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Repblica Bolivariana de Venezuela

Ministerio de Educacin Superior Universidad Rafael Urdaneta

Facultad de Ingeniera Escuela de Industrial

Diseo de un sistema de proteccin contra incendios para las subestaciones

elctricas de ENELVEN

Trabajo Especial de Grado presentado para optar al Ttulo de Ingeniero Industrial.

Presentado por: Br. Avila Montilla, Alberto Josu

C.I: 16.188.359 Br. Contreras Rangel, Luis Eduardo

C.I: 17.323.050

Tutor Acadmico: Mgs, Gonzlez, Abraham. Tutor Industrial: Ing, Ruiz, Amado.

Maracaibo, 18 de Septiembre de 2006

DERECHOS RESE

RVADOS

Diseo de un sistema de proteccin contra incendios para las subestaciones elctricas de ENELVEN

Trabajo Especial de Grado presentado para optar al Ttulo de Ingeniero Industrial.

DERECHOS RESE

RVADOS

IV

VEREDICTO

Nosotros Profesores: ABRAHAM GONZLEZ, ANA IRENE RIVAS Y ELIO BRICEO, designados como Jurado Examinador del Trabajo Especial de Grado titulado: DISEO DE UN SISTEMA DE PROTECCIN CONTRA INCENDIOS PARA LAS SUBESTACIONES ELCTRICAS DE ENELVEN, que presentan los bachilleres presentados Avila Montilla, Alberto Josu titular de la cdula de identidad N16.188.359, Contreras Rangel, Luis Eduardo titular de la cdula de identidad N17.323.050, nos hemos reunido para revisar dicho trabajo y despus del interrogatorio correspondiente, lo hemos aprobado con DIECINUEVE (19) PUNTOS, de acuerdo con las normas vigentes aprobadas por el Consejo Acadmico de la Universidad Rafael Urdaneta, para la Evaluacin de los Trabajos Especiales de Grado, para optar al titulo de Ingeniero Industrial. Maracaibo, a los Dieciocho das del mes de Septiembre del ao dos mil seis.

Prof. ABRAHAM GONZALEZ. C.I. N V- 12.404.499

TUTOR ACADMICO Prof. ANA IRENE RIVAS Prof. ELIO BRICEO

C.I. N V- 4.152.755 C.I. N V- 4.522.158 JURADO JURADO Prof. ANA IRENE RIVAS Prof. JOS BOHRQUEZ C.I. N V-4.152.755 C.I: 3.379.454

DIRECTORA DE LA ESCUELA DECANO DE LA FACULTAD DE INDUSTRIAL DE INGENIERA

DERECHOS RESE

RVADOS

Dedicatoria

IV

DEDICATORIA

A Dios y a la Virgen por ser mis guas, por ensearme el camino correcto y por

colocar en mi camino a las personas ms indicadas para culminar y seguir adelante con

mis metas.

A mis padres, Angel Contreras y Alba de Contreras. porque son lo ms grande que

Dios me ha regalado y las personas ms importantes de mi vida, a ellos le dedico mis

esfuerzos, trabajos y triunfos.

A la memoria de mis abuelos, aunque estn en el cielo, s que estn orgullosos

porque he culminado una importante etapa de mi vida.

A la memoria de mi padrino, que me hubiese gustado volar contigo.

A la memoria de mi prima Angela, fuiste una excelente prima y amiga yo se que

estas en el cielo primita.

A mi Abuelita Gladdys, por ser tan cariosa y linda abuelita.

A mi Abuelo Jos Maria, por ser un excelente abuelo.

A mis hermanas, ms que ste proyecto le dedico todo mi amor y paciencia.

A mis amigos y amigas, que me han brindado apoyo, amistad y cario.

A Maryvic Escobar, que ha sido una persona muy especial en el tiempo que hemos

compartido, una verdadera amiga y una novia realmente especial.

Luis Eduardo Contreras Rangel

DERECHOS RESE

RVADOS

Dedicatoria

V

DEDICATORIA

Se lo dedico a mi familia especialmente mis padres: Alberto CH. Avila y Yoleyda

Montilla, son las personas que mas me aman y porque ellos me motivan a ser alguien en

la vida.

A mi bisabuela Isabel Barrios, a mis abuelos Eliduvina Fereira, Bernarda Pineda y

Vinicio Avila, a mis primos por parte de madre porque ya soy un profesional mas que a

dado la familia y a mis primos por parte de padre porque soy el mayor y ejemplo para los

mas pequeos., a Carmen Maria Moran Avila porque es una persona que quiere que yo

llegue muy lejos y porque se que siempre voy a contar con ella.

Tambin dedico este trabajo a mis amigos de la infancia (Conjunto residencial EL

PORTON) y tambin a mis amigos del colegio (Santa Maria Gorriti) que aun estn

conmigo.

Alberto Avila

DERECHOS RESE

RVADOS

Agradecimiento

VI

AGRADECIMIENTO Agradezco a Dios que me a dado lo que necesito salud, alegra, amor y amistad, por ser la gua en mi camino, por acompaarme durante el da y la noche y por

fortalecerme cada vez mas en la vida guindome y mostrndome el camino a seguir en

esos das difciles.

Agradezco a Mis Padres; Ustedes son los seres mas importantes en mi vida quienes me lo han dado todo en la vida, de verdad se los agradezco de todo corazn, a

Mis Hermanas, por apoyarme y ayudarme en momentos buenos y malos. Agradezco a mi compaero de tesis e indudablemente un Excelente amigo, por ese compartir que pudimos vivir durante gran parte de la carrera.

Sinceros agradecimientos al departamento de Seguridad, Higiene y Ambiente. En

especial al Ing. Amado Ruiz y al T.S.U. Carlos Gonzlez por todo el apoyo y colaboracin que nos brindo al momento de realizar este trabajo.

A mis profesores Gerardo Guerra, Abraham Gonzlez, Carmen Galndez, Jos L. Bermdez, por su gran apoyo y darme tanta fortaleza en los momentos mas difciles de la carrera.

Nuevamente le doy las gracias al Profesor y tutor de este trabajo especial de grado

Abraham Gonzlez por todos los esfuerzos realizados durante la investigacin.

A todos Gracias

Luis Eduardo Contreras Rangel

DERECHOS RESE

RVADOS

Agradecimiento

VII

AGRADECIMIENTO

Primero que todo agradezco a Dios por ayudarme en el transcurso de mi vida y de

mi carrera y porque siempre e sido una persona feliz y afortunado.

Agradezco a mi familia especialmente mis padres: Alberto CH. vila y Yoleyda Montilla, porque ellos han sido los pilares durante mi vida y un gran ejemplo de esfuerzo, disciplina y perseverancia, y que uno si puede lograr sus metas y me ensearon a no

rendirme nunca siempre hacia delante y orgulloso de lo que soy, a mis primos porque e crecido con ellos y hemos estado juntos en las buena y en las malas, a una persona muy

especial como Carmen Maria Moran Avila porque me ha enseado a crecer como persona y ver las dificultades de la vida y que no todo es color de rosas y por su inmenso

cario. TQM.

Agradezco tambin a mi compaero de tesis Lus Contreras por brindarme su amistad y porque a lo largo de nuestra carrera hemos sido un excelente equipo, a mis

queridos profesores Carmen Galndez, Abraham Gonzlez y Gerardo Guerra porque son excelentes profesionales y excelentes personal y son un ejemplo de superacin, los

admiro.

Sinceros agradecimientos al departamento de Seguridad, Higiene y Ambiente, en

especial al Ing. Amado Ruiz y al T.S.U. Carlos Gonzlez por todo el apoyo y colaboracin que nos brindaron durante la realizacin de este trabajo.

Alberto Avila

DERECHOS RESE

RVADOS

ndice General

VIII

NDICE GENERAL

Pg.

Veredicto III

Dedicatorias IV

Agradecimientos VI

ndice general VIII

Lista de cuadros XII

Lista de figuras XIII

Lista de tablas XIV

Siglas XVII

Resumen XVIII

Abstract XIX

Introduccin 1

CAPTULO I. EL PROBLEMA

1.1 Planteamiento del Problema 4

1.2 Formulacin del Problema 5 1.3 Objetivos de la Investigacin 6

1.3.1 Objetivo General 6

1.3.2 Objetivos Especficos 6

1.4 Justificacin del Problema 7

1.5 Delimitacin Espacial, Poblacional, Temporal y Conceptual 8

1.6 Resea Histrica de la Empresa 8

1.7 Descripcin y Aspectos Generales de la Empresa 9

CAPTULO II. MARCO TERICO

2.1 Antecedentes 14

2.2 Bases Tericas 15

2.2.1 Fuego e Incendio 15

2.2.1.1 Clasificacin de los fuegos: 18

DERECHOS RESE

RVADOS

ndice General

IX

2.2.2 Subestacin Elctrica 19 2.2.2.1 Tipos de Subestacin 20

2.2.2.1.1 Segn su funcin 21 2.2.2.1.2 Segn su forma de montaje 21

2.2.2.1.3 Segn su arreglo 22

2.2.2.2 En las subestaciones los principales peligros

de incendio identificados 23

2.2.2.2.1 Incendios en transformadores 23

2.2.2.2.2 Incendios en cuarto de control 26 2.2.2.2.3 Incendios en cuarto de bateras 28 2.2.2.2.4 Incendios en cables agrupados en

trincheras 28

2.2.2.2.5 Incendio externo 29 2.2.3 Sistemas Contra Incendios 29

2.2.3.1 Sistemas de Deteccin de Incendio 29

2.2.3.1.1 Activacin de los sistemas de

deteccin de incendios 30

2.2.3.1.2 Detector de incendios 30

2.2.3.2 Estacin Manual 34

2.2.3.2.1 Alarma 35 2.2.3.2.2 Tablero central de control 35

2.2.3.3 Sistema de Extincin de Incendios 35

2.2.3.3.1 Mtodos de extincin de incendios 36

2.2.3.3.2 Agentes extintores 36

2.2.3.3.2.1 Aspectos Ambintales 41

2.2.3.3.2.2 Aspectos Fisiolgicos 41 2.2.3.3.3 Extintor 42

2.2.3.3.4 Hidrante 44 2.2.3.3.5 Rociadores 44

DERECHOS RESE

RVADOS

ndice General

X

2.2.3.3.5.1 Tipos de sistemas de

rociadores 46

2.2.3.4 Sistemas de Proteccin Pasiva Contra

Incendios 48

2.2.3.4.1 Contencin de aceite 48 2.2.3.4.2 Barrera trmica 50 2.2.3.4.3 Barreras de fuego 50

2.2.3.4.3.1 Tamao de la barrera de

incendio 51

2.2.3.4.4 Sellos resistentes al fuego 51 2.2.4 Otros aspectos que deben ser tomados en cuenta para

prevenir los incendios en las subestaciones 51

2.2.5 Plan de Emergencia 53

2.3 Mapa de Variables 55

2.3.1 Mapa de Variables / Objetivo 1 y 2 55

2.3.2 Mapa de Variables / Objetivo 3 y 4 56

CAPTULO III. MARCO METODOLGICO

3.1 Tipo de Investigacin 58

3.2 Diseo de la Investigacin 58

3.3 Poblacin 60

3.4 Muestra 62

3.5 Tcnicas e Instrumento de Recoleccin de Datos 62

3.6 Metodologa Empleada 63

3.6.1 Metodologa Empleada / Objetivo 1 63




DERECHOS RESE

RVADOS

ndice General

XI

CAPTULO IV ANLISIS DE LOS RESULTADOS

4.1 Anlisis de los Resultados 67

4.1.1 Objetivo 1 67 4.1.2 Objetivo 2 74

4.1.2.1 Transformador de Potencia 75

4.1.2.2 Cuarto de Control 80 4.1.2.3 Cuarto de Bateras 84 4.1.2.4 Generalidades 85 4.1.2.5 Sistema de Extincin, Deteccin y Alarma

Contra Incendio 90

4.1.3 Objetivo 3 93 4.1.4 Objetivo 4 101

Conclusiones 115

Recomendaciones 118

Glosario 127

Referencias bibliogrficas 130

ANEXOS

Anexo A: Evaluacin de Subestaciones 134

Anexo B: Separacin entre trasformador y edificios 157

Anexo C: Tamao de la Barrera Cortafuego 160

Anexo D: Sistema de contencin de aceite 163

Anexo E: Sistema de contencin de aceite y barrera cortafuego 166

DERECHOS RESE

RVADOS

Lista de Cuadros

XII

LISTA DE CUADROS

N Descripcin Captulo Pg.

1 Seleccin del agente extintor segn la clase de fuego. II 43

2 Mapa de variables / Objetivo 1 y 2 II 55

3 Mapa de variables / Objetivo 3 y 4 II 56

4 Metodologa Empleada / Objetivo 1 III 63




8 Resumen metodolgico / objetivo especfico uno. IV 68

9 Resumen metodolgico / objetivo especfico dos. IV 74

10 Resumen metodolgico / objetivo especfico tres. IV 93

11 Resumen metodolgico / objetivo especfico cuatro. IV 101

DERECHOS RESE

RVADOS

Lista de Figuras

XIII

LISTA DE FIGURAS


1 Estructura empresarial de ENELVEN I 9

2 Estructura de la gerencia SHA I 10

3 Triangulo del fuego II 16

4 Tetraedro del fuego II 17

5 Proceso del fuego en un recinto II 19

DERECHOS RESE

RVADOS

Lista de Tablas

XIV

LISTA DE TABLAS


1 Cantidades tpicas de aceite en equipos. II 25

2 Separacin de pequeos transformadores de los

edificios. II 26

3 Detectores segn temperatura de operacin. II 31

4 Factores Ambientales que influyen en algunos agentes

extintores. II 41

5 Factores Fisiolgicos que influyen en algunos agentes

extintores. II 42

6 Subestaciones en el Municipio San Francisco. III 60

7 Subestaciones en el Municipio Maracaibo. III 61

8 Separacin entre cuarto de control y transformador. III 75

9 Separacin entre los transformador (9.14 mts o en

adelante). IV 76

10 Existe barrera corta fuego. IV 76

11 La barrera corta fuego cumple con las especificaciones normativas. IV

77

12 Posee sistema de contencin para derrames de

aceite:(Tanque, brocal, fosa). IV 77

13 rea circundante del transformador con piedra picada. IV 78

14 El brocal alrededor del TX,s es capaz de contener el

volumen del aceite. IV 79

15 La fosa posee piedra picada y es capaz de contener el

volumen del aceite. IV 79

16 Posee sistema de drenaje. IV 80

17 La edificacin se encuentra en buen estado. Cuarto de

control. IV 80

DERECHOS RESE

RVADOS

Lista de Tablas

XV

18 Posee paredes, piso, techo, puertas y ventanas

resistentes al fuego. IV 81

19 Las tapas de las trincheras porta cables son resistentes

al fuego. IV 81

20 Las tapas de las trincheras porta cables estn

completas y en buenas condiciones. IV 82

21 Estn sellados todos los huecos que comunican con el

exterior. IV 82

22 Los enchufes, tomacorrientes e iluminacin se

encuentran en buen estado: (Cuarto de control). IV 83

23 Existe aviso de seguridad e identificacin en buen

estado:(Cuarto de control). IV 83

24 La edificacin se encuentra en buen estado. Cuarto de

bateras. IV 84

25 Posee ventilacin / extractor en funcionamiento. IV 84

26 Los enchufes, tomacorrientes e iluminacin se

encuentran en buen estado: (Cuarto de bateras). IV 85

27 La edificacin del cuarto del extintor de patio se

encuentra en buen estado. IV 85

28 Existe orden y limpieza. IV 86

29 La Guarda Rayas esta desforestada y limpia: (2 mts). IV 86

30 Se encuentra desforestada el rea de equipos y

permetro de la SSEE. IV 87

31 El cercado perimetral de la SSEE, se encuentra en

buen estado y libre de vegetacin. IV 87

32 Las tapas del patio son resistentes al fuego y

removibles. IV 88

33 Las puertas de acceso principal estn en buenas

condiciones y seguras. IV 88

34 Existen avisos de seguridad en buen estado:(Patio). IV 89

DERECHOS RESE

RVADOS

Lista de Tablas

XVI

35 Existen edificaciones en el permetro de SSEE. IV 89

36 Existen ros, caadas o drenajes fluviales, dentro, o en

el permetro de SSEE. IV 90

37 Posee extintor de carreta en patio: (PQS). IV 90

38 Posee extintor porttil en cuarto de control: (CO2). IV 91

39 El cuarto de control posee sistema de deteccin y

alarma contra incendio. IV 91

40 Posee sistema de extincin en cuarto de control: (CO2,

Inergen, FM-200). IV 92

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RVADOS

Siglas

XVII

SIGLAS

IEEE: Instituto de Ingenieros Elctricos y Electrnicos

KV: Kilovoltio

SENCAMER: Servicio Autnomo Nacional de Normalizacin, Calidad, Metrologa y Reglamentos Tcnicos. ENELVEN: Energa Elctrica de Venezuela

COL: Colaboradores

S/E: Subestacin Elctrica ODP: (Ozono Depletion Potencial), capacidad de agotamiento de la capa de ozono

GWP: (Global Warming Potencial), Contribucin al recalentamiento de la tierra

TXs: Transformador de Potencia

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Resumen

XVIII

Br. Avila Montilla, Alberto J. y Br. Contreras Rangel, Luis E, DISEO DE UN SISTEMA DE PROTECCIN CONTRA INCENDIOS PARA LAS SUBESTACIONES ELECTRICAS DE ENELVEN. Universidad Rafael Urdaneta. Facultad de Ingeniera. Escuela de Industrial. Maracaibo, Venezuela 2006.

RESUMEN

Con el propsito de minimizar el riesgo de incendios en las subestaciones elctricas de la empresa ENELVEN, se realiz el presente trabajo de investigacin, el cual tuvo como objetivo principal disear un sistema de proteccin contra incendios para las subestaciones elctricas de transmisin, subtransmision y distribucin de esta empresa; especficamente en las subestaciones ubicadas en los municipios Maracaibo y San Francisco conformando un universo de 22 de ellas. El tipo de investigacin realizada qued tipificada como: descriptiva de campo, donde se recolectaron los datos a travs de observacin directa, adems se elabor una lista de verificacin la cual permiti identificar y evaluar los riesgos existentes en las subestaciones elctricas. De la misma manera, se elabor un instrumento de inspeccin y mantenimiento para los equipos de proteccin contra incendios propuestos, de forma que operen en condiciones ptimas, as como tambin, la elaboracin de las bases tericas de un plan de emergencia en caso de explosin e incendio, el cual servir como gua para el personal de la empresa. La investigacin se soport en estndares nacionales e internacionales como:Sistema de proteccin contra incendios en planta de generacin y subestaciones elctricas de transmisin COVENIN 30481993;Gua para la elaboracin de planes para el control de emergencias COVENIN 222690;Gua para la proteccin de incendios en subestaciones IEEE 97994; entre otras. Como resultado se logr cubrir el objetivo principal planteado en esta investigacin, formulando las propuestas dirigidas a satisfacer las necesidades de la empresa. Palabras Claves: Subestaciones Elctricas, Incendios, Plan de emergencia, Sistemas de proteccin contra Incendios. E-mail: [email protected], [email protected].

DERECHOS RESE

RVADOS

Abstract

XIX

Br. Avila Montilla, Alberto J. y Br. Contreras Rangel, Luis E, DESIGN OF A SYSTEM OF PROTECTION AGAINST FIRES FOR THE ELECTRICAL SUBSTATIONS OF ENELVEN. University Rafael Urdaneta. Faculty of Engineering. School of Industrialist. Maracaibo, Venezuela 2006.

ABSTRACT

In order to diminish the fire risk in the electrical substations of company ENELVEN, the present work of investigation was made, which had like primary target to design a system of protection against fires for the electrical substations of transmission, subtransmission and distribution of this company: Specifically in the substations located in the Maracaibo municipalities and San Francisco conforming a universe of 22 of them. The type of made investigation was tipificada like: descriptive of field, where the data through direct observation were collected, in addition a verification list was elaborated which allowed to identify and to evaluate the existing risks in the electrical substations. In the same way, an instrument of inspection and maintenance for the protective equipment against proposed fires was elaborated, so that they operate in optimal conditions, as well as, the elaboration of the theoretical bases of a plan of emergency in case of explosion and fire, which will be used as guide for the personnel of the company. The investigation was supported in national and international standards like: System of protection against fires in generation plant and electrical substations of transmission COVENIN 3048-1993; Guide for the elaboration of plans for the control of emergencies COVENIN 2226-90; Guide for the fire protection in substations IEEE 979-94; among others. As result were managed to cover the raised primary target in this investigation, formulating the directed proposals to satisfy the necessities with the company. Key words: Electrical Substations, Fires, Plan of emergency, Systems of protection against Fires. E-mail: [email protected], [email protected].

DERECHOS RESE

RVADOS

Introduccin

1

INTRODUCCIN

En el campo de la seguridad industrial se pueden observar diversas especialidades

en cuanto a proteccin se refiere, dado que ha tenido un auge importante en el

crecimiento industrial del pas y el mundo, llevando consigo la gran responsabilidad de

resguardar las instalaciones y especialmente la vida.

Una de las especialidades de la seguridad industrial es la prevencin y control de

incendios, debido a que este tipo de siniestros pueden ocurrir en cualquier industria, unas

con mayor riesgo que otras, pero definitivamente es uno de los eventos ms devastadores

que puede sufrir una empresa. Por tal motivo, las empresas se han visto en la necesidad

de adecuarse a los estndares de seguridad, evaluando los posibles riesgos existentes en

sus procesos productivos y auxiliares; adems, concientizando a su personal y clientes

sobre estos eventos, de manera, de tenerlas preparadas para el combate y control de este

tipo de emergencia.

El peligro de incendios radica principalmente en las zonas urbanas, donde es

evidente que la gran mayora de las edificaciones carecen de satisfactorias instalaciones

de prevencin y extincin de incendios, adems de personal capacitado que pueda

controlar un incendio en su fase primaria o bien que ayude en el desalojo de las personas.

Una de las instalaciones ms importantes para la transmisin y distribucin del

servicio elctrico, que requiere de la atencin en lo que a este tema se refiere, son las

subestaciones elctricas, debido a que estn compuestas de equipos diseados para la

transformacin y transmisin de la energa elctrica, dichos equipos contienen aceite

aislante combustible, que aporta un alto nivel de riesgo, dado que, las subestaciones

operan con electricidad, es decir, estn expuestas al riesgo elctrico y adems poseen

lquidos combustibles, incrementando el riesgo de incendio. Por otra parte existen

tableros, paneles de control, entre otros, que en un momento dado pueden recalentarse e

iniciar un posible incendio, as como tambin, existen bateras que al ser utilizadas

despiden hidrgeno y pudieran provocar una explosin.

DERECHOS RESE

RVADOS

Introduccin

2

Por todos y cada uno de los motivos anteriores, la investigacin se llev a cabo en

las subestaciones elctricas de la empresa ENELVEN, con el objeto de reducir el riesgo

de incendio y explosiones y proponiendo mejoras y alternativas de solucin para combatir

estos eventos. La investigacin se fundament en normas nacionales e internacionales en

la proteccin contra incendios, adems, el estudio aport herramientas y procedimientos

necesarios para el control de los mismos. En el desarrollo de la investigacin se

expusieron los equipos de proteccin contra incendios adecuados para subestaciones,

tambin se mostr un plan de emergencia para estos casos, con la finalidad de atender el

siniestro de manera efectiva y rpida.

El presente trabajo de grado esta compuesto por cuatro captulos, los cuales

presentan la informacin requerida para cumplir con el objetivo general y con los objetivos

especficos. La manera como se encuentran constituidos es la siguiente:

Captulo I: El Problema, se presenta el planteamiento, formulacin del problema,

objetivo general y especficos, justificacin y delimitacin, as como una breve descripcin

de la empresa donde fue realizado el trabajo.

Captulo II: Marco Terico, se muestra la revisin de los antecedentes, as como tambin las bases tericas de la investigacin, adems incluye el mapa de variables.

Captulo III: Marco Metodolgico, se expone el tipo y diseo de la investigacin, poblacin, muestra, tcnicas de recoleccin de datos; As mismo tambin la metodologa

empleada en la investigacin.

Captulo IV: Anlisis de los Resultados, se presentan el anlisis de los datos recolectados para dar respuesta a cada uno de los objetivos especficos y por ende al

objetivo general.

Finalmente se presentan las conclusiones y recomendaciones obtenidas de la

discusin y anlisis de los resultados.

DERECHOS RESE

RVADOS

Captulo I

El ProblemaDERECH

OS RESERVADOS

. Captulo I: El Problema

4

1.1 Planteamiento del Problema:

Actualmente a nivel mundial los departamentos de seguridad industrial en las

diversas organizaciones se preocupan no slo por el bienestar de sus trabajadores sino

tambin por el resguardo del patrimonio de las mismas. Es por ello que se encargan de

prevenir incendios y/o explosiones, los cuales de ocurrir, perjudicaran a la organizacin,

deteriorando su imagen y prestigio frente a sus competidores y lo ms importante frente a

sus clientes.

Hoy en da los incendios y/o explosiones no slo son un riesgo frecuente, sino

tambin pueden ser posibilidades catastrficas, tal como lo evidencia la experiencia

recordada en el incendio ocurrido en el patio de tanques de la planta Termoelctrica

Ricardo Zuloaga conocido como TACOA en el ao 1982. Luego de ocurrido este

accidente, se revolucion la seguridad en la industria, ya que se evidenci la importancia

de poseer equipos y mecanismos de accin para la deteccin y extincin de incendios y/o

explosiones.

La Corporacin ENELVEN entidad publica que labora prestando servicio elctrico

en la regin Zuliana, no escapa a esta realidad, es por ello que necesita mantener bajo

seguridad sus instalaciones. Por tal motivo y a fin de resguardar las subestaciones

elctricas (S/E) se ha visto en la necesidad de protegerlas con equipos de deteccin y

extincin de incendio y/o sistemas de confinamiento, de tal manera que en caso incendio

y/o explosiones puedan atacar el problema o que mecanismos de accin ejecutar, dado

que estos eventos pudiesen causar daos en el patrimonio o a terceros aledaos a la S/E.

ENELVEN realiz un diagnstico a todas sus (S/E) con un instrumento de

evaluacin basado en normativas internas y detect que el 89% (48 S/E) cuentan con:

- Inexistencia de equipos de deteccin y extincin de incendios para los equipos

operacionales con alto riesgo de incendio.

- Inexistencia de equipos de deteccin y extincin de incendios en sala de control.

DERECHOS RESE

RVADOS


5

- Inexistencia de equipos de deteccin y extincin de incendios para resguardo de la

subestacin en caso de un incendio externo.

- Inexistencia de plan de emergencia en caso de incendio (ENELVEN, 2005).

As mismo el 11% restante que representa (4 S/E) muestran fallas en los puntos

citados anteriormente.

Todo lo descrito anteriormente trae como consecuencia:

- Perdida parcial o completa de la subestacin elctrica.

- Propagacin del incendio a edificios causando daos materiales y/o fsicos a

vecinos aledaos a las subestaciones elctricas.

- Fallas o suspensin del servicio elctrico a las comunidades aledaas a las

subestaciones elctricas.

- Genera temor y angustia a las comunidades aledaas a las subestaciones

elctricas.

- Daa su imagen y prestigiosa posicin en frente de sus competidores y lo ms

importante sus clientes (ENELVEN, 2005).

Debido a que las subestaciones no son asistidas, es decir no permanece personal

de la empresa laborando dentro de las mismas, surgen las siguientes interrogantes; que

se plantean en la formulacin del problema o a continuacin.

1.2 Formulacin del Problema:

Sobre la base de lo establecido en el planteamiento del problema surgen las

siguientes preguntas para esta investigacin:

Con el diseo de un sistema de proteccin contra incendio para las subestaciones

elctricas de ENELVEN, mejorar la operatividad de las mismas?

DERECHOS RESE

RVADOS


6

Cmo se puede identificar y evaluar el riesgo de posibles incendios o explosiones

en las subestaciones elctricas de ENELVEN?

Cmo se puede mejorar el combate en caso de ocurrencias de incendios a travs

del uso de sistemas de deteccin y extincin?

Se puede controlar el buen funcionamiento de los sistemas de deteccin y

extincin de incendios mediante una lista de verificacin y control de inspeccin y

mantenimiento?

Se puede logra el control efectivo de incendios o explosiones tomando en cuenta

las bases tericas del plan de emergencia elaborado en esta investigacin?

1.3 Objetivo de la Investigacin: Sobre las bases de la formulacin del problema se establecern los siguientes objetivos:

1.3.1 Objetivo General:

Disear un sistema de proteccin contra incendios para las subestaciones elctricas

de ENELVEN, mejorando as la operatividad de los mismos y generando el valor de

seguridad a la corporacin en general. 1.3.2 Objetivos Especficos:

1. Elaborar un instrumento que permita la identificacin y evaluacin del riesgo de

posibles incendios o explosiones en las subestaciones elctricas de ENELVEN,

buscando con ello minimizacin de ocurrencia de estos eventos.

DERECHOS RESE

RVADOS


7

2. Estandarizar los sistemas de deteccin y extincin de incendios en las

subestaciones elctricas de ENELVEN, con la finalidad de ajustarlas a un patrn

normativo.

3. Elaborar la lista de verificacin y control de inspeccin y mantenimiento para los

sistemas de deteccin y extincin de incendios de las subestaciones elctricas

de ENELVEN, de tal manera que permita el funcionamiento ptimo de los

equipos.

4. Elaborar las bases tericas de un plan de emergencia en caso de explosin e

incendio en las subestaciones elctricas de ENELVEN, de forma tal que el

personal de la empresa y funcionarios pblicos sepan rpidamente atender la

emergencia presentada en las mismas.

1.4 Justificacin del Problema:

El desarrollo de la presente investigacin titulada diseo de un sistema de

proteccin contra incendios para las subestaciones elctricas de ENELVEN, fue

conveniente debido a que en caso de incendio o explosin se puede contar con un

procedimiento que permita el confinamiento y extincin del fuego, sin causar daos a los

otros equipos operacionales instalados en las subestaciones, reduciendo

considerablemente los costos de reposicin de equipos o su reparacin y lo que es ms

importante sin causar daos personales o materiales a los habitantes aledaos a las

subestaciones, que en algunos casos pudiesen provocar desde lesiones graves hasta la

muerte, involucrando a la corporacin en conflictos legales que perjudica la imagen de la

misma.

As mismo, minimiza significativamente las posibilidades de presentar fallas en el

suministro del servicio elctrico, de tal forma que se suministre un servicio seguro y de

calidad, manteniendo satisfecha las necesidades del cliente y fortaleciendo la imagen de la

corporacin.

DERECHOS RESE

RVADOS


8

Por otra parte, la investigacin aport una serie de instrumentos, como por ejemplo,

el formato de evaluacin de las subestaciones, elaborados con la finalidad de recolectar y

analizar los datos y la auditoria de sistema contra incendio en subestaciones, de forma

que garantice el buen funcionamiento de los mismos, sirviendo como herramienta en el

desempeo productivo de la empresa. Adems, dichos instrumentos se elaboraron

apoyados en estndares nacionales e internacionales, formando as la base terica de la

investigacin, con el fin de mantenerse en el tiempo. Aportando valor a la gerencia de

seguridad, higiene y ambiente.

Por tales motivos, con la realizacin de la investigacin se minimiz el riesgo de

incendio o explosin en las subestaciones elctricas, colocando dispositivos de deteccin

y extincin de incendios en los equipos con mayor riesgo, tambin se elabor un plan de

emergencia en caso de ocurrir alguno de estos siniestros informando a los organismos

pblicos de manera de abordar la situacin lo mas pronto posible.

1.5 Delimitacin espacial, poblacional, temporal y conceptual:

El presente trabajo de investigacin se realiz en el departamento de Seguridad,

Higiene y Ambiente (SHA) de ENELVEN, especficamente en las subestaciones elctricas

de transmisin, subtransmisin y distribucin ubicadas, 17 subestaciones en el Municipio

Maracaibo y 5 subestaciones en el Municipio San Francisco; con un total de (22 S/E).

En el perodo comprendido de Septiembre del 2005 Julio del 2006.

Adems conceptualmente soportada por las normas nacionales e internacionales

COVENIN 2226 90, COVENIN 3048 93, IEEE 979, entre otras.

1.6 Resea histrica de la empresa ENELVEN:

El alumbrado pblico en Maracaibo comienza el 24 de Octubre de 1888, hasta el

ao 1940 donde cambia de razn social a C. A. Energa Elctrica de Venezuela, con este

DERECHOS RESE

RVADOS


9

nombre comienza a expandirse a la poblacin del Estado Zulia y diversos sectores de la

regin.

Fue el 16 mayo de 1940, cuando la empresa aparece con el nombre de

C.A. Energa Elctrica de Venezuela (ENELVEN) y se expande en los aos 60 hacia las

reas rurales, pues para entonces ya contaba con la Central Termoelctrica Ramn

Laguna y se adquieren posteriormente las plantas de Perij, Coln y la Rafael Urdaneta,

las cuales suministraban el recurso a las zonas aledaas y forneas.

Finalmente, para el ao 1976, ENELVEN se convierte en propiedad del Estado

venezolano, cuando el Fondo de Inversiones de Venezuela (FIV) adquiere las acciones

mayoristas de esta empresa.

1.7 Descripcin y Aspectos Generales de la Empresa:

A continuacin en la figura N 1 se presenta la estructura empresarial actual de la

corporacin ENELVEN.

Figura N 1. Estructura empresarial de ENELVEN Fuente: ENELVEN 2005

ENELCO

Corporacin EENNEELLVVEENN

ENELVEN PROCEDATOS

DERECHOS RESE

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Misin y Visin: Misin: Somos una Corporacin del Estado, prestadora de servicios elctricos, de telecomunicaciones y tecnologas de informacin, con calidad, rentabilidad y

responsabilidad social, generando valor a nuestros clientes, trabajadores, accionistas y

proveedores.

Visin: Ser una Corporacin reconocida en la regin Zuliana por su calidad de servicio, la integridad de su gente, y su compromiso con el desarrollo y bienestar de la comunidad.

Descripcin de la Gerencia Seguridad, Higiene y Ambiente (SHA):

La gerencia contribuye al apoyo en el conocimiento, experticia y material, para el

manejo de programas y comits de SHA, proyectando credibilidad e imagen ante los

clientes internos, con el uso y aplicacin de equipamiento tecnolgico y el mayor

conocimiento en el manejo de mtodos y procesos organizacionales; soportados con

excelentes relaciones con fuerzas vivas del estado.

A continuacin en la figura N 2 se presenta la estructura de la gerencia SHA.

Figura N 2. Estructura de la Gerencia SHA Fuente: ENELVEN, 2005

Seguridad Industrial Y

Prevencin de Incendios

Gestin Ambiental Y

Seguridad PDS

Higiene Industrial Y

Confiabilidad de Equipos

Gerencia SHA

DERECHOS RESE

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11

Objetivo General del departamento SHA: Asesorar al personal de la organizacin en aspectos de Seguridad, Higiene y

Ambiente, a travs del cumplimiento de programas dirigidos a la administracin ptima y el

control de peligros y riesgos en las instalaciones, equipos y medio ambiente; cumpliendo

con la legislacin vigente que rige la materia, todo ello con la finalidad de garantizar su

permanente vigencia en todas las actividades de la Organizacin y hacer de la Seguridad,

Higiene y Ambiente una cultura en la Empresa.

Objetivo Especficos del departamento SHA:

Seguridad Industrial

Orientar al personal de la organizacin en el cumplimiento del programa de Higiene y

Seguridad Industrial con el fin de lograr su compromiso eficiente en la gestin de

prevencin y control de peligros y riesgos laborales.

Prevencin de Incendios Contribuir con el custodio del rea en la optimizacin del funcionamiento y/o operabilidad

de los sistemas contra incendio, a travs de auditorias, inspecciones, simulacros y control

de procesos, con el objeto de controlar el riesgo de incendios, proteger vidas humanas y

preservar las instalaciones y equipos de la Empresa.

Higiene Ocupacional Promover a travs de los mdulos mdicos el evaluar y controlar todos aquellos factores

ambientales, presentes en el rea de trabajo, que puedan crear cuadros patolgicos, que

afecten la salud del personal.

DERECHOS RESE

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Gestin Ambiental Promover a travs de comits de ambiente y unidades organizativas, la adecuacin

ambiental de los procesos que impacten las instalaciones de la Empresa y al medio

ambiente, conforme a la legislacin vigente que rige la materia.

Seguridad Integral hacia PdS

Asegurar por medio de las unidades organizativas contratantes el cumplimiento por parte

de los proveedores de servicios de las especificaciones en materia de Seguridad, Higiene

y Ambiente, establecidas en los procesos de contratacin de obras y servicios de la

Empresa.

Confiabilidad de Equipos Garantizar a travs de las unidades organizativas el cumplimiento de los programas de

pruebas dielctricas de los equipos de proteccin personal, operacional y especial.

DERECHOS RESE

RVADOS

Captulo II

Marco TericoDERECH

OS RESERVADOS

Captulo II: Marco Terico

14

2.1 Antecedentes:

Para sustentar esta investigacin, se considera necesario citar algunos trabajos

especiales de grado publicados anteriormente, relacionados todos con el objetivo de este

estudio.

CHACIN MONTENEGRO, Bensabel. C y MANZANERO MONTILLA, Neris. C. ELABORACIN DE UN PLAN DE EMERGENCIA PATA EL NCLEO HUMANSTICO DE LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA (LUZ). Maracaibo, Edo. Zulia, La universidad del Zulia, Facultad de Ingeniera, Escuela de Industrial, 2004.

El presente Trabajo especial de Grado, consisti en elaborar un plan de emergencia

para el Ncleo Humanstico de LUZ, ubicado geogrficamente en la Avenida Guajira, del

Municipio Maracaibo, del Edo Zulia. La metodologa utilizada para la realizacin del plan

de emergencias consisti en realizar un diagnostico de la situacin actual del Sistema de

emergencia contra incendios, sismos, actos terroristas y alteraciones del orden publico y la

aplicacin de los instrumentos de recoleccin de datos. ; La elaboracin del plan de

emergencia, requiri de la tcnica de anlisis de peligros (AP), para determinar los niveles

de peligros y daos potenciales que se pueden presentar en la misma y las medidas

correctivas. El plan contempla el desarrollo de los procedimientos de evaluacin y control de

emergencias en caso de incendios y explosiones, sismos, actos terroristas y alteraciones

del orden publico para la Facultad de Ciencias Econmicas y Sociales, Facultad de

Derecho, Facultad de Humanidades, Postgrado de Economa y Postgrado de

Humanidades. Se diseo una estructura organizativa para controlar y coordinar las

acciones del Plan de Emergencia.

El plan esta enmarcado bajo las consideraciones establecidas en la Gua para la

Elaboracin de planes para el Control de Emergencias, de la Norma COVENIN 2226-90 y

DERECHOS RESE

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15

Gua instructiva sobre medios de escape, de la norma COVENIN 810-87. Posee una

descripcin de las responsabilidades del personal, el procedimiento operativos realizaren

caso de presentarse los eventos imprevistos (incendios y explosiones, sismos, actos

terroristas y alteraciones del orden publico), se describe el proceso de evacuacin y se

demarca las vas de escape, sealizacin y puntos de concentracin.

Los beneficios que proporciona el plan son: respuestas eficientes y rpidas ante los

casos de emergencias mediante acciones coordinadas de los diferentes entes

participantes, permitiendo salvaguardar vidas y minimizar perdidas.

Esta investigacin aporto las herramientas necesarias para la elaboracin del plan de

emergencias como la norma COVENIN 2226, entre otras.

2.2 Bases Tericas:

En esta parte de la investigacin se recolect informacin para fortalecer y darle

validez a este trabajo, de normativas nacionales e internacionales, libros, enciclopedias,

artculos, trabajos de grado y paginas Web. Dicha informacin se presenta de manera

ordenada y lgica. Adicionalmente esta informacin sustenta los resultados obtenidos en

el capitulo IV - Anlisis de los Resultados.

2.2.1 Fuego e Incendio: Es importante hacer referencia a la teora del fuego y sus componentes. Fuego se define segn la enciclopedia Encarta, (2001) como luz y calor resultantes de la rpida

combinacin del oxgeno, o en algunos casos de cloro gaseoso, con otros materiales. La

luz se presenta en forma de llama, y se compone de partculas resplandecientes del

material en combustin y ciertos productos gaseosos que se iluminan con el calor

producido. La condicin imprescindible para que se d el fuego es la presencia de una

sustancia combustible, a una temperatura suficientemente alta para provocar la

DERECHOS RESE

RVADOS


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combustin (llamada temperatura de ignicin), y la presencia de oxgeno (generalmente

procedente del aire) o cloro suficientes para mantener la combustin. (Encarta, 2001).

A continuacin en la figura N 3 se presenta el tringulo del fuego,

Figura N 3. Tringulo de fuego. Fuente: Enciclopedia Encarta (2001).

Segn la enciclopedia Coastal, (1993) el fuego es una reaccin qumica que

involucra la oxidacin o combustin rpida de un elemento y se necesitan cuatro

elementos para que ocurra. En la enciclopedia Coastal menciona un cuarto elemento a

diferencia de la enciclopedia Encarta que solo menciona tres de estos.

Combustible: Puede ser material combustible ya sea solid, lquido o gaseoso. La mayora de slidos y lquidos se convierten en vapores o gases antes de entrar en

combustin. Segn la enciclopedia Coastal, (1993)

Oxigeno: El aire que respiramos esta compuesto por 21% de oxigeno. El fuego requiere una atmsfera de por lo menos 16% de oxigeno. Segn la enciclopedia

Coastal, (1993)

Oxigeno

Temperatura

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Calor: Es la energa requerida para elevar la temperatura del combustible hasta el punto en que se despiden suficientes vapores que permiten que ocurra la ignicin.

Segn la enciclopedia Coastal, (1993)

Reaccin Qumica: Una reaccin en cadena puede ocurrir cuando los otros 3 elementos estn presentes en las condiciones y proporciones apropiadas. El fuego

ocurre cuando se lleva a cabo esta rpida oxidacin o encendido. Segn la

enciclopedia Coastal, (1993)

Elimine cualquiera de estos factores y el fuego no podr ocurrir o se apagara si esta

ardiendo.

A continuacin en la figura N 4 se presenta el tetraedro del fuego,

Figura N 4. Tetraedro de fuego. Fuente. Enciclopedia Coastal (1993).

Combustible

Oxigeno

Temperatura

Reaccin en Cadena

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2.2.1.1 Clasificacin de los fuegos:

Los incendios se clasifican de acuerdo a los tipos de objetos o de materiales que

se queman.

Clase A: Combustibles corrientes tales como madera, papel, tela, goma o ciertos tipos de plsticos.

Clase B: Gases y lquidos inflamables o combustibles tales como gasolina, kerosn, pintura, disolventes de pintura o propano.

Clase C: Equipo elctrico energizado tales como artefactos elctricos, interruptores o herramientas elctricas.

Clase D: Ciertos metales combustibles tales como el magnesio, el titanio, el potasio o el sodio. Enciclopedia Coastal, (1993)

Segn la enciclopedia Encarta, (2001) la combustin es un proceso de oxidacin

rpida de una sustancia, acompaado de un aumento de calor y frecuentemente de luz.

En el caso de los combustibles comunes, el proceso consiste en una reaccin qumica con

el oxgeno de la atmsfera que lleva a la formacin de dixido de carbono, monxido de

carbono y agua, junto con otros productos como dixido de azufre, que proceden de los

componentes menores del combustible. El trmino combustin, tambin engloba el

concepto de oxidacin en sentido amplio. El agente oxidante puede ser cido ntrico,

ciertos percloratos e incluso cloro o flor.

La diferencia entre combustin, fuego e incendios segn ENELVEN, (2005) es que

los tres conceptos estn ntimamente ligados y uno se produce despus del otro cuando

no hay medida de control o extincin, de tal manera que para que haya fuego, es

necesario que inicialmente se haya producido una combustin, al igual que cuando se esta

en presencia de un incendio es por que la combustin y el fuego han existido previamente,

pero que exista el fuego no implica que el incendio haya existido; es decir, que el proceso

no es reversible.

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19

Los incendios segn la enciclopedia Larousse, (2001) lo define como fuego de gran

tamao que se propaga de manera descontrolada y causa estragos.

2.2.2 Subestacin Elctrica:

Es el conjunto de equipos que son utilizados para la transformacin de voltaje,

conmutacin, proteccin y control de un sistema de potencia, los cuales tienen como

funcin garantizar la seguridad del sistema, controlar el flujo de potencia y proveer un

medio de interconexin y despacho de las diferentes lneas del sistema.

A continuacin se mostrara en la figura N 5, el progreso del fuego en un recinto.

Figura N 5. Progreso del fuego en un recinto. Fuente. ENELVEN (2005).

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20

2.2.2.1 Tipos de Subestacin:

2.2.2.1.1 Segn su Funcin:

- Subestacin de Generacin: Son las ms prximas a las unidades de generacin elctrica, su funcin es adaptar los parmetros de potencia que

suministran los generadores y alimentar los servicios auxiliares del mismo,

logrando as su funcionamiento como unidades independientes.

- Subestacin de Transmisin: Su funcin es elevar el voltaje de las unidades de generacin hasta el voltaje de las lneas de transmisin,

generalmente ubicadas en patios cerca de las unidades o centrales de

generacin, formando las diferentes bahas de transmisin desde donde

salen las diferentes lneas de transmisin. Dependiendo del volumen de

energa y la distancia a la cual se planifique llevar el flujo de potencia, estas

subestacin puede elevar el voltaje hasta 69, 115,138, 230, 400, 765 KV,

los cuales son voltajes tpicos de transmisin, hasta ahora utilizados en

Venezuela. - Subestacin de Subtransmisin: Se utilizan cuando se quieren reducir

los voltajes desde las lneas de transmisin hasta voltajes de

subtransmisin de 24, o 34,5 KV. Se ubican en centros de carga

intermedios entre las subestaciones de transmisin y las subestaciones de

distribucin, su ubicacin se define mediante anlisis tcnico-econmico.

- Subestacin de Distribucin: Su funcin es reducir el voltaje de las lneas

de transmisin o de subtransmisin hasta los voltajes de las lneas de

distribucin de 2.4, 4.16, 6.9, 12.4 o 13.8 KV. Se ubican en centros de

cargas finales, desde donde se distribuye a los diferentes usuarios o cargas

finales, dando la posibilidad de tener varios alimentadores de salida; los

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21

cuales interconectados con salidas de otras subestaciones permiten una

mayor flexibilidad al sistema de distribucin elctrico.

- Subestacin de Interconexin: Permiten la unin entre dos o ms

sistemas a travs de transformadores de potencia cuya relacin de

transformacin depende de los niveles de tensin de los sistemas a

interconectar. Se ubican en los limites, fronteras o donde se acuerden los

puntos de medicin de los sistemas interconectados, en base a anlisis

tcnico-econmico.

- Subestacin de Enlace: Se utilizan para conmutacin entre lneas sin transmisin entre ellas, con los sistemas de seccionamiento, interrupcin y

proteccin correspondientes, se justifican en base a razones de

confiabilidad y flexibilidad del sistema elctrico.

2.2.2.1.2 Segn su forma de montaje.

- De uso exterior: Los elementos que la constituyen se encuentran

instalados a la intemperie, requiriendo un diseo capaz de soportar el

funcionamiento bajo las condiciones atmosfricas correspondientes a la

zona donde se ubiquen. - De uso interior: Los elementos que la conforman estn instalados en el

interior de una edificacin, su diseo es menos exigente en relacin con el

grado de proteccin contra condiciones atmosfricas; sin embargo requieren

ser mas compactas y mejores acabados exteriores, con el fin de disminuir el

espacio requerido y de conservar una apariencia aceptable a la esttica del

rea interna de la edificacin.

- Subestacin Encapsulada: Son subestaciones aisladas por gas SF6 (Hexafloruro de Azufre), fueron introducidas en la dcada de los 60 y han

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22

llegado a poseer una tecnologa ampliamente aceptada. El espacio

necesario para instalar la subestacin es ms reducido en comparacin con

las convencionales; su costo es ms elevado y se utilizan cuando la

disponibilidad del espacio o el costo del mismo lo justifican.

2.2.2.1.3 Segn su Arreglo.

- Alto Perfil: Esta disposicin esta limitada a lugares con superficies reducidas o donde los costos de elevar la subestacin, comparados con el

costo de aumentar el rea de la superficie justifican este arreglo, en el cual

se instalan las barras y los equipos en varios niveles verticales o para

operacin en el plano vertical. - Bajo Perfil: Esta disposicin ocupa mayor superficie que el arreglo en alto

perfil, en el cual se arreglan las barras y los equipos en el plano horizontal,

en lnea longitudinal, en lnea longitudinal o transversal.

a) En la disposicin de lnea longitudinal, los polos de los seccionadores

de barra estn colocados uno tras otro en lnea debajo de estos

ltimos.

b) En la disposicin de lnea transversal, los polos de los seccionadores

de barra estn colocados en lnea con la derivacin.

- Otros Arreglos: Existen otros arreglos, que resultan de la combinacin de

las dos anteriores, sin embargo los mas usados son los descritos en los

puntos anteriores.

DERECHOS RESE

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23

2.2.2.2 En las subestaciones los principales peligros de incendio identificados son:

Incendios de transformadores.

Incendios en cuarto de control.

Incendios en cuarto de bateras.

Incendios en cables agrupados en trincheras.

Incendio externo, por ejemplo, incendio en vegetacin.

2.2.2.2.1 Incendios en transformadores:

Los transformadores contienen generalmente la mayor cantidad de material

combustible dentro de una subestacin. Por lo tanto, debe darse especial atencin a su

ubicacin y proteccin contra incendio. Los aceites dielctricos utilizados son del tipo

mineral con una temperatura de inflamacin o punto de incendio de 150C y un punto de

auto ignicin del orden de los 332C.

Los incendios resultan de fallas en su aislamiento. Estas pueden ocurrir por

sobrecargas, sobretensiones debidas a rayos o maniobras de conexin o desconexin,

deterioro gradual del aislamiento, bajo nivel de aceite, humedad o acidez en el aceite, falla

de un aislador (bushing). El arco que sigue a la falla elctrica puede vaporizar el aceite,

creando una presin suficiente para expeler el aceite por el tanque o romper el

transformador. El derrame de aceite encendido puede extenderse de 15 a 30 metros de

distancia del transformador, daando instalaciones, equipos de medicin y control, o

lneas de alto voltaje expuestas.

La magnitud del tamao del rea de incendio, se puede estimar sobre la base del

volumen de aceite. Cuando no hay restriccin un reguero de aceite sobre una superficie

de concreto pintada con epoxi, por cada metro cbico de aceite derramado se cubre un

rea aproximada de 40 metros cuadrados con una profundidad de 25 milmetros

aproximadamente.

DERECHOS RESE

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24

Como se menciono anteriormente los transformadores contienen gran cantidad de aceite aislante, por consiguiente es importante conocer sus caractersticas:

El punto de inflamacin es la temperatura mnima a la cual un lquido diseminar

una cantidad de vapor suficiente para formar una mezcla de aire y vapor inflamable que

pueda incendiarse. Los lquidos que posean un punto de inflamacin superior a los 200F

(93C) son clasificados como combustible lquido de Clase IIIB, de acuerdo con

ANSI/NFPA 30-1993 (B18). El aceite aislante posee un punto de inflamacin de 295 F

(146 C), lo cual lo clasifica dentro de este tipo de combustibles lquidos. As, el aceite

puede ser manejado y guardado de una manera segura, considerando su punto mximo

de inflamacin. Pero cuando este aceite es instalado en equipos elctricos, el aceite posee

todas las cualidades para considerarse riesgoso.

Todo esto se debe a las altas temperaturas a las cuales puede estar expuesto el

aceite en caso de incendio o falla elctrica. Adems, cuando el aceite es sometido a un

calor intenso, como en un arco elctrico, es posible que el aceite produzca gases

peligrosos, tales como hidrgeno, metano, acetileno y etano, los cuales contribuyen en

gran medida al riesgo. Por esta razn, la colocacin de transformadores u otras piezas de

equipos con aceite en subestaciones debe ser de gran inters para el diseador y el

ingeniero. Debe hacerse todo intento para ubicar este tipo de equipo lejos de otros

equipos, edificios de subestaciones, riesgos de incendio en propiedades vecinas, etc.

Pruebas reales hechas por Ontario Hydro en 1967 han demostrado que cuando se

producen grandes incendios en transformadores, las temperaturas arriba del

transformador pueden alcanzar los 1800 2000 F (982 1093 C). Con velocidades del

viento de 24 a 40 Km/h, se pueden producir temperaturas de hasta 1500 F (816 C).

A continuacin se muestra en la tabla N 1: Las cantidades tpicas de aceite en

equipos.

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Transformadores Trifsicos

Galones de Aceite segn valores tpicos MVA

12000 y ms 100 MVA y ms

10000 y 11999 50 a 99 MVA

8000 y 9999 30 a 49 MVA

2000 y 7999 5 a 29 MVA

1999 y menos 5 MVA

Tabla N 1. Cantidades tpicas de aceite en equipos.

Fuente: IEEE 979.

Con la finalidad de minimizar y controlar la propagacin de un incendio, desde un

transformador hasta el resto de los componentes de la subestacin, se deben tomar las

siguientes medidas:

- Separacin de Grandes Transformadores de los Edificios: Los transformadores que contienen 2000 galones o ms de aceite aislante

deben estar por lo menos a 6.1 metros de distancia de cualquier edificio.

Si estos transformadores no se encuentran entre 6.1 y 15.2 mts. de

un edificio, las paredes expuestas del edificio deben constituir, o estar

protegidas por una barrera anti-incendio 2 h. La barrera debe extenderse

en direccin vertical y horizontal, de manera que cualquier punto del

transformador est protegido por la barrera.

De ser necesario sujetarse a los mnimos establecidos con anterioridad,

se debe considerar la instalacin de un sistema de proteccin de

incendio en transformadores. Algunas jurisdicciones requieren una

combinacin de barreras y sistemas de proteccin de incendios

IEEE-979.

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- Separacin de Pequeos Transformadores de los Edificios: Los transformadores que contienen menos de 2000 galones de aceite

aislante deben estar separados de los edificios segn las distancias

establecidas en la tabla 2.

A continuacin se muestra en la tabla N 2: La separacin de pequeos

transformadores de los edificios.

Escala del Transformador Distancia Mnima del Edificio Recomendada

75 KVA o menos 3 mts

76 a 333 KVA 6.1 mts

Ms de 333 KVA 9.1 mts

Tabla N 2. Separacin de pequeos transformadores de los edificios.

Fuente: IEEE 979.

Donde se instale un transformador a menos de la distancia recomendada, el edificio

deber tener construcciones de pared resistentes al fuego IEEE-979.

- Separacin entre Transformadores Grandes: La separacin entre transformadores grandes debe ser de al menos 9.14 mts. de espacio

libre y/o mnimo de una barrera anti-incendio 1 h, IEEE-979. 2.2.2.2.2 Incendios en cuarto de control:

La sala de control es aquella que contiene tableros y consolas para el control y

mando de subestaciones y unidades de generacin, estos pueden ser:

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27

- Tableros elctricos: Es un conjunto de una o mas celdas con el equipo necesario para poder controlas y/o distribuir le energa elctrica.

- Tableros electrnicos: Es el tablero de control de unidades de generacin y sistemas de operacin de equipos auxiliares de plantas

elctricas, integrados por circuitos elctricos, mdulos de tarjeta de

control, regletas, transformadores de impedancia, rels, resistencias,

condensadores, fusileras y dems componentes.

La mayora de los incendios que se esperan dentro de equipos elctricos e

instalaciones de cables se caracterizan por lo siguiente:

- Se inician normalmente por recalentamiento, cortos o un arco dentro del

equipo o del cable.

- Son de baja tasa de generacin de calor (a menudo menos de 5 KV a 10

KV), produciendo corrientes conectivas muy dbiles, usualmente por un

periodo considerable de tiempo.

- Producen toda una variedad de productos de combustin, a menudo

corrosivos y txicos, que causan daos a los equipos y a las personas.

- En incendios de este tipo la tasa de generacin de energas es pequea

(menor a 5 KV) y por lo tanto los gases producidos por el incendio no

poseen tanta energa y pueden ser desviados por corrientes de aire o

verse estratificados impidiendo que lleguen a los detectores en las

etapas tempranas de los mismos.

Para evitar este tipo de incendio, las salas de control se deben construir de material

resistente al fuego, las paredes, pisos, techos y puertas debern tener una resistencia al

fuego acorde a la severidad del incendio, todos los huecos que se realicen en las pareces

o el piso se debern sellar de manera que se garantice la resistencia al fuego de dicha

barrera, y que un incendio que se genere fuera del cuarto de control, no se propague

hasta el interior del mismo por las trincheras porta cables.

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2.2.2.2.3 Incendios en cuarto de bateras:

El gas hidrogeno dado por las bateras ubicadas en reas confinadas puede, a

determinada concentracin, convertirse en una amenaza de explosin. Por tanto, un

sistema exhausto que opere continuamente debe ser instalado cuando las bateras

ubicadas en un cuarto medido para contener tan solo las bateras o ubicadas en un

espacio confinado donde la acumulacin y retencin de gas hidrogeno puedan alcanzar

potencialmente concentraciones explosivas. La puerta de entrada a un cuarto de bateras

debe tener un aviso de advertencia No Fume o No encienda una llama pegado a esta.

Por otra parte los suiches de encendido pueden estar ubicados fuera de la

habitacin. Todos los cdigos deben estar seguidos en relacin al tipo de accesorios de

encendido, cableado, y la instalacin de estaciones para lavarse los ojos. Deben tomarse

precauciones para asegurar que los humos del acido no estarn presentes en una

concentracin suficiente para causar dao en caso de contacto cercano. 2.2.2.2.4 Incendios en cables agrupados en trincheras:

Las causas son muy variadas y los incendios principalmente se originan por que los

cables se encuentran expuestos a otros combustibles que se incendian (madera, pintura,

aceite, etc.) o por falla en el cable mismo. Sea cual fuera la causa, se origina una falla en

el material aislante de cable, esto va seguido de un arco y calentamiento, y debido al

excesivo aumento de la corriente va a ocurrir la ignicin del material aislante. El incendio

que se produce por lo general crece sin ser descubierto y frecuentemente el incendio

queda inaccesible y/o difcil de alcanzar con los agentes de extincin. Como resultado la

cubierta combustible de los cables se destruye y las operaciones se interrumpen. Fallas

ms comunes:

- Falla del aislamiento: Puede deberse a diferentes causas, las mas

comunes son: dao mecnico, temperatura excesiva, condiciones

ambientales severas, sobrevoltaje, efecto corona, ozono, dao por

DERECHOS RESE

RVADOS


29

roedores y terminales. Cables empatados en aceite se deterioran

fcilmente, trayendo como resultados fallas a tierra o corto circuitos, a lo

cual le sigue un incendio severo.

- Fallas durante la instalacin. Cuando un cable se dobla demasiado el

aislamiento se daa, si no se detecta este problema en el momento,

puede ocurrir una falla mas tarde. Empalmes o terminaciones mal

preparados pueden fallar, conexiones atornilladas que se aflojan y

sobrecalientan.

- Falta de mantenimiento y limpieza apropiados, exposicin a

combustibles cercanos como aceites, basura, entre otros.

2.2.2.2.5 Incendio externo:

Para evitar este tipo de incendio se debe mantener las guardas rayas limpias, por lo

menos de dos (2) mts del permetro de la cerca de la subestacin y mantener el rea

interna libre de vegetacin.

2.2.3 Sistemas contra incendios:

Conocidos los puntos anteriormente sealados entonces se puede definir el trmino

sistema de proteccin contra incendio como un sistema capaz de detectar, confinar y/o

extinguir un incendio evitando la propagacin del mismo. Avila, A y Contreras, L. (2006).

2.2.3.1 Sistemas de deteccin de incendio:

Tiene como funcin la de transmitir una seal desde el lugar que se produce el

incendio hasta una central vigilada, as como la posterior transmisin de la alarma a los

ocupantes del edificio. Dicha alarma puede activarse manual o automticamente

(www.encomix.es/gidai/investigacion/pci, 27/12/05).

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RVADOS

http://www.encomix.es/


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Hay muchas subestaciones en las cuales puede ser deseable instalar sistemas de

deteccin de humo y/o incendio. La instalacin de sistemas de deteccin debe ser

considerada en reas con alta concentracin de cableado, transformadores, entre otras.

IEEE-979.

2.2.3.1.1 Activacin de los Sistemas de Deteccin de Incendios: Cuanto antes sea detectado el incendio, mayor ser el grado de efectividad del sistema extintor. Esto minimiza el dao, y puede prevenir fallas catastrficas en los

equipos. Muchos de los sensores de deteccin incorporados en el transformador pueden

ser utilizados para activar el sistema extintor Estos sensores tienen la ventaja de estar en

su lugar y estar disponibles IEEE-979.

2.2.3.1.2 Detector de incendios:

Es un dispositivo automtico diseado para funcionar por la influencia de ciertos

procesos fsicos o qumicos que preceden o acompaen cualquier combustin provocando

as la sealizacin inmediata en el tablero central de control para sistemas de deteccin y

alarma de incendios, COVENIN 1176-80. Existe gran variedad de detectores como lo son:

- Detectores de calor: Los detectores de calor incluyen fijadores de

temperatura, tarifa compensada, tarifa elevada, y combinacin de

reguladores de temperatura y elevadores, con elementos termosensibles

del diseo de patrn lineal y puntual IEEE-979.

- Detectores reguladores de temperatura: Los distintos tipos de este gnero son enunciados a continuacin:

a) Termostato de tira bimetlica

b) Termostato de disco presin-accin

c) Cable termostatico

d) Sensores lineales de termistor.

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e) Metal fusible

f) Bulbo de Quartzoid

Ni los termostatos bimetlicos ni los termostatos de presin-accin son destruidos o

daados permanentemente por la impulsin. El metal fusible, el bulbo del quartzoid, y

cualquier seccin del cable termostatico adversamente afectados por el calor se deben

remplazar despus de la impulsin.

A continuacin se muestra en la tabla N 3: La clasificacin de detectores de calor

segn la temperatura de operacin.

Intervalo de temperatura Temperatura mxima en el techo Tipo C (F) C (F)

Ordinario 57,5 77 135 170 38 100

Intermedio 79,5 -107 175 225 66 150

Alto 121 149 250 300 107 225

Extra Alto 163 191 325 375 149 300

Sper Alto 204 246 400 475 191 375

Ultra Alto 260 302 500 575 246 475

Tabla N 3. Detectores segn temperatura de operacin.

Fuente: COVENIN 1382-79.

- Detectores tarifa-compensados, tarifa-elevados, y combinacin de reguladores de temperatura y elevadores:

Detectores tarifa-compensados, son detectores puntuales que

alarman ante una temperatura del aire predeterminada., pero estn

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RVADOS


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diseados para compensar el retraso termal. Los dispositivos tarifa-

elevados se pueden programar para funcionar rpidamente, son

eficaces a travs de una amplia gama de temperaturas ambiente,

generalmente reciclan ms rpidamente, y toleran lentos aumentos en

temperaturas ambiente sin dar una alarma. Precaucin: los detectores

tarifa-elevados estn sujetos a falsas alarmas debidas a rpidos,

inofensivos cambios de temperatura, as como por ejemplo, cerrar una

puerta exterior de un cuarto calentado.

La combinacin de detectores termales reguladores de temperatura y

elevadores responder directamente a una subida rpida de la

temperatura ambiente causada por el incendio, tolerar aumentos

lentos en temperatura ambiente sin la activacin de una alarma, y los

reciclar automticamente en una gota en temperatura ambiente.

Entre varios tipos de combinacin de detectores termales

reguladores de temperatura y elevadores se pueden incluir los

siguientes:

a) Detector termoneumtico (patrn de punto)

b) Detector termoelctrico (patrn de punto)

c) Detector de tubo termoneumtico (patrn lineal) IEEE-979.

- Detectores de humo: Los detectores de humo son empleados donde el tipo de incendio anticipado generara productos de combustin visible e

invisible antes de que los cambios de temperatura sean suficientes para

activar los detectores de calor IEEE-979. - Detectores fotoelctricos: Los detectores fotoelctricos son del tipo de

punto o de dispersin de luz. En cada cual, productos visibles de

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combustin parcial oscurecen o reflejan un rayo entre la fuente de luz y

el receptor fotoelctrico. La interrupcin de la fuente de luz es detectada

por la unidad receptora y una alarma accionada IEEE-979. - Detectores de productos de combustin: Detectores de ionizacin y

ncleos de condensacin son detectores de punto que alarman ante la

presencia de un producto de combustin invisible. Los detectores de

ionizacin tienen problemas para ser confiables y son el tipo ms comn

de detectores para advertencia temprana. Accionarn su alarma ante la

presencia de productos de combustin visible e invisible. Los detectores

de ncleos de condensacin operan en la nube principal, lo cual permite

detectar partculas invisibles mediante tcnicas pticas IEEE-979.

- Detectores de llamas: Los detectores de llamas son detectores de

punto que son utilizados usualmente en operaciones con lquidos

inflamables y tienen uso limitado en subestaciones. Estos detectores

alarman ante la presencia de luz de llamas, usualmente en rango

ultravioleta o infra-rojo IEEE-979.Los detectores estn dispuestos para detectar destellos tpicos de una llama. Los detectores pueden proveerse

con un tiempo de retardo para eliminar falsas alarmas de destellos

transitorios de fuentes de luz.

- Detectores de muestreo del aire: Los sistemas detectores de muestreo del aire continuamente toman muestras del aire mediante el muestreo de

puertos para detectar partculas submicron generadas durante los

niveles incipientes de un incendio. Para detectar la presencia de estas

partculas, los sistemas utilizan los mtodos de dispersin de luz o

cmara de nubes. Ambos sistemas son capaces de varios niveles de

umbrales de alarmas preprogramados. Es factible proveer un estado,

rgimen de advertencia temprana que responda a los niveles en

aumento que resultan concernientes IEEE-979.

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RVADOS


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- Detector lineal de humo: Consiste en un transmisor de luz y un receptor de luz que evala electrnicamente la luz recibida. Si el humo

pasa cerca del detector y la seal recibida cae dentro de un valor

preestablecido, una alarma se activa. Los cambios lentos de la seal

recibida causados por la acumulacin de polvo u otras influencias

ambientales son descartadas mediciones de un circuito compensatorio.

Si los lmites de compensacin son alcanzados, si el detector es

obstruido, o si el cobertor es removido, el receptor inicia una falsa seal.

Estos detectores son capaces de monitorear sobre largas distancias y

son ideales para reas largas, v.g., corredores, depsitos, y pasillos de

maquinas IEEE-979.

- Combinacin de detectores: Deben tomarse consideraciones para

combinar varios tipos de detectores de incendio de acuerdo con el nivel

de proteccin deseada IEEE-979.

2.2.3.2 Estacin Manual:

Segn la norma COVENIN 758 89, una estacin manual de alarma es un

conjunto formado por dispositivos mecnicos y elctricos, contados en una caja cerrada,

para transmitir una seal cuando una de sus partes integrantes es operada manualmente

y se clasifican en simples y compuestas:

- Estacin manual simple: Es aquella que al ser accionada, transmite una seal al tablero central de control, para activar la seal de alarma

general. - Estacin manual compuesta: Es aquella que al ser accionada activa la

seal de alarma previa en el tablero central de control y posee un

dispositivo de acceso indirecto, que transmite una seal al tablero central

de control para activar la seal de alarma general.

DERECHOS RESE

RVADOS


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2.2.3.2.1 Alarma:

Es una seal audible, luminosa o ambas a fin de indicar la presencia de fuego en

una instalacin determinada COVENIN 3048-93.

- Mecanismos de activacin de la alarma.

a) Alarma automtica con seal previa: Es una seal (audible y

luminosa) la cual es transmitida a un tablero central de control, al

activarse el equipo de deteccin COVENIN 3048-93.

b) Alarma manual con seal previa: Es una seal (audible y luminosa)

la cual es transmitida a un tablero central de control, al ser

accionada una estacin manual de alarma COVENIN 3048-93.

c) Alarma manual simple: Es una seal audible que se genera al ser

accionada una estacin manual de alarma COVENIN 3048-93.

2.2.3.2.2 Tablero central de control:

Se define segn la norma 1041 99, como un conjunto modular de gabinetes que

contiene dispositivos y controles elctricos y/o electrnicos, necesarios para supervisar,

recibir seales de estaciones manuales y/o detectores automticos, y transmitir seales de

alarma a los dispositivos encargados de tomar alguna accin

2.2.3.2 Sistema de extincin de incendios.

Es un conjunto de tcnicas empleadas para apagar fuegos y minimizar el dao que

pueden causar. Se debe considerar la instalacin de Sistemas Fijos de Extincin de

Incendios en aquellas subestaciones donde los transformadores se encuentren ubicados

cerca de edificios de subestaciones, otros transformadores u otros equipos mayores

IEEE-979.

DERECHOS RESE

RVADOS


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2.2.3.3.1 Mtodos de extincin de incendios: Segn la Gua de aspectos bsicos contra incendios, ENELVEN, (2005).

- Enfriamiento: Consiste en reducir el calor presente en el proceso, lo que hace que la temperatura del material combustible incendiado caiga

por debajo de su punto de inflamacin. Una de las sustancias mas

comunes para lograr este efecto es el agua.

- Inanicin: Consiste en la eliminacin del material combustible, solo que

en muchos casos, esto es algo difcil. La temperatura de contrafuego

puede ser empleada para evitar que un fuego destruya un bosque. - Sofocacin: Es la reduccin de oxigeno presente en el aire que puede

lograrse de dos formas: Envolviendo el incendio en forma tal que no

haya circulacin entre el vapor y el aire, un ejemplo es tapar un sartn

ardiendo. Aplicando un gas inerte que no alimente la combustin, que

sea ms pesado que el aire para que lo desplace, como ocurre cuando

aplicamos dixido de carbono a un incendio. - Inhibicin: Consiste en bloquear las reacciones en cadena presentes

en el proceso, mediante la interrupcin de los radicales libres de oxigeno

(O), hidrogeno (H) y carbono (C) que se forma en la combustin como

llama y que representan la liberacin de energa que forma la llama

precisamente. 2.2.3.3.2 Agentes extintores:

- Agua: Es el agente mas abundante y econmico que se puede utilizar, posee mltiples propiedades, ventajas y funciones pero para nuestro

caso el agua debe ser utilizada con discrecin en reas de equipos

DERECHOS RESE

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elctricos. Deben tomarse previsiones para prevenir operaciones

inadvertidas de un sistema de supresin de agua. Cuando se utiliza

agua, un sistema de drenaje debe proveerse. Antes de seleccionar el

uso de agua para interiores, debe determinarse si el equipo es a prueba