sistemas de alarma contra incendios. Aspectos de confiabilidad y supervivencia.
Comparar las estructuras de los sistemas de alarma contra incendios es una tarea problemática. Cada solución tiene sus pros y sus contras. Aún así, veamos las estructuras más comunes, utilizando términos clave como «confiabilidad» y «supervivencia». ¿Cómo se determina la confiabilidad de los sistemas de alarma contra incendios? ¿En qué se diferencia la confiabilidad del sistema de su capacidad de supervivencia? ¿Y por qué es necesario que el sistema de alarma contra incendios permanezca operativo incluso después del inicio de un incendio?
La tarea principal del sistema de alarma contra incendios es garantizar la evacuación oportuna de las personas del edificio en caso de incendio. Evidentemente, la duración de la evacuación depende de la complejidad del objeto.
Al comienzo de tal escala de complejidad, se puede colocar, por ejemplo, una pequeña tienda con una superficie de unos 500 m2: es fácil entrar y salir en un minuto en caso de incendio. Mucho más abajo en la escala tendremos que colocar guarderías, hospitales con pacientes gravemente enfermos y residencias de ancianos: la evacuación en estos centros puede llevar horas.
¿Qué se necesita para que una alarma contra incendios garantice el lanzamiento oportuno de un sistema para notificar a las personas sobre un incendio y, lo más importante, para permitir el control de la evacuación incluso después del inicio de un incendio? Probablemente dos cosas: ser confiable es una cosa y sobrevivir en una emergencia es dos cosas.
El concepto de confiabilidad incluye:
la detección confiable de un incendio en la etapa inicial de su desarrollo,
la ausencia de falsas alarmas que reduzcan la confianza en el sistema.
La supervivencia es un parámetro que caracteriza la capacidad de un sistema de alarma contra incendios para funcionar durante el desarrollo de un incendio durante todo el período de tiempo necesario para evacuar a las personas del edificio. Anteriormente, las tareas de los sistemas de alarma contra incendios incluían únicamente la detección del foco principal del incendio, tras lo cual se suponía una evacuación casi instantánea. ¿Qué pasaría si el fuego creciera descontroladamente y aparecieran incendios secundarios? ¿Qué pasaría si el humo fluyera a través de los pisos hacia las habitaciones donde no se esperaba y cortara la ruta de evacuación? Los enfoques para la construcción de sistemas de alarma contra incendios están cambiando, y las sombrías estadísticas de los últimos años lo obligan.
Consideremos algunas de las estructuras más comunes de los sistemas de alarma contra incendios, teniendo en cuenta, en primer lugar, su fiabilidad y capacidad de supervivencia. Hablaremos de sistemas:
con estructura horizontal-vertical (Fig. 1);
con estructura distribuida (Fig. 2);
con estructura de anillo (Fig. 3);
inalámbrico con enrutamiento dinámico (Fig. 4).
Empecemos por la estructura tradicional horizontal-vertical (Fig. 1). La red de cable, por regla general, tiene un elevador común con ramas en el piso. En las secciones horizontales del cable, se conectan cajas de cables, desde las cuales salen directamente los bucles de alarma. Como se muestra en la figura, si la integridad del cable entre el primer y segundo piso se rompe (quema), todo el sistema de alarma en el segundo y tercer piso falla.
Fig. 1 Estructura horizontal-vertical de los sistemas de alarma contra incendios
Al construir sistemas de alarma contra incendios basados en paneles de control con una estructura distribuida (Fig. 2), en los que los bloques o expansores se conectan a través de una interfaz RS-485, por regla general, solo se coloca una línea. Si se daña, por ejemplo en el segundo piso, parte del edificio vuelve a quedar sin sistema de alarma.
Fig. 2 Estructura distribuida de los sistemas de alarma contra incendios
Tanto la primera como la segunda estructura tienen un margen mínimo de supervivencia en caso de situaciones de emergencia y pueden realizar sus funciones solo en la etapa inicial de un incendio. El desgaste de alambres o cables (indicado en las figuras con una cruz roja) provoca la pérdida de información de la mayor parte de las instalaciones y la imposibilidad de cambiar de alguna manera rápidamente las rutas de evacuación de las personas.
Arroz. 3 Estructura en anillo de los sistemas de alarma contra incendios
La estructura en anillo (Fig. 3) con dispositivos para desconectar secciones en cortocircuito es más duradera, si se viola la integridad de la línea Por ejemplo, en el segundo piso, las señales de los detectores direccionables ubicados en el tercer piso pasarán a través de un semianillo intacto.
Arroz. 4 Estructura inalámbrica de sistemas de alarma contra incendios con enrutamiento dinámico
Para maximizar la capacidad de supervivencia de los sistemas de alarma contra incendios, los sistemas inalámbricos profesionales implementan un algoritmo de enrutamiento dinámico (Fig. 4). El canal de radio, como se sabe, no se quema, e incluso si algunos de los detectores fallan a medida que avanza el incendio, el resto de equipos seguirán funcionando a pleno rendimiento, lo que permitirá seguir la dinámica del incendio y rápidamente Gestionar la evacuación de personas de acuerdo con la evolución de la situación.
Fiabilidad de los sistemas de alarma contra incendios
Como ya se mencionó, la confiabilidad de los sistemas de alarma contra incendios está determinada por varios factores. Y si, con el nivel actual de desarrollo tecnológico, se puede lograr una fiabilidad de detección satisfactoria con cualquier método de construcción de sistemas, la situación es diferente con las falsas alarmas.
Un claro ejemplo de la práctica diaria son las lámparas fluorescentes y las alarmas contra incendios. Cada uno de nosotros se ha encontrado personalmente o ha oído hablar del problema de las falsas alarmas cuando los detectores y las lámparas fluorescentes se encuentran muy cerca unos de otros.
Por eso me gustaría llamar la atención de los lectores sobre las falsas alarmas asociadas con interferencias electromagnéticas inducidas en líneas de comunicación, líneas de conexión y bucles de alarma.
En primer lugar, se trata de falsas alarmas que surgen como resultado de la respuesta del panel de control a la interferencia inducida en el circuito de alarma (ver Fig. 5). Imagínese una mezcla tan explosiva: un cable largo, una alta resistencia de entrada del dispositivo en sí, una alta resistencia de la resistencia terminal del cable y un modo para monitorear el estado del cable no por corriente, sino por voltaje en el aporte. Resultado: en lugar de una alarma contra incendios, obtenemos un muy buen receptor detector con una antena sensible. Accionaron el interruptor de la luz y sonó la alarma. Se apagó la bomba y sonó la alarma. Encendimos la soldadora — alarma de nuevo…
Fig. 5 Impacto de las interferencias electromagnéticas en el control cableado y los dispositivos de control
Los otros dos tipos de interferencias están directamente relacionados con los detectores de humo cableados (consulte la Figura 6). El ruido conducido a lo largo de los circuitos de suministro de energía puede afectar tanto a los circuitos de entrada como a los de salida del detector. Los circuitos de salida de estos detectores siempre están disponibles para el ruido impulsivo, especialmente porque es raro que alguien realice un buen filtrado en el detector. El impacto de la interferencia del bucle en el circuito de alimentación de entrada puede ocurrir con menos frecuencia y solo en el momento de medir el humo en la cámara del detector; sin embargo, la sensibilidad del circuito de entrada es mayor que la del circuito de salida. En consecuencia, será más probable que un sistema de alarma de este tipo moleste constantemente que garantice la seguridad contra incendios del cliente.
Fig. 6 Impacto de las interferencias electromagnéticas en los detectores de incendios cableados
Por supuesto, se pueden tender cables de alarma de una longitud mínima y, como es de esperar, a una distancia de al menos 0,5 m de los cables de alimentación. Puedes utilizar blindaje de redes de cable… Pero luego el costo del trabajo aumentará con un resultado final desconocido. La salida de este círculo vicioso es utilizar canales de comunicación que tengan una mayor inmunidad (en comparación con los tradicionales cableados) a las interferencias electromagnéticas. Hablamos de sistemas de alarma inalámbricos profesionales de última generación. Anticipándome a las valoraciones escépticas de los lectores, propongo prestar atención a un parámetro como el grado de rigidez en términos de resistencia a las vibraciones electromagnéticas. Mientras que los sistemas cableados apenas proporcionan el grado II, los sistemas inalámbricos modernos proporcionan fácilmente el grado IV. Las antenas son mucho más cortas y, en consecuencia, la inmunidad a las interferencias electromagnéticas es mucho mayor (ver Fig. 7).
Fig. 7. Insensibilidad de los detectores de incendios inalámbricos a las interferencias electromagnéticas
Por lo tanto, si se toma un detector con una cámara de humo de alta calidad y se asegura la transmisión de señales a través de canales de comunicación sin cables (y por lo tanto, sin interferencias inducidas), el número de falsas alarmas se puede reducir a casi cero. Si al mismo tiempo es posible transmitir no sólo las notificaciones generadas sobre la detección de un incendio, sino también transmitir en formato digital el nivel actual de humo en la habitación o el contenido de polvo en la cámara de humo, que se puede analizar y evaluar Entonces estamos hablando de un aumento significativo en la calidad de servicio de estos detectores durante el funcionamiento.
Conclusiones: fiabilidad de los sistemas de alarma contra incendios: cuanto mayor es, más corta es la longitud total de los cables: las antenas son más cortas; cuanto más alto, menos bucles analógicos se utilizan y más conexiones a través de canales digitales: corrección de errores en la transmisión de señales; Los sistemas inalámbricos son mayores que los cableados: la influencia de las interferencias electromagnéticas es significativamente menor.
Supervivencia de los sistemas de alarma contra incendios
Analicemos la supervivencia de los sistemas de alarma contra incendios durante dos intervalos de tiempo:
durante el desarrollo de un incendio en un objeto,
día tras día durante la operación en curso.
En los últimos años, se ha reconsiderado la visión simplista de la capacidad de supervivencia del sistema de alarma contra incendios. Se comprende la necesidad de garantizar el funcionamiento del sistema de alarma contra incendios (¡y no sólo del sistema de alerta!) durante todo el tiempo necesario para evacuar a las personas de los edificios y locales. Estos cambios se reflejan en el «Reglamento técnico sobre requisitos de seguridad contra incendios», la nueva ley federal fundamental en el campo de la seguridad contra incendios.
Como ya se ha comentado, en caso de incendio, la gente saldrá corriendo de la tienda detrás de los vendedores en un par de minutos como máximo. ¡Intente quedarse aquí! Con los objetos de importancia social, la situación es mucho más complicada: ¿cuánto durará la evacuación de una residencia de ancianos de cuatro pisos? Es bastante difícil calcular al menos una hora, o incluso dos o tres. Durante este tiempo, la mayoría de los cables de alarma contra incendios fallarán naturalmente y no se detectarán incendios secundarios en el ala adyacente del edificio. A través de escaleras y conductos de ventilación, el humo ingresa a las vías de escape, eliminando la posibilidad de salir del edificio (Fig. 8). Es urgente cambiar el orden y la prioridad de la evacuación, así como, posiblemente, el modo de funcionamiento del sistema de eliminación de humos a lo largo de las rutas de evacuación. Por este motivo, en 2008 la norma NPB 104 introdujo una norma sobre la no inflamabilidad de las líneas de conexión en los sistemas de alerta. Sin embargo, la incombustibilidad por sí sola no es suficiente: para salvar a las personas de las trampas de humo emergentes, es necesario controlar la propagación del humo por todo el edificio y, en consecuencia, cambiar las rutas de acceso de los equipos de bomberos, lo que solo es posible con sistemas de alarma inalámbricos (Fig. 9).
Fig. 8 Falta de capacidad para gestionar la evacuación tras el inicio de un incendio
Entonces, ¿cómo se puede mejorar la capacidad de supervivencia de un sistema de alarma contra incendios de acuerdo con los requisitos modernos? Consideremos la experiencia de las redes de telecomunicaciones.
La cualidad fundamental de los sistemas de telecomunicaciones es su multiconectividad, es decir, una señal del punto A al punto B puede viajar por más de un camino. Se utilizan dispositivos especiales (enrutadores) con un sistema de búsqueda automática de rutas incorporado, que permite que las redes realicen sus funciones incluso si fallan varias secciones. Para hacer esto, los enrutadores proporcionan un algoritmo especial para encontrar la ruta de transmisión de la señal desde un dispositivo con una dirección a otro. Si hay varios niveles conectados con líneas en anillo, hay un número suficiente de rutas de derivación redundantes y, por lo tanto, la capacidad de supervivencia de las redes aumenta significativamente.
En los sistemas de seguridad y alarma contra incendios, tanto cableados como inalámbricos, este problema aún no se ha solucionado. Para los sistemas de alarma cableados, esto es un placer relativamente costoso y el asunto no ha ido más allá de los dispositivos para desconectar secciones en cortocircuito o utilizar líneas en anillo (Fig. 3). En los sistemas inalámbricos, tales tareas no se planteaban en absoluto debido a que la gran mayoría de ellos eran pequeños sistemas de aficionados.
Con la llegada al mercado de los sistemas inalámbricos profesionales, la cuestión del enrutamiento dinámico se ha vuelto relevante. Ya en la etapa inicial de desarrollo, el objetivo era maximizar el nivel de supervivencia de los sistemas inalámbricos de alarma contra incendios en caso de cualquier situación de emergencia en la instalación (Fig. 4). Por supuesto, parte del equipo puede fallar a medida que se desarrolla el incendio, pero esa parte del local donde aún no hay fuego abierto (y la velocidad de su propagación es dos órdenes de magnitud menor que la velocidad de propagación del humo) quedará bajo control, lo que permitirá seguir la dinámica del desarrollo del incendio y tomar las medidas adecuadas.
En otras palabras, una de las principales condiciones para el enrutamiento dinámico en sistemas inalámbricos profesionales es la búsqueda automática de la ruta más corta para la entrega de la señal cuando las condiciones de propagación de la señal de radio cambian o fallan ciertos nodos.
Esto nos permite hablar de un nivel cualitativamente nuevo de capacidad de supervivencia de los sistemas de alarma contra incendios en situaciones de emergencia. Ha surgido una oportunidad única para recibir señales sobre un incendio en las instalaciones, siempre que haya al menos un detector de incendios, y para gestionar rápidamente la evacuación, siempre que haya al menos una alarma de voz.
Fig. 9. Sistemas inalámbricos: control de evacuación tras el inicio de un incendio
Brevemente sobre la vida útil de un sistema de alarma contra incendios «día tras día»: ¿cuánto tiempo puede permanecer una instalación en funcionamiento sin remodelación o reparaciones cosméticas de rutina de habitaciones individuales? Un año o dos. Y a menudo, incluso un par de meses después de la puesta en funcionamiento de la instalación, es necesario cambiar la configuración del sistema de alarma, por ejemplo, se decidió reconstruir parte del local en el segundo piso; Al mismo tiempo, el sistema de alarma contra incendios cableado está constantemente desconectado: o es necesario desmantelar temporalmente el circuito, y estas son varias habitaciones sin control, o aquí es necesario mover el equipo: queda otro grupo completo de habitaciones. sin protección. A menudo, la realidad es que el cliente no llama a especialistas que realicen los trabajos de restauración de manera oportuna. Por eso hay un sistema de alarma casi nuevo, pero que no funciona desde hace varios años. Como dicen los señalizadores: «Hay una conexión, pero no funciona».
El uso de sistemas inalámbricos de alarma contra incendios reduce el riesgo de que se produzcan este tipo de situaciones. Comenzaron las reparaciones: quitaron el detector del techo y lo colocaron en un cajón del escritorio. Se completaron las reparaciones y se colgó el detector. El sistema en su conjunto no se ve afectado por esto; nadie corta ningún cable o línea de conexión.
Lo anterior se refiere al acabado de trabajos, pero también están las redes eléctricas, las redes informáticas y, en definitiva, la automatización industrial. Cada uno de los especialistas en su campo, ampliando sus líneas de comunicación, de una forma u otra entra en contacto con las líneas de comunicación de alarma contra incendios. No por malicia, sino por su falta de cualificación, deja una huella imborrable en el funcionamiento del sistema de alarma contra incendios. Y esto sucede día tras día, durante todo el año.
Si tenemos en cuenta que es posible instalar un sistema de alarma contra incendios llave en mano en versiones cableadas e inalámbricas en la misma instalación por el mismo costo, entonces podemos decir con seguridad que la transición de los sistemas de alarma contra incendios por cable a los inalámbricos es tan inevitable como la transición masiva a las comunicaciones móviles.
Para grandes instalaciones distribuidas, es recomendable utilizar sistemas de alarma contra incendios híbridos (cableados y por canal de radio). Cuando se utiliza una estructura de este tipo, se coloca una línea de señal de anillo con máxima protección con extensiones de radio que cubren edificios, pisos y habitaciones individuales. Esto garantiza la máxima confiabilidad y capacidad de supervivencia de todos los niveles del sistema de alarma a un costo mínimo.
Conclusiones: Capacidad de supervivencia de los sistemas de alarma contra incendios: mayor para sistemas cuyos dispositivos pueden enviar una señal de alarma a lo largo de más de una ruta. Por ejemplo, utilizando líneas de anillo (Fig. 3) o enrutamiento dinámico (Fig. 4); significativamente mayor para los sistemas profesionales que utilizan tecnologías inalámbricas, que son verdaderamente a prueba de fuego (Fig. 4).
Este artículo es el primer intento de analizar las estructuras y clases más comunes de sistemas de alarma contra incendios desde el punto de vista de su capacidad de supervivencia y confiabilidad:
la elección de Se debe implementar un sistema de alarma teniendo en cuenta la configuración y el propósito del edificio protegido para evitar el riesgo de trabajo inestable en la vida «día tras día» y falla total del equipo en caso de una emergencia. Por ejemplo, para una tienda pequeña, un sistema cableado tradicional será suficiente, pero en un hospital regional es necesario instalar el sistema más confiable y resistente que le permita monitorear la dinámica del incendio y gestionar rápidamente la evacuación incluso después de que el incendio haya desaparecido. comenzó;
Es en el campo de la seguridad contra incendios donde aparecen las ventajas más sorprendentes de los modernos sistemas inalámbricos profesionales de alarma y aviso.