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Detectores de humo de haz reflejado

Detectores de humo de haz de luz

Los detectores de humo pueden ser componentes importantes de un sistema automático de alarma contra incendios bien diseñado. Debido a sus capacidades, los detectores de haz  pueden superar algunas de las limitaciones de los detectores de humo tipo “spot” o puntuales.

El siguiente artículo ha sido desrrollado como guía para ayudar al diseñador de alarmas contra incendios a comprender  las capacidades del detector de humo de haz y cuándo puede ser la tecnología adecuada para una aplicación en particular.

Este artículo proporciona información sobre la utilización adecuada de los detectores de humo de haz en aplicaciones de seguridad de la vida y protección de la propiedad. Además, resume los principios operativos de los detectores de humo de haz reflejado de un solo extremo, sus requisitos de diseño y sus aplicaciones prácticas como un  componente de un sistema automático de alarma contra incendios.

Aunque los detectores de humo de haz no son adecuados para todas las aplicaciones, pueden ser el detector de elección en muchas aplicaciones donde los detectores de tipo de punto no son prácticos.

Debido a que los equipos de diferentes fabricantes tienen especificaciones y listados diferentes, la información en esta guía es de carácter general y  no debe ser sustituida por las recomendaciones del fabricante o los requisitos del código.

Principio de Operación

Los detectores de humo de haz reflejado consisten en una  unidad de transceptor (un transmisor / receptor) que proyecta, monitorea y recibe un haz reflejado a través
del área protegida.

El detector funciona según el principio de oscurecimiento de la luz. El  elemento fotosensible ve la luz producida por la unidad del transceptor en condiciones normales.

La unidad del transceptor se calibra a un nivel de sensibilidad preestablecido basado en un  porcentaje del oscurecimiento total. Este nivel de sensibilidad lo determina el  fabricante en función de la longitud del haz, la distancia entre la  unidad del transceptor y el reflector. Para los detectores listados por UL, la configuración de sensibilidad debe cumplir con la norma UL 268, Detectores de humo para  sistemas de señalización de protección contra incendios .

Los detectores de humo de haz funcionan bajo el principio de oscurecimiento. A medida que se desarrolla un campo de humo, el detector detecta el oscurecimiento acumulativo: el porcentaje de bloqueo de luz creado por una combinación de densidad de humo y la distancia lineal del campo de humo a través del haz de luz proyectado. El fabricante suele establecer el umbral para que coincida con las condiciones de
la instalación.

La elección de la sensibilidad adecuada minimiza la posibilidad de alarmas molestas que resultarían de un bloqueo de la viga por un objeto sólido colocado inadvertidamente en su camino. Dado que el repentino y total oscurecimiento del haz de luz no es una señal típica de humo, el detector lo verá como una condición de problema, no como una alarma.

Además, los cambios muy pequeños y lentos en la calidad de la fuente de luz no son típicos de una firma de humo. Estos cambios pueden ocurrir debido a condiciones ambientales tales como la acumulación de polvo y suciedad en los conjuntos ópticos de la unidad del transceptor o en la superficie reflectante.

Cuando el detector se enciende por primera vez y pasa a través de su programa de configuración, asume el nivel de señal de luz en ese momento como punto de referencia para una condición normal. A medida que la calidad de la señal luminosa se degrada con el tiempo, el Control automático de ganancia (AGC) compensa el cambio. Sin embargo, la tasa de compensación está limitada para garantizar que el detector seguirá siendo sensible a incendios de construcción lenta o de combustión lenta. Cuando el AGC ya no puede compensar la pérdida de la señal, tal vez debido a una acumulación excesiva de polvo o suciedad, el detector indicará una condición de problema.

Accesorios

Los accesorios para el detector de humo de haz pueden incluir anunciadores remotos, así como estaciones de prueba remotas que permiten la prueba periódica electrónica  y / o de sensibilidad del detector. Los sistemas inteligentes de alarma contra incendios pueden  dar al detector de humo del haz una dirección discreta para proporcionar un mejor anuncio de la ubicación del incendio

Los accesorios adicionales que se pueden usar con detectores de humo de haz reflejado incluyen kits de montaje en superficie, kits de montaje múltiple y kits de largo alcance.

Los kits de montaje en superficie permiten montar detectores de haz reflejado cuando  se utiliza el cableado de superficie. Los kits de montaje múltiple permiten que los detectores de haz reflejado y los  reflectores se monten en la pared o el techo. El kit de montaje en superficie  debe utilizarse al instalar el kit de montaje múltiple en el detector. Los  kits de largo alcance permiten que el detector de haz reflejado se instale a distancias más largas  del reflector, generalmente de 230 a 328 pies o de 70 a 100 metros.

Los calentadores permiten que la superficie óptica del detector de haz y el reflector  mantengan una temperatura ligeramente más alta que el aire circundante. Esto ayuda a minimizar la condensación en ambientes que experimentan fluctuaciones de temperatura .

Detectores de Humo de Haz proyectado Vs Detectores de Humo puntuales

Los detectores de haz están regidos por UL y NFPA 72, 2013, Sección  A.17.7.3.7. Es importante que los diseñadores comprendan y tengan en cuenta estos requisitos al seleccionar y aplicar
detectores de humo de haz a los sistemas de alarma contra incendios. Los detectores de humo de Cobertura pueden cubrir un área que requeriría una docena  o más de detectores tipo spot. Menos dispositivos significan menores costos de instalación y mantenimiento.

Los detectores de humo de haz generalmente tienen un alcance máximo de 330 pies y  una separación máxima entre los detectores de 60 pies. Esto le da al  detector de humo de haz una cobertura teórica de 19,800 pies cuadrados. Las recomendaciones del fabricante y otros factores, como la geometría de la sala, pueden imponer deducciones prácticas de esta máxima cobertura.

Se considera que los detectores de humo tipo spot tienen una cobertura máxima de 900 pies cuadrados. La longitud máxima entre detectores es de 41 pies cuando el ancho del área que se está protegiendo no excede los 10 pies, como en un pasillo.

Altura del techo
Aunque el tiempo de respuesta del detector de humo tipo spot generalmente aumenta a medida que aumenta la distancia del fuego / piso, este no es necesariamente el caso de los  detectores de humo de haz, que son ideales para aplicaciones de techos altos. Sin embargo, algunos fabricantes pueden requerir detectores adicionales a  medida que aumenta la altura del techo. Esto se debe al comportamiento anticipado de una columna de humo.

Los incendios generalmente comienzan en o cerca del nivel del piso. Cuando eso ocurre, el humo sube hasta o cerca del techo. Normalmente, la columna de humo comienza a extenderse a medida que viaja desde su punto de origen, formando un campo de humo en forma de cono invertido.

La densidad del campo de humo puede verse afectada por la tasa de crecimiento del fuego. Los incendios rápidos tienden a producir una densidad más uniforme que los incendios de combustión lenta , donde puede haber dilución en las elevaciones superiores del campo de humo.

En algunas aplicaciones, especialmente donde los techos altos están presentes, los  detectores de humo de haz pueden ser más sensibles a los incendios lentos o humeantes que  los detectores de tipo puntual porque están mirando a través de todo el campo de humo intersectando la viga. Los detectores tipo spot solo toman muestras de humo en su “punto” particular. El humo que entra en la cámara puede diluirse por debajo del nivel de humo necesario para activar una alarma.

Una limitación de los detectores de humo de haz es que, como dispositivos de línea de visión, están sujetos a la interferencia de cualquier objeto o persona, que entra en la trayectoria del haz.

Como resultado, su uso no es práctico en la mayoría de las áreas ocupadas con alturas de techo normales.

Sin embargo, los detectores de humo de haz son a menudo los detectores de elección en instalaciones con techos altos, como atrios, vestíbulos, gimnasios, estadios deportivos,  museos, hangares de aviones y santuarios de iglesias, así como fábricas  y almacenes. Muchas de estas aplicaciones presentan problemas especiales para  la instalación de detectores de tipo puntual y problemas aún mayores para su  mantenimiento adecuado.

El uso de detectores de humo de haz en muchos de estos las áreas pueden reducir los problemas ya que se requieren menos dispositivos, y los  dispositivos pueden montarse en paredes, que son más accesibles que los techos. La aplicación para áreas de techos altos se describe en NFPA 92, Guía para sistemas de control de humo.

Cobertura máxima teórica del área

Cobertura Detectores de Humo

Alta velocidad del aire

Las áreas de alto movimiento de aire presentan un problema especial para los detectores de tipo spot , ya que la propagación del humo que se desarrolla en condiciones normales puede no ocurrir. Debido a que la alta velocidad del aire puede expulsar el humo de la cámara de detección, se debe considerar cuidadosamente el rendimiento del detector de tipo de punto, donde las velocidades del aire exceden los 1,500 pies por minuto o cuando los cambios de aire en el área protegida exceden los 7,5 cambios por hora.

El rango de detección de un detector de humo de haz puede ser tan
largo como un campo de fútbol (el alcance máximo del haz es típicamente de 330 pies), en comparación con la dimensión de una o dos pulgadas de una cámara de detección de tipo spot . Por lo tanto, es menos probable que salga humo de la rango de detección del detector de humo de haz. Debido a que el movimiento de aire elevado
no tiene un efecto tan grande en los detectores de haz, normalmente no se requiere que estén listados para este tipo de entorno.

Estratificación

La estratificación se produce cuando el humo se calienta con materiales que arden o se queman y se vuelven menos densos que el aire más frío que los rodea. El humo sube  hasta que ya no hay una diferencia de temperatura entre el humo y el aire circundante. (Consulte NFPA 2013, A.17.7.1.10.) Por lo tanto, la estratificación puede ocurrir en áreas donde la temperatura del aire puede elevarse al nivel del techo , especialmente donde hay una falta de ventilación.

En techos lisos, generalmente se deben montar detectores de humo de haz dentro de su espacio indicado. En algunos casos, la ubicación y la sensibilidad de  los detectores serán el resultado de una evaluación de ingeniería que incluye lo siguiente:

• características estructurales
• tamaño y forma de la habitación y las bahías

• Ocupación y usos del área
• Altura del techo
• Forma del techo
• Superficie y obstrucciones
• Ventilación
• Ambiente ambiente
• Características de combustión de los materiales combustibles presentes, y
• Configuración del contenido en el área a proteger

Pre-Estratificación / Tasa de liberación de Calor

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Los resultados de una evaluación de ingeniería puede requerir una instalación más alejada del techo y en diferentes niveles para vencer los efectos de la estratificación u otras obstrucciones.

Pluma de Humo

Debe considerarse la preestratificación, ya que es un factor predominante  en los atrios con techos de vidrio. Durante los períodos soleados, el calor puede acumularse dentro de  la parte superior del atrio, creando una capa estratificada en el nivel del techo antes de que comience el incendio. La profundidad de la capa de aire caliente cambiará dependiendo de la temperatura exterior y la intensidad del sol que brilla en el techo.

Preestratificación

El calor del fuego puede agregar más a esta capa de aire caliente y aumentar su profundidad. 

La velocidad de liberación de calor de un incendio determinará la altura a la que se elevará el humo en un atrio. Las tasas de liberación de calor varían según el material que se está quemando y la masa del material, entre otras variables

Al determinar la altura a la que se colocarán los detectores de haz, se deben considerar muchos escenarios posibles de incendio. Los escenarios de incendio deben  basarse no solo en los elementos que normalmente se encuentran en el área, sino también en los peligros transitorios, como los elementos que se usan durante la remodelación o durante el período en que los inquilinos  se mudan y salen.

Aplicaciones especiales 

Una de las principales limitaciones de los detectores de humo tipo spot es su incapacidad para sobrevivir en entornos hostiles, como temperaturas extremas, suciedad, humedad y gases corrosivos.

Aunque los detectores de humo pueden estar sujetos a algunos de estos elementos debilitantes, en muchos casos son una buena alternativa porque su rango de temperatura de funcionamiento puede ser mucho más amplio que detectores de humo tipo spot. Las posibles aplicaciones para los detectores de haz incluyen congeladores, almacenes de almacenamiento en frío, almacenes de envío, estacionamientos cerrados , salas de conciertos y graneros.

Sin embargo, los detectores de haz no deben instalarse en entornos donde no hay control de temperatura y es probable que haya condensación o hielo. Si se pueden esperar niveles elevados de humedad y temperaturas que cambian rápidamente  en esas áreas, es probable que se forme condensación, y la aplicación no es  aceptable para el detector de haz. Además, el detector de haz no debe instalarse en lugares donde la unidad del transceptor, el reflector o la vía óptica entre ellos puedan estar expuestos a condiciones exteriores tales como lluvia, nieve, aguanieve o niebla. Estas condiciones impedirán el correcto funcionamiento del detector.

Consideraciones de diseño
Muchos factores afectan el rendimiento de los detectores de humo. El tipo y la cantidad de combustibles, la velocidad de crecimiento del fuego, la proximidad del detector al fuego y los factores de ventilación son consideraciones importantes.

Los detectores de humo de haz listados en UL se prueban utilizando el estándar UL 268, humo

Si el haz está al  mismo nivel en un incendio más pequeño, es posible que el humo no alcance la altura del haz.

Detectores de preestratificación y colocación de detectores para sistemas de señalización de protección contra incendios, y deben instalarse y mantenido de acuerdo con NFPA 72, el Código Nacional de Alarma de Incendio y las instrucciones del fabricante.

Sensibilidad
Cada fabricante requiere que la sensibilidad del detector se establezca con referencia a la longitud del haz utilizado en una aplicación determinada. El detector
debe instalarse dentro de la longitud de haz mínima y máxima permitida por las instrucciones del fabricante, que están limitadas por el listado de UL.

Ubicación y espaciado

Los fabricantes recomiendan los parámetros de ubicación y espaciado.

Por ejemplo, en techos lisos, una separación horizontal de no más de 60 pies (18,3 metros) entre vigas proyectadas, y la mitad de la separación máxima entre una viga proyectada y una pared lateral (pared paralela al recorrido del haz) puede ser utilizado como una guía. Aunque el ejemplo anterior permite un espacio máximo de 60 pies entre los detectores, algunas recomendaciones del fabricante pueden limitar este criterio.

En techos lisos, los detectores de humo de haz deben montarse generalmente a un mínimo de 12 pulgadas (0,3 m) de la superficie del techo, o debajo de obstrucciones estructurales tales como vigas, vigas, conductos, etc. Además, los detectores de humo de haz deben montarse verticalmente en por lo menos a 10 pies (3.0 m) del piso para evitar obstrucciones comunes del uso normal del edificio.

Consideraciones de montaje para detectores de humo de haz reflejado

Los detectores de haz requieren una superficie de montaje estable para su correcto funcionamiento.

Una superficie que se mueve, cambia, vibra o se deforma con el tiempo causará falsas alarmas o condiciones de problemas. En rangos largos, un movimiento de solo 0.5 °
en el transmisor hará que el punto central de la viga se mueva casi 3 pies (0.9 m).

Monte el detector en una superficie de montaje estable, como ladrillos, concreto, un muro de carga resistente , una columna de soporte, una viga estructural u otra superficie que no se espera que experimente vibraciones o movimientos a lo largo del tiempo.

No instale el detector de vigas en paredes de metal corrugado, paredes de chapa metálica, revestimientos externos de edificios, revestimientos externos, techos suspendidos, armazones de vigas de acero, vigas, vigas no estructurales, vigas u otras superficies similares.

En los casos en los que solo se puede usar una superficie de montaje estable como se define anteriormente , la unidad del transceptor debe montarse en la superficie estable y el reflector debe montarse en la superficie menos estable. El reflector tiene una tolerancia mucho mayor para las ubicaciones de montaje inestables.

Debido a que los detectores de humo de haz son dispositivos de línea de visión, que se meten en problemas por la pérdida repentina y total de la señal, se debe tener cuidado de que todos los
obstáculos opacos se mantengan alejados de la trayectoria del haz en todo momento.

“En algunos casos, el proyector de haz de luz (igual que el transmisor / receptor) se monta en una pared final, con el receptor de haz de luz (igual que el reflector) montado en la pared opuesta. Sin embargo, también está permitido para suspender el proyector y el receptor del techo a una distancia de las paredes finales que no exceda una cuarta parte del espacio seleccionado. ”NFPA 72-

2013, A.17.7.3.7
También se debe considerar la necesidad de un Respuesta rápida debido a factores de seguridad de vida o el alto valor de los activos que se protegen. El espacio debe reducirse donde se aplican estos factores, o donde el fuego anticipado producirá humo limitado, especialmente en sus etapas iniciales. Los detectores montados en el techo en un atrio muy alto de un hotel, por ejemplo, pueden necesitar complementarse con detectores adicionales en las elevaciones más bajas.

En aplicaciones donde se requiere espacio reducido, se debe tener cuidado de mantener dos haces paralelos a una distancia mínima para que el receptor de un detector no pueda ver la fuente de luz de otro detector. Cuando se instalen dos o más detectores con sus respectivos rayos en ángulos, se debe tener cuidado de que el receptor de cada detector pueda detectar solo la luz de su propio transmisor. Es importante seguir los procedimientos de prueba del fabricante en el manual.

Consideraciones de montaje adicionales para los detectores de humo de haz reflejado

Debe haber una línea de visión clara y permanente entre el detector y el reflector. Los objetos reflectantes no deben estar cerca de la línea de visión entre el detector y el reflector. Los objetos reflectantes demasiado cerca de la línea de visión pueden reflejar el haz de luz desde el transmisor al receptor. Si esto ocurre, el  detector no podrá distinguir estas reflexiones de las del reflector, y el espacio protegido se verá comprometido.

Los objetos reflectantes deben estar a un mínimo de 15 pulgadas (38,1 cm) de la línea de visión entre el detector y el reflector.

Fuentes de luz de intensidad extrema, como la luz solar y las lámparas halógenas,si se dirige al receptor, puede causar un cambio dramático en la señal que resulta en señales de falla y alarma. Para evitar este problema, debe evitarse la luz solar directa en la unidad del transceptor. Debe haber un mínimo de 10 grados entre la vía de la fuente de luz (luz solar) y el detector,
y la línea de visión entre el detector y el reflector.

Debe evitarse el funcionamiento del detector a través de paneles de vidrio. Dado que los detectores de haz de extremo único funcionan según un principio de reflexión, un panel de vidrio perpendicular a la línea de visión entre el detector y el reflector puede reflejar el haz de luz desde el transmisor hasta el receptor. Si esto ocurre, el detector no podrá distinguir estas reflexiones.

A partir de los del reflector y el espacio protegido quedarán comprometidos. Los paneles de vidrio también absorberán algo de la luz a medida que pasa a través de él. Esta absorción de luz reducirá la distancia instalada aceptable entre el detector y el reflector.

En los casos en que no se puede evitar la operación a través de paneles de vidrio, algunas prácticas de instalación específicas pueden ayudar a minimizar los efectos del vidrio. Estas prácticas incluyen evitar la penetración de múltiples paneles de vidrio, ubicar el vidrio de modo que no sea perpendicular a la línea de visión entre el detector y el reflector (se debe considerar un mínimo de 10 grados respecto al perpendicular), y asegurarse de que el vidrio es suave, claro y montado de forma segura.

La prueba completa de bloqueo del reflector se puede usar para determinar si la instalación es aceptable.

Donde haya techos altos (más de 30 pies o 9.1 metros), se pueden requerir detectores de humo de haz adicionales montados a diferentes alturas para detectar humo en niveles más bajos. Consulte la información sobre la estratificación en la norma NFPA correspondiente.

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