significa que el fuego se puede extinguir fácilmente con un daño mínimo al edificio.

Hacemos hincapié en que la "cuenca" no está ubicada por sistemas sin direcciones, por un lado, y por sistemas de direcciones y análogos de direcciones, por el otro, sino por sistemas de direcciones análogas y otros.

En los dispositivos analógicos direccionables reales, existe un principio. la capacidad de establecer individualmente no solo los niveles de generación de señales de "Fuego" y "Advertencia" para cada detector, sino también determinar la lógica de su operación conjunta. En otras palabras, tenemos una herramienta en nuestras manos que nos permite formar de manera óptima un sistema de detección temprana de incendios para cada objeto, teniendo en cuenta sus características individuales, es decir. tenemos un principio. la capacidad de construir de manera óptima el sistema de seguridad contra incendios de la instalación.

En el camino, también se resuelven una serie de tareas importantes, por ejemplo, monitorear el rendimiento de los detectores. Entonces, en el sistema direccionable analógico, en principio, no puede haber un detector defectuoso que no sea detectado por el panel de control, ya que el detector debe transmitir una señal determinada todo el tiempo. Si a esto le sumamos el potente autodiagnóstico de los propios detectores, la compensación automática de polvo y la detección de detectores de humo polvorientos, resulta evidente que estos factores solo aumentan la eficiencia de los sistemas analógicos direccionables.

Características clave

Un componente importante de los dispositivos analógicos direccionables es la construcción de bucles de alarma. el protocolo del bucle es el saber hacer de la empresa y es un secreto comercial. Sin embargo, es él quien determina en gran medida las características del sistema. Estudiemos los rasgos más característicos de los sistemas analógicos de direcciones.

Número de detectores en el lazo

Por lo general, oscila entre 99 y 128 y está limitado por las capacidades de suministro de energía de los detectores. En los primeros modelos, los detectores se direccionaban mediante interruptores mecánicos, en modelos posteriores no hay interruptores y la dirección se almacena en la memoria no volátil del sensor.

Bucle de alarma

En principio, la mayoría de los dispositivos analógicos direccionables pueden operar con un stub. pero existe la posibilidad de "perder" una gran cantidad de detectores debido a un bucle roto. Por lo tanto, el bucle de anillo es un medio para aumentar la capacidad de supervivencia del sistema. Cuando se rompe, el dispositivo genera una notificación correspondiente, pero asegura el funcionamiento con cada medio anillo, manteniendo así el rendimiento de todos los detectores.

Dispositivos de localización de cortocircuito

Este es también un medio para aumentar la "capacidad de supervivencia" del sistema. Por lo general, estos dispositivos se instalan a través de 20 a 30 detectores. En caso de cortocircuito en el bucle, aumenta la corriente en él, que es detectada por dos dispositivos de localización, y la sección defectuosa se apaga. solo falla el segmento de bucle con dos dispositivos de localización de cortocircuitos, y el resto permanece operativo debido a la organización en anillo de la conexión.

En los sistemas modernos, cada detector o módulo está equipado con un dispositivo de localización de cortocircuito incorporado. Al mismo tiempo, debido a una reducción significativa en los precios de los componentes electrónicos, el costo de los sensores en realidad no aumentó. Dichos sistemas prácticamente no sufren cortocircuitos de bucles.

Conjunto estándar de detectores

Incluye optoelectrónicos de humos, temperatura máxima térmica, diferencial máximo térmico, combinado (humo más térmico) y pulsadores manuales. Estos detectores suelen ser suficientes para proteger los principales tipos de habitaciones de un edificio. Además, algunos fabricantes ofrecen tipos de sensores bastante exóticos, por ejemplo, un detector lineal direccionable analógico, un detector de humo óptico para habitaciones con un alto nivel de contaminación, un detector de humo óptico para habitaciones explosivas, etc. Todo esto amplía el alcance de los direccionables analógicos. sistemas

Módulos de control de sublazo sin dirección

Permiten el uso de detectores convencionales. Esto reduce el costo del sistema, pero, por supuesto, se pierden las propiedades inherentes a los equipos analógicos direccionables. En algunos casos, dichos módulos se pueden utilizar con éxito para conectar detectores de humo lineales convencionales o crear bucles a prueba de explosiones.

Módulos de mando y control

Están conectados directamente a los bucles de alarma. Por lo general, la cantidad de módulos corresponde a la cantidad de detectores en el lazo, y su campo de dirección es adicional y no se superpone con las direcciones de los detectores. En algunos sistemas, se comparte el campo de dirección de los detectores y módulos.

El número total de módulos conectados puede ser de varios cientos. Es esta propiedad la que permite, sobre la base del sistema de alarma contra incendios analógico direccionable SPS, integrar los sistemas automáticos de protección contra incendios del edificio (Fig. 2).

Durante la integración se controlan los dispositivos ejecutivos y se monitorea su funcionamiento. El número de puntos de control y gestión es de unos pocos cientos.

Lógica ramificada para generar señales de control

Este es un atributo indispensable de los paneles de control direccionables analógicos. Son las poderosas funciones lógicas las que aseguran la construcción de un sistema unificado de protección automática contra incendios del edificio. Entre estas funciones están la lógica de generar una señal de "Fuego" (por ejemplo, por dos detectores disparados en un grupo), y la lógica de encender el módulo de control (por ejemplo, con cada señal de "Fuego" en el sistema o con una señal de "Fuego" en este grupo), y el principio . la capacidad de establecer parámetros de tiempo (por ejemplo, cuando la señal "Fuego" enciende el módulo de control M después del tiempo T1 para el tiempo T2). Todo esto hace posible construir de manera efectiva incluso potentes sistemas de extinción de incendios por gas sobre la base de elementos estándar.

Y no solo detección temprana

El principio mismo de construir sistemas analógicos direccionables permite, además de la detección temprana de un incendio, obtener una serie de cualidades únicas, por ejemplo, un aumento en la inmunidad al ruido del sistema. Expliquemos esto con un ejemplo.

En la fig. 3 muestra varios ciclos de sondeo sucesivos (n) por el detector analógico direccionable térmico. Para facilitar la comprensión, a lo largo del eje de ordenadas, pospondremos no la duración de la señal del detector, sino inmediatamente el valor de temperatura correspondiente. Deje pasar una señal falsa del detector o una distorsión de la duración de la respuesta del detector bajo la influencia de interferencias electromagnéticas en el ciclo de sondeo 4, de modo que el valor percibido por el dispositivo corresponda a una temperatura de 80 °C. de acuerdo con la señal falsa recibida, el dispositivo debe generar una señal de "Fuego", es decir, el equipo funcionará mal.

En los sistemas analógicos direccionables, esto se puede evitar mediante la introducción de un algoritmo de promedio. Por ejemplo, introducimos el promedio de tres lecturas sucesivas. el valor del parámetro para "tomar una decisión" sobre el fuego será la suma de los valores de los tres ciclos, dividida por 3:

• para los ciclos 1, 2, 3 Т=60:3=20 °С – por debajo del umbral;
• para los ciclos 2, 3, 4 Т=120:3=40 °С – por debajo del umbral;
• para los ciclos 3, 4, 5 Т=120:3=40 °С – por debajo del umbral.

Es decir, cuando llegaba un conteo falso, no se generaba la señal de "Fuego". Al mismo tiempo, me gustaría prestar especial atención al hecho de que, dado que la "decisión" la toma el panel de control, no es necesario reiniciar ni volver a solicitar los detectores.

Tenga en cuenta que si la señal entrante no es falsa, entonces en los ciclos 4 y 5 el valor del parámetro corresponde a 80 °C, luego con este promedio se generará la señal, ya que T=180:3=60 °C, lo que significa que corresponde al umbral de generación de señal "Fuego".

Cual es el resultado?

Entonces, hemos visto que, debido a sus propiedades únicas, los sistemas de direcciones analógicas son un medio eficaz para garantizar la seguridad contra incendios de los objetos. La cantidad de detectores en dichos sistemas puede ser de varias decenas de miles, lo cual es suficiente para los proyectos más ambiciosos.

El mercado de sistemas analógicos de direcciones en el extranjero durante los últimos años ha tenido una tendencia ascendente constante. La participación de los sistemas direccionables analógicos en el volumen total de producción superó con confianza el 60 % La producción en masa de detectores direccionables analógicos condujo a una disminución de su costo, lo que fue un incentivo adicional para expandir el mercado.

Desafortunadamente, según diversas estimaciones, la participación de los sistemas analógicos direccionables en nuestro país es del 5 al 10%. La falta de un sistema de seguros y las regulaciones vigentes no contribuyen a la introducción de equipos de alta calidad y, a menudo, se utilizan los equipos más baratos. Sin embargo, ya se han esbozado ciertos cambios, y parece que estamos al borde de un cambio fundamental en el mercado. Solo en los últimos años, el costo de un detector analógico direccionable de humo óptico en Rusia se ha reducido aproximadamente 2 veces, lo que los hace más asequibles. Sin sistemas analógicos de direcciones, es impensable garantizar la seguridad de edificios de gran altura, complejos multifuncionales y otras categorías de objetos.

En la Federación Rusa, cada día se producen unos 700 incendios, en los que mueren más de 50 personas. Por lo tanto, la preservación de la vida humana sigue siendo una de las tareas más importantes de todos los sistemas de seguridad. Recientemente, el tema de la detección temprana de incendios se ha discutido cada vez más.

Los desarrolladores de modernos equipos contra incendios compiten para aumentar la sensibilidad de los detectores de incendios a los principales signos de un incendio: calor, radiación óptica de la llama y concentración de humo. Se está trabajando mucho en esta dirección, pero todos los detectores de incendios se activan cuando ya se ha iniciado al menos un pequeño incendio. Y pocas personas discuten el tema de detectar posibles signos de un incendio. Sin embargo, ya se han desarrollado dispositivos que no pueden registrar un incendio, sino sólo la amenaza o probabilidad de un incendio. Estos son detectores de incendios de gas.

Análisis comparativo

Se sabe que un incendio puede ocurrir tanto por una emergencia repentina (explosión, cortocircuito) como por la acumulación gradual de factores peligrosos: la acumulación de gases combustibles, vapores, sobrecalentamiento de una sustancia por encima del punto de inflamación, aislamiento latente de electricidad cables de sobrecarga, podredumbre y calentamiento de granos, etc.

En la fig. La figura 1 es un gráfico de la respuesta típica de un detector de incendios de gas a un incendio que comienza con un cigarrillo encendido que se deja caer sobre un colchón. El gráfico muestra que el detector de gas reacciona al monóxido de carbono después de 60 minutos. después de que un cigarrillo encendido golpea el colchón, en el mismo caso, el detector de humo fotoeléctrico reacciona después de 190 minutos, el detector de humo por ionización, después de 210 minutos, lo que aumenta significativamente el tiempo para tomar la decisión de evacuar a las personas y eliminar el fuego.

Si fija un conjunto de parámetros que pueden provocar el inicio de un incendio, entonces puede (sin esperar a que aparezca una llama, humo) cambiar la situación y evitar un incendio (accidente). Si se recibe antes una señal de un detector de incendios de gas, el personal de mantenimiento tendrá tiempo de tomar medidas para mitigar o eliminar el factor de amenaza. Por ejemplo, puede ser la ventilación de la habitación de vapores y gases combustibles, en caso de sobrecalentamiento del aislamiento, apagar el cable de alimentación y cambiar al uso de una línea de respaldo, en caso de un cortocircuito en la placa electrónica de las computadoras y máquinas controladas, extinguiendo un incendio local y retirando la unidad defectuosa. Por lo tanto, es la persona quien toma la decisión final: llamar a los bomberos o eliminar el accidente por su cuenta.

Tipos de detectores de gas

Todos los detectores de incendios de gas difieren en el tipo de sensor:
- Óxido de metal,
- termoquímico,
- semiconductor.

Sensores de óxido de metal

Los sensores de óxido de metal se fabrican sobre la base de tecnología microelectrónica de película gruesa. Como sustrato se utiliza alúmina policristalina, sobre la que se depositan por ambas caras un calentador y una capa sensible al gas de óxido metálico (Fig. 2). El elemento sensor se coloca en una carcasa protegida por una cubierta permeable al gas que cumple con todos los requisitos de seguridad contra incendios y explosiones.

Los sensores de óxidos metálicos están diseñados para determinar las concentraciones de gases combustibles (metano, propano, butano, hidrógeno, etc.) en el aire en el rango de concentración de milésimas a unidades de porcentaje y gases tóxicos (CO, arsina, fosfina, sulfuro de hidrógeno, etc.) al nivel de concentraciones máximas permisibles, así como para la determinación simultánea y selectiva de las concentraciones de oxígeno e hidrógeno en gases inertes, por ejemplo, en tecnología de cohetes. Además, tienen una potencia eléctrica requerida para calefacción (menos de 150 mW) récord para su clase, y pueden usarse en detectores de fugas de gas y sistemas de alarma contra incendios, tanto estacionarios como portátiles.

Detectores termoquímicos de gases

Entre los métodos utilizados para determinar la concentración de gases combustibles o vapores de líquidos combustibles en el aire atmosférico, se emplea el método termoquímico. Su esencia radica en medir el efecto térmico (aumento adicional de temperatura) de la reacción de oxidación de gases y vapores combustibles en el elemento sensor catalíticamente activo y convertir aún más la señal recibida. El sensor de alarma, utilizando este efecto térmico, genera una señal eléctrica proporcional a la concentración de gases y vapores combustibles con diferentes factores de proporcionalidad para diferentes sustancias.

Durante la combustión de varios gases y vapores, el sensor termoquímico genera señales de diferentes magnitudes. Niveles iguales (en % LEL) de varios gases y vapores en mezclas de aire corresponden a señales de salida de sensor desiguales.

El sensor termoquímico no es selectivo. Su señal caracteriza el nivel de explosividad, determinado por el contenido total de gases y vapores combustibles en la mezcla de aire.

En el caso de control de un conjunto de componentes, en el que el contenido de componentes combustibles individuales previamente conocidos oscila entre cero y una determinada concentración, puede dar lugar a un error de control. Este error también existe en condiciones normales. Este factor debe tenerse en cuenta para establecer los límites del rango de concentraciones de la señal y la tolerancia para su cambio: el límite del error de operación absoluto básico permisible. Los límites de medición del dispositivo de señalización son los valores más pequeños y más altos de la concentración del componente determinado, dentro de los cuales el dispositivo de señalización mide con un error que no excede el especificado.

Descripción del circuito de medida

El circuito de medición del convertidor termoquímico es un circuito puente (ver Fig. 2). Los elementos sensibles B1 y compensadores B2 ubicados en el sensor están incluidos en el circuito puente. La segunda rama del puente: las resistencias R3-R5 están ubicadas en la unidad de señalización del canal correspondiente. El puente está equilibrado por la resistencia R5.

Durante la combustión catalítica de una mezcla de aire de gases combustibles y vapores en el elemento sensor B1, se libera calor, la temperatura aumenta y, en consecuencia, aumenta la resistencia del elemento sensor. No hay combustión en el elemento compensador B2. La resistencia del elemento compensador cambia con su envejecimiento, cambios en la corriente de suministro, temperatura, velocidad de la mezcla controlada, etc. Los mismos factores actúan sobre el elemento sensible, lo que reduce significativamente el desequilibrio del puente provocado por ellos (deriva cero) y el error de control.

Con potencia de puente estable, temperatura estable y velocidad de mezcla controlada, el desequilibrio del puente resulta con un grado significativo de precisión debido a los cambios en la resistencia del elemento sensor.

En cada canal, la fuente de alimentación del puente sensor proporciona una temperatura óptima constante de los elementos mediante la regulación de la corriente. Como sensor de temperatura, por regla general, se utiliza el mismo elemento sensible B1. La señal de desequilibrio del puente se toma de la diagonal del puente ab.

Sensores de gases semiconductores

El principio de funcionamiento de los sensores de gas semiconductor se basa en un cambio en la conductividad eléctrica de una capa sensible al gas semiconductor durante la adsorción química de gases en su superficie. Este principio permite su uso eficaz en dispositivos de alarma contra incendios como dispositivos alternativos a los tradicionales dispositivos ópticos, térmicos y de señalización de humo (detectores), incluidos los que contienen plutonio radiactivo. Y la alta sensibilidad (para hidrógeno desde 0.00001% por volumen), selectividad, velocidad y bajo costo de los sensores de gas semiconductor deben considerarse como su principal ventaja sobre otros tipos de detectores de incendios. Los principios físicos y químicos de detección de señales utilizados en ellos se combinan con tecnologías microelectrónicas modernas, lo que conduce a productos de bajo costo en producción en masa y altas características técnicas.

Los sensores sensibles a gases semiconductores son elementos de alta tecnología con bajo consumo de energía (de 20 a 200 mW), alta sensibilidad y velocidad aumentada hasta fracciones de segundo. Los sensores termoquímicos y de óxido de metal son demasiado caros para este uso. La introducción en la producción de detectores de incendios de gas basados ​​en sensores químicos semiconductores fabricados con tecnología grupal permite reducir significativamente el costo de los detectores de gas, lo cual es importante para el uso masivo.

Los requisitos reglamentarios

Los documentos reglamentarios para los detectores de incendios de gas aún no se han desarrollado por completo. Los requisitos departamentales existentes del RD BT 39-0147171-003-88 se aplican a las instalaciones de la industria del petróleo y el gas. NPB 88-01 sobre la colocación de detectores de incendios de gas dice que deben instalarse en interiores en el techo, las paredes y otras estructuras de construcción de edificios y estructuras de acuerdo con las instrucciones de funcionamiento y las recomendaciones de las organizaciones especializadas.

Sin embargo, en cualquier caso, para calcular con precisión la cantidad de detectores de gas e instalarlos correctamente en la instalación, primero debe saber:
- parámetro por el cual se controla la seguridad (tipo de gas que se libera e indica un peligro, por ejemplo, CO, CH4, H2, etc.);
- el volumen de la habitación;
- finalidad del local;
- disponibilidad de sistemas de ventilación, sobrepresión de aire, etc.

Resumen

Los detectores de incendios a gas son dispositivos de última generación, y por lo tanto aún requieren nuevos estudios de investigación de empresas nacionales y extranjeras involucradas en sistemas contra incendios para desarrollar una teoría de emisión y distribución de gases en salas de diferentes propósitos y operación, así como para realizar experimentos prácticos hasta el desarrollo de recomendaciones para la colocación racional de tales detectores.

Este sistema está diseñado para detectar la etapa inicial de un incendio, transmitir un aviso sobre el lugar y la hora de su ocurrencia y, si es necesario, activar los sistemas automáticos de extinción de incendios y extracción de humo.

Un sistema eficaz de advertencia de incendios es el uso de sistemas de alarma.

El sistema de alarma contra incendios debe:

* - identificar rápidamente el lugar del incendio;

* - transmitir de manera confiable una señal de fuego al dispositivo de recepción y control;

* - convertir la señal de incendio en una forma conveniente para la percepción por parte del personal de la instalación protegida;

* - permanecer inmune a la influencia de factores externos distintos de los factores del fuego;

* - detectar y transmitir rápidamente la notificación de mal funcionamiento que impida el funcionamiento normal del sistema.

Los edificios industriales de las categorías A, B y C, así como los objetos de importancia nacional, están equipados con automatización contra incendios.

El sistema de alarma contra incendios consta de detectores de incendios y convertidores que convierten los factores de iniciación del fuego (calor, luz, humo) en una señal eléctrica; una estación de control que transmite una señal y enciende alarmas de luz y sonido; así como instalaciones automáticas de extinción de incendios y evacuación de humos.

La detección de incendios en una etapa temprana facilita su extinción, lo que depende en gran medida de la sensibilidad de los sensores.

Sistemas automáticos de extinción de incendios

Los sistemas automáticos de extinción de incendios están diseñados para extinguir o localizar un incendio. Al mismo tiempo, también deben realizar las funciones de una alarma automática contra incendios.

Las instalaciones automáticas de extinción de incendios deben cumplir los siguientes requisitos:

* - el tiempo de respuesta debe ser inferior al tiempo máximo permitido para el libre desarrollo de un incendio;

* - tener la duración de acción en el modo de extinción necesaria para eliminar el fuego;

* - tener la intensidad requerida de suministro (concentración) de agentes extintores de incendios;

* - seguridad del funcionamiento.

En los locales de las categorías A, B, C, se utilizan instalaciones estacionarias de extinción de incendios, que se dividen en aerosol (halocarbono), líquido, agua (rociadores y diluvio), vapor, polvo.

Las más extendidas en la actualidad son las instalaciones de rociadores para la extinción de incendios con agua pulverizada. Para hacer esto, se monta una red de tuberías ramificadas debajo del techo, en la que se colocan rociadores a razón de riego con un rociador de 9 a 12 m 2 del área del piso. Debe haber al menos 800 rociadores en una sección del sistema de agua. El área del piso protegida por un rociador tipo CH-2 no debe tener más de 9 m 2 en habitaciones con mayor riesgo de incendio (si la cantidad de materiales combustibles es más de 200 kg por 1 m 2; en otros casos, no más de 12 m 2. La salida en el cabezal del aspersor se cierra con traba fusible (72 °C, 93 °C, 141 °C, 182 °C), al derretirse el agua salpica golpeando el deflector.La intensidad de riego del área es de 0,1 l / s m 2

Las redes de rociadores deben estar presurizadas para entregar 10 l/s. Si al menos un rociador se abre durante un incendio, se activa una alarma. Las válvulas de control y señal están ubicadas en lugares visibles y accesibles, y no más de 800 rociadores están conectados a una válvula de control y señal.

En locales con riesgo de incendio, se recomienda suministrar agua inmediatamente en toda el área del local. En estos casos se utilizan instalaciones de acción colectiva (drencher). Drencher son aspersores sin cierres fusibles con orificios abiertos para agua y otros compuestos. En tiempos normales, la salida de agua a la red se cierra mediante una válvula de acción colectiva. La intensidad del suministro de agua es de 0,1 l / s m 2 y para habitaciones con mayor peligro de incendio (con una cantidad de materiales combustibles de 200 kg por 1 m 2 o más) - 0,3 l / s m 2.

La distancia entre los drenchers no debe exceder los 3 m, y entre los drenchers y las paredes o tabiques, 1,5 m. El área del piso protegida por un drencher no debe ser más de 9 m 2. Durante la primera hora de extinción de un incendio se debe suministrar al menos 30 l/s

Las unidades permiten la medición automática de los parámetros monitoreados, el reconocimiento de señales en presencia de una situación explosiva, la conversión y amplificación de estas señales y la emisión de comandos para el encendido de los actuadores de protección.

La esencia del proceso de terminación de explosiones es la inhibición de las reacciones químicas mediante el suministro de composiciones de extinción de incendios a la zona de combustión. La posibilidad de detener la explosión se debe a la presencia de un cierto intervalo de tiempo desde el momento en que surgen las condiciones de la explosión hasta su desarrollo. Este período de tiempo, denominado condicionalmente período de inducción (f ind), depende de las propiedades fisicoquímicas de la mezcla combustible, así como del volumen y la configuración del aparato protegido.

Para la mayoría de las mezclas de hidrocarburos combustibles, el hallazgo es aproximadamente el 20% del tiempo total de explosión.

Para que un sistema automático de protección contra explosiones cumpla con su propósito, se debe cumplir la siguiente condición:< ф инд, то есть, время срабатывания защиты должно опережать время индуктивного периода.

Las condiciones para el uso seguro de equipos eléctricos están reguladas por la PUE. Los equipos eléctricos se dividen en a prueba de explosiones, aptos para áreas con riesgo de incendio y de rendimiento normal. En áreas peligrosas, se permite usar solo equipos eléctricos a prueba de explosiones, diferenciados por niveles y tipos de protección contra explosiones, categorías (caracterizadas por un espacio seguro, es decir, el diámetro máximo del orificio por donde pasa la llama de un determinado combustible). mezcla no puede pasar), grupos (que se caracterizan por T con una mezcla combustible dada).

En cuartos explosivos y áreas de instalaciones externas, se utilizan equipos especiales de iluminación eléctrica, fabricados en una versión antiexplosión.

escotillas de humo

Las trampillas de humo están diseñadas para garantizar que las habitaciones adyacentes estén libres de humo y reducir la concentración de humo en la zona inferior de la habitación en la que se ha producido un incendio. Al abrir las escotillas de humo, se crean condiciones más favorables para la evacuación de personas de un edificio en llamas y se facilita el trabajo de los departamentos de bomberos para extinguir un incendio.

Para eliminar el humo en caso de incendio en el sótano, las normas prevén la instalación de ventanas con un tamaño de al menos 0,9 x 1,2 m por cada 1000 m 2 del área del sótano. La escotilla de humo generalmente se cierra con una válvula.

(luz, calor, humo) solo son capaces del mensaje: “¡Nos estamos quemando! ¡Es hora de apagar el fuego!". Pero no puede ser de otra manera, ya que el funcionamiento de sus sensores se basa en principios físicos tales como la detección de luz, calor o humo. Recibe el mensaje "¡Atención! ¡Un incendio es posible aquí!” solo es posible mediante el establecimiento de un control constante sobre la composición dinámica del gas del aire interior. Dicho control permitirá tomar las medidas adecuadas para prevenir un incendio y eliminarlo de raíz. Esto es lo que hace el método de detección temprana de incendios desarrollado por los especialistas de Gamma utilizando sensores químicos semiconductores, que fue galardonado con diplomas y medallas de oro en las exposiciones internacionales Bruselas-Eureka 2000 y Ginebra 2001.

Por lo tanto, una forma confiable de prevenir un incendio en una etapa temprana, antes de la ignición, es controlar la composición química del aire, que cambia drásticamente debido a la descomposición térmica de los materiales combustibles sobrecalentados o ardiendo sin llama. En esta etapa, las medidas preventivas siguen siendo efectivas. Por ejemplo, en caso de sobrecalentamiento de los aparatos eléctricos (plancha o chimenea eléctrica), pueden apagarse automáticamente a tiempo mediante una señal de un sensor de gas.

La composición de los gases liberados durante la combustión.

Una serie de gases liberados en la etapa inicial de la combustión (ardiendo sin llama) están determinados por la composición de precisamente aquellos materiales que están involucrados en este proceso. Sin embargo, en la mayoría de los casos, los principales componentes característicos del gas también se pueden identificar con confianza. Se llevaron a cabo estudios similares en el Instituto de Seguridad contra Incendios (Balashikha, Región de Moscú) utilizando una cámara estándar con un volumen de 60 m 3 para simular un incendio. La composición de los gases liberados durante la combustión se determinó por cromatografía. Los experimentos dieron los siguientes resultados.

El hidrógeno (H 2 ) es el principal componente de los gases emitidos en la etapa de combustión lenta como resultado de la pirólisis de los materiales utilizados en la construcción, como la madera, los textiles y los materiales sintéticos. En la etapa inicial del fuego, en el proceso de combustión lenta, la concentración de hidrógeno es 0.001-0.002%. En el futuro, hay un aumento en el contenido de hidrocarburos aromáticos en el contexto de la presencia de carbono suboxidado - monóxido de carbono (CO) - 0.002-0.008%. Cuando aparece una llama, la concentración de dióxido de carbono (CO 2 ) se eleva a un nivel de 0,1 %, lo que corresponde a la combustión de 40-50 g de madera o papel en una habitación cerrada con un volumen de 60 m 3 y es equivalente a 10 cigarrillos fumados. Este nivel de CO2 también se consigue como consecuencia de la presencia de dos personas en la habitación durante 1 hora.

Los experimentos han demostrado que el umbral para detectar un sistema de alerta temprana de incendios en el aire atmosférico en condiciones normales debe ser del 0,002 % para la mayoría de los gases, incluidos el hidrógeno y el monóxido de carbono. Es deseable que la velocidad del sistema no sea inferior a 10 s. Esta conclusión puede considerarse fundamental para el desarrollo de una serie de detectores de gases de advertencia contra incendios.

Las herramientas de análisis de gases ambientales existentes (incluidas las basadas en sensores electroquímicos, catalíticos térmicos y otros) son demasiado costosas para tal uso. La introducción en la producción de detectores de incendios basados ​​en sensores químicos semiconductores fabricados con tecnología por lotes reducirá drásticamente el costo de los sensores de gas.

Sensores de gases semiconductores

El principio de funcionamiento de los sensores de gas semiconductor se basa en un cambio en la conductividad eléctrica de una capa sensible al gas semiconductor durante la adsorción química de gases en su superficie. Esta circunstancia permite su uso eficaz en dispositivos de alarma contra incendios como dispositivos alternativos a las tradicionales alarmas ópticas, térmicas y de humo, incluidas las que contienen plutonio radiactivo. Y la alta sensibilidad (para hidrógeno - ¡desde 0.000001%!), la selectividad, la velocidad y el bajo costo de los sensores de gas semiconductor deben considerarse como sus principales ventajas sobre otros tipos de detectores de incendios. Los principios físicos y químicos de detección de señales utilizados en ellos se combinan con tecnologías microelectrónicas modernas, lo que determina el bajo costo de los productos en la producción en masa y las altas características técnicas y de ahorro de energía.

Para que los procesos físicos y químicos se desarrollen en la superficie de la capa sensible lo suficientemente rápido, proporcionando una velocidad de varios segundos, el sensor se calienta periódicamente a una temperatura de 450-500°C, lo que activa su superficie. Los óxidos metálicos finamente dispersos (SnO 2 , ZnO, In 2 O 3 , etc.) con dopantes Pl, Pd, etc., se suelen utilizar como capas semiconductoras sensibles.Debido a la porosidad estructural de los materiales formados, conseguida mediante determinados métodos tecnológicos, su superficie específica es de unos 30 m 2 /g. El calentador es una capa resistiva hecha de materiales inertes (Pl, RuO 2 , Au, etc.) y aislada eléctricamente de la capa semiconductora.

Con aparente simplicidad, tales métodos de formación han concentrado todos los últimos logros en ciencia de materiales y tecnología microelectrónica. Esto condujo a la alta competitividad del sensor, que puede operar durante varios años, estando periódicamente en un estado de "esfuerzo" cuando se calienta a 500°C, manteniendo características de alto rendimiento, sensibilidad, estabilidad, selectividad y bajo consumo de energía (un algunas decenas de milivatios en promedio). La producción industrial de sensores semiconductores está ampliamente desarrollada en todo el mundo, pero la mayor parte del mercado mundial recae en empresas japonesas. El líder reconocido en este campo es Figaro con una producción anual de alrededor de 5 millones de sensores. y la producción a gran escala de dispositivos basados ​​en ellos, incluyendo la base de elementos y soluciones de circuitos con dispositivos programables.

Sin embargo, una serie de características en la producción de sensores semiconductores dificultan la compatibilidad con la tecnología de silicio tradicional en un circuito cerrado. Esto se explica por el hecho de que los sensores no se fabrican en masa como los microcircuitos y tienen una mayor dispersión de parámetros debido a las condiciones específicas de funcionamiento (a menudo en un entorno agresivo). Su producción requiere conocimientos muy específicos en química física, ciencia de materiales, etc. Por lo tanto, el éxito aquí acompaña a las grandes firmas especializadas (por ejemplo, Microchemical Instrument, la sucursal europea de Motorola), que no tienen prisa por compartir sus desarrollos en el campo de las altas tecnologías. Desafortunadamente, esta industria nunca se ha desarrollado bien en Rusia y la CEI, a pesar de un número suficiente de grupos de investigación: RRC "Instituto Kurchatov", Universidad Estatal de Moscú, Universidad Estatal de Leningrado, Universidad Estatal de Voronezh, IGIC RAS, N.I. Karpov, Universidad de Saratov, Universidad de Novgorod, etc.

Desarrollos nacionales de sensores semiconductores

La tecnología más desarrollada para la producción de sensores semiconductores se propone en el RRC "Instituto Kurchatov". Desarrolló sensores semiconductores de pequeño tamaño para el análisis de la composición química de gases y líquidos. Se fabrican utilizando tecnología microelectrónica y combinan las ventajas de los dispositivos microelectrónicos (bajo costo en la producción en masa, miniaturización, bajo consumo de energía) con la capacidad de medir la concentración de gases y líquidos en un amplio rango y con una precisión suficientemente alta. Los dispositivos desarrollados se dividen en dos grupos: sensores de óxido metálico y semiconductores estructurales.

sensores de óxido de metal. Fabricado con tecnología de película gruesa. Como sustrato se utiliza alúmina policristalina, sobre la que se depositan por ambas caras un calentador y una capa sensible al gas de óxido metálico. El elemento sensible se coloca en una carcasa permeable al gas que cumple con los requisitos de seguridad contra explosiones e incendios.

Los sensores pueden determinar la concentración de gases combustibles (metano, propano, butano, hidrógeno, etc.) en el aire en el rango de 0,001% a un pequeño porcentaje, así como gases tóxicos (monóxido de carbono, arsina, fosfina, hidrógeno sulfuro, etc.) al nivel de concentración máxima permisible (MAC). También se pueden utilizar para la determinación simultánea y selectiva de la concentración de oxígeno e hidrógeno en gases inertes, por ejemplo, para la tecnología de cohetes. Para calentar, estos dispositivos requieren una potencia eléctrica récord para su clase: menos de 150 mW. Los sensores de óxido de metal están diseñados para su uso en detectores de fugas de gas y sistemas de alarma contra incendios (tanto estacionarios como de bolsillo).

Sensores semiconductores estructurales. Se trata de sensores basados ​​en estructuras de silicio metal-dielectric-semiconductor (MIS), metal-sólido electrolito-semiconductor y diodos Schottky.

Las estructuras MIS con puerta de paladio o platino se utilizan para determinar la concentración de hidrógeno en el aire o gases inertes. El umbral de detección de hidrógeno es de aproximadamente 0,00001%. Los sensores se han utilizado con éxito para determinar la concentración de hidrógeno en el refrigerante de los reactores nucleares con el fin de mantener su seguridad. Las estructuras con un electrolito sólido (trifluoruro de lantano, conductor de iones de flúor) están diseñadas para determinar la concentración de flúor y fluoruros (principalmente fluoruro de hidrógeno) en el aire. Trabajan a temperatura ambiente, permiten determinar la concentración de flúor y fluoruro de hidrógeno al nivel de 0,000003%, que es aproximadamente 0,1 MPC. La medición de fugas de fluoruro de hidrógeno es especialmente importante para determinar la situación ambiental en regiones con una gran producción de aluminio, polímeros y combustible nuclear.

Para medir la concentración de freones se pueden utilizar estructuras similares hechas a base de carburo de silicio y que funcionan a una temperatura de unos 500 °C.

Indicador de monóxido de carbono e hidrógeno CO-12

Un método reconocido internacionalmente para la detección temprana de incendios proporciona un control simultáneo de las concentraciones relativas en el aire de dos o más gases, como hidrocarburos aromáticos, hidrógeno, monóxido de carbono y dióxido de carbono. Los valores obtenidos se comparan con los configurados y, si coinciden, se genera una alarma. El control y la comparación de las concentraciones relativas de los componentes del gas se realizan con una frecuencia determinada. Se excluye la posibilidad de falsas alarmas del dispositivo de medición con un aumento en la concentración de uno de los gases si no hay ignición.

Como dispositivo de medición se propone el indicador CO-12, diseñado para detectar monóxido de carbono gaseoso e hidrógeno en el aire en el rango de sus concentraciones de 0,001 a 0,01%. El dispositivo es un indicador proporcional de nueve niveles en forma de una línea de LED de tres colores: verde (rango de concentración bajo), amarillo (nivel medio) y rojo (nivel alto). Tres LED corresponden a cada rango. Cuando se encienden los LED rojos, se activa una señal acústica para advertir a las personas del peligro de intoxicación.

El principio de funcionamiento del indicador se basa en registrar un cambio en la resistencia (R) de un sensor sensible a un gas semiconductor, cuya temperatura se estabiliza a 120 °C durante el proceso de medición.

En este caso, el elemento calefactor se incluye en la retroalimentación del amplificador operacional -controlador de temperatura- y periódicamente, cada 6 s, se recoce durante 0,5 s a una temperatura de 450 °C. A esto le sigue la relajación isotérmica de la resistencia R tras la interacción con el monóxido de carbono. R se mide antes del siguiente recocido (Fig. 3, punto C, seguido del recocido O). El proceso de medición y salida al indicador de datos es controlado por un dispositivo programable.

Sus principales características técnicas:

El indicador se puede utilizar eficazmente como dispositivo de alarma contra incendios tanto en locales residenciales como en instalaciones industriales. Casas de campo, casas de campo, baños, saunas, garajes y salas de calderas, empresas con producción basada en el uso de fuego abierto y tratamiento térmico, empresas en las industrias minera, metalúrgica y de procesamiento de petróleo y gas y, finalmente, transporte por carretera: esto no es una lista completa de objetos donde el indicador de CO es 12 podría ser útil.

Estos detectores de incendios de detección temprana, unidos en una única red y que controlan la liberación de gases durante la combustión lenta de los materiales antes de que se enciendan, cuando se colocan en instalaciones industriales, permiten prevenir emergencias no solo en las instalaciones de protección contra incendios en tierra, sino también en estructuras subterráneas, carbón minas, donde, como resultado del sobrecalentamiento, el equipo que transporta carbón, el polvo de carbón puede encenderse. Cada sensor, que tiene señales de advertencia de luz y sonido, es capaz no solo de informar sobre el grado de contaminación por gas del territorio, sino también de advertir al personal ubicado en las proximidades del lugar extremo sobre el peligro. Los detectores de incendios estacionarios instalados en locales residenciales pueden prevenir explosiones de gas doméstico, envenenamiento por monóxido de carbono e incendios debido a un mal funcionamiento de los electrodomésticos o una violación grave de sus condiciones de funcionamiento al desconectarse automáticamente de la red.

Electrónica №4, 2001

Este sistema está diseñado para detectar la etapa inicial de un incendio, transmitir un aviso sobre el lugar y la hora de su ocurrencia y, si es necesario, activar los sistemas automáticos de extinción de incendios y extracción de humo.

Un sistema eficaz de advertencia de incendios es el uso de sistemas de alarma.

El sistema de alarma contra incendios debe:

Identifique rápidamente la ubicación del incendio;

Transmitir de manera confiable una señal de fuego al dispositivo de recepción y control;

Convertir la señal de incendio en una forma conveniente para que la perciba el personal de la instalación protegida;

Permanecer inmune a la influencia de factores externos distintos de los factores de fuego;

Identifique e informe rápidamente los fallos de funcionamiento que impidan el funcionamiento normal del sistema.

Los edificios industriales de las categorías A, B y C, así como los objetos de importancia nacional, están equipados con automatización contra incendios.

El sistema de alarma contra incendios consta de detectores de incendios y convertidores que convierten los factores de iniciación del fuego (calor, luz, humo) en una señal eléctrica; una estación de control que transmite una señal y enciende alarmas de luz y sonido; así como instalaciones automáticas de extinción de incendios y evacuación de humos.

La detección de incendios en una etapa temprana facilita su extinción, lo que depende en gran medida de la sensibilidad de los sensores.

Los anunciadores, o sensores, pueden ser de varios tipos:

- detector térmico de incendios- un detector automático que responde a un determinado valor de temperatura y (o) su tasa de aumento;

- detector de fuego de humo- un detector de incendios automático que reacciona a los productos de combustión de aerosoles;

- detector de incendios de radioisótopos - un detector de incendios por humo que se dispara debido a la influencia de los productos de la combustión en el flujo ionizado de la cámara de trabajo del detector;

- detector de incendios óptico- un detector de incendios por humo que se dispara debido a la influencia de los productos de la combustión en la absorción o propagación de la radiación electromagnética del detector;

- detector de llamas- reacciona a la radiación electromagnética de la llama;

- detector de incendios combinado- responde a dos (o más) factores de fuego.

Los detectores de calor se dividen en máximo, que se activan cuando la temperatura del aire o del objeto protegido sube al valor al que están ajustados, y diferencial, que se activan a una cierta tasa de aumento de temperatura. Los detectores térmicos diferenciales normalmente también pueden funcionar en modo máximo.

Los detectores térmicos máximos se caracterizan por una buena estabilidad, no dan falsas alarmas y tienen un costo relativamente bajo. Sin embargo, son insensibles e incluso cuando se colocan a poca distancia de los lugares de posibles incendios, funcionan con un retraso significativo. Los detectores de calor de tipo diferencial son más sensibles, pero su costo es alto. Todos los detectores de calor deben colocarse directamente en las áreas de trabajo, por lo que están sujetos a daños mecánicos frecuentes.

Arroz. 4.4.6. Diagrama esquemático del detector PTIM-1: 1 - sensor; 2 - resistencia variable; 3 - tiratrón; 4 - resistencia adicional.

Los detectores ópticos se dividen en dos grupos. : infrarrojos- indicadores de visión directa, que debe "ver" el fuego, y chimenea fotovoltaica. Los elementos de detección de los indicadores de visión directa no tienen importancia práctica, ya que, al igual que los detectores de calor, deben ubicarse muy cerca de posibles fuentes de fuego.

Detectores fotoeléctricos de humo se disparan cuando el flujo luminoso en la fotocélula iluminada se debilita debido al humo del aire. Los detectores de este tipo se pueden instalar a una distancia de varias decenas de metros de una posible fuente de fuego. Las partículas de polvo suspendidas en el aire pueden provocar falsas alarmas. Además, la sensibilidad del dispositivo disminuye notablemente a medida que se asienta el polvo más fino, por lo que los detectores deben inspeccionarse y limpiarse regularmente.

Detectores de humo por ionización para un funcionamiento confiable, es necesario someterlo a una inspección minuciosa y verificarlo al menos una vez cada dos semanas, eliminar los depósitos de polvo de manera oportuna y ajustar la sensibilidad. Los detectores de gas se disparan por la presencia de gas o por un aumento en su concentración.

Detectores de humo diseñado para detectar productos de combustión en el aire. El dispositivo tiene una cámara de ionización. Y cuando ingresa humo de un incendio, la corriente de ionización disminuye y el detector se enciende. El tiempo de respuesta de un detector de humo cuando entra humo no supera los 5 segundos. Los detectores de luz están dispuestos según el principio de funcionamiento de la radiación ultravioleta de una llama.

La elección del tipo de detector automático de alarma contra incendios y la ubicación de la instalación depende de los detalles del proceso tecnológico, el tipo de materiales combustibles, los métodos de almacenamiento, el área de la habitación, etc.

Los detectores de calor se pueden utilizar para controlar las instalaciones a razón de un detector por 10-25 m2 de piso. Un detector de humo con cámara de ionización es capaz (dependiendo del lugar de instalación) de atender un área de 30 - 100m 2 . Los detectores de luz pueden controlar un área de unos 400 - 600 m 2 . Los detectores automáticos se instalan principalmente en la corriente o se suspenden a una altura de 6 a 10 m del nivel del suelo. El desarrollo del algoritmo y las funciones del sistema de alarma contra incendios se lleva a cabo teniendo en cuenta el riesgo de incendio de la instalación y las características arquitectónicas y de planificación. Actualmente se utilizan las siguientes instalaciones de alarma contra incendios: TOL-10/100, APST-1, STPU-1, SDPU-1, SKPU-1, etc.

Arroz. 4.5.7. Esquema del detector de humo automático ADI-1: 1.3 - resistencia; 2 - lámpara eléctrica; 4 - cámara de ionización; 5 - esquema para conectarse a la red eléctrica