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PRUEBA DE ESTANQUEIDAD DE RECINTOS (“Door Fan Integrity Test”)
Antecedentes Una auditoria llevada a cabo por IRI en Estados Unidos en 1987, evidenció que un número alto de los riesgos protegidos por Halón 1301, mediante Inundación Total, fallaban a consecuencia de la falta de estanqueidad de los recintos. Para garantizar la eficacia de estas instalaciones se decidió exigir el requisito de prueba de descarga real y medición de la concentración y de su evolución a diferentes alturas del riesgo protegido. Los problema causados por la emisión de CFC´s a la atmósfera, con la destrucción de la Capa de Ozono, dieron lugar a la firma del Protocolo de Montreal y supresión de las descargas innecesarias de CFC´s a la atmósfera, y en consecuencia a la imposibilidad de la realización de pruebas de descarga. Para llevar a cabo la evaluación de viabilidad de los sistemas de extinción basados en halones, surgieron una serie de alternativas a la prueba de descarga real, entre las cuales se encontraba la Prueba de Estanqueidad de Recintos. El Standard NFPA 12A (referido al halón) en su Edición de 1989 incluyó, por primera vez, la Prueba de Estanqueidad (“Door Fan Test”), realizada con un Infiltrómetro. El Standard NFPA 2001 (relativo a los sistemas de extinción del fuego mediante agentes limpios) requiere una prueba de estanqueidad de recintos como parte del procedimiento de aceptación, no ya para sistemas con halón, sino para todos los sistemas de agentes limpios. El artículo 6.7.2.3* (edición 2004) concreta: “el método preferido actualmente es la utilización de una unidad Door Fan y humo químico”. Se puede establecer que la prueba de estanqueidad es siempre más conservadora que la de descarga real. Este conservadurismo es una ventaja cuando se trabaja con agentes limpios (“clean agents”), ya que la tolerancia para pérdidas es mucho menor que en el caso del Halón 1301, debido a la menor eficacia intrínseca de estos productos respecto a los halones, y al menor margen de seguridad que existe entre la concentración mínima de diseño y la máxima concentración admisible para su utilización en áreas normalmente ocupadas (“NOAEL”). Condicionantes éstas que vuelven a recordar la importancia de la adecuada estanqueidad. (ver más>> “Descarga real vs. Prueba de estanqueidad”)
La Prueba de Estanqueidad (“Door Fan Test”) Esta prueba genera unas condiciones similares a las que produciría la descarga real del agente extintor, evitando los inconvenientes que eso conlleva, y mejorando si cabe la evaluación de la estanqueidad del recinto protegido. En resumen, esta prueba mide el tamaño de las fugas que existen en el recinto y la presión que se puede producir a través de los muros. Un programa de ordenador calcula el tiempo de retención de la sala en función de una amplia gama de agentes extintores: Argon (IG-01), Argonite (IG-55), CEA-410 (FC3-1-10), CO2, FE13 (HFC-23), FE227 (HFC227ea), FE-241 (HCFC-124), FE-25 (HFC-125), FE-36 (HFC-236fa), FIC-13I1, FM-200 (HFC227ea), HALON 1301(halón), NITROGENO IG100, INERGEN (IG541), NAF S III (HCFC Blend A), Novec 1230, HALOTRON FS49C2.
La prueba de estanqueidad se desarrolla mediante el uso de un ventilador monitorizado que se fija al recinto a ensayar, normalmente en una de sus puertas (“door fan”), y que permite generar una presión similar a la ejercida por la mezcla aire-gas extintor en el suelo después de la descarga. El equipo mide esta presión y la presión dinámica correspondiente al caudal que está saliendo a través de los huecos existentes (fugas).
Un programa desarrollado por Retrotec Inc., en función de los modelos matemáticos aceptados en el Apéndice C del Standard NFPA 2001 (y las normas ISO-14520, UNE-23570), genera la simulación y predice el tiempo de retención.
Desarrollo de la prueba En la puerta principal del recinto se instala el sistema de paneles, procurando que el conjunto no resulte más hermético de lo que era la propia puerta. El ventilador monitorizado se fija a una puerta del recinto (en el panel preparado para ello) o sobre una de las losetas del falso suelo.
La velocidad del ventilador se ajusta para obtener una presión positiva o negativa sobre el perímetro exterior al recinto ensayado. Esta presión (generalmente entre 10 y 15 Pa.) es similar a la presión estática que ejerce la mezcla “aire-gas extintor” sobre el suelo del recinto al inicio del periodo de retención.
El programa de cálculo convierte las lecturas de caudal y presión obtenidas en un “área de pérdidas equivalente” (Equivalent Leakage Area o ELA), que es igual a la suma de todas las grietas, fisuras, juntas y huecos no cerrados que existan en el recinto de prueba.
Localización de Fugas Estas fugas se localizan con ayuda de humo químico, el cual se va insuflando por todo el recinto (esquinas, uniones de suelo-paredes y paredes-techo, etc.), pero principalmente en aquellos puntos que presumiblemente podrían presentar fugas (rejillas de ventilación y otras, huecos, falso suelo y falso techo, etc.). El humo en las proximidades de fugas se moverá a través de éstas hacia el exterior del recinto (podría también verse desplazado hacia el interior del recinto si la presión dentro es menor que fuera), debido al gradiente de presión generado entre el interior y el exterior del recinto testado, permitiéndonos localizar la ubicación de esas
fugas.
Normalmente las medidas se realizan mediante un primer proceso de extracción de aire (despresurización), seguido de un segundo proceso de impulsión de aire (presurización). Los valores obtenidos son automáticamente promediados con el objeto de reducir los pequeños errores debidos a operaciones del sistema de climatización, viento y puesta a cero de aparatos de medida. La presión generada durante los primeros segundos de la descarga no es considerada en el modelo de predicción del tiempo de retención. Después de la descarga, la mezcla “aire-gas extintor”, que es más pesada que el aire, ejerce una presión positiva sobre el suelo del recinto. Esta presión provocará la salida del agente extintor hacia el exterior del recinto a través de los huecos no cerrados. Las pérdidas serán mayores cuanto mayores sean el área de fuga y la presión. Al mismo tiempo que parte de la mezcla va saliendo del recinto, este se rellena con aire por la parte superior, generándose una interfase descendente “aire-gas” -a la concentración de diseño- que desciende de forma similar a la superficie del líquido en un tanque o piscina que se esté vaciando. El programa calcula el tiempo en que la interfase descendente alcanzará la altura mínima a proteger, es decir, calcula el tiempo de retención del gas en la sala.
Tiempo de retención y altura mínima de protección El tiempo de retención se puede definir como el tiempo en el que la interfase gas-aire con una concentración determinada de agente extintor (no mezcla continua) alcanzará una altura mínima generalmente establecida en función de la altura de los equipos a proteger (altura mínima de protección). En salas con mezcla continua, el tiempo de retención se refiere al tiempo en el que la concentración disminuye desde la concentración inicial a la concentración mínima requerida. En la actualidad, las instalaciones de “agentes limpios” se diseñan e instalan de acuerdo a dos normas de reconocido prestigio internacional: el Standard NFPA2001 y el ISO14520 (que se corresponde con nuestra norma española UNE-23570). En estas normas se establece el proceso por el que debe llevarse a cabo la prueba de estanqueidad, de una forma similar con variaciones mínimas. El programa de cálculo predice el tiempo en el que la interface descendente tardará en alcanzar la altura mínima protegida. El tiempo de retención, establecido en el Standard NFPA 2001, al contrario que para el caso del Halón1301, debe ser fijado por la autoridad competente para garantizar que no existirá reignición cuando desaparezca la concentración de diseño. La selección del tiempo de retención por la autoridad competente (AHJ) debería tener en cuenta el párrafo 5.6* del Standard NFPA 2001 edición 2004, que dice textualmente: “Es importante que la concentración de diseño del agente no solo sea conseguida, sino que también deberá ser mantenida durante el periodo de tiempo especificado para permitir la acción efectiva ante la emergencia por personal entrenado”. El tiempo de retención mínimo debe ser analizado para cada caso, según características concretas de la sala, dimensiones, riesgos, distancia de los medios de extinción locales, etc. En la norma ISO 14520 (UNE-23570) el tiempo de retención mínimo se establece en 10 minutos para todos los casos.
Informes de las pruebas Una vez realizada las pruebas, e introducidos los datos obtenidos en el programa de modelación, FIRESCON emite un informe detallado, estableciendo las medidas del área total de pérdidas (ELA) y el tiempo de retención resultante hasta alcanzar la altura mínima de protección. Se informa también sobre la localización de las fugas encontradas y, en su caso, de las medidas correctoras oportunas para superar con éxito la prueba. El Certificado de aceptación de la estanqueidad del recinto testado (también conocido como Informe “PASA-FALLA”) constituye una parte fundamental del informe, donde queda garantizada la idoneidad o no de la estanqueidad del recinto, para el sistema de extinción elegido y para las condiciones actuales o de ensayo consideradas. Puede adjuntarse el estudio sobre superficies de venteo mínimas requeridas para el alivio de sobrepresiones (“Enclosure Venting”). Asimismo, se incluye finalmente un apartado sobre conclusiones y recomendaciones, detenidamente analizadas para cada caso concreto por un ingeniero consultor especializado.
Descarga real vs. Prueba de estanqueidad Las diferencias entre los datos que predice la prueba de estanqueidad (Door Fan Test) y los datos obtenidos mediante descarga real se deben principalmente a la localización de las aberturas por donde se producen las fugas. Si estimamos que un área de pérdidas de 500 cm2 se encuentra dividido 50% en el techo y 50% en el suelo, los datos de la predicción (Door Fan Test) y los de descarga real serán muy aproximados. Si por el contrario, la distribución real de fugas resulta 75% en el techo y 25% en el suelo, los datos de predicción serán mucho más desfavorables que los de descarga real, porque la prueba de estanqueidad considera siempre el “peor caso” 50/50 por defecto. En aquellas situaciones en las que la inspección ocular permite asumir una distribución de fugas diferente al 50/50, se puede establecer una proporción más aproximada y, en definitiva, más adaptada a cada recinto. En conclusión, se puede afirmar que la prueba de estanqueidad es siempre más conservadora que la prueba de descarga real. Este conservadurismo es una ventaja cuando se trabaja con “clean agents”, ya que la tolerancia para pérdidas es mucho menor que en el caso del Halón 1301, donde se utilizaban en muchos casos factores de seguridad del 100% frente a los actuales de los “clean agents”, en los que el coeficiente de seguridad es en muchos casos del 20% únicamente. Cuando la inspección ocular de la sala y las pruebas realizadas con la sala presurizada y despresurizada (observando las corrientes de aire mediante el trazador de humo químico) permiten cuantificar una distribución de pérdidas más ajustada a la realidad del recinto, el programa permite alterar la fracción de distribución de pérdidas del 50/50 establecida por defecto, introduciendo en su lugar el nuevo valor estimado tras la inspección visual.
El Programa Informático (Software): CleanAgent 2001 El nombre de este programa informático es CleanAgent 2001. A continuación veremos someramente las ventanas de las que consta:
En la parte superior aparecen una serie de etiquetas relativas a los diferentes aspectos que se deben ir rellenando de acuerdo a la situación concreta que se trate y a las comprobaciones que se desean realizar.
La imagen de la foto corresponde a la etiqueta “Home”, situada en el extremo izquierdo. En esta ficha se pueden consultar la versión actual del programa, el modelo de los ventiladores empleados en las pruebas y elegir el sistema de unidades y de Standard o norma sobre la que se basará la prueba. En el campo “Calibration Certificate” podremos comprobar el tipo de certificado o licencia de que se dispone, cuando caduca, podemos cambiar de modelo si se dispone de varios equipos distintos, etc.
Pulsando en la etiqueta “Building/Room”, dejamos constancia del grupo o empresa, del edificio y las salas donde se hacen las pruebas. También se anotan los datos de contacto, la ciudad y la elevación o altitud. Por último, anotamos el volumen neto del recinto a proteger, la temperatura habitual de la sala, la altura máxima protegida y el tiempo de retención mínimo exigido.
Para continuar salvamos los cambios.
“Flex-duct test”≡Prueba del conducto flexible
El ventilador superior mide las pérdidas por abajo (“Lower leaks”) o pérdidas bajo el techo (“Below Ceiling Leakage Area”), mientras que el ventilador inferior neutraliza las pérdidas por el techo (por el falso-techo) con ayuda de un conducto flexible (“flex-duct”). Los resultados se introducen en la ficha “Lower leaks”. Se utilizará humo químico para comprobar que las pérdidas por el falso-techo están neutralizadas. Las mediciones se realizan una vez que se observa que en las proximidades del falso-techo el humo no se mueve de modo significativo ni hacia arriba ni hacia abajo. “Plastic on ceiling test”≡ ≡Prueba del plástico en el techo
De este modo, todas las pérdidas medidas con el Door Fan Test se producirán por abajo, serán pérdidas bajo el techo (BCLA), con lo cual se deben introducir las medidas en la ventana correspondiente a la etiqueta “Lower leaks” y no ya en “Total leaks”.
Obtenemos los Certificados de Estanqueidad o Informe “PASA-FALLA” que emite el programa:
INFORMES “PASA-FALLA”
etiqueta “Field Cal”: En esta pantalla podemos realizar un calibrado de los equipos para verificar el funcionamiento adecuado de los mismos. El procedimiento es sencillo, consta de dos pruebas consecutivas realizadas en ambas direcciones cada una de ellas (Presurización y despresurización). Se realiza una primera prueba, en la que se registran las fugas de la sala. Para la segunda prueba se añade una abertura de tamaño conocido. De la diferencia entre los resultados de la segunda prueba y los obtenidos en la primera se obtiene un valor medido de esa nueva abertura añadida. Comparando el resultado medido con el valor conocido se sabe el error (* *) con el que opera el equipo. Este error debe estar dentro del 15% para garantizar un funcionamiento correcto de los equipos.
*Este error no debe ser mayor del 15%.
También se emite el Certificado de Alivio de sobrepresiones (Enclosure Venting):
INFORME “ENCLOSURE VENTING” ENCLOSURE VENTING