NUEVA GENERACIÓN DE AEROSOLES. …Los incendios en las subestaciones eléctricas de tracción son...

TESIS DE MÁSTER

NUEVA GENERACIÓN DE AEROSOLES.

PROTECCIÓN DE UNA SUBESTACIÓN

ELÉCTRICA DE TRACCIÓN.

AUTOR: María José Luque Rojas

Director: José Luis Fernández Ilundain

Madrid, Septiembre de 2015

Firma Autor: VºBº Director proyecto:

Autorizada la entrega de la tesis de máster del alumno/a:

María José Luque Rojas

EL COORDINADOR DEL MIPCI

Gabriel Santos

Fdo.: …………………………………… Fecha: ……/ ……/ ……

Vº Bº del Director de proyecto

(Indicar el nombre del Director de proyecto)

José Luis Fernández Ilundain

Fdo.: ………………………………… Fecha: ……/ ……/ ……

Máster en Ingeniería de Protección contra Incendios

3 de 59

MIPCI

2014-2015

NUEVA GENERACIÓN DE AEROSOLES.

PROTECCIÓN DE UNA SUBESTACIÓN

ELÉCTRICA DE TRACCIÓN.

María José Luque Rojas

Curso académico 2014-2015

Máster en Ingeniería de Protección contra Incendios – MIPCI

Nueva Generación de Aerosoles. Protección de una subestación eléctrica de tracción – María José Luque Rojas

4 de 59 MIPCI

2014-2015

TÍTULO Nueva generación de aerosoles. Protección de una subestación

eléctrica de tracción.

ALUMNO María José Luque Rojas

DIRECTOR José Luis Fernández Iluain

JUSTIFICACIÓN

A lo largo del presente proyecto estudiaremos la protección contra incendios de una

subestación eléctrica de tracción. Las subestaciones eléctricas de tracción son instalaciones

que convierten la energía eléctrica desde la forma provista por la red general a unas condiciones

de voltaje, corriente y frecuencia apropiadas para su uso en trenes y tranvías. Estas

instalaciones, se ubican a lo largo de la vía de los trenes a los que debe ofrecer suministro

eléctrico. Por tanto, estas subestaciones desempeñan un papel fundamental dentro de los

sistemas de transporte de los que forman parte.

En caso de siniestro en una de estas unidades las pérdidas por daños materiales directos

así como por parada de la actividad serían muy elevadas por lo que se toman todas las medidas

posibles para evitarlos.

Los incendios en las subestaciones eléctricas de tracción son una amenaza latente,

siendo los más devastadores los que involucran equipo eléctrico energizado y de vital

importancia en el correcto funcionamiento de la subestación, como son: transformadores,

aparellaje o centro de distribución entre otros. Un fallo eléctrico dentro de estos equipos o

corrientes de falla externas pueden producir, por ejemplo, un arco eléctrico que puede resultar

en un incendio, acompañado de grandes pérdidas de activos y de utilidades de la empresa.

Por ello se hace necesario para este tipo de subestaciones la valoración de las

condiciones en las que pueden existir peligros de incendio, para que se puedan incorporar las

medidas necesarias para eliminar o reducir esta amenaza.

Existen varios tipos de medidas que podrían aplicarse dentro de la protección contra

incendios que pueden disminuir en gran manera el riesgo de ocurrencia de un incendio o por lo

menos puede ayudar a su detección temprana y rápida sofocación, disminuyendo las pérdidas

tanto por daños materiales como por parada de la actividad.



5 de 59 MIPCI

2014-2015

OBJETIVOS

En el presente proyecto se pretende analizar los diferentes escenarios, así como las

diferentes alternativas existentes en el mercado.

Por otro lado, y una vez realizado el estudio de las diferentes alternativas, se desarrolla

la protección de la subestación eléctrica de tracción mediante AEROSOLES, al considerarlo la

mejor alternativa de entre las analizadas.



6 de 59 MIPCI

2014-2015

ÍNDICE

JUSTIFICACIÓN ........................................................................................................................... 4

OBJETIVOS .................................................................................................................................. 5

ÍNDICE .......................................................................................................................................... 6

MEMORIA DESCRIPTIVA ............................................................................................................ 8

1. AEROSOLES: SISTEMAS DE EXTINCIÓN DE INCENDIOS ............................................ 8

1.1. DESARROLLO DE LOS AEROSOLES DENTRO DE LA HISTORIA ........................ 8

1.2. ¿QUÉ SON Y CÓMO FUNCIONAN LA NUEVA GENERACIÓN DE

AEROSOLES? ..................................................................................................................... 12

1.2.1. DESCRIPCIÓN .................................................................................................. 12

1.2.2. FUNCIONAMIENTO .......................................................................................... 12

1.2.3. COMPONENTES ............................................................................................... 13

1.2.4. APAGADO DE LLAMAS .................................................................................... 14

1.2.5. MÉTODO DE ACTIVACIÓN .............................................................................. 16

1.3. VENTAJAS DE LOS AEROSOLES: ......................................................................... 16

1.4. INCONVENIENTES DE LOS AEROSOLES: ............................................................ 17

1.5. NORMATIVA ............................................................................................................. 18

1.6. EJEMPLOS DE INSTALACIONES QUE SE PROTEGEN CON AEROSOL: ........... 18

2. PROTECCIÓN DE MÓDULO DE UNA SUBESTACIÓN DE TRACCIÓN ELÉCTRICA ... 20

2.1. DESCRIPCIÓN DEL RECINTO SUJETO A ESTUDIO: ........................................... 20

2.2. CARACTERIZACIÓN DEL MÓDULO DE LA SUBESTACIÓN DE TRACCIÓN ....... 23

2.3. RIESGO DE INCENDIO DE LAS SUBESTACIONES ELÉCTRICAS DE

TRACCIÓN........................................................................................................................... 27



7 de 59 MIPCI

2014-2015

2.3.1. IDENTIFICACIÓN DE LOS RIESGOS DE INCENDIO ...................................... 28

2.3.2. MÉTODO DE EVALUACIÓN DEL RIESGO DE INCENDIO ............................. 29

2.3.3. VALORACIÓN DE LOS RIESGOS DE LA SUBESTACIÓN ELÉCTRICA DE

TRACCIÓN ....................................................................................................................... 33

2.4. INSTALACIONES DE PROTECCIÓN CONTRA INCENDIO ................................... 34

2.4.1. EXTINTORES PORTÁTILES ............................................................................. 34

2.4.2. SISTEMAS DE PROTECCIÓN ACTIVA: ........................................................... 35

3. ALTERNATIVAS CON AEROSOLES ............................................................................... 43

3.1. PROYECTO DE PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS DE SUBESTACIÓN

ELÉCTRICA DE TRACCIÓN ............................................................................................... 47

3.1.1. MÉTODO DE CÁLCULO ................................................................................... 47

3.1.2. DISEÑO DE PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS ......................................... 51

4. PRESUPUESTO .............................................................................................................. 56

5. CONCLUSIÓN .................................................................................................................. 58

BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................................ 59

ANEXO DE PLANOS .................................................................................................................. 59



8 de 59 MIPCI

2014-2015

MEMORIA DESCRIPTIVA

La memoria de este proyecto se va a dividir en dos partes principales:

1. Aerosoles: Sistemas de extinción de incendios:

En primer lugar se hablará de que son los sistemas generadores de

aerosol, ya que son sistemas poco conocidos en España, de su funcionamiento,

sus ventajas e inconvenientes, de la normativa a aplicar para su uso y se mostrarán

algunas de las instalaciones que han sido protegidas con estos sistemas.

2. Análisis de riesgo y propuestas de protección: Protección de módulo

de una subestación de tracción eléctrica.

En la segunda parte se describirá los elementos que se encuentran dentro

de la instalación y su distribución, se caracterizada la instalación en base a la carga

de fuego de la misma, a partir de aquí se observará que medidas son obligatorias

para la instalación según el Real Decreto 2267/2004, Reglamente de seguridad

contra incendios en los establecimientos industriales y se propondrán medidas

complementarias en función de los riesgos de la instalación, que se estudiarán

mediante un análisis de riesgo.

1. AEROSOLES: SISTEMAS DE EXTINCIÓN DE INCENDIOS

Los sistemas de generación de aerosoles son uno de los sistemas más eficaces

que existen para la extinción de incendios, su funcionamiento se basa en interrumpir la

reacción química que ocurre en el fuego mediante la reacción del radical libre de las

partículas de aerosol con el radical libre de la llama. El medio de extinción consiste en

partículas sólidas, con un tamaño menor a 10 micras de diámetro, y material gaseoso,

generado mediante un proceso de combustión de un componente sólido que forma el

aerosol.

1.1. DESARROLLO DE LOS AEROSOLES DENTRO DE LA HISTORIA

La tecnología del uso de aerosoles en la lucha contra el fuego comienza hace dos

siglos, en 1814, se describía el proceso de extinción de llama con una mezcla de tres

componentes: polvo (con grano grueso y una alta fragmentación explosiva, pero con baja



9 de 59 MIPCI

2014-2015

voladura), agua y arcilla. Incluso entonces, se llegó a la conclusión de que la suspensión

producida por dicha mezcla, solamente actuaba de forma eficaz en un espacio confinado,

todo ello fue recogido por Peter Shumlyanskaya.

Basándose en esos primeros pasos, fue en Austria y Sajonia, donde treinta años

más tarde se desarrollaron formas primitivas pero bastante eficaces para la lucha contra

incendios. En Austria fue el archiduque Carlos de Austria el autor de las técnicas de

extinción de incendios con ayuda de humo, usó simplemente paja picada y con ella cubrió

el suelo y los zócalos de los locales de archivos. En Sajonia, el ingeniero Kyunu simplificó

la mezcla de Shumlyanskaya en un solo componente de polvo negro con muy mala

calidad. Los recipientes de vidrio con polvo de baja calidad presentaron una alta eficiencia

en la extinción de incendios locales en áreas que podían ser selladas.

Casi 70 años más tarde, en Rusia, Kolesnik-Kulevich proporcionó una justificación

científica sobre la extinción de incendios con gas. El renacimiento de los aerosoles para

la extinción del fuego se produce en los años 80, con la investigación conjunta de VNIIPO,

NIIPH y SKTB technologist, que darán un nuevo punto de vista los problemas existentes

en los aerosoles para la extinción de incendios. Entre ellos el desarrollo de compuestos

que puedan extinguir el fuego en una amplia gama de condiciones y la creación de

instalaciones fijas. La tecnología de la supresión de incendios con aerosoles sufrió un

gran avance hace más de 20 años, como resultado del trabajo realizado el en programa

de cohetes Soyuz. Estos dispositivos se basaban en la supresión de fuego mediante un

compuesto de potasio, que conllevaba en muchas ocasiones a resultados de supresión

de fuego mucho mejores que los métodos de sistemas de extinción por gas o mediante

espuma. Las ventajas de los generadores de aerosoles fueron significativas,

incluyendo un gran ahorro en el peso y el espacio, costos de adquisición,

instalación y mantenimiento y el potencial de un agente de extinción seguro, verde

y muy eficaz. Sin embargo, esta tecnología era demasiado nueva y aún no constituía

una oferta comercial sólida.

Con el tiempo, dicha tecnología se fue extendiendo a otros institutos tecnológicos

en Rusia y tras la disolución de la Unión Soviética, los propietarios de esta tecnología

ofrecieron licencias a empresas interesadas en desarrollar y revender los productos.

También ofertaron licencias que permitían seguir con el desarrollo de componentes

basados en potasio para diferentes recursos dentro de Rusia. Varias compañías, entre

ellas Pyrogen y FirePro obtuvieron una de estas licencias y comenzaron a comercializar

productos procedentes de Rusia basándose en el compuesto original con poco o ningún

refinamiento.



10 de 59 MIPCI

2014-2015

Estos productos son denominados como generadores de aerosol de primera

generación y aunque ofrecen grandes ventajas frente a la extinción por gas o por sistemas

de espuma como son la limpieza tras el uso del producto y la consistencia del agente, la

fabricación de generadores de este tipo de aerosoles conllevaba altas temperaturas

durante la descarga del sistema y en general una calidad de producto dudosa debido al

deficiente y anticuado proceso de manufactura Ruso. Además, no existía ningún estándar

que reconociera y controlara el uso de los generadores de aerosol como método de

supresión de incendios. Por todo ello, y por problemas derivados de los cálculos para el

uso de estos sistemas, éste método de extinción de incendios no tuvo mucho éxito dentro

de la industria de la protección contra incendios.

Fireaway observó el gran potencial de esta tecnología para la extinción de incendios

y obtuvo una de las licencias del producto, pero en vez de usar el producto directamente

con el desarrollo soviético, decidieron volver a desarrollar la tecnología desde su base

inicial para poder ofrecer un producto que supliera los problemas arraigados en los

generadores de aerosol de primera generación. Esto incluyó, un nuevo diseño del

generador, del dispositivo que contiene el compuesto que forma el aerosol y la resolución

de los problemas derivados de la descarga, como eran las altas temperaturas y el tiempo

e integridad del producto descargado. Los componentes que usan son todos de acero

inoxidable y los materiales son de primera calidad, como la alúmina que se utiliza para el

proceso de enfriamiento del agente extintor.

Fireaway reconoció que la calidad del aerosol producido dependía directamente de

la calidad de los productos químicos utilizados en la composición del compuesto, así

como, de los estrictos controles en el proceso de fabricación. Producen los compuestos

usando solamente componentes químicos reactivos (>99,5% pureza) con una patente,

formulación propia y proceso de fabricación que aseguran la producción de un agente

aerosol limpio, sin los subproductos negativos asociados con algunos de los productos

de la primera generación.

Son varias las empresas que han desarrollado estos nuevos generadores de

aerosol para la extinción de incendios, por ello, hoy en día podemos encontrar gran

Imagen 1: Generador de aerosol, 1ª generación.



11 de 59 MIPCI

2014-2015

variedad de ellos dentro del mercado, aunque en España no está muy implantado su uso

debido a la escasa información y normativa sobre ellos. Varias de las empresas que

fabrican estos productos actualmente son: Stat-X, FirePro, Dynameco, Hochiki,

Tecmanproteccion, …



12 de 59 MIPCI

2014-2015

1.2. ¿QUÉ SON Y CÓMO FUNCIONAN LA NUEVA GENERACIÓN DE

AEROSOLES?

1.2.1. DESCRIPCIÓN

Los aerosoles son sistemas de protección activa, estables o semi-estables de

partículas sólidas ultra finas suspendidas en un medio gaseoso.

1.2.2. FUNCIONAMIENTO

Cuando se activa el generador de aerosol, desencadena una reacción química entre

una mezcla de nitrato de potasio y nitrato de celulosa produciendo, además de nitrógeno

y agua, carbonato de potasio en estado de aerosol. Además de las partículas sólidas

formadas por potasio puro (K2CO3), se producen también sustancias gaseosas típicas de

la combustión.

Imagen 2: Extinción del fuego mediante aerosoles.

El carbonato de potasio y el gas, después de atravesar la zona de enfriamiento,

salen por la abertura del generador y se esparcen por el aire en forma de aerosol con una

alta capacidad de dispersión.



13 de 59 MIPCI

2014-2015

1.2.3. COMPONENTES

La nueva generación de aerosoles se componen de:

Una carcasa de acero inoxidable que contiene el compuesto extintor

cuyos componentes son no tóxicos y compatibles con el medio ambiente.

Un dispositivo de encendido que puede activarse eléctricamente

mediante un conector de dos hilos o térmicamente mediante un detector.

Un medio aislante

Elemento interno para la oxidación situado entre la carga extintora y la

unidad de enfriamiento que favorece la producción del aerosol extintor

durante la reacción química.

Elemento de enfriamiento constituido por un compuesto de magnesio que

debido a las altas temperaturas reacciona transformándose en óxido de

magnesio liberando H2O.

Membrana impermeable que sella cada generador para mantener la

integridad interna de la unidad incluso en ambientes húmedos y con altas

temperaturas.



14 de 59 MIPCI

2014-2015

1.2.4. APAGADO DE LLAMAS

Se lleva a cabo mediante dos acciones:

Acción física: La acción física del apaga es característica químico- física

propia de los metales alcalinos como el potasio. Estos elementos tienen los

potenciales más reducidos de ionización de todos los elementos y, por lo tanto,

es posible eliminar los electrones de sus respectivos átomos con un aporte de

energía muy pequeño. Es así como se reduce la energía contenida en la llama

en función del potencial de ionización que se halla presente. La ionización del

potasio durante el apagado se manifiesta a través de una ligera coloración

violeta de la llama.

Acción química: Mientras dura la combustión, en la llama se producen

sucesivamente reacciones entre átomos y fragmentos de moléculas inestables

(radicales). Dichas reacciones constituyen las llamadas reacciones en cadena

de los radicales. Al ser dichos radicales muy inestables tienden a alcanzar un

estado de estabilidad final a través de las sucesivas reacciones. Como productos

Imagen 3: Composición interna de un generador de aerosol



15 de 59 MIPCI

2014-2015

estables finales, la combustión genera anhídrido carbónico (CO2) y agua (H2O),

entre otros.

El potasio procedente de la separación del carbono potásico, reacciona durante

la combustión con los radicales libres de hidróxidos inestables, formando

hidróxido de potasio (KOH), que es un compuesto muy estable.

Llegados a este punto, se interrumpen las reacciones en cadena de los radicales

libres, y se apaga la llama sin agotar el oxígeno.

Los sistemas de generación de aerosoles pueden usarse con distintos niveles

volumétricos de protección, se dividen en:

Inundación total: Se inunda toda el área de la sala con el agente extintor para

de esa manera conseguir la extinción del incendio. Las consideraciones

básicas a tomar en cuenta para este método es la distribución de los

generadores, de tal manera que el posicionamiento de estos sea tal como para

que el aerosol se distribuya de manera uniforme a través de toda el área a

proteger. Además, debe prestarse particular atención a la disposición de los

objetos dentro del área, para asegurarse de la rápida y efectiva distribución del

aerosol.

Imagen 4: Extinción a nivel molecular



16 de 59 MIPCI

2014-2015

Protección interna en la posible fuente identificable de incendio: Son

generadores de menos tamaño que pueden proteger efectivamente pequeñas

áreas. Se trata de la inundación interna de pequeños objetos como pueden ser

cuadros eléctricos, paneles, motores, etc., donde el fuego puede iniciarse.

Protección local: Este método de protección involucra la descarga del

generador de aerosol directamente sobre o en las inmediaciones del fuego. Los

sistemas generadores de aerosol deben instalarse de tal manera que permitan

que la descarga del aerosol alcance al objeto y extinga el incendio.

1.2.5. MÉTODO DE ACTIVACIÓN

En el momento de presentarse un fuego, los generadores de aerosol de nueva

generación pueden ser activados manualmente o automáticamente a través de un

sistema electrónico de detección y activación de extinción.

Activación eléctrica: Consiste en un conector con dos hilos y un mecanismo de

iniciación, son dispositivos seguros y muy fiables. Funcionan con sistemas muy

conocidos de detección, como pueden ser la detección lineal o mediante

aspiración.

Activación térmica y/o manual: La activación manual se realiza mediante

activadores patentados. Al tirar de la clavija de retención, el activador libera un

mecanismo que activa el generador de aerosol, por tanto no requieren de una

fuente de poder externa para operar.

1.3. VENTAJAS DE LOS AEROSOLES:

Mantenimiento mínimo: Los costes de mantenimiento son ínfimos, ya que no

requiere pesarlo anualmente, no requiere comprobar los niveles, es muy simple

de reponer y su validez es varios años (dependiendo de la marca del aerosol

será mayor o menor) sin necesidad de comprobaciones durante su tiempo de

vida útil.

Fácil de instalar y soportar: no es un recipiente a presión, no necesita botellones

o cilindros de almacenamiento ni difusores, ni tuberías, por lo que los costes de

instalación bajan drásticamente y por sus pequeñas dimensiones ocupa muy

poco espacio y no es preciso tener un espacio de almacenaje.

Es muy robusto: su carcasa es de acero inoxidable, y está cerrado

herméticamente, por lo que es adecuado para grandes rangos de temperaturas

y soporta altos niveles de humedad.



17 de 59 MIPCI

2014-2015

No es corrosivo: los residuos que deja son mínimos y fáciles de limpiar, además

no produce choque térmico y no daña los equipos sensibles.

Es un sistema verde con el medio ambiente: No afecta a la capa de ozono ni

contribuye con el calentamiento global.

No es tóxico: el generador de aerosol no es asfixiante, no produce

desplazamiento de oxígeno para apagar el fuego, aunque se recomienda su

instalación para locales normalmente no ocupados.

Fácil de diseñar: Sigue la normativa NFPA 2010 y el RIPCI-ISO 15779

Es eficiente en costes, ya que no requiere costes de mantenimiento y los costes

de instalación son mínimos, además el precio de estos sistemas son bastante

bajos en comparación con el resto de sistemas de protección activa.

No es conductor de la electricidad, disponiéndose de certificado de

comportamiento dieléctrico hasta 35.000 V. cumpliendo rigurosas normas EN y

UNE, características avaladas por ensayos realizados en Laboratorio

Homologado por E.N.A.C.

No hay en la actualidad ningún agente conocido que tenga su elevado poder de

extinción, es 12 veces más potente que el HALON 1301, se precisan 330 gramos

de Halón 1301 por m3 contra 20 - 25 gramos por m3 de aerosol.

1.4. INCONVENIENTES DE LOS AEROSOLES:

Aunque no son tóxicos ni peligrosos para las personas, se recomiendo la

evacuación antes de su aplicación, ya que este disminuye considerablemente la

visibilidad en el área que protege.

Debe guardarse la distancia mínima que los fabricantes recomiendan entre el

dispositivo instalado y los objetos a proteger (o cualquier otro objeto), ya que la

temperatura generada a la salida del aerosol es bastante elevada aunque esta

disminuye rápidamente tras ser liberado, además el dispositivo no debe

encontrarse bloqueado para que el agente pueda moverse libremente.

Su mayor inconveniente es que este sistema ha sido menos usado que los otros

sistemas de protección activa, lo que provoca dudas en los proyectistas a la hora

de instalarlos, y además, aunque la nueva generación de aerosoles son altamente

eficaces, en el pasado los primeros aerosoles no tuvieron la eficacia esperada,

creando una sensación reacia hasta estos sistemas que nada tienen que ver con

los aerosoles que actualmente se encuentran en el mercado.



18 de 59 MIPCI

2014-2015

1.5. NORMATIVA

Son sistemas de fácil diseño, la normativa que les aplica son:

Norma NFPA 2010. Fixed aerosol fire extinguishing system.

UNE-ISO 15779: Sistemas de extinción de incendios. Aerosoles

condensados. Requisitos y métodos de ensayo para los componentes y

diseño del sistema, instalación y mantenimiento. Requisitos generales.

1.6. EJEMPLOS DE INSTALACIONES QUE SE PROTEGEN CON

AEROSOL:

Salas de control y de servidores

Cuadros eléctricos y centros de transformación de celdas.

Imagen 5: Salas de control

Imagen 7: Cuadro eléctrico

Imagen 6: Centros de transformación de celdas



19 de 59 MIPCI

2014-2015

Vehículos especiales: rastreadores de la NASA, quitanieves, vehículos

militares

Aerogeneradores:

Imagen 8: Vehículos especiales

Imagen 9: Aerogeneradores



20 de 59 MIPCI

2014-2015

2. PROTECCIÓN DE MÓDULO DE UNA SUBESTACIÓN DE TRACCIÓN

ELÉCTRICA

2.1. DESCRIPCIÓN DEL RECINTO SUJETO A ESTUDIO:

El recinto donde se va a realizar el diseño del sistema de protección contra

incendios se trata de un módulo de control de una subestación eléctrica móvil o también

denominada subestación de tracción. La subestación de tracción es la instalación donde

se realizan las conexiones de los tramos de la electrificación a la red trifásica de

transporte. Para ello, se realiza la transformación de tensiones desde los niveles de la red

trifásica a los niveles de la catenaria, con previa rectificación en los sistemas de corriente

continua.

Las subestaciones pueden ser de dos clases dependiendo de las tensiones de

alimentación que posean; serán subestaciones de exterior aquellas que posean tensiones

de alimentación mayores a 36 Kv, éstas se encuentran en un parque a la intemperie,

sobre unas estructuras metálicas convenientemente aisladas y aquellas en que las

tensiones de alimentación sean menores a 36 Kv, serán estaciones denominadas de

interior, como es el caso de la instalación a estudio, este tipo de instalaciones deben tener

todos los elementos de la subestación a cubierto.

La subestación eléctrica de tracción está formada por una estructura de acero, un

módulo de telecomunicaciones y control y un módulo de servicios auxiliares y de

alimentación, ambos construidos con panel Sandwich de 80 mm de espesor. La

subestación eléctrica de tracción será de planta rectangular con unas dimensiones

aproximadas de 5 x 12 metros.

Cada módulo dispondrá de dos puertas abatibles de doble hoja de 2,00 metros de

ancho y 2,40 metros de alto. Cada hoja de puerta llevará instalada una rejilla de

ventilación intumescente que reacciona frente al calor de forma expansiva, hinchándose

hasta obturar completamente el paso entre las lamas, evitando así la entrada de aire al

recinto en caso de fuego interior.

Los elementos que componen la subestación son los siguientes:

Switchgear o aparellaje eléctrico: son equipos eléctricos de maniobra desde

donde se energizan o des-energizan o segregan los circuitos de la red

eléctrica. Este equipo está constituido por interruptores y/o des-conectores

para poder realizar las maniobras mencionadas.



21 de 59 MIPCI

2014-2015

Dos transformadores de distribución de alta tensión: Cada uno de ellos

deben ir en una sala independiente, de acuerdo a la distribución de la

imagen 10. Son los de cambiar las características eléctricas a los niveles de

tensión y de corriente requeridos para las salidas y consumo de las cargas.

Cargadores de baterías: permiten mantener el suministro energético a la

subestación en el caso de que se produzca una caída de tensión en la

alimentación. De esta forma pueden continuar funcionando los servicios

esenciales.

Sistemas de distribución (servicio auxiliar): No tiene ninguna influencia en el

tratamiento de la energía eléctrica, su única misión es la de la comunicación.

Tiene una imagen actualizada de los estados de todos los elementos de la

subestación, así como de las señales más importantes para su

funcionamiento. Este sistema responde a las señales de entrada desde el

proceso y genera señales de salida para mantener la operación del sistema

en un estado deseado.

Panel de servicios auxiliares.

Control de alumbrado: Desde aquí se realiza e control del alumbrado de la

subestación, que será necesario para que el personal de operación,

mantenimiento y vigilancia puedan desarrollar sus respectivos trabajos. El

propósito básico de este dispositivo es la seguridad en la operación de los

equipos.

Celdas de alimentación a la subestación móvil: Es la acometida a la

subestación móvil, está compuesta por distintos compartimentos herméticos

e independientes.

Gabinete de barras (barras de unión): La barra de unión y distribución de

tierras cumple con la función de distribuir los hilos de tierra de manera directa

a los equipos a proteger.

Varios cuadros eléctricos entre los que se encuentran el cuadro de

protecciones, donde se encuentran la totalidad de los relés de protección y

el cuadro eléctrico de baja tensión.



22 de 59 MIPCI

2014-2015

Imagen 10: Distribución en planta del módulo de la subestación de tracción.



23 de 59 MIPCI

2014-2015

2.2. CARACTERIZACIÓN DEL MÓDULO DE LA SUBESTACIÓN DE TRACCIÓN

Las condiciones y requisitos que deben satisfacer el módulo de la subestación en

relación con su seguridad contra incendios, estarán determinados por dos parámetros:

Configuración y ubicación con relación a su entorno: Según el RD 2267/2004, el

módulo de la subestación se clasifica como establecimiento tipo C, ya que ocupa

totalmente un edificio y está a una distancia mayor de tres metros del edificio más

próximo.

Nivel de riesgo intrínseco: Las medidas de protección contra incendios se

determinarán para cada sector o área de incendio dependiendo de su nivel de

riesgo intrínseco.

Para determinar el nivel de riesgo intrínseco de cada sector de incendio, se

calculará previamente su densidad de carga de fuego ponderada y corregida de un sector

de incendio, de acuerdo con la siguiente ecuación:

Donde:

QS: densidad de carga de fuego, ponderada y corregida, del sector o área de

incendio, en MJ/m2 o Mcal/m2

qi: densidad de carga de fuego de cada zona con proceso diferente según los

distintos procesos que se realizan en el sector de incendio (i), en MJ/m2 o Mcal/m2.

Si: superficie de cada zona con proceso diferente y densidad de carga de fuego, qsi

diferente, en m2.

Ci: coeficiente adimensional que pondera el grado de peligrosidad de cada uno de

los combustibles (i) que existen en el sector de incendio.

Ra: coeficiente adimensional que corrige el grado de peligrosidad (por la activación)

inherente a la actividad que se desarrolla en el sector de incendio.

A: superficie construida del sector de incendio o superficie ocupada del área de

incendio, en m2.

El sector de incendio del módulo a estudio consta de cuatro zonas diferenciadas: la

zona de telecomunicaciones y servicios auxiliares, zona de aparellaje y las zonas donde

se encuentran los transformadores.



24 de 59 MIPCI

2014-2015

Los valores de la densidad de carga de fuego de cada zona (qi) y los valores del

coeficiente de peligrosidad por activación (Ra) pueden deducirse de la tabla 1.2 (valores

de densidad de carga de fuego media de diversos procesos industriales, de

almacenamiento de productos y riesgo de activación asociado), del anexo I del RD 2267.

Los valores del coeficiente de peligrosidad por combustibilidad (Ci) de cada

combustible pueden deducirse de la tabla 1.1 (grado de peligrosidad de los combustibles),

del catálogo CEA de productos y mercancías.

ZONA qi (MJ/m2 ) Ai (m^2) Ci Ra

Telecomunicaciones y servicios auxiliares 400 42,68 1,00 1,5

Aparellaje 400 7,81 1,00 1,5

Transformador 1 300 4,47 1,00 1,0

Transformador 2 300 4,47 1,00 1,0

Tabla 1: Datos de las zonas del sector de incendio.

Al introducir los datos de las zonas de incendio arriba indicados en la ecuación

indicada anteriormente, se obtendrá el valor de la densidad de carga de fuego ponderada

y corregida:

𝑄𝑠 =400𝑋42,68𝑋1𝑋1,5+400𝑋7,81𝑋1𝑋1,5+300𝑋4,47𝑋1𝑋1+300𝑋4,47𝑋1𝑋1

42,68+7,81+4,47+4,47

𝑄𝑠 = 554,86 MJ/m2



25 de 59 MIPCI

2014-2015

Una vez calculada la densidad de carga de fuego ponderada y corregida del módulo

de la subestación eléctrica de tracción, se deducirá el nivel de riesgo intrínseco, de

acuerdo con la tabla 1.3 del R.D. 2267/2004:

De acuerdo con la tabla indicada anteriormente, podemos afirmar que el módulo de

la subestación de tracción a estudio es un establecimiento industrial de riesgo intrínseco

bajo, nivel 2.

Una vez calculado el nivel de riesgo intrínseco del establecimiento, hay que

comprobar que cumple con las exigencias del RD 2267/2004:

Estabilidad al fuego de los elementos constructivos portantes: Según la tabla 2.3

del citado decreto, al ser un establecimiento de riesgo bajo tipo C sobre rasante

de una sola planta, no será necesaria una estabilidad mínima al fuego de dichos

elemento.

Evacuación: Depende de la ocupación del establecimiento, que será igual a 1,10,

ya que la ocupación real del sector de incendio es menor de 100 personas. Se

dispone de varias salidas del sector y los recorridos de evacuación son menores

de 50 metros, que es lo requerido para establecimientos con riesgo intrínseco

bajo. Las puertas también cumple con este decreto, ya que sus dimensiones se

encuentran entre 0,60m y 1,20 m por hoja. Por lo tanto, el módulo de la

subestación cumple con los requisitos de evacuación establecidos.

Tabla 2: tabla de nivel de riesgo intrínseco



26 de 59 MIPCI

2014-2015

Sistemas automáticos de detección: De acuerdo con el Real decreto, no será

necesaria la instalación, ya que la superficie total del sector es menor a 1000m2.

De igual forma será innecesaria la instalación de sistemas manuales de alarma de

incendio y de comunicación de alarma.

Hidrantes y abastecimiento de agua: Para el establecimiento a estudio, no se

requieren hidrantes extintores, ni ningún sistema de protección por agua, ya que

es un establecimiento tipo C con una superficie total menos a 1000m2.

Los sistemas de extinción mediante agua pulverizada, generadores de espuma,

polvo o agentes extintores no son exigidos por la normativa específica.

Será necesaria la instalación de extintores portátiles, deben ser extintores de

dióxido de carbono o polvo seco BC o ABC. El recorrido máximo desde cualquier

punto hasta un extintor no debe exceder de 15m.

El establecimiento cuenta con una instalación de alumbrado de emergencia, como

regula el real decreto.

La instalación cumple con las dos condiciones estructurales, pero carece de

medidas de detección y protección activa, para complementar el estudio de dichas

medidas de protección del recinto, se va a realizar un análisis de riesgo de las situaciones

que pueden generar un riesgo de considerable dentro de la instalación.



27 de 59 MIPCI

2014-2015

2.3. RIESGO DE INCENDIO DE LAS SUBESTACIONES ELÉCTRICAS DE

TRACCIÓN.

Desde los comienzos de la historia del hombre se tiene constancia del uso del

fuego, y de sus efectos, tanto beneficiosos como destructivos. Desde el Imperio Romano

hasta la actualidad se pueden documentar grandes incendios que han producido

innumerables daños materiales y pérdidas humanas.

El riesgo siempre ha sido parte de la actividad humana, y por ello se han ido

tomando medidas para intentar disminuirlo. Sin embargo, la mayoría de las veces las

medidas adoptadas no han respondido al resultado de un análisis correcto del mismo.

Actualmente son cada vez más las administraciones las que exigen la realización de un

estudio relativo a las medidas de seguridad a adoptar en las instalaciones, además, la

cantidad de profesionales dedicados a la protección contra incendios va aumentando y

son mayores las herramientas de ingeniería que se disponen para el estudio y realización

de los análisis.

El riesgo de incendio constituye la principal y más frecuente amenaza para el patrimonio

y la continuidad de las empresas. El conocimiento del nivel de riesgo resulta fundamental

para analizar las prioridades de seguridad necesarias para la protección de las diferentes

áreas y la posterior actuación de los sistemas de protección contra incendios frente a

dichas prioridades obtenidas.

Las subestaciones contienen componentes y materiales que constituyen un riesgo

de incendio, por tanto, será necesario la evaluación de dichos riesgos para identificar,

valorar y poder actuar sobre los riesgos para controlarlos.

La evaluación de riesgos es un proceso mediante el cual se obtiene la información

necesaria para estar en condiciones de tomar decisiones sobre la necesidad o no, de

adoptar acciones preventivas. La evaluación del riesgo comporta la existencia de dos

pates diferencias:

Análisis de riesgos: es la fase inicial, donde debe identificarse el peligro,

entendiéndose como tal “la fuente o situación con capacidad de daño en

términos de lesiones, daños a la propiedad, daños al medio ambiente o una

combinación de ambos”.

Estimación del riesgo: Supone tener que valorar la probabilidad y las

consecuencias de que se materialice el riesgo. Se entiende como riesgo

“Combinación de la frecuencia o probabilidad de un daño sin considerar el

impacto, es decir, sólo las pérdidas”.



28 de 59 MIPCI

2014-2015

El tipo de fuego que hay en los módulos una subestación eléctrica de tracción es

un fuego de clase E, que son comúnmente identificados como fuego eléctricos (en

normativa NFPA, se consideran los fuegos eléctricos como fuegos de clase C), son

aquellos que se desarrollan en presencia de tensión eléctrica, materiales o elementos

empleados en la producción, transporte o consumo de la energía eléctrica. En la

actualidad se considera que estos fuegos no son en realidad ninguna clase específica de

fuego, dado que la electricidad no arde, arden los componentes bajo tensión, así pues,

en este grupo quedaría incluido cualquier combustible que arde en presencia de tensión.

Por tanto es el combustible, el que define la clase de fuego (generalmente pasa a ser

fuego de Clase "A"). No obstante es interesante reconocer sus particularidades por su

especial importancia a la hora de atacarlos con los correspondientes agentes extintores.

2.3.1. IDENTIFICACIÓN DE LOS RIESGOS DE INCENDIO

Los centros de control de las subestaciones eléctricas de tracción contienen una

serie de riesgos de incendio debido a los fallos que puedan producirse en los diversos

equipos que se encuentran dentro de ellos y a consecuencia de las condiciones puntuales

que puedan darse en la subestación. Los incendios investigados por los técnicos

especialistas tienen en torno al 70% causas de origen eléctrico.

Los riesgos más comunes que se pueden producir son:

Fallo por arco eléctrico en las instalaciones: El arco eléctrico es un fenómeno

muy rápido, casi explosivo, de transformación de una energía eléctrica en la

generación de una onda de presión y calor sobre el medio donde se produce.

Fallo por instalaciones eléctricas sobrecargadas: Se producen cuando al

circuito se le añaden cargas que no están previstas para que el sistema les

pueda suministrar la corriente que necesitan para su funcionamiento. Se

producen puntos calientes donde puede generarse un incendio.

Fallo por cortocircuito: Se produce cuando existe un camino de baja

resistencia por donde puede circular la corriente. Suele darse normalmente

por fallos en el aislante de los conductores.

Uso de Líquidos inflamables para la limpieza.

Realización de trabajos en caliente: dentro de este riesgo podemos

encontrar el manejo inadecuado de flamas abiertas o el salto de alguna

chispa a objetos o superficies adyacentes.

Falta de orden y limpieza en los equipos eléctricos.

Además de otros tipos de riesgos propios de una subestación eléctrica y que no

derivan en incendio, como se verá en la evaluación del riesgo.



29 de 59 MIPCI

2014-2015

2.3.2. MÉTODO DE EVALUACIÓN DEL RIESGO DE INCENDIO

Existen diferentes maneras de clasificar las técnicas de evaluación del riesgo:

Atendiendo a la clase del método de análisis puede ser:

o Métodos comparativos: Basados en la experiencia previa acumulada:

registro de accidentes, listas de comprobación, etc.

o Índices de riesgo: No suelen identificar riesgos concretos, pero son útiles

para señalar áreas de mayor concentración de riesgo: las que requieren

un análisis más profundo o medidas suplementarias de seguridad.

o Métodos generalizados: proporcionan procedimientos de razonamiento

aplicables en principio a cualquier situación.

Atendiendo a su sistemática de cuantificación en tres métodos de

estimación:

o Métodos cualitativos: Define las consecuencias, la probabilidad y el nivel

de riesgo, indicando niveles tales como “alto”, “medio” y “bajo”.

o Métodos semi-cualitativos: Utilizan escalas de valoración numéricas para

las consecuencias y la probabilidad, y las combinan para determinar un

nivel de riesgo aplicando una fórmula.

o Métodos cuantitativos: Estima valores realistas para las consecuencias y

sus probabilidades, y obtiene valores del nivel de riesgo en unidades

específicas definidas cuando se desarrolla el contexto.

El modelo que se va a usar para evaluar el riesgo del modelo a estudio será el

Método William T. Fine, se trata de un método Binario que se basa en la matriz de

consecuencias-frecuencias y en la probabilidad de ocurrencia de un suceso. Se clasifica

como un método comparativo, ya que analiza sucesos ocurridos en establecimientos

similares al que se analiza, apoyándose en manuales técnicos, bases de datos y listas de

comprobación, además se trata de un método cuantitativo, ya que la valoración se

introduce respecto a las frecuencias de ocurrencia de un determinado suceso, para

cuantificar daños.



30 de 59 MIPCI

2014-2015

Es un método relativamente fácil de usar que proporciona una clasificación

jerarquizada rápida de los riesgos con diferentes niveles de importancia. Los datos para

estimar la probabilidad de ocurrencia pueden obtenerse a partir de distintas fuentes, entre

otras:

Registro de fallos según reclamaciones de clientes.

Datos del fabricante.

Tablas de tasas de fallo típicas publicadas en libros de análisis de riesgos.

Bases de datos de fallos, tales como el RiAC Automated Data Book y otras.

Generalmente las mencionadas fuentes ofrecen datos sobre la tasa de fallos del

componente, pero no siempre es accesible la información sobre la causa que provoca el

fallo y el modo de fallo, por lo que es habitual tener que estimar cómo se reparte la

probabilidad de fallo de un componente entre los distintos modos y causas de fallo, en

base a la experiencia y el entorno de funcionamiento del sistema analizado. Por ello, se

denota que su utilización es muy subjetiva, y por tanto pueden existir variaciones

significativas si hay más de un clasificador.

Las tablas de valoración consideradas son las siguientes, sus tipologías se basan

en las establecidas en la normativa que aplica, NFPA 551 (Guide for the evaluation of Fire

Risk Assesments”.

Consecuencias: Se definen como el daño, debido al riesgo que se

considera, más grave razonadamente posible, incluyendo desgracias

personales y daños materiales.

Tabla 3: Tabla de valoración de consecuencias



31 de 59 MIPCI

2014-2015

Exposición: Es la frecuencia con la que se presenta la situación de riesgo.

Siendo tal que el primer acontecimiento indeseado iniciaría la secuencia del

accidente.

Probabilidad: La posibilidad de que, una vez presentada la situación de

riesgo, se origine el accidente. Habrá que tener en cuenta la secuencia

completa de acontecimientos que desencadenan el accidente.

El grado de los riesgos detectados se obtendrá a partir de los valores asignados a

los factores descritos anteriormente según la siguiente ecuación:

Magnitud del riesgo (R) = Consecuencias X Exposición X Probabilidad

Tabla 4: Tabla de valoración de la exposición al riesgo.

Tabla 5: Tabla de valoración de probabilidad del riesgo.



32 de 59 MIPCI

2014-2015

Una vez obtenido el grado de riesgo, la siguiente tabla, nos permite decidir si es

necesario adoptar medidas correctivas y/o preventivas para evitarlo o reducirlo, y asignar

la prioridad relativa con la que deben implantarse tales medidas si fueran necesarias.

Tabla 6: Tabla de magnitud del riesgo.



33 de 59 MIPCI

2014-2015

2.3.3. VALORACIÓN DE LOS RIESGOS DE LA SUBESTACIÓN

ELÉCTRICA DE TRACCIÓN

La siguiente tabla muestra si los riesgos anteriormente descritos son aceptables,

entendiéndose como tal, la cuantificación de la tolerancia a un riesgo en términos de

probabilidad y/o consecuencias sin precisar medidas de mitigación adicionales.

Tabla 7: Valoración de riesgos

Como puede verse en la tabla, la instalación contiene riesgos potenciales, un

desarrollo de uno de estos riesgos, sin tomar medidas de protección adicionales, puede

conllevar un alto coste económico, debido a pérdidas temporales de la actividad y daños

a los propios equipos o bienes; es por ello que se hace necesaria la instalación de un

equipo de protección contra incendios, además de las medidas de protección eléctricas

necesarias para paliar los riesgos potenciales mostrados.

RIESGOS C E P GR R A

CORTOCIRCUITOS 7 3 6 126 NOTABLECORRECIÓN

NECESARIA

URGENTE

CONTACTOS ELÉCTRICOS

DIRECTOS E INDIRECTOS1 3 10 30 POSIBLE

NO ES EMERGENCIA

PERO DEBE SER

CORREGIDO

SOBREINTENSIDADES

ELÉCTRICAS INDESEABLES3 3 6 54 POSIBLE

NO ES EMERGENCIA

PERO DEBE SER

CORREGIDO

ARCO ELÉCTRICO 7 3 6 NOTABLECORRECIÓN

NECESARIA

URGENTE

PRESENCIA DE PERSONAL

NO CUALIFICADO3 1 10 30 POSIBLE

NO ES EMERGENCIA

PERO DEBE SER

CORREGIDO

FALTA DE ORDEN Y LIMPIEZA

EN EQUIPOS ELÉCTRICOS3 3 3 27 POSIBLE

NO ES EMERGENCIA

PERO DEBE SER

CORREGIDO

FISURAS LOS

TRANSFORMADORES

DE LA SUBESTACIÓN

1 3 3 9 ACEPTABLEPUEDE OMITIRSE

LA CORRECIÓN

REALIZACIÓN DE TRABAJOS

EN CALIENTE7 1 6 42 POSIBLE

NO ES EMERGENCIA

PERO DEBE SER

CORREGIDO

RIESGOS ELÉCTRICOS

RIESGOS POR AMBIENTE Y LUGAR DE TRABAJO

OTROS RIESGOS

TABLA DE VALORACIÓN DE RIESGOS

LAS CIFRAS INDICADAS ESTÁN BASADAS EN VALORES REALES DE INSTALACIONES SIMILARES, SIN EMBARGO,

SOLO DEBEN SER TOMADAS COMO REFERENCIA A EFECTOS EXCLUSIVAMENTE DEL DESARROLLO DE LOS

EJEMPLOS DEL PRESENTE PROYECTO.

C= CONSECUENCIAS, E= EPOSICIÓN, P= PROBABILIDAD, GR= GRADO DE RIESGO, R= RESULTADO, A= ACCIÓN



34 de 59 MIPCI

2014-2015

2.4. INSTALACIONES DE PROTECCIÓN CONTRA INCENDIO

La mayoría de los riesgos contemplados en una instalación del tipo que hemos

llevado a estudio, corresponden a incidentes de naturaleza eléctrica, ya que existe una

gran concentración de armarios eléctricos y cableados, característicos de la propia

instalación.

Para reducir los riesgos de la subestación eléctrica de tracción, será necesaria la

instalación de un sistema de detección y de un sistema de protección activa, para poder

así, mitigar o reducir las posibles consecuencias derivadas de un incendio dentro del

recinto, además de requerir sistemas de extinción manuales.

2.4.1. EXTINTORES PORTÁTILES

Como hemos visto el R.D.2267/2004, será necesario

instalar extintores para una pronta actuación si el incidente se

produjera mientras se elaboran las tareas de mantenimiento o/y

reparación del módulo de la subestación. Se instalarán

extintores portátiles de 5 Kg de CO2, ya que el riesgo es eléctrico

y los elementos a proteger tienen un alto valor, con este tipo de

extintor, al ser gas, se evitan daños innecesarios en las

instalaciones. Deben ser instalados de tal manera que el

recorrido desde cualquier punto de la subestación hasta el un

extintor no supere los 10 m, además, deben estar colocados

visiblemente donde estén fácilmente accesibles y a disposición

inmediata en caso de incendio. Por tanto, se colocarán dos

extintores de este tipo, cada uno de ellos en las puertas que dan

acceso desde la sala de telecomunicaciones y servicios auxiliares a las salas donde se

encuentran los transformadores.

A continuación se comprarán los distintos sistemas de protección activa

existentes, para poder finalmente instalar el que más se adecue al módulo de la

subestación eléctrica de tracción, en función de la efectividad, costes y mantenimiento de

los mismos.

Imagen 11: Extintor de polvo químico ABC



35 de 59 MIPCI

2014-2015

2.4.2. SISTEMAS DE PROTECCIÓN ACTIVA:

Existe una amplia gama de sistemas de protección activa, pero se debe tener en

cuenta que tipo de sistemas son los que se van a proteger. Se va a realizar una

comparación entre los distintos sistemas de protección activa existentes, para así, poder

determinar cuál es el más conveniente en relación calidad- precio para el módulo de la

subestación de tracción a estudio:



36 de 59 MIPCI

2014-2015

EFECTO EN PROPIEDADES EFECTO EN SERES

HUMANOS EFECTOS MEDIO AMBIENTE

ROCIADORES

Pueden causar un extenso daño a las propiedades, ya que la descarga de agua es de grandes cantidades y el

tamaño de gota es muy grande. Ello implica que no se aconseje su uso

para riesgos eléctricos.

No existe riego Durante su funcionamiento pueden generar humos y substancias que no

respetan el medio ambiente.

AGUA PULVERIZADA

Pueden causar daños a las propiedades, aunque en menor

medida que el sistema de rociadores, ya que el tamaño de la gota es en su mayoría mediano. Se desaconseja su

uso para riesgos eléctricos, aunque en transformadores con una capacidad

de líquido refrigerante igual o superior a 600 litros, es obligatorio su

uso.

No existe riego Durante su funcionamiento pueden disipar vapores o gases inflamables.

AGUA NEBULIZADA

Pueden causar pequeños daños a propiedades. Pueden usarse en

instalaciones de riesgo eléctrico, ya que las gotas de agua son de tamaños

muy pequeños, provocando que la evaporación de las gotas sea casi

instantánea.

No existe riego Durante su funcionamiento pueden generar humos y substancias que no

respetan el medio ambiente.

AGUA-ESPUMA

Pueden ser corrosivos debido a la gran concentración de agua. Los

residuos son dañinos para riesgos eléctricos delicados, por lo que se

desaconseja su uso para este tipo de riesgo.

Necesario el uso de protecciones cuando se usen sistemas fijos de

espuma

Los residuos pueden ser difíciles de limpiar y la espuma puede ser

venenosa.

CO2

El efecto de enfriamiento, causa condensación-niebla. No deja

residuos. No daña los equipos.

Altamente peligroso, antes de su aplicación, el

establecimiento debe estar totalmente desocupado.

No genera problemas medioambientales.

GASES INERTES No causan daños. No son conductores

de la electricidad. Se evaporan rápidamente sin dejar residuos.

Pueden acarrear falta de oxígeno durante su

descarga. El Inergen incluye un 8% de CO2, lo que

puede provocar daños a los seres humanos.

No son una amenaza para el medio ambiente, ya que sus componentes son

fabricados de forma natural.

HALON No causan daños. Puede ser utilizado en presencia de personas, pero ha sido prohibido.

Dañino con el medio ambiente, deteriora la capa de ozono. Se prohibió

su fabricación en 1994, en la convención de Copenhague.

AEROSOLES No causan daños.

No es tóxico, puede usarse en presencia de personas, aunque se recomienda su

uso para locales normalmente no ocupados.

Amigable para el medio ambiente, no daña la capa de ozono. No influye en el

calentamiento global del planeta.



37 de 59 MIPCI

2014-2015

Tabla 8: Comparativa de los sistemas de protección activa, parte 1.

EFECTIVIDAD CONDICIONES DE APLICACIÓN FUNCIONAMIENTO

ROCIADORES

Controlan con éxito entre el 98 y 99% de los incendios producidos en locales

protegidos

Grandes densidades de agua a aplicar

Existen por sofocación y enfriamiento.

AGUA PULVERIZADA

Producen una doble acción sobre el elemento a proteger: por un lado sofoca el fuego y

por otro enfría el sistema protegido.

Tasa de aplicación de agua: entre 8,15 y 20,4 mm/min.

Extinguen por sofocación y enfriamiento.

AGUA NEBULIZADA

Necesario realizar protocolos de ensayos a escala real y

evaluaciones de los componentes del sistema en

laboratorios de ensayo cualificados.

No se manejan densidades genéricas, aunque las densidades de aplicación son menores que en

los demás sistemas de agua debido al menor tamaño de las gotas.

Extinguen mediante enfriamiento debido a la rápida evaporación de las pequeñas gotas, además esto

provoca el desplazamiento localizado del oxígeno en la

vecindad de las gotas vaporizadas. Produce un bloqueo del calor

radiante y además el enfriamiento y mojado del combustible.

AGUA-ESPUMA

Muy eficaces en combustibles clase B.

Su uso está limitado a pequeñas instalaciones.

La tasa de aplicación dependerá de la densidad requerida, del área

de aplicación, del tiempo de aplicación y de la concentración de

espuma.

Crea una película de espuma sobre el líquido a proteger, lo que impide

el contracto del oxígeno del aire con la superficie de evaporación del líquido inflamado. Además el

agua contenida en la espuma produce un efecto refrigerante en

las paredes del recipiente.

CO2 Eficaz y fiable. Requiere

estanqueidad del recinto.

Requiere una concentración mínima de diseño del 34% en

volumen.

Extingue mediante desplazamiento del oxígeno y el enfriamiento de la

zona, ya que la descarga se produce a -79ºC.

GASES INERTES

Su eficacia y fiabilidad solo puede ser garantizada si su

selección, diseño, instalación y mantenimiento, se llevan a

cabo por profesionales expertos y con metodología

adecuada.

En espacios normalmente ocupados se permiten

concentraciones de hasta el 43% durante 5 minutos.

Para impedir la re ignición el tiempo mínimo que debe

mantenerse la concentración es de 10 minutos.

Extinguen al provocar la reducción de la concentración de oxígeno

hasta un nivel donde la combustión no se mantiene. Como no enfrían el

combustible puede producirse re ignición.

HALON

Agente extintor muy eficaz en casos de detección temprana.

Requiere estanqueidad del recinto. Necesita retención

mínima de 10 minutos.

Prohibido su uso. Extinguen rompiendo la reacción

en cadena del proceso de combustión

AEROSOLES Muy eficaz en pequeños

locales cerrados.

Hay diferentes tamaños que generan diversas cantidades de

aerosol, la cantidad necesaria para cada instalación dependerá de las

dimensiones de las mismas.

Extinguen eliminando los radicales libres de la llama y disminuyendo la

energía contenida en la llama.



38 de 59 MIPCI

2014-2015


ELEMETOS DE LA INSTALACIÓN ZONAS DE USO

ROCIADORES

Red de tuberías para alimentar a los rociadores y sus uniones y soportes, puesto de control válvulas de control

alarma local y/o remota para cuando el sistema entra en operación.

Descarga de agua únicamente en el área donde ocurre el incendio

AGUA PULVERIZADA

Tuberías y accesorios, soportes y apoyos, válvulas, toberas, filtros, medios de activación, conexión de

limpieza, filtros, bombas.

Descarga de agua únicamente en el área donde ocurre el incendio

AGUA NEBULIZADA

Tuberías y accesorios, soportes y apoyos, válvulas, toberas, filtros, medios de activación, conexión de

limpieza, filtros, bombas.

Están diseñados para proteger todos los riesgos en un espacio volumétrico cerrado

o para la aplicación local de un objeto o riesgo particular.

AGUA-ESPUMA

Tuberías y accesorios, soportes y apoyos, válvulas, lanzas, filtros, medios de activación, conexión de

limpieza, filtros, bombas, proporcionador, tanques de espumojeno

Suelen aplicarse en la protección de fuegos combustibles en tanques, zonas con

posibles derrames y cubetos.

CO2

Tuberías y accesorios, cilindros a presión, válvulas de retención, básculas de pesaje, boquillas de descarga, herrajes, sistema de disparo, sistema de control de

pesaje continuo, difusores. Necesidad de alarmas ópticas y acústicas de pre descarga.

Pueden aplicarse tanto de forma local como por inundación total, es necesaria la

estanqueidad de la instalación durante un tiempo establecido por el fabricante para poder extinguir el fuego y que no exista re

ignición del mismo.

GASES INERTES


pesaje continuo, difusores.

Su aplicación solamente puede ser por inundación total del recinto y requiere la

inertización del reciento.

HALON


pesaje continuo, difusores.

Ya no está permitido su uso.

AEROSOLES No requiere tuberías, ni difusores ni cualquier otro tipo de accesorio, solamente el bote generador del aerosol y

el sistema de detección asociado si fuera necesario.

Se usan en pequeños locales confinados, algunos ejemplos son: armarios de

telecomunicaciones, cuadros eléctricos, vehículos especiales, turbinas de viento,

etc.




39 de 59 MIPCI

2014-2015

MANTENIMIENTO USO

ROCIADORES

Semanal: comprobación de la bomba sin flujo. Trimestral: comprobación de boquillas, estado del sistema (válvulas, mandos, conexiones y

mangueras), alarmas de nivel de agua, estado del tanque. Anualmente: comprobación integral incluyendo: verificación de componentes, prueba de desagüe principal. Prueba de correcto funcionamiento, realizada por

personal competente. Comprobación de la bomba con flujo.

Muy usado para una gran variedad de instalaciones

AGUA PULVERIZADA




Muy usado en instalaciones de refrigeración de

elementos portantes y paredes y en

transformadores y cintas transportadoras.

AGUA NEBULIZADA




Nivel de desconocimiento sobre que son, como se

usan y cuando se pueden usar.

AGUA-ESPUMA




Uso muy extendido para líquidos inflamables.

CO2

Cada tres meses: comprobación de boquillas, estado del sistema (válvulas y mandos), comprobación de la carga de la instalación y de las botellas de

gas impulsor, cuando exista. Comprobación de circuitos Anualmente: comprobación integral incluyendo: verificación de

componentes, comprobación de carga del agente extintor (peso y/o presión). Prueba de personal competente de su funcionamiento.

Cada vez menos usado por ser excesivamente

tóxico.

GASES INERTES




Muy usado en instalaciones eléctricas.

HALON




Prohibido su uso.

AEROSOLES

Mantenimiento mínimo. Semanalmente comprobar las conexiones eléctricas y cada 6 meses comprobar la continuidad eléctrica y

componentes eléctricos e inspeccionar la posición de los generadores. A los 10 años reemplazarlos.

Muy poco extendido en España.



40 de 59 MIPCI

2014-2015


Al comparar los distintos sistemas de protección activa, comprobamos que los

sistemas cuyo funcionamiento se basan en la extinción mediante agua, como son el

sistema de rociadores, el sistema de agua pulverizada o los sistemas de agua-espuma,

no son válidos para las instalaciones con riesgo eléctrico, a excepción del sistema de

agua nebulizada, ya que pueden provocar daños considerables en la instalación, por lo

tanto quedan descartados para la protección del módulo de la subestación eléctrica.

El sistema de extinción mediante agua nebulizada puede ser usado en riesgos de

equipos eléctricos y electrónicos, en los últimos años el empleo de este sistema en la

protección automática de riesgos y bienes, ha demostrado ser una excelente alternativa

a la utilización de Halones, cuyo uso quedó prohibido en 1994, por ser un elemento

altamente dañino para la capa de ozono. Los inconvenientes que conlleva el sistema de

agua pulverizada para esta instalación son los siguientes:

Requiere un depósito para el suministro de agua, aunque el volumen

necesario no es elevado debido a la división del agua en gotas de muy

pequeño tamaño.

La instalación del sistema es complicada y requiere una elevada cantidad

de accesorios, necesita la instalación de una bomba para la circulación del

agua por el sistema y todas las tuberías y accesorios se deberán instalar

para que el sistema completo se pueda drenar.

Mantenimiento: Como se puede observar en la tabla superior, requiere

mantenimiento semanal, trimestral y anual, requiriendo pues una gran

inversión de tiempo y económica.

Todo esto conlleva un alto coste tanto económico, además del tiempo empleado en

la instalación y el mantenimiento de la misma.

Otra opción a usar para la protección del módulo de la subestación, es la instalación

de un sistema de extinción mediante agentes gaseosos, es un sistema muy eficaz para

fuegos de tipo eléctrico, ya que son elementos no conductores de la electricidad, éste es

el tipo de fuego que se desarrolla dentro de la subestación a proteger. Dentro de estos

sistemas existen varios tipos de agentes extintores, hay que tener en cuenta que la

descarga del agente extintor provoca una reducción de la concentración inicial del

oxígeno, aumento de la presión en la sala y reducción de temperatura.

Dentro de los agentes gaseosos se pueden encontrar varios tipos, como se puede

ver en la tabla comparativa expuesta anteriormente:



41 de 59 MIPCI

2014-2015

Los Halones quedaron prohibidos en 1994, por tanto, este tipo de extinción

no podría ser utilizada para proteger la instalación

El CO2 es un agente limpio, que carece de problemas medioambientales,

se trata de un sistema muy eficaz, pero la descarga en locales con presencia

de personal podría provocar la muerte, por lo que debe programarse una

alarma y un cierto retardo en la descarga. Además del peligro que conlleva

este sistema el personal que pueda encontrarse en la instalación durante

las acciones de mantenimiento, otro inconveniente de este sistema, y de

todos los sistemas de agentes gaseosos, es el alto coste que requiere la

propia instalación del sistema, ya que conlleva tuberías, boquillas para la

descarga, cilindros a alta o baja presión (dependiendo del sistema elegido),

la alarma para evacuación del recinto y accesorios. Todo esto conlleva un

alto coste económico, además requiere un continuo mantenimiento, como

se puede observar en la tabla superior.

Gases inertes: e igual modo que el CO2, estos gases no son perjudiciales

para el medio ambiente, sin embargo en esta caso no generan un riesgo

inminente para el ser humano, aunque sí que pueden llegar a generar falta

de oxígeno, ya que extinguen desplazando el oxígeno de la habitación, es

por este motivo por el que en espacios normalmente ocupados, las

concentraciones de dichos gases están limitadas en cuanto a porcentajes

de oxígeno y de tiempo. Su fiabilidad depende de la concentración de

diseño, de la cantidad de agente extintor requerido y del tiempo de descarga,

además de la estanqueidad del recinto a proteger, ya que si la sala no está

suficientemente estanca, no se podrá mantener la concentración requerida

para la extinción. Los gases denominados como gases inertes son mezclas

de Argón y Nitrógeno en distintas proporciones, a excepción del Inergen,

que contiene un 8% de CO2. Se almacenan como gases comprimidos, por

Imagen 12: Sistema de protección por gas.



42 de 59 MIPCI

2014-2015

tanto requieren un gran volumen de almacenamiento, lo que se traduce en

un aumento del espacio ocupado por ellos fuera del recinto a proteger.

Su instalación tiene un coste elevado, ya que este sistema de descarga

requiere de muchos elementos, como son: tuberías, valvulería, accesorios,

botellas del agente extintor. Requieren un alto coste de mantenimiento, ya

que tanto trimestral como anualmente requieren de diversas acciones para

asegurar el buen funcionamiento del sistema.

Como última opción, se encuentran los sistemas de protección mediante

generadores de aerosol, estos sistemas extinguen rompiendo los radicales libre de la

llama, a diferencia de los gases, el aerosol se mantiene en suspensión al menos una hora.

Son respetuosos con el medio ambiente y su factor potencial de calentamiento global es

nulo. No son perjudiciales para los seres humanos, ya que extinguen sin agotar el oxígeno

y después de quince minutos de exposición al mismo, no se producen niveles peligrosos

de CO, CO2 y NOx. Su instalación es muy sencilla y no requieren de tuberías ni de válvulas

o accesorios adicionales, simplemente los cilindros de tamaño reducido y el sistema de

detección que se requiera, por lo tanto los costes de instalación son mínimos, además no

necesitan pruebas de mantenimientos costosas y a los 10 años se cambian los

generadores por unos nuevos y se conectan al sistema de detección que ya tenía la

instalación.

Al comparar los distintos sistemas descritos, se optará por los sistemas de

protección mediante generadores de aerosol, ya que se trata de un sistema muy

económico, pues no necesita costosos sistemas de cañerías, además no requiere de

zonas exteriores para colocar los cilindros del agente extintor a diferencia de los sistemas

de extinción mediante agentes gaseosos y el mantenimiento de sus instalaciones son

mínimas.



43 de 59 MIPCI

2014-2015

3. ALTERNATIVAS CON AEROSOLES

Una vez determinado el tipo de protección activa que se va a disponer en la

subestación de tracción, se barajarán las distintas configuraciones posibles a instalar, y

los sistemas de detección que se deben instalar en el caso de que estos fueran

necesarios.

Como se comentó en la primera parte de la memoria de este proyecto, existen

distintas formas de activación de los generadores de aerosol, por una parte están los

sistemas de activación manual, los cuales no requieren de una fuente externa para poder

actuar y los sistemas eléctricos, que van directamente conectados a un sistema de

detección y control.

Puesto que la subestación eléctrica se encuentra aislada, y se trata de una instancia

normalmente no ocupada, se optará por instalar generadores de activación eléctrica

asociados a un sistema de detección. Dentro de estos sistemas, pueden instalarse dos

configuraciones distintas, por un lado existe la posibilidad de proteger los armarios

eléctricos independientemente, adjuntándoles un sistema de detección a cada uno de

ellos y por otro lao puede protegerse la instalación entera en bloque, colocando los

generadores en las zonas comunes.

Antes de estudiar las posibles configuraciones a instalar, es conveniente determinar

que marca de generadores de aerosol van a instalarse, ya que no todas tienen las mismas

certificaciones ni condiciones. En la siguiente tabla, se presenta una comparación entre

las marcas más conocidas del mercado.



44 de 59 MIPCI

2014-2015

Características Stat-X Firepro Pyrogen Dynameco

Densidad de aplicación requerida: (incluido un 30% de factor de seguridad) Clase A Clase B Clase C ( depende de la proporción del contenido de A y/0 B)

97 gr/m3 67 gr/m3

112 gr/m3 106 gr/m3

108 gr/m3 108 gr/m3

No Clase A >100 gr/m3

Toxicidad No Tóxico Desconocido Toxicidad Toxicidad

NIOSH IDJH

Air-Bag Standard

Moderada Moderada

NO 100 50,1 1,08 Dato no

disponible 130,80 2,50

NO2 20 9,9 0,97 Dato no


NOx 120 60 2,05 Dato no


CO 1200 445 84,2 Dato no

disponible 11434,00 3500,00

CO2 40000 40000 756 Dato no

disponible 20700,00 9250,00

NH3 300 151,5 58,3 Dato no


* Límites excedidos

Aprobaciones Internacionales principales:

UL (A,B,C) SI NO NO NO

ULC (A,B,C) SI SI NO NO

MCA (UK) SI SI SI* NO

ECB (Holanda) SI SI NO NO

ActivFire (Australia) SI NO SI NO

ABS SI NO SI NO

*Solo probado fuegos tipo B

Constituyentes del aerosol

Partículas 70% 40% 40% 40%

Gas 30% 60% 60% 60%

Sobrepresiones NO SI SI SI

Cuerpo de Acero SI NO NO NO

Lugar de producción USA RUSIA/ RUSIA/MALASIA ALEMANIA

Tabla 11: Comparación de los generadores de aerosol de las principales marcas



45 de 59 MIPCI

2014-2015

Al comparar las distintas marcas de generadores de aerosol, se ha optado por

instalar en el recinto a estudio, aquella que posea más aprobaciones internacionales y

ofrezcas mejores prestaciones, por tanto se usarán generadores de aerosol Stat-X.

Alternativas para la protección:

Inundación total de la sala: Se disponen generadores de aerosol distribuidos

por las diferentes salas, activados mediante un sistema de aspiración

altamente sensible y todo ello controlado mediante un panel de alarma y

extinción. Las ventajas e inconvenientes que conlleva esta configuración

son:

o Aunque el sistema de detección mediante aspiración es un sistema

con un precio un poco elevado, se compensa en costes de

instalación, ya que se trata de una instalación muy sencilla, puesto

que la colocación de los generadores se realiza en la parte alta de la

subestación y no es necesario que sea realizada por personal

altamente cualificado, ya que no implica contacto con los diferentes

armarios eléctricos que se encuentran dentro de la instalación,

disminuyendo así los costes de instalación.

o Las dimensiones de la subestación son pequeñas, por lo tanto la

cantidad de generadores requeridos para su instalación no serán

demasiado elevado.

Protección de los armarios: En este caso la protección mediante

generadores de aerosol se colocaría dentro de cada uno de los armarios de

la subestación y en los transformadores. Para activar los generadores sería

necesaria la instalación de un sistema de detección mediante cable térmico

dentro de cada armario, este tipo de detección consta de dos conductores

de una aleación de tres metales trenzados y de muy baja resistencia

cubiertos por una capa de polímero sensible al calor que, al alcanzar la

temperatura prefijada, se rompe permitiendo el contacto de los conductores

para producir una alarma. En este caso las ventajas e inconvenientes son:

o La masa de aerosol requerida para esta configuración de aerosoles

sería menor que si se protege mediante la inundación total de la

instalación, por tanto, el coste de los generadores de aerosol sería

más bajo, además el sistema de detección mediante cable térmico

es un sistema muy económico, aunque una vez que se activa, es

necesario reemplazarlo por uno nuevo.



46 de 59 MIPCI

2014-2015

o El coste de la instalación, en este caso, es más elevada, ya que debe

realizarse por personal altamente cualificado, ya que muchos de los

armarios tiene un alto riesgo de electrificación. Además el tiempo

empleado en la instalación y mantenimiento de los generadores

aumenta considerablemente, ya que se debe realizar armario por

armario.

Por su eficacia, sencillez de instalación y mantenimiento, y al no existir diferencias

de precio importantes entre las dos alternativas, se decide proteger el reciento mediante

inundación total de la subestación.



47 de 59 MIPCI

2014-2015

3.1. PROYECTO DE PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS DE

SUBESTACIÓN ELÉCTRICA DE TRACCIÓN

La solución finalmente adoptada para protección contra incendios de la subestación

de tracción es mediante AEROSOLES STAT-X, por inundación total de la sala, los

generadores de aerosol serán activados mediante un sistema de detección por

aspiración, todo ello controlado mediante un panel de alarma y extinción, que transitaría

una señal de alarma a una central exterior remota en caso de activación.

3.1.1. MÉTODO DE CÁLCULO

Para calcular la cantidad de aerosol requerido en la instalación, se utilizará el

siguiente procedimiento:

Ahora se calcula la cantidad de aerosol necesario para proteger el recinto:

M = K1 X K2 X K3 X V X q

Donde,

M Es la masa total de aerosol necesaria para proteger el recinto del peligro.

K1 Es una proporción basada en la no uniformidad de la distribución del

aerosol, de acuerdo con la altura del recinto protegido.

K2 Es la relación en base a la tasa de fuga calculada y la distribución de fuga

para el volumen protegido.

K3 Es la relación sobre la base de parámetros específicos para túneles de

cable.

V Es el volumen total del área protegida en metros cúbicos.

Q Es la densidad de diseño de aerosoles necesaria para extinguir el peligro.

Valores del factor K1:

o K1 = 1,00 cuando la altura del reciento ≤ 3,5 metros.

o K1 = valores desde 1,01 hasta 1,16, cuando la altura del reciento se

encuentra entre 3,51 y 5,0 metros.

o K1 = valores desde 1,17 hasta 1,26 cuando la altura del reciento se

encuentra entre 5,1 y 8,0 metros.

Valores del factor K2: Este factor se determina con la relación entre el parámetro de

fugas (Lp) y la distribución de las fugas dentro del recinto protegido.



48 de 59 MIPCI

2014-2015

El parámetro de fugas es la relación entre la suma de las áreas de las aberturas no

cerradas y el volumen del recinto:

𝐿𝑝 = ∑ 𝐴 𝑎𝑏𝑖𝑒𝑟𝑡𝑎𝑠

𝑉

La distribución de las fugas dentro del recinto es la relación entre el área de las

aberturas no cerradas de la mitad superior del área protegida y la suma de todas las

aberturas no cerradas.

𝐿𝐻 = 𝐴 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟

∑ 𝐴 𝑎𝑏𝑖𝑒𝑟𝑡𝑎𝑠 𝑋 100%

Lp (m-1)

Valor de K2, de acuerdo con la distribución de fugas dentro del recinto (LH en %)

0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0.000 1.025 1.025 1.025 1.025 1.025 1.025 1.025 1.025 1.025 1.025 1.025 1.025

0.001 1.028 1.031 1.037 1.049 1.062 1.075 1.087 1.089 1.089 1.074 1.057 1.046

0.002 1.032 1.037 1.048 1.073 1.098 1.122 1.146 1.150 1.150 1.122 1.088 1.066

0.003 1.035 1.042 1.060 1.097 1.133 1.169 1.203 1.208 1.208 1.168 1.119 1.086

0.004 1.038 1.048 1.071 1.120 1.167 1.214 1.258 1.265 1.265 1.213 1.149 1.106

0.005 1.033 1.053 1.082 1.143 1.201 1.258 1.312 1.320 1.320 1.257 1.178 1.125

0.006 1.045 1.059 1.094 1.166 1.234 1.301 1.363 1.373 1.373 1.299 1.207 1.144

0.007 1.048 1.064 1.105 1.188 1.266 1.343 1.413 1.424 1.424 1.340 1.235 1.163

0.008 1.051 1.070 1.116 1.210 1.298 1.384 1.462 1.473 1.473 1.380 1.262 1.181

0.009 1.054 1.075 1.127 1.232 1.329 1.423 1.508 1.521 1.521 1.419 1.289 1.200

0.010 1.057 1.080 1.136 1.253 1.359 1.462 1.554 1.568 1.568 1.457 1.315 1.217

0.011 1.060 1.086 1.149 1.275 1.390 1.500 1.598 1.612 1.612 1.493 1.341 1.235

0.012 1.064 1.092 1.160 1.296 1.419 1.536 1.641 1.656 1.656 1.529 1.366 1.252

0.013 1.067 1.097 1.170 1.316 1.448 1.572 1.682 1.698 1.698 1.563 1.391 1.269

0.014 1.070 1.103 1.181 1.337 1.476 1.607 1.722 1.739 1.739 1.597 1.415 1.280

0.015 1.075 1.108 1.192 1.357 1.504 1.641 1.761 1.778 1.778 1.630 1.439 1.303

0.016 1.076 1.134 1.202 1.377 1.531 1.675 1.799 1.817 1.817 1.662 1.462 1.319

0.017 1.079 1.119 1.213 1.396 1.558 1.707 1.836 1.855 1.855 1.693 1.485 1.335

0.018 1.083 1.124 1.223 1.416 1.585 1.739 1.872 1.891 1.891 1.724 1.508 1.351

0.019 1.086 1.130 1.234 1.435 1.610 1.770 1.907 1.926 1.926 1.754 1.530 1.366

0.020 1.089 1.135 1.244 1.454 1.636 1.800 1.941 1.961 1.961 1.783 1.552 1.382

0.021 1.092 1.140 1.254 1.473 1.661 1.830 1.974 1.994 1.994 1.811 1.573 1.399

0.022 1.095 1.146 1.264 1.491 1.685 1.859 2.006 2.027 2.027 1.839 1.594 1.412

0.023 1.098 1.151 1.275 1.510 1.709 1.888 2.038 2.058 2.058 1.866 1.614 1.427

0.024 1.101 1.156 1.285 1.528 1.733 1.915 2.068 2.089 2.089 1.892 1.634 1.442

0.025 1.104 1.161 1.295 1.546 1.756 1.993 2.098 2.119 2.119 1.918 1.654 1.456

0.026 1.107 1.167 1.305 1.563 1.779 1.969 2.127 2.149 2.149 1.943 1.674 1.470

0.027 1.111 1.172 1.315 1.581 1.802 1.995 2.156 2.177 2.177 1.968 1.693 1.484

0.028 1.114 1.177 1.324 1.598 1.824 2.021 2.183 2.205 2.205 1.992 1.712 1.498

0.029 1.117 1.182 1.334 1.615 1.846 2.046 2.210 2.232 2.232 2.016 1.730 1.511

0.030 1.120 1.188 1.344 1.632 1.867 2.071 2.237 2.258 2.258 2.039 1.748 1.524

0.031 1.123 1.193 1.354 1.648 1.888 2.095 2.263 2.285 2.285 2.061 1.766 1.538

0.032 1.126 1.198 1.363 1.665 1.909 2.118 2.288 2.310 2.310 2.083 1.784 1.551

0.033 1.129 1.203 1.373 1.681 1.929 2.141 2.313 2.335 2.335 2.105 1.801 1.564

0.034 1.132 1.208 1.382 1.679 1.990 2.164 2.337 2.359 2.359 2.126 1.818 1.577

0.035 1.135 1.213 1.392 1.713 1.969 2.186 2.360 2.382 2.382 2.147 1.834 1.589

0.036 1.138 1.218 1.401 1.729 1.989 2.208 2.383 2.405 2.405 2.167 1.851 1.602

0.037 1.141 1.223 1.410 1.745 2.008 2.229 2.406 2.428 2.428 2.187 1.867 1.614

0.038 1.144 1.229 1.420 1.760 2.027 2.250 2.428 2.450 2.450 2.207 1.883 1.625



49 de 59 MIPCI

2014-2015

0.039 1.147 1.234 1.429 1.775 2.045 2.271 2.449 2.472 2.472 2.226 1.899 1.638

0.040 1.150 1.239 1.438 1.790 2.064 2.291 2.470 2.493 2.493 2.245 1.914 1.649

0.050 1.185 1.261 1.497 1.883 2.217 2.459 2.638 2.672 2.672 2.417 2.050 1.742

0.060 1.208 1.294 1.550 1.983 2.327 2.600 2.792 2.833 2.833 2.544 2.167 1.817

0.070 1.226 1.318 1.617 2.075 2.458 2.733 2.942 2.992 2.992 2.698 2.268 1.878

0.080 1.263 1.356 1.667 2.175 2.577 2.892 3.100 3.159 3.159 2.843 2.391 1.975

0.090 1.294 1.393 1.733 2.292 2.708 3.058 3.294 3.358 3.358 3.000 2.525 2.066

0.100 1.319 1.438 1.781 2.358 2.808 3.168 3.418 3.462 3.462 3.107 2.614 2.138

0.110 1.351 1.468 1.854 2.454 2.932 3.300 3.556 3.597 3.597 3.225 2.713 2.228

0.120 1.382 1.504 1.923 2.556 3.049 3.423 3.683 3.721 3.721 3.334 2.804 2.298

0.130 1.413 1.540 1.988 2.653 3.160 3.535 3.798 3.834 3.834 3.435 2.888 2.363

0.140 1.444 1.577 2.048 2.745 3.265 3.638 3.901 3.937 3.937 3.526 2.963 2.423

Tabla 12: Valores del factor K2

Valores del factor K3:

o K3 = 1,5 para las estructuras de cable.

o K3 = 1,7 para estructuras de cable donde el eje longitudinal de la estructura

se encuentra con un ángulo > 45º sobre el horizonte (colectores de cables

inclinados, túneles y pozos de cables verticales)

o K3 = 1,0 para el resto de las estructuras.

La densidad de diseño del aerosol necesaria para apagar el incendio, depende del

tipo de la clase de peligro que se tiene en la instalación.

Clase de fuego Densidad de aplicación (gramos/m3 )

Clase A 97.15

Clase B 66.95

Clase C Determinado por la clase A o B

Tabla 13: Densidades de diseño

Una vez que se ha calculado la cantidad de aerosol necesario para cubrir el riesgo,

se ha de determinar que unidad de generador de aerosol se va a instalar. Como ya se ha

determinado anteriormente, los generadores de aerosol será unidades activadas

eléctricamente, las opciones disponibles se muestran en la siguiente tabla:

Las coberturas de las unidades eléctricas son:



50 de 59 MIPCI

2014-2015

Tabla 14: Unidades eléctricas de generadores de aerosol

Modelo Volumen

máximo (m3) Área máxima

(m) Altura Máxima de montaje (m)

30 E 0,45 1,20 X 1,20 1,22

60 E 0,9 1,70 X 1,70 2

100 E 1,49 2,18 X 2,18 2,5

250 E 3,73 3,45 X 3,45 2,75

500 E 7,46 4,88 X 4,88 3,5

1000 E 24,9 4,88 X 4,88 5

1500 E 22,4 4,88 X 4,88 5

2500 E 37,3 4,88 X 4,88 5

Tabla 15: Cobertura de unidades eléctricas

Finalmente, para calcular el número de generadores de aerosol requeridos para la

protección de la instalación, se realizará con la siguiente ecuación:

𝑁 = 𝑀

𝑚

Donde,

N Número de generadores de aerosol requeridos. Si el valor de N es decimal, se

redondea a un número entero.

M masa total de aerosol requerida (gr).

m masa del generador de aerosol individual (gr).

30 E 60 E 100 E 250 E 500 E 1000 E 1500 E 2500 E

0,03 0,06 0,10 0,25 0,50 1,00 1,50 2,50

0,36 0,48 1,44 2,72 3,63 7,05 8,60 11,30

74 107 121 132 180 170 203 267

51 51 76 127 127 203 203 203

8,0 8,5 11,5 12,0 21,0 16,0 23,0 37,0

Paralelo 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

Serie 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

50 50 50 50 50 50 50 50Duración del pulso

(milisegundos)

PARÁMETROS

Corriente de

activación (Amp)

Masa de Aerosol (Kg)

Unidad de embalaje(Kg)

Largo (mm)

Diámetro (mm)

Tiempo de descarga (s)



51 de 59 MIPCI

2014-2015

3.1.2. DISEÑO DE PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS

La gran concentración de software y hardware en estas subestaciones representan

una elevada inversión para la compañía, y un corte en la línea o la pérdida total de alguno

de los cuadros o transformadores de la misma generarían a la compañía un enorme coste

económico. El tipo de fuego que se produce en estas instalaciones, suelen ser fuegos sin

llama, en muchas ocasiones el humo llega al exterior del sistema cuando el daño ya ha

sido causado, es por ello que un sistema de detección de incendio convencional para una

protección mediante inundación tota, no sería suficiente para este tipo de recintos. Los

detectores de alta sensibilidad por aspiración son sistemas de medición de la luz reflejada

o dispersa que recogen continuamente tomas de aire en los puntos de riesgo y son

llevadas a un detector de incendio adecuadamente instalado. En cuanto las partículas de

humo son detectadas en la toma de muestras, se inicia el proceso de extinción.

Se optará, por un sistema de detección de dos entradas de tubería, será el sistema

NAS-20 (Notifier Air Sampling system), es un sistema de detección de humos por

aspiración que utiliza una red de tubos de muestreo de aire y dirige el aire aspirado hacia

dos detectores puntuales FSl-751E en una carcasa con aspiración. Estos sistemas están

diseñados de acuerdo con la norma Europea EN 54-20. Se optará por una configuración

de red simple, que consta de un solo tubo, que puede tener una longitud máxima de 100m

con hasta 18 orificios de muestreo de 3 mm y un orificio de extremo de 6 mm, lo que será

suficiente para cubrir toda la instalación de la subestación de tracción, la cual tiene un

área total de aproximadamente 60 m2.

Imagen 13: Eficacia de los sistemas de detección.



52 de 59 MIPCI

2014-2015

Ahora se diseñará la cantidad de generadores de aerosol necesaria para proteger

toda la instalación, compuesta por la Sala de Trafo 1, Sala de Trafo 2, Sala de

Sala de transformadores:

Volumen a proteger = 2,44 m X 1,84 m X 3 m = 13,47 m3



o La altura del reciento a proteger es de 3 metros, por lo tanto el coeficiente

K1 para la instalación será 1,00.

o En el recinto descrito no hay más aberturas que las rejillas de ventilación

de las puertas, las cuales en el caso de incendio, se expande el material

intumescente quedando anulada la apertura. Por tanto, los valores de

LH y Lp serán ambos de 0, al introducir dichos datos en la tabla de

cálculo del valor K2, se obtiene que su valor es de 1,025.

o K3 vale 1, ya que la estructura a proteger no se trata de una estructura

de cable.

o El tipo de fuego que se produce en la instalación, se trata de un fuego

tipo eléctrico, que como se comentó en el apartado 2.3., para este caso,

corresponde con fuegos tipo A. Por tanto la densidad de diseño será de

97,15 gr/m3.

M = 1 X 1,025 X 1 X 13,47 X 97,15 = 1341,33 gramos

Esos son los gramos de aerosol necesarios para proteger sala de transformadores.

Las unidades de generadores de aerosol que se van a disponer son, como ya se

ha establecido anteriormente, unidades activadas eléctricamente. Se usarán para este

diseño, unidades Stat-X 500E.

La cantidad de generadores de aerosol necesarios serán:

𝑁 = 1,341

0,50= 2,68 ≈ 3 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠

Serán instalarán 3 unidades Stat-X 500E repartidas según los planos 1 y 2.



53 de 59 MIPCI

2014-2015

Sala de Switchgear:

Volumen a proteger = 2,44 m X 3,2 m X 3 m = 23,42 m3



o La altura del reciento a proteger es de 3 metros, por lo tanto el

coeficiente K1 para la instalación será 1,00.

o Al igual que en el caso de la sala de transformadores, solamente existen

las rejillas de las puertas. Por tanto, los valores de LH y Lp serán ambos

de 0, al introducir dichos datos en la tabla de cálculo del valor K2, se

obtiene que su valor es de 1,025.


de cable.

o Como ya se mencionó, el tipo de fuego es clase A. Por tanto la densidad

de diseño será de 97,15 gr/m3.

M = 1 X 1,025 X 1 X 23,42 X 97,15 = 2332,13 gramos

Esos son los gramos de aerosol necesarios para proteger la sala de Switchgear.

Las unidades de generadores de aerosol que se van a disponer son unidades

eléctricas Stat-X 500E.


𝑁 = 2,332

0,50= 4,66 ≈ 5 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠

Se instalarán 3 unidades Stat-X 500E repartidas según el plano adjunto 3.

Sala de cuadros:

Volumen a proteger = 12,19 m X 4,876 m X 3 m – (23,42 + 13,47) = 141,43 m3





54 de 59 MIPCI

2014-2015

o La altura del reciento a proteger es de 3 metros, por lo tanto el

coeficiente K1 para la instalación será 1,00.

o Al igual que en los casos anteriores, LH y Lp serán ambos 0,

obteniéndose un K2 igual a 1,025.


de cable.

o Como ya se mencionó, el tipo de fuego es clase A. Por tanto la densidad

de diseño será de 97,15 gr/m3.

M = 1 X 1,025 X 1 X 141,43 X 97,15 = 14083,42 gramos

Esos son los gramos de aerosol necesarios para proteger la sala de cuadros.

Las unidades de generadores de aerosol que se van a disponer son unidades

eléctricas Stat-X 1500E.


𝑁 = 14,083

1,50= 9,39 ≈ 10 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠

Se instalarán 10 unidades Stat-X 1500E repartidas según el plano adjunto 4.

Total:

Sala de trafo 1: 3 unidades de 500E

Sala de trafo 2: 3 unidades de 500E

Sala Switchgear: 5 unidades 500E

Sala de cuadros: 10 unidades 1500E

Ubicación: Los generadores de aerosol se instalarán cerca del techo y con un

ángulo de descarga de entre 15º y 30º con la vertical con el fin de asegurar una

distribución máxima del aerosol durante el peligro. Deben instalarse de tal manera que

tengan una trayectoria de descarga libre de obstáculos.

La ubicación de los generadores de aerosol queda reflejada en el plano adjunto 5.



55 de 59 MIPCI

2014-2015

Ilustración 14: Conjunto de señales de advertencia.

Además del sistema de detección mediante aspiración y de las unidades

generadoras de aerosol Stat-X, para completar el sistema de protección, será necesario

el siguiente equipamiento:

1. Un panel de alarma y control Sigma XT :

El panel de control va acoplado a los dispositivos de encendido y puede

accionar secuencialmente desde 1 hasta 300 unidades Stat-X, que vendrían

activadas a partir de la interfaz del sistema de detección y actuación. Incorpora

una activación manual, por si se descubre el fuego antes que el sistema de

detección automática. El panel necesitará una fuente de alimentación de 240

VCA y tendrá una batería de respaldo en caso de fallo de alimentación de la

red que proporciona otras 24 horas de energía.

2. Una alarma externa

3. Activadores secuenciales (uno para cada recinto de la instalación).

4. Un set de señales de advertencia.



56 de 59 MIPCI

2014-2015

4. PRESUPUESTO



57 de 59 MIPCI

2014-2015

CANTIDAD CONCEPTO PRECIO

UD. (EUROS)

PRECIO TOTAL

(EUROS)

1 Sistema de detección por aspiración de dos entradas de tubería, capacidad para alojar dos detectores VIEW.(NAS-20)

593,75 593,75

2 Detector blanco óptico de humo con cámara Láser (FSL-751E-W) 116,92 233,85

3 Pack de 10 tubos de 3 metros de longitud y material ABS libre de halógenos. Color rojo.(530-TUB)

1,72 5,16

1 Paquete de 10 empalmes entre dos tuberías de 25mm de diámetro exterior. ABS rojo. (530-EMP)

0,52 0,52

1 Paquete de 5 curvas de 90º para tubería de 25mm de diámetro exterior. ABS rojo. (530-C90)

2,46 2,46

1 Paquete de 5 curvas de 45º para tubería de 25mm de diámetro exterior. ABS rojo. (530-C45)

2,46 2,46

1 Paquete de 10 bifurcaciones en T para tubería de 25mm de diámetro exterior. ABS rojo. (530-BFT)

2,45 2,45

1 Paquete de 50 abrazaderas para la sujeción de tuberías. ABS rojo. (530-ABR)

0,36 0,36

3 Paquete de 5 kits de 8 puntos de muestreo con diámetro de 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5, 5 y 6 mm. En material ABS de color rojo.(520-MTS-80R)

1,68 5,04

8 Generadores de aerosol activados eléctricamente. Unidades Stat-X 500E

432,00 3456,00

10 Generadores de aerosol activados eléctricamente. Unidades Stat-X 1500E

752,00 7520,00

1 Panel de control Sigma XT 591,50 591,50

1 Batería de respaldo de 24 horas 25,00 25,00

4 Activadores secuenciales Stat-X 75,00 300,00

1 Set de señales de advertencia 42 42,00

1 Sirena estroboscópica externa 75 75,00

TOTAL (EUROS) 12855,56



58 de 59 MIPCI

2014-2015

Asciende este presupuesto a la expresada cantidad de:

DOCE MIL OCHOCIENTOS CINCUENTA Y CINCO EUROS CON CINCUENTA Y

SEIS CÉNTIMOS.

Este presupuesto no incluye los costes de instalación, transporte y mantenimiento.

5. CONCLUSIÓN

Los generadores de aerosol, aunque son poco usados en territorio Nacional, son

una buena alternativa a la hora de proteger un recito, ya que su instalación resulta

económica y muy eficaz.

Dentro de la instalación que se ha llevado a estudio, se concluye:

La subestación cumplía con los requerimientos estructurales según la

clasificación del edificio, RIESGO INTRÏNSECO BAJO nivel 2. Además, de

acuerdo con el RD 2267/2004, era necesaria la instalación de extintores de

incendio.

Tras realizar un análisis de riesgo de la instalación, se determina la

necesidad de adoptar medidas mitigadoras adicionales para reducir el nivel

de riesgo de la subestación.

Se realiza una comparación de los métodos activos de protección,

concluyendo que en relación coste-eficacia, el método más adecuado para

la protección de la subestación es mediante inundación total por

AEROSOLES, activado mediante un sistema de detección temprana.



59 de 59 MIPCI

2014-2015

BIBLIOGRAFÍA

EP 99 00 00 08SP SUBSTATIONS FIRE PROTECTION AND DETECTION STANDARD

(RailCorp)

http://www.securitysa.com/home.aspx http://www.salamandrasafety.com/ http://www.dynameco.com/ http://www.firepro-aust.com.au/ http://www.hochikisingapore.com/index.php?option=com_content&view=article&id=423:new-product&catid=39&Itemid=105 http://www.statx.com/Products.asp#fixed http://www.acornfiresecurity.com/ http://www.notifier.es/ Guía técnica de aplicación: Reglamento de seguridad contra incendios en los establecimientos industriales (RD 2267/2004, de 3 de Diciembre). Manual de primera intervención frente al fuego mediante el uso de extintores. Dirección general de protección civil y emergencias.

ANEXO DE PLANOS

Plano 1: Sala de trafo 1. Distribución de generadores de aerosol.

Plano 2: Sala de trafo 2. Distribución de generadores de aerosol.

Plano 3: Sala Switchgear. Distribución de generadores de aerosol.

Plano 4: Sala de armarios. Distribución de generadores de aerosol.

Plano 5: Plano general. Distribución de generadores de aerosol.

http://www.securitysa.com/home.aspx

http://www.salamandrasafety.com/

http://www.dynameco.com/

http://www.firepro-aust.com.au/

http://www.hochikisingapore.com/index.php?option=com_content&view=article&id=423:new-product&catid=39&Itemid=105

http://www.hochikisingapore.com/index.php?option=com_content&view=article&id=423:new-product&catid=39&Itemid=105

http://www.statx.com/Products.asp#fixed

http://www.acornfiresecurity.com/

http://www.notifier.es/

NUEVA GENERACIÓN DE AEROSOLES. …Los incendios en las subestaciones eléctricas de tracción son...

Documents

Transcript of NUEVA GENERACIÓN DE AEROSOLES. …Los incendios en las subestaciones eléctricas de tracción son...