Modulo 5 Unidad 1

Metas – Objetivos - Criterios

http://www.lozanoasociados.com.veE-mail : glasociados@cantv.netGuillermo Lozano

Director

PROFESSIONALMEMBER

Sistema de detección y alarma de incendios Diseño basado en desempeño Julio 16 al 18 de 2010

El diseño basado en desempeño DBD

• No es algo nuevo para otras disciplinas– Por ejemplo en diseño de

sistemas de Ventilación y Aire Acondicionado, se hace conociendo la carga (# de personas, radiación solar, etc.)

• Sólidos principios de trasferencia de calor, refrigeración, mecánica de fluidos, etc.

– Diseñan ductos, rejillas.– Se seleccionan equipos

(Evaporadores, condensadores)

– Se determinan espesores de aislamiento.

El diseño basado en desempeño

• El diseño de estructuras requiere también el conocimiento por parte del diseñador de la carga de diseño y del uso que se va a dar al edificio– Cargas fijas, cargas variables, dinámicas,

etc.– Previsiones antisísmicas– Alternativas de construcción (Acero,

concreto, etc.)• Por medio de herramientas de análisis

(programas de computación) se consigue la mejor solución técnico económica

El diseño basado en desempeño DBD

• El diseño del sistema eléctrico requiere de conocer todas las cargas:– Motores, equipos, – Iluminación (normal, emergencia, etc.)– Del suministro de energía

• Igual que en otras disciplinas por medio de sólidos conocimientos de ingeniería se diseñan:

– Subestaciones, Centros de control de motores

– Conductores, tuberías, tanquillas, etc.– Análisis de corto circuito, etc.

El diseño basado en desempeño DBD

• Sin embargo, cuando se diseña un sistema de protección contra incendio.– Vamos directamente a la norma.

• COVENIN 823-2002 “Guía instructiva sobre sistemas de detección, alarma y extinción de incendios”

• COVENIN 1176-2005 “Detectores Generalidades”

– Conseguimos todo lo que necesitamos saber– NO SE REQUIERE AVERIGUAR MUCHO– ¿Cuál es la carga de incendio?

El diseño basado en desempeño DBD

• La Sociedad de ingenieros de protección contra incendio SFPE, define el DBD como:– Proceso de ingeniería para el diseño de protección

contra incendios basado en:• Metas y objetivos establecidos para la seguridad contra

incendios;• Análisis determinístico y/o probabilístico de escenarios

de incendio; y• Valoración cuantitativa de alternativas de diseño para el

logro de metas y objetivos, utilizando herramientas de ingeniería, metodologías y criterios de desempeño aceptados.

Proceso deDiseño Basado en Desempeño - DBD

Definición del alcance del proyecto

Identificación de las metas

Definición de los objetivos

Desarrollo de criterios de desempeño

Desarrollo de escenarios de incendio

Desarrollo de diseños de prueba

Evaluación de los diseños de prueba

¿El diseño seleccionado cumple los criterios de

desempeño?

Seleccionar el diseño final

Preparar documentación de diseño

Modificar diseño y/o objetivos

Si

No

Proceso de DBDLas partes implicadas

• El dueño de la edificación, gerentes, personal de operaciones y mantenimiento.– Personal de Seguridad y control de emergencias.

• Arrendatarios y otros ocupantes• El equipo de diseño• La empresa constructora y sus subcontratistas• Autoridad con jurisdicción (Bomberos,

aseguradores, corporación)• Revisor del proyecto

Proceso de DBDIdentificación de Metas

• El proceso de identificación y documentación de las metas de protección contra incendio de las diferentes partes implicadas en cuanto al nivel de protección de:

• La vida de las personas (empleados, visitantes, contratistas, bomberos, etc.)

• La Propiedad o patrimonio histórico.• La Continuidad operativa o misión de la empresa• El medio ambiente

• La Metas dependen de las necesidades y deseo de las partes implicadas. Estas deben decidir cuales son las mas importantes.

Metas típicas de un DBD

• Proporcionar seguridad a la vida del publico, ocupantes del edificio y personal de control de emergencias. Esto implica, minimizar las lesiones relacionadas con el incendio y prevenir perdidas excesivas de vidas.

• Protección de la propiedad. Minimizar el daño por incendio a la propiedad. Proteger el edificio, los contenidos, el patrimonio histórico contra incendio. Evitar la transmisión del incendio a otros edificios y proteger de la exposición de incendios de otros edificios.

Metas típicas de un DBD

• Protección de la continuidad de actividades. Proteger el curso normal de la misión de la organización. Minimizar perdidas excesivas de sus ingresos relacionados con su actividad, debido a daños ocurridos por el incendio.

• Limitar el daños al medio ambiente por el incendio o por los medios utilizados para su extinción.

Ejemplo

• El propietario, el seguro, cuerpo de bomberos acordaron las siguientes metas:– Ninguna perdida de vidas– Minimizar la el daño a la

estructura del galpón.– Minimizar la paralización

de actividades

Ruma de paletas de madera y de cartón hasta 3 m de altura y altura de piso a techo de 7 m.

Proceso de DBDDefinición de los objetivos

• Un objetivo proporciona mas detalles que una meta. A menudo se establece en términos de una perdida aceptable o de un nivel de riesgo tolerable.

Objetivos de las partes implicadas

Objetivos de diseño

Proceso de DBDLos objetivos de las partes implicadas

• Una vez se han establecido las metas de protección, se deben definir los objetivos de las partes implicadas para cumplir las metas.

• Un objetivo podría reflejar la extensión máxima de daños a edificios y su contenido, daños a equipos críticos o procesos, interrupción de las actividades, o daños al medio ambiente causados por un incendio o las labores de extinción.

• También los objetivos pudieran establecerse en términos de cumplimiento de exigencias de Códigos o de aseguradoras.

Proceso de DBD Los objetivos de las partes implicadas

MetasDe la partes implicadas

• Minimizar las lesiones relacionadas con el incendio y prevenir perdidas excesivas de vidas

ObjetivosDe las partes implicadas

• Proporcionar tiempo suficiente para que las personas que se encuentran fuera del recinto donde se origina el fuego, puedan alcanzar un lugar seguro sin que se vean vencidos por los efectos del fuego o los productos de combustión

• En otras palabras. Ninguna muerte afuera del recinto donde se origina el fuego.

EJEMPLO - GALPONLos objetivos de las partes implicadas

MetasDe la partes implicadas

• Ninguna perdida de vida

• Evitar daños graves a la estructura

• Minimizar paralización de actividades

ObjetivosDe las partes implicadas

• Los obreros puedan alcanzar un lugar seguro sin que se vean afectados por el fuego o los productos de combustión.

• No colapse la estructura

• Que el incendio se pueda controlar manualmente para evitar su propagación.

Proceso de DBDLos objetivos de diseño

• Para poder realizar un diseño y análisis de ingeniería es necesario transformar los objetivos de las partes implicadas en términos de ingeniería que puedan ser cuantificados.

• Estos términos son los objetivos de diseño desde los cuales podremos establecer los criterios de desempeño.

Proceso de DBDLos objetivos de diseño

• El desarrollo de los objetivos de diseño cuantificables se deberían centrar sobre los elementos que se protegen: El edificio y su contenido.

• Un almacén y sus productos

Un proceso y su equipamiento• Una sala de telecomunicaciones

Las personas• Los ocupantes de la edificación

El medio ambiente• La reserva de agua subterránea.

Proceso de DBDDefinición de los objetivos de diseño

ObjetivosDe las partes implicadas

• Proporcionar tiempo suficiente para que las personas que se encuentran fuera del recinto donde se origina el fuego, puedan alcanzar un lugar seguro sin que se vean vencidos por los efectos del fuego o los productos de combustión

Objetivos de diseño

• Prevenir la combustión súbita generalizada (Flashover) en el recinto donde se origina el fuego.

• Mantener en los medios de egreso un ambiente que pueda permitir el egreso seguro de las personas, el tiempo que sea necesario para el proceso de evacuación.

• Proporcionar la integridad de los medios de egreso.

EJEMPLO – GALPON Definición de los objetivos de diseño

ObjetivosDe las partes implicadas

• Los obreros puedan alcanzar un lugar seguro sin que se vean afectados por el fuego o los productos de combustión.

• No colapse la estructura

• Que el incendio se pueda controlar manualmente para evitar su propagación.

Objetivos de diseño• Mantener los medios de

egreso libres de humo el tiempo que sea necesario para el proceso de evacuación.

• Evitar temperaturas a nivel de techo que afecten la estructura metálica y la cubierta de techo.

• Evitar que el incendio se propague a una segunda ruma por medio del uso de mangueras accionadas por la brigada.

Proceso de DBDDesarrollo de criterios de desempeño

• En esta etapa del proceso, se seleccionan los criterios de desempeño que satisfagan los objetivos de diseño, y que se utilizaran para evaluar los diseños de prueba.

• Los criterios de diseño son valores limites, o rangos de valores limites.

• Los criterios de diseño podrían incluir: temperaturas de gases, concentración de humos o niveles de oscurecimiento, niveles de flujo radiante, concentración de gases tóxicos, altura de la capa de humo, etc.

Proceso de DBDDesarrollo de criterios de desempeño

Objetivos de diseño

• Los obreros puedan alcanzar un lugar seguro sin que se vean afectados por el fuego o los productos de combustión.

• No colapse la estructura

• Que el incendio se pueda controlar manualmente para evitar su propagación.

Criterios de Desempeño

• Altura mínima de humo sobre el piso de 2.5 m

• Temperaturas a nivel de techo menor a 500 ⁰C.

• Que la brigada intervenga antes que el tamaño del incendio cause una radiación mayor de 10 kw/m2 a una distancia de 1.5 m.

Criterios de desempeño

2.5 m

T < 400 C

210 /rq kW m≤

Proceso de DBDDesarrollo de criterios de desempeño

• Criterios de seguridad para las personas Efectos térmicos Toxicidad Visibilidad

• Criterios de seguridad para edificios y su contenido Efectos térmicos Propagación del fuego Daño por humo Daño a las barreras cortafuego o la integridad estructural. Daños a propiedades expuestas

• Criterios de protección del medio ambiente.

Criterios de seguridad para las personas

• Efectos térmicos (convección, radiación)– Temperaturas por encima e los 500C causan severa

incomodidad para respirar. Se estima que un máximo de 650C se pudiera tolerar en un pasillo por poco tiempo, temperatura mayores so incapacitantes y la muerto por hipertermia a los 1000C

– Se estima que la máxima radiación que podemos soportar sin quemaduras por unos 3 minutos es 2.5 kw/m2. Temperaturas de gases de unos 2000C.

• Colocar la mano a unos 10 cm. de un bombillo de 100 w produce el mismo efecto.

• La radiación solar esta del orden de 1.4 Kw/m2, podemos tolerar unos 1.6 Kw/m2.

Criterios de seguridad para las personas

• Efectos tóxicos de los productos de combustión:

Compuesto5 min. exposición 30 min. de exposición

Incapacitación Muerte Incapacitación Muerte

Monóxido de Carbono 6.000 ppm 12.000 ppm` 1.400 ppm 2.500 ppm

Dióxido de Carbono > 7% > 10% >6 % > 9%

Criterios de seguridad para las personas

• Visibilidad– En el recinto de origen mayor a 3 m– En las vías de egreso unos 10 m

• Falta de oxigeno (Anoxia)– 11% fatiga, dolor de cabeza, máximo 30 min.– 9% Respiración corta, algo cianótico,

nauseas, máximo 5 min.– 7% puede ocurrir inconciencia, max. 3 min.

Criterios de seguridad para edificios y su contenido

• Efectos térmicos– El acero pierde su resistencia en forma

substancial entre 4800C y 5400C.– El aluminio se ablanda a los 4000C – El vidrio ordinario se rompe a temperaturas

del orden de 1000C a 1500C. El vidrio templado a los 3000C

– Los cables de PVC se degradan a temperaturas de 1000C

Criterios de seguridad para edificios y su contenido

• Efectos térmicos– Cables de PE/PVC máximo 18 Kw/m2

– Daños a equipos de proceso 35 Kw/m2

– Rotura de vidrios 9 Kw/m2

– Ignición espontánea de madera 32 Kw/m2

– Daños a propiedades expuestas > 25 Kw/m2

Lozano & Asociados 30

Tasas típicas de radiación

Fuente Flujo de calor(kW/m2)

Comentario

Radiación de llamas 0 - 200Depende del tamaño de la llama y de la distancia a la misma

Convección de las llamas 10 – 20

Contacto directo con las llamas

Convección de los gases calientes 0 - 10

Contacto directo con los gases calientes

Radiación de los gases calientes

1 – 150

Depende de la temperatura de los gases, concentración de hollín, y de la distancia a los gases calientes

Lozano & Asociados 31

Tasa típicas de flujo de calor requerido para la ignición

La línea del tiempoTESD

TIEMPO DE EGRESO SEGURO REQUERIDO TESR

Tiempo de evacuación

Tiempo de Pre-movimientoTiempo de Movimiento

DtAlarmaTiempo de Respuesta

DtDetTiempo de

Reconocimiento

TIEMPO DE EGRESO SEGURO DISPONIBLE

Tiempo

Limite condiciones ambientales

La línea del tiempo

TESD

TIEMPO DE EGRESO SEGURO REQUERIDO TESR

Tiempo de evacuación

Tiempo de Pre-movimientoTiempo de Movimiento

DtAlarmaTiempo de Respuesta

DtDetTiempo de

Reconocimiento

TIEMPO DE EGRESO SEGURO DISPONIBLE

Tiempo

Q (kW)

TO

TD

TR

Final iza proceso de evacuación

Condiciones adversas a los 20 minutos

Instrucciones de salida

Comienza la ext inción manual

Inicia el proceso de evacuación a los 6 minutos

Se detecta el fuego a los 4 minutosIgnición efect iva

QDiseño 4 15 306 10

Daños altos

Daños graves

Tiempo (min.)

Progreso de un incendio en el tiempo.

Q

kW

20

TESD

TESR

TO

TD

TR

Finaliza proceso de evacuación

Instrucciones de salida

Comienza la ext inción automática

Inicia el proceso de evacuación a los 6 minutos

Se detecta el fuego a los 4 minutosIgnición efect iva

QDiseño 4 15 306 10

Daños graves

Tiempo (min.)

Progreso de un incendio en el tiempo.

Q

kW

20

TESD

TESR