Montaje, instalación, configuración, programación, puesta en
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Montaje, instalación, configuración, programación, puesta en
Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería de Eléctrica Montaje, Instalación, Configuración, Programación, Puesta en Servicio y Adiestramiento al Conjunto de Sirenas de Alto Alcance del Sistema de Alarma General y Voceo del Complejo Petroquímico de Pequiven-Morón. Edo. Carabobo. Salvador G. Pérez Figueroa Tutor Académico: José Luís Del Valle Tutor Industrial: Elías Díaz Caracas, Septiembre 2005 ii Derecho de autor Quien suscribe, en condición de autor del trabajo titulado “Montaje, Instalación, Configuración, Programación, Puesta en Servicio y Adiestramiento al Conjunto de Sirenas de Alto Alcance del Sistema de Alarma General y Voceo del Complejo Petroquímico de PequivenMorón. Edo. Carabobo”, declara que: Cedo a título gratuito, y en forma pura y simple, ilimitada e irrevocable a la Universidad Metropolitana, los derechos de autor de contenido patrimonial que me corresponden sobre el presente trabajo. Conforme a lo anterior, esta cesión patrimonial sólo comprenderá el derecho para la Universidad de comunicar públicamente la obra, divulgarla, publicarla o reproducirla en la oportunidad que ella así lo estime conveniente, así como, la de salvaguardar mis intereses y derechos que me corresponden como autor de la obra antes señalada. La Universidad en todo momento deberá indicar que la autoría o creación del trabajo corresponde a mi persona, salvo los créditos que se deban hacer al tutor o a cualquier tercero que haya colaborado o fuere hecho posible la realización de la presente obra. ________________________ Salvador G. Pérez Figueroa C.I: 15.395.029 En la ciudad de Caracas, a los nueve (9) días del mes de Septiembre de 2005. iii Aprobación Consideramos que el Trabajo Final titulado “MONTAJE, INSTALACIÓN, CONFIGURACIÓN, PROGRAMACIÓN, PUESTA EN SERVICIO Y ADIESTRAMIENTO AL CONJUNTO DE SIRENAS DE ALTO ALCANCE DEL SISTEMA DE ALARMA GENERAL Y VOCEO DEL COMPLEJO PETROQUÍMICO DE PEQUIVEN-MORÓN. EDO. CARABOBO” Elaborado por el bachiller SALVADOR G. PÉREZ FIGUEROA Para optar al título de INGENIERO ELECTRICISTA Reúne los requisitos exigidos por la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Metropolitana, y tiene méritos suficientes como para ser sometido a la presentación y evaluación exhaustiva por parte del jurado examinador que se designe. En la ciudad de Caracas, Septiembre de 2005. __________________ __________________ José Luís Del Valle Elías Díaz iv Acta de veredicto Nosotros, los abajo firmantes, constituidos como jurado examinador y reunidos en Caracas, Septiembre de 2005 con el propósito de evaluar el Trabajo Final titulado “MONTAJE, INSTALACIÓN, CONFIGURACIÓN, PROGRAMACIÓN, PUESTA EN SERVICIO Y ADIESTRAMIENTO AL CONJUNTO DE SIRENAS DE ALTO ALCANCE DEL SISTEMA DE ALARMA GENERAL Y VOCEO DEL COMPLEJO PETROQUÍMICO DE PEQUIVEN-MORÓN. EDO. CARABOBO” Presentado por el ciudadano SALVADOR G. PÉREZ FIGUEROA Para optar al título de INGENIERO ELECTRICISTA Emitimos el siguiente veredicto: Reprobado ___ Aprobado ___ Notable ___ Sobresaliente ___ Observaciones:______________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ __________________ __________________ __________________ José Luís Del Valle Jorge Rodríguez Elías Díaz v Agradecimientos A mis padres, Magaly y Salvador, a quienes respecto, quiero y admiro. Gracias por todo su comprensión, cariño, consejos, orientaciones y recomendaciones que me han ofrecido en todos los aspectos de la vida, tanto personal como académicamente. Por enseñarme el camino a seguir y alentarme a lograr los retos y metas que me he propuesto. Por su apoyo incondicional en todas las etapas importantes de mi vida y enseñarme las lecciones más valiosas. A mi hermano Simón, por su compañía y soporte en todos los momentos de mi vida brindándome su ayuda incondicional y por todas las grandes experiencias que hemos vivido. A toda mi Familia por todo el cariño que me han brindado y por todos los momentos que hemos compartido juntos. A mis amigos, porque los verdaderos amigos siempre están en los momentos mas importantes sin importar el paso del tiempo. vi Tabla de Contenido Lista de tablas y figuras ............................................................................. x Resumen.................................................................................................. xiii Introducción ............................................................................................... 1 CAPÍTULO I. TEMA DE INVESTIGACIÓN I-1. Planteamiento del problema ......................................................... 3 I-2. Objetivos de la investigación ........................................................ 4 I-2.1. Objetivo General .................................................................... 4 I-2.2. Objetivos Específicos............................................................. 4 I-3. Alcance......................................................................................... 5 I-4. Justificación .................................................................................. 5 CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO II-1. Antecedentes............................................................................... 7 II-2. Generalidades del sonido ............................................................ 9 II-2.1. Sonido................................................................................. 10 II-2.2. Decibel ................................................................................ 10 II-2.3. Reverberación..................................................................... 11 II-2.4. Instrumentos para medir el sonido ...................................... 12 II-2.5. Instrumentos para medir frecuencia.................................... 12 II-2.6. Atenuación .......................................................................... 13 II-2.7. Audición .............................................................................. 13 II-3 Características sobre el sonido en ambientes exteriores ........... 14 II-3.1. Atenuación por distancia..................................................... 14 II-3.1.1. Divergencia................................................................... 15 vii II-3.1.2. Atenuación causada por efectos del suelo ................... 15 II-3.1.3. Barreras........................................................................ 16 II-3.1.4. Efectos de temperatura vertical y viento gradiente. Refracción atmosférica .............................................................. 16 II-3.1.5. Absorción de sonido en la atmósfera ........................... 17 II-3.2. Audición .............................................................................. 17 II-3.2.1. Barreras locales............................................................ 18 II-3.2.2. Ruido ambiental y detectabilidad.................................. 18 II-3.2.3. Daño auditivo................................................................ 19 II-3.3. Estimación de rango de cobertura ...................................... 20 II-4. Comunicación Digital................................................................. 22 II-5. Espectro Electromagnético........................................................ 24 II-6. Planeación para sistemas de alarma en ambientes exteriores.. 25 II-6.1. Determinación de cobertura de alarma ............................... 25 II-6.2. Ubicación de equipos para evitar explosiones .................... 27 II-7. Prueba y uso del Sistema.......................................................... 30 II-8. Clasificación de áreas con posibles atmósferas explosivas ...... 31 II-9. Sistemas y Dispositivos Externos de Alarma............................. 37 II-9.1. Sirenas................................................................................ 37 II-9.2. Altavoces electrónicos (voz y/o sonido) .............................. 38 II-9.3. Cornetas ............................................................................. 38 II-9.4. Valores y especificaciones.................................................. 39 II-10. Equipos y dispositivos ............................................................. 39 II-10.1. Sirenas internas ................................................................ 39 viii II-10.2. Sirenas externas ............................................................... 41 II-10.3. Drivers............................................................................... 44 II-10.4. Unidades de Control (UltraVoice)...................................... 46 II-10.5. Equipos de Baterías.......................................................... 49 II-10.6. Luces estroboscópicas...................................................... 51 II-10.6.1. Modelo 151XST.......................................................... 52 II-10.6.2. Modelo FB2PSTX....................................................... 54 II-10.7. Central de Comando y Control.......................................... 55 CAPÍTULO III. MARCO METODOLÓGICO III-1. Características metodológicas.................................................. 58 III-2. Descripción general del sistema ............................................... 59 III-3. Técnicas e instrumentos........................................................... 61 III-3.1. Software utilizados para la programación de los equipos. . 61 III-3.1.1. SFCDWARE.................................................................... 61 III-3.1.2. SS2000 File Loader ........................................................ 62 III-3.1.3. I_SW ............................................................................... 63 III-3.1.4. Tone Loader.................................................................... 64 III-4. Funcionamiento e instalación del sistema. ............................... 65 III-5. Entrenamiento al personal calificado. ..................................... 107 III-6. Riesgos y limitaciones. ........................................................... 108 III-6.1. Sistema manual. .............................................................. 108 III-6.2. Falla en equipos............................................................... 108 III-6.3. Interferencia en comunicación ......................................... 109 ix CAPÍTULO IV. ANÁLISIS Y RESULTADOS IV-1. Cobertura del Complejo Petroquímico ................................... 111 IV-2. Operación del sistema............................................................ 113 IV-2.1. Sistema centralizado ....................................................... 114 IV-2.1. Control local..................................................................... 116 IV-3. Alarmas visuales y auditivas (sonido y voz). .......................... 117 IV-4. Ubicación de equipos. ............................................................ 121 CAPÍTULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES V-1. Conclusiones........................................................................... 124 V-2. Recomendaciones................................................................... 125 Referencias Bibliográficas...................................................................... 127 APÉNDICE 1: Especificaciones Sirenas Internas .................................. 129 APÉNDICE 2: Especificaciones Sirenas Externas................................. 131 APÉNDICE 3: Especificaciones Unidad de Control ............................... 133 APÉNDICE 4: Especificaciones Equipos de Baterías............................ 135 APÉNDICE 5: Especificaciones Luces 151XST..................................... 137 APÉNDICE 6: Especificaciones Luces FB2PSTX.................................. 139 APÉNDICE 7: Especificaciones SS2000 ............................................... 141 APÉNDICE 8: Especificaciones SFCDWARE........................................ 143 APÉNDICE 9: Glosario de términos....................................................... 144 ANEXOS: Fotos del Proyecto ................................................................ 149 x Lista de tablas y figuras Tablas 1. Niveles decibeles y ejemplos, 11 2. Radiofrecuencias, 24 3. Químicos que forman ambientes explosivos, 33 4. Distribución de equipos por Zonas, 60 5. Activación de eventos de alerta por Estaciones de Comando, 67 6. Leyenda de diferentes estados de las sirenas externas, 78 7. Diferentes alarmas con sus sonidos y mensajes, 118 8. Descripción de los diferentes mensajes de voz, 120 9. Nivel alcanzado por las sirenas exteriores, 122 Figuras 1. Rango efectivo de dispositivos de alarma en ambientes exteriores (Distancia Vs. Decibeles), 21 2. Diagrama de bloques de un sistema de radio digital, 23 3. Plano modelo ubicando los dispositivos de alarma y sus coberturas, 26 4. Altura mínima de montaje para dispositivos de alarma para evitar riesgos en trabajadores de la zona (Altura Vs. Decibeles), 28 5. Altura mínima de montaje para dispositivos de alarma para evitar riesgos en trabajadores de edificios adyacentes (Altura Vs. Decibeles), 29 6. Detalle de sirenas internas, 40 7. Detalle de sirenas externas, 43 xi 8. Detalle de drivers, 45 9. Detalle de unidades de control, 48 10. Detalle de equipos de baterías, 50 11. Detalle de luces estroboscópicas modelo 151XST, 53 12. Detalle de luces estroboscópicas modelo FB2PSTX, 54 13. Detalle de Central de Comando y Control, 56 14. Detalle de Federal Commander Digital System, 57 15. Software SFCDWARE, 62 16. Software SS2000 File Loader, 63 17. Software Tone Loader, 64 18. Estación de Control Principal, 66 19. Programación de botones para alarmas, 69 20. Programación de alarma de Emergencia General, 70 21. Zonas para uso de las alarmas, 71 22. Tipos de sonidos y mensajes pregrabados, 72 23. Plano General del Complejo con ubicación de sirenas exteriores, 73 24. Menú de planos para seleccionar, 74 25. Ubicación de sirena exterior en Edificio Administrativo, 74 26. Ubicación de sirena exterior en Planta Amoníaco, 75 27. Ubicación de sirena exterior en Planta de Acido Sulfúrico, 75 28. Ubicación de sirena exterior en Llenado de Cisternas, 76 29. Ubicación de sirena exterior en Taller Central, 76 30. Leyenda de diferentes estados de las sirenas externas, 77 31. Reporte de sirena externa en el edificio administrativo, 79 xii 32. Programación de alertas para SS2000D de Zona 1, 82 33. Reporte de programación de SS2000D de Zona 1, 83 34. Conexión de drivers, 86 35. Dimensiones de sirena exterior MOD 2008, 87 36. Dimensiones de estructura base para MOD 2008, 88 37. Dimensiones de sirena exterior MOD 6024, 90 38. Descripción de poste e instalación de equipos, 91 39. Descripción de gabinetes, 92 40. Conexión de gabinetes, 94 41. Controlador y amplificador de la unidad de control, 96 42. Instalación de antenas en postes hincados, 97 43. Montaje en pared de sirenas internas, 100 44. Programación de sirenas internas (Informers), 103 45. Descripción de luces estroboscópicas, 104 46. Conexión de luces estroboscópicas, informers y baterías, 106 47. Cobertura actual del Complejo Petroquímico, 112 48. Detalle Central de Comando y Control, 114 xiii Resumen El proyecto “Montaje, instalación, configuración, programación, puesta en servicio y adiestramiento al Conjunto de sirenas de alto alcance del sistema de alarma general y voceo del Complejo Petroquímico de Pequiven-Morón. Edo. Carabobo”, se inicia desde la instalación de los postes donde se ubicarán las sirenas, y la construcción de bancadas para la alimentación de las Sirenas. El proyecto constará de cuatro Sirenas Exteriores con un rendimiento nominal de 121 dB @ 30m, y una con un rendimiento nominal de 112 dB @ 30m. Los equipos descritos anteriormente se encargarán de la señalización acústica de las áreas exteriores del Complejo. Con la finalidad de garantizar la percepción de la señal de alarma en algunas áreas interiores con aislamiento acústico y/o altos niveles de ruido se instalarán un total de veinticuatro mini-sirenas de uso interior (85 dB @ 3m), y dieciséis luces estroboscópicas. Todos los equipos se comandarán y supervisarán vía radio mediante un enlace codificado que previene cualquier activación fortuita y/o maliciosa. El Centro de Comando Principal estará ubicado en el Edificio de Bomberos. Adicionalmente se instalarán cuatro puntos de Comando alternativos ubicados en cuatro plantas del Complejo. Todas las sirenas, con excepción de la ubicada en la parte superior del Edificio Administrativo, se instalarán en postes de una altura comprendida entre 12 y 15 metros, valores estos que optimizan la cobertura de la sirena, de acuerdo a los ensayos realizados por el fabricante. La fuente xiv de poder primaria de cada sirena está constituida por un banco de baterías con una capacidad de respaldo, en caso de falla en el suministro eléctrico, de 168 horas en reposo, y un mínimo de 5 minutos de activación a plena carga luego de este tiempo. Tanto las sirenas interiores como las luces estroboscópicas, cuentan con fuentes de poder y bancos de baterías para el respaldo de los equipos en caso de falla en el suministro eléctrico. El Sistema cuenta con comunicación bi-direccional entre las sirenas y los Centros de Comando, supervisión y reporte del estado del sistema al Centro de Comando Principal, hasta dieciséis mensajes pregrabados a ser emitidos por las sirenas exteriores. 1 Introducción En la ciudad de Morón, Estado Carabobo se encuentra el Complejo Petroquímico Pequiven-Morón (Petroquímica de Venezuela S.A.), la cual es filial de Petróleos de Venezuela y es una planta industrial vital para la producción y comercialización de productos petroquímicos venezolanos. Actualmente este complejo industrial cuenta con un sistema de alarmas para evacuación que no cumple con las exigencias mínimas necesarias de la industria petrolera. Los equipos que conforman los sistemas de alarma general para evacuaciones de plantas industriales son dispositivos que advierten a los trabajadores de cualquier emergencia que suceda en las instalaciones de trabajo. La disposición y utilización de estos equipos va a variar de acuerdo a las necesidades y exigencias que sean requeridas en la planta industrial. El diseño para la ubicación, montaje, instalación, puesta en marcha y adiestramiento del personal son los objetivos de este proyecto industrial. La implementación de este nuevo sistema de alarmas general, va a permitir la cobertura total del Complejo Petroquímico, lo cual es de vital importancia. Este nuevo sistema de alarmas general, sustituirá por completo el antiguo sistema. El sistema a instalarse consta de cuatro sirenas, las cuales constan cada una de ellas de un Arreglo de Difusores Modulator 6024 y una Unidad de Control (UltraVoice), con un rendimiento nominal de 121 dB @ 30m, distribuidas por el Complejo de manera de garantizar un mínimo de 85 dB 2 en las áreas operacionales del Complejo Petroquímico, además de veinticuatro mini-sirenas Informer, (85 dB @ 3m) y dieciséis luces estroboscópicas para las áreas interiores. Es importante tener en cuenta que con la elaboración de este proyecto se tomará en cuenta la correcta ubicación de las sirenas así como de la cantidad de difusores para garantizar la cobertura del sistema en toda la extensión del Complejo Petroquímico. CAPÍTULO I. TEMA DE INVESTIGACIÓN 3 I-1. Planteamiento del problema En toda planta industrial se cual sea su área de producción, pero sobre todo en aquellas que se enfocan en la realización de procesos químicos de cierto riesgo (debido al peligro presente para la vida de los trabajadores), es de gran importancia contar con un adecuado sistema general de alarmas que cubra en su totalidad todas la áreas tanto internas (ya sean zonas con aislamiento acústico) como externas del complejo que además se adecue a los niveles de ruido presentes en la planta para que la señal sonora llegue a todos los lugares, y lo haga de una forma perceptible para cualquier trabajador que se encuentre en la zona donde se ocasione la emergencia. Debido al desarrollo y crecimiento del Complejo Petroquímico PequivenMorón, el sistema de alarmas general presente esta obsoleto ya que existen zonas críticas dentro de la planta en la cual la señal auditiva no es perceptible para las personas presentes con lo cual se exponen a un alto riesgo sus vidas y equipos. De acuerdo a lo extenso del Complejo, así como de la gran variedad de actividades que se realizan en él, los niveles de ruido varían en los diferentes lugares, con lo cual hace aún más necesario un sistema de alarma general que sea capaz de adecuarse a diferentes situaciones y circunstancias. Otro aspecto a tomar en cuenta es la corrosión presente de manera constante en las adyacencias del Complejo Petroquímico debido a los procesos que se realizan. 4 I-2. Objetivos de la investigación I-2.1. Objetivo General El diseño e implementación de un sistema de alarma general que sirva como alerta contra cualquier eventualidad, ya sean incendios, fugas de gases inflamables y tóxicos, o cualquier otro tipo de ambiente de riesgo que pueda presentarse y amenace la vida de las personas que se encuentran tanto dentro como en las zonas adyacentes del Complejo Petroquímico Pequiven-Morón, en concordancia con los protocolos de emergencia de sus instalaciones. I-2.2. Objetivos Específicos • Obtener una cobertura auditiva y visual de todo el Complejo Petroquímico, ya sea en áreas externas (plantas), como en áreas internas (salas de control y edificio administrativo). • Centralizar el monitoreo del sistema en una Estación Principal de Control. • Permitir que cada planta dentro del Complejo Petroquímico pueda activar una alarma de forma local o general, de acuerdo sea el caso de la emergencia. • Enviar un mensaje de voz que sea reproducido por todas las sirenas activadas, en el cual se explique el origen de la emergencia. 5 • Establecer diversos métodos de alerta (sonido, voz, luz) para que cualquier trabajador pueda estar al tanto de forma inmediata de la presencia de algún evento. • Conseguir la puesta en alerta, activación y reacción inmediata del personal y equipos adscritos a las unidades de prevención y control de siniestros. • Informar a las zonas adjuntas a la emergencia para que estén alerta. • Permitir el almacenamiento de todos los reportes producidos al realizarse una alarma, ya sea local o general. • Realizar un entrenamiento adecuado a los encargados de utilizar el sistema tanto en cada planta, como en la Estación Principal de Control. I-3. Alcance El Trabajo consiste en la implementación de un Sistema de Alarma General, compuesto por cinco sirenas de alto rendimiento en las áreas exteriores del Complejo y de un conjunto de luces estroboscópicas y sirenas para uso interior como complemento a las sirenas exteriores, así de los equipos para el Control y Supervisión del Sistema. Obteniendo de esta manera tener una cobertura completa del Complejo Petroquímico Morón y de sus zonas adyacentes. I-4. Justificación 6 La realización de este proyecto surge por la necesidad de reemplazar el actual Sistema de Alarma General de Pequiven Morón debido a su ineficiencia ya que esta formado por una única sirena Federal Signal, la cual es insuficiente para lograr una adecuada cobertura en todas las áreas del Complejo. Debido a esto se decide su sustitución y ampliación por equipos de última tecnología, tanto en áreas interiores como exteriores, con la finalidad de contar la debida señalización en todas los sectores del Complejo de manera confiable. CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO 7 II-1. Antecedentes ELPRO C.A. es una empresa de servicios que tiene treinta y dos (32) años de constituida y establecida en Caracas Venezuela (desde 31-011973.) A partir del año 1976, ELPRO C.A. se ha venido dedicando a la comercialización y mercadeo de Sistemas de Seguridad Industrial destacándose a lo largo de estos años en las disciplinas de Protección contra Incendios (según el decreto presidencial #46), Circuito Cerrado de Televisión, Control de Acceso, Protección Perimetral, Sirenas (de alto y mediano alcance) y Luces (incandescentes o estroboscópicas) para señalizaciones de emergencias en plantas industriales, o alertar a las poblaciones y/o comunidades, etc. En esta gama de especialidades nuestra empresa ha estado capacitada para ejecutar estos sistemas desde su fase de proyecto, luego suministro de los equipos, instalación y puesta en marcha, servicio de post-venta (garantías) y mantenimientos preventivos y/o correctivos. La tecnología y procedencia de estos equipos siempre ha sido originaria de Los Estados Unidos de América de fábricas de renombre internacional con tecnología de vanguardia y que cumplen a cabalidad con todas las normativas que imperan y exigen los entes Norteamericanos además de cumplir las exigencias Canadienses y normas Europeas. La comercialización de estas diferentes especialidades o productos en la gran mayoría de las veces ha sido bajo la figura de Representación Exclusiva para toda Venezuela (con documentación notariada y consignada ante el consulado de Venezuela en Estados Unidos de 8 América) ó como distribuidor autorizado por el representante principal o master acreditado en el país (también cerificada dicha distribución). El mercado principal para la aplicación de estos sistemas en Venezuela se ubica en la industria pesada en general donde se destaca PDVSA y sus filiales; las empresas de la C V G así como el resto del parque industrial privado y publico; aunque también tiene aplicación para el mercado de las instituciones hospitalarias, educacionales, turísticas, comerciales etc., y todas aquellas que demanden o se exijan una confiabilidad y segura protección para sus ocupantes y bienes. En el documento anexo podrán apreciar el resumen de los últimos 20 años donde se destacan trabajos realizados para PDVSA y otras instituciones. Descrita la información anterior, y afín de concretar la finalidad de la presente, procedemos a informarle que de la línea o especialidad en Sistemas de señalización de Sirenas y Luces, ELPRO C.A. ha venido desde el año 1980 actuando en nuestro País como el representante exclusivo de la firma FEDERAL SIGNAL CORPORATION, empresa Norteamericana constituida en 1901 líder mundial en la fabricación de Sirenas y Luces para las aplicaciones antes descritas. (Una mejor y profunda indagación sobre esta firma puede ser lograda desde su página Web: www.federalsignal.com) De esta empresa corporativa y de su división que manufactura las sirenas de alto alcance para espacios exteriores (outdoor warning), ELPRO C.A. ha venido ejecutando numerosas aplicaciones, pero destacándose desde el año 1992 en la realización de proyectos de gran envergadura para la 9 señalizaciones de alerta temprana o de emergencia en la Costa Oriental del Lado de Maracaibo para las poblaciones de Tía Juana, Lagunillas y Bachaquero (por cuenta y orden de Maraven y luego PDVSA Exploración), Pequiven El Tablazo; Planta Ramón Laguna (Enelven Edo. Zulia), Petrolera Ameriven (Jose Edo Anzoátegui), Refinería Pto. La Cruz (en Proceso) y últimamente desde Noviembre del 2004 PEQUIVEN – MORON, quien nos adjudico desde su fase de proyecto el diseño y construcción del Sistema de alarma general y comunicación verbal (señalización para áreas exteriores e interiores) de toda la planta Petroquímica. II-2. Generalidades del sonido El aspecto principal de este proyecto se basa en el conocimiento de las características del sonido de tal forma de poder implantar un sistema que comprende varios arreglos de difusores en sirenas de alto y mediano alcance, que pueda cubrir de manera adecuada toda la extensión del Complejo Petroquímico en el cual se va a instalar. Se analizaran unos conceptos básicos sobre el sonido de tal forma de conocer sus características y de esta manera poder entender los alcances del proyecto así como entender el método que se utilizó para implementar este proyecto en el Complejo Petroquímico. Los equipos de alarma utilizan sonidos para prevenir a los trabajadores y a todas las personas presentes en el sitio de la emergencia, por lo que se 10 debe comenzar con conocer el vocabulario y los principios básicos del sonido que se utilizan en estos casos. II-2.1. Sonido Es una forma mecánica de energía que se mueve del emisor (una voz, un instrumento musical, una sirena, etc.) a un receptor como pequeñas oscilaciones de presión sobre y debajo de la presión atmosférica. Cuando las personas escuchan sonidos, ellos pueden distinguir su intensidad y tono, así como la variación de los mismos con el tiempo. II-2.2. Decibel El nivel del ruido es medido objetivamente usando un medidor del nivel de sonido. Este instrumento ha sido desarrollado específicamente para copiar el funcionamiento del oído humano. El oído humano responde a las variaciones de presión minuciosas en el aire. Estas variaciones de presión pueden ser comparadas a la ondulación en la superficie del agua pero por supuesto no pueden ser vistas. Las variaciones de presión en el aire hacen al tímpano vibrar y esto se oye como sonido en el cerebro. Cuantos más fuertes son las variaciones de presión, más ruidosamente el sonido se oye. El rango de las variaciones de presión asociadas a la vida diaria puede atravesar sobre un rango de millón a uno. En el tope del rango puede estar el sonido de un motor de jet y en el fondo del rango puede estar el sonido de un tornillo al caer. 11 En vez de expresar la presión en las unidades que se extienden a millones de valores, se encontró conveniente agrupar este rango a una escala 0 a 120 y le da las unidades de decibeles (dB). En la Tabla 1 se muestra esta escala de decibeles con ejemplos para cada uno de ellos. Tabla Nº 1 Niveles decibeles y ejemplos. Nivel Ejemplo 0dB 30dB 45dB 60dB 70dB 80dB 90dB 100dB 115dB 120dB El sonido más débil que podemos oír. Biblioteca reservada o en una localización reservada. Espacio típico de la oficina. Restaurante en hora del almuerzo. El sonido de un automóvil que pasa en la calle. Música escuchada en casa. El sonido de un camión que pasa en la calle. El sonido de una banda de música rock en vivo. El límite del sonido permitió en industria. Ocasiona serios danos auditivos. Fuente: Elaboración propia II-2.3. Reverberación Cuando se produce un sonido dentro de un espacio cerrado, múltiple reflexiones aparecen y mezclan dando origen a la reverberación. Es importante tener en cuenta que cuando el sonido se detiene la reverberación continua, pero decreciendo en amplitud, esta disminución de amplitud se produce hasta que el sonido no puede ser escuchado. El tiempo que demora el nivel de sonido de la reverberación en decaer 60 decibeles es conocido como tiempo de reverberación o RT(60). 12 Lugares encerrados de gran tamaño como catedrales, gimnasios, piscinas bajo techo, grandes cuevas son lugares donde la reverberación puede ser claramente escuchada. II-2.4. Instrumentos para medir el sonido Son usados para obtener como resultado las magnitudes del sonido en dB (decibeles). Esta magnitud es relativamente cercana a lo que las personas identifican como intensidad. Así, el dispositivo de alarma audible que produce 110 dB a 100 pies tiene mejor intensidad que el dispositivo que produce solo 100 dB a la misma distancia. Todos los dispositivos de alarma audible para ambientes exteriores están clasificados en términos de su sonido de salida a 100 pies en dB. II-2.5. Instrumentos para medir frecuencia Son utilizados para medir los componentes de la frecuencia del sonido en Hz (hertz). Están relativamente cercanos a lo que las personas relacionan como tono. Los componentes de la frecuencia del sonido de los dispositivos de alarma audible para ambientes exteriores tienen su importancia en determinar cuan lejos el sonido será transportado a través del aire y que tan bien será escuchado. Muchos dispositivos de alarma audibles producen sonidos con una frecuencia que se encuentra entre 300 Hz hasta 1000 Hz. 13 II-2.6. Atenuación Es bien conocido que el sonido decrece en magnitud (en intensidad y en dB) a medida que aumenta la distancia desde el emisor al receptor. Este decrecimiento se conoce como atenuación por distancia, y es causado por diversos factores. La cantidad de sonido disponible para alertar a una persona puede ser calculado siguiendo la siguiente ecuación: Csa = Ssalida Ad en donde: Csa = Cantidad de sonido disponible para alertar (dB) Ssalida = Sonido de salida del dispositivo de alarma audible (dB) Ad = Atenuación por distancia (dB) De esta forma, si es conocido que un dispositivo de alarma audible para ambientes exteriores produce 110 dB a 100 pies, y la atenuación por distancia es 25 dB; entonces la cantidad de sonido restante para alertar a trabajadores y personas es 110 dB – 25 dB = 85 dB. II-2.7. Audición Que la cantidad de sonido disponible para alertar personas sea verdaderamente suficiente va a depender de varios factores. Primero, el sonido de alerta debe ser escuchado por encima de los ruidos del ambiente. Estos ruidos presentes en el ambiente cambian constantemente tanto en intensidad como en tono, dependiendo de las actividades que se estén realizando en las adyacencias de los receptores las cuales pueden producir diferentes niveles de ruido. Segundo, el sonido 14 de alerta debe atraer la atención de los trabajadores y personas presentes en la zona, sin importar cual sea el trabajo que estén realizando. Normalmente, los trabajadores se encuentran concentrados en sus labores que no están pendientes de sonidos ajenos a su trabajo, es por esto que los niveles de sonido utilizados para alertar situaciones de emergencia deben ser adecuados para que todo trabajador sin importar que en su trabajo pueda estar informado de la situación de emergencia presente. Diferentes pruebas han demostrado que para atraer la atención de los trabajadores el sonido de alarma debe ser de 9 dB mayor que el nivel mínimo necesario para que el sonido de alarma sea escuchado (el nivel mínimo variará de acuerdo a la zona donde se aplique). Todos estos factores sugieren que el sonido de alarma debe ser elevado: elevado lo suficiente como para superar la atenuación por distancia, para sobrepasar el ruido ambiental, y para atraer la atención de todos los trabajadores de la zona. Pero, no puede ser demasiado elevado, ya que traería un riego de lesión auditiva para las personas o trabajadores que escuchen el sonido de alarma. Este riesgo, puede ocurrir cuando las personas están expuestas a señales de alarma audibles que exceden 123 dB. II-3 Características sobre el sonido en ambientes exteriores II-3.1. Atenuación por distancia A medida que el sonido se traslada desde el dispositivo de alarma de ambientes exteriores hacia potenciales receptores, puede ser alterado en 15 gran medida por la atmósfera. Por ejemplo, es conocido que la intensidad del sonido decrece mientras que los receptores se encuentran más alejados de la sirena. También, más allá de unos pocos cientos de pies de distancia de la sirena, la intensidad varia con el tiempo, siendo imperceptible en algunos momentos y bastante notorio en otros. Estos efectos, que son característicos de la propagación del sonido en ambientes exteriores son causados por los siguientes factores: II-3.1.1. Divergencia Mientras que el sonido irradia de su fuente, su intensidad decrece a medida que la distancia aumenta debido a que su energía es repartida por áreas más y más grandes. Este decrecimiento es conocido como Divergencia Esférica, esto se debe a que la intensidad del sonido decrece inversamente al cuadrado de la distancia desde el emisor al receptor. II-3.1.2. Atenuación causada por efectos del suelo El suelo produce gran número de efectos que influyen sobre la propagación del sonido sobre su superficie. Quizá el más simple es el conocido como Efecto Interferómetro, el cual ocurre cuando el sonido es propagado a través de una superficie dura y plana. Por cualquier emisor a cualquier altura, existen dos caminos para la onda de sonido entre el emisor y el receptor: una directa, y otra un poco más larga la cual se refleja en la superficie del suelo. Bajo ciertas condiciones, las ondas de sonido llegan al receptor con la interferencia entre los dos caminos 16 cancelándose uno con otro. Existe otro efecto que también ocurre mientras que dos ondas de sonido pueden sumarse (atenuación negativa), teniendo como resultado una ganancia. En el caso en el cual el suelo es suave y absorbe parte del sonido, se produce un efecto mucho más complicado. II-3.1.3. Barreras Es un objeto sólido y largo que frena o interrumpe la línea de visión entre el emisor y el receptor. En general, una barrera puede introducir hasta 20 dB de atenuación. El sonido luego de la barrera se obtiene por difracción alrededor de la barrera o por dispersión del sonido debido al uso de otros caminos de onda. II-3.1.4. Efectos de temperatura vertical y viento gradiente. Refracción atmosférica La velocidad del sonido en el aire aumenta con la temperatura. La temperatura y el viento en la atmósfera cerca del suelo no son frecuentemente uniformes. Esta deformidad atmosférica produce refracción (flexión) de los caminos de ondas del sonido. Cerca del suelo, esta refracción puede tener un efecto en la atenuación del sonido propagado a través de la atmósfera. Durante el día y con clima normal, la temperatura normalmente decrece con la altura (lapso), es por esto que las ondas de sonido de un emisor cercano al suelo son flexionadas a zonas superiores. En ausencia del 17 viento, se forma alrededor del emisor una Sombra Acústica, en la cual ninguna onda directa de sonido puede penetrar. En noches despejadas, el crecimiento de la temperatura con la altura es común cerca del suelo, produciendo un efecto inverso al anterior y la Sombra Acústica desaparece. Sólo en condiciones extrañas un lapso de temperatura será suficiente para sobreponer los efectos del viento y crear una Sombra Acústica completamente alrededor del emisor. II-3.1.5. Absorción de sonido en la atmósfera El sonido es absorbido en la atmósfera dependiendo de la humedad presente. En general, esta pérdida es más pronunciada en altas frecuencias y es mucho menos importante para frecuencias de sonidos producidos por dispositivos de alarma en ambientes exteriores. II-3.2. Audición Los factores más importantes que determinan la capacidad que tienen los sonidos de emergencia que alertan a receptores son las barreras de sonido que se encuentran en las adyacencias de los receptores y los ruidos presentes en el ambiente. A continuación se conocen algunos de ellos: 18 II-3.2.1. Barreras locales Los receptores potenciales que se encuentran en zonas interiores o dentro de vehículos tienen una posibilidad menor de ser alertados por sonidos de emergencia que la posibilidad que tienen los posibles receptores en zonas externas. Esto es debido a la atenuación del sonido al chocar contra la estructura del vehiculo. En general, los dispositivos de sonidos de alarma en ambientes exteriores no deben ser tomados en cuenta para realizar la alerta a personas que se encuentren en vehículos o en edificios a menos que estos estén bastante cerca de la ubicación del dispositivo que emite el sonido de alarma. II-3.2.2. Ruido ambiental y detectabilidad El factor más importante que determina la detectabilidad del sonido es la relación señal ruido medido a través de un rango de frecuencias alrededor de la frecuencia de la señal. La parte de ruido presente en esta relación es conocido como el ruido ambiental o ruido de fondo en la ubicación del receptor. Así, para un nivel dado de la señal de alarma, el ruido de fondo es crítico para determinar la eficacia de la señal de alarma. Estudios recientes han mostrado que el ruido ambiental o de fondo en un área o zona determinada viene relacionado con la densidad de población presente en ese sector. Esta relación se establece ya que los niveles de ruido ambiental que existen casi siempre son generados por vehículos, tráfico, etc. Aunque para zonas industriales el ruido viene en su mayoría del funcionamiento de las máquinas y equipos presentes. 19 Estas pruebas han demostrado también que el nivel de sonido de los dispositivos de alarmas debe ser de 9 dB mayor que el nivel de sonido detectable bajo condiciones de trabajo normal, para que de esta forma pueda atraer la atención de los trabajadores. II-3.2.3. Daño auditivo Antes de realizar la puesta en marcha del sistema de alarmas, es importante que se realicen pruebas de los dispositivos de sonido, estos dispositivos deben ser ubicados y operados de tal forma que ninguna persona este expuesta a niveles de sonido elevados que puedan causar algún daño auditivo. Un límite conveniente para esta intención, basada en recomendaciones del CHABA (Committee on Hearing, Bioacoustics and Biomechanics) es de 123 dB. Sonidos elevados, aunque no sean potencialmente dañinos, pueden resultar molestos para algunas personas que se encuentren en las zonas adyacentes. Los operadores de los sistemas de audio para ambientes exteriores deben tener en cuenta esto y deben realizar lo siguiente; minimizar la frecuencia y duración de las pruebas de los dispositivos de alarma de ambientes exteriores. Evitar ubicar los dispositivos de alarma muy cerca de lugares que sean bastante propensos a ruidos y sonido muy elevados. 20 II-3.3. Estimación de rango de cobertura Todos los factores que se explicaron anteriormente sobre perdidas por propagación y detección de la señal han sido combinados para obtener la eficiencia de la señal de alarma. El rango de cobertura de cualquier dispositivo de sonido de ambientes exteriores puede ser determinado por la Figura 1 basándose en la clasificación de sonido de salida de los dispositivos de alarma a 100 pies. Con este gráfico se puede saber, por ejemplo que, un dispositivo de alarma clasificado con 120 dB tendrá un rango de alcance de alrededor de 3.700 pies o 1,1 Km. cuando sea instalado en zonas altas como techos de edificaciones o postes acondicionados. Para el caso que sea montado en lugares mas bajos cubrirá alrededor de 1.200 pies o 0,35 Km., esto por supuesto dependerá de la altura que se utilice. La curva superior de la Figura 1 es aplicable a ambientes en los cuales el nivel para las señales de alerta es de 70 dB y tienen una atenuación de 10 dB al llegar al doble de la distancia de prueba (100 pies). La curva inferior de la Figura 1 es aplicable para zonas con un nivel de ruido de fondo o ambiental mas elevado por lo que aquí se deben tomar en cuenta niveles mayores de atenuación al doblar la distancia de prueba, esto varía para cada zona y se deberán realizar pruebas en sitio para determinar exactamente las condiciones, esta curva se utiliza como una referencia. Dos características importantes de esta gráfica que deben ser tomadas en cuenta, primero es que los valores mostrados en esta gráfica tal vez puedan tener una pequeña diferencias del actual valor de los sonidos de 21 acuerdo a las condiciones del ambiente, por lo que se debe tomar este gráfico como una referencia; en segundo lugar es la existencia de dos curvas, una para equipos sobre techos de edificios y la otra curva para equipos no instaladas sobre techos de edificios. Es de gran importancia y recomendado que los equipos siempre sean instalados en edificaciones sobre tres o cuatro pisos de altura para evitar de esta forma que los sonidos emitidos puedan ocasionar daños auditivos a las personas que se encuentren cerca de los dispositivos de alarma. Figura Nº 1. Rango efectivo de dispositivos de alarma en ambientes exteriores (Distancia Vs. Decibeles) Fuente: FEMA CPG 1-17 Outdoor Warning Systems Guide. 22 II-4. Comunicación Digital El término comunicaciones digitales abarca un área extensa de técnicas de comunicaciones, incluyendo transmisión digital y radio digital. La transmisión digital es la transmisión de pulsos digitales, entre dos o más puntos, de un sistema de comunicación. El radio digital es la transmisión de portadoras analógicas moduladas, en forma digital, entre dos o más puntos de un sistema de comunicación. Los sistemas de transmisión digital requieren de un elemento físico, entre el transmisor y el receptor, como un par de cables metálicos, un cable coaxial, o un cable de fibra óptica. En los sistemas de radio digital, el medio de transmisión es el espacio libre o la atmósfera de la Tierra. En un sistema de transmisión digital, la información de la fuente original puede ser en forma digital o analógica. Si está en forma analógica, tiene que convertirse a pulsos digitales, antes de la transmisión y convertirse de nuevo a la forma analógica en el extremo de recepción. En un sistema de radio digital, la señal de entrada modulada y la señal de salida demodulada son pulsos digitales. En el caso de este proyecto, debido a las características especificas del terreno donde se va a realizar la instalación, la técnica de comunicación digital que se va a utilizar es radio digital. Los elementos que distinguen un sistema de radio digital de un sistema de radio AM, FM, o PM, es que en un sistema de radio digital, las señales de modulación y desmodulación son pulsos digitales, en lugar de formas de ondas analógicas. El radio digital utiliza portadoras analógicas, al igual 23 que los sistemas convencionales. En esencia, hay tres técnicas de modulación digital que se suelen utilizar en sistemas de radio digital: transmisión (modulación) por desplazamiento de frecuencia (FSK), transmisión por desplazamiento de fase (PSK) y modulación de amplitud en cuadratura (QAM). En un sistema de radio digital, en el transmisor, el precodificador hace la conversión de nivel y a continuación codifica, o agrupa, los datos que llegan en una palabra de control que modula a la portadora analógica. La portadora modulada se conforma o filtra, se amplifica y a continuación se transmite por el medio de transmisión hasta el receptor. En el receptor, la señal de entrada se filtra, amplifica y se aplica a continuación al circuito demodulador, que reproduce la información de la fuente original. Los circuitos de reloj y de recuperación de portadora eliminan la información de la portadora y del reloj de sincronización de la señal modulada que entra, (véase Figura 2) Figura Nº 2. Diagrama de bloques de un sistema de radio digital. Fuente: Sistemas de Comunicaciones Electrónicas 24 II-5. Espectro Electromagnético Se denomina espectro electromagnético al conjunto de ondas electromagnéticas. Van desde las de menor longitud de onda, como son los rayos cósmicos, los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio. El término Radiofrecuencia (RF), se aplica a la porción del espectro electromagnético en el que se pueden generar ondas electromagnéticas aplicando corriente alterna a una antena, (véase Tabla 2). Tabla Nº 2 Radiofrecuencias. Nombre Extra baja frecuencia (Extremely low frequency) Ultra baja frecuencia (Ultra low frequency) Muy baja frecuencia (Very low frequency) Baja frecuencia (Low frequency) Media frecuencia (Medium frequency) Alta frecuencia (High frequency) Muy alta frecuencia (Very high frequency) Ultra alta frecuencia (Ultra high frequency) Abreviatura Banda ITU ELF 1 ULF 2 VLF 3 3-30 kHz 100 Km. - 10 Km. LF 4 30-300 kHz 10 Km. - 1 Km. MF 5 300-3000 kHz 1 Km. - 100 m HF 6 3-30 MHz 100 m - 10 m VHF 7 30-300 MHz 10 m - 1 m UHF 8 300-3000 MHz 1 m - 100 mm Frecuencias Longitud de onda Inferior a 3 Hz > 100000 Km. 100000 Km. - 1000 Km. (100 Mm - 1 Mm) 3-300 Hz 1000 Km. - 100 300-3000 Hz Km. 25 Nombre (Continuación) Super alta frecuencia (Super high frequency) Extra alta frecuencia (Extremely high frequency) Abreviatura (Continuación) Banda ITU (Cont.) Frecuencias (Cont.) Longitud de onda (Cont.) SHF 9 3-30 GHz 100 mm - 10 mm EHF 10 30-300 GHz Sobre 300 GHz 10 mm - 1 mm < 1 mm Fuente: Elaboración propia con base II-6. Planeación para sistemas de alarma en ambientes exteriores II-6.1. Determinación de cobertura de alarma Lo principal para realizar la planeación de sistemas de alarmas para ambientes exteriores es la utilización de planos topográficos de la zona en la cual se va a trabajar además de la utilización para guía de los rangos de sonido de los dispositivos de sonidos a utilizar, lo cual va a variar de acuerdo al dispositivo que se utilice. Para realizar la planeación de la implementación de estos sistemas se debe primero localizar la existencia de edificaciones altas en la zona de trabajo que puedan obstruir el sonido comportándose como barreras, además de los sitios que presentan un grado mas elevado para la formación de áreas de riesgo. Ubicando estos lugares se puede tener una primera idea de donde pueden ser instalados las sirenas a utilizar en ambientes exteriores, una vez hecho esto se debe comprobar que los lugares escogidos cuentan con todo lo necesario para la instalación de estos dispositivos (condiciones del terreno, disponibilidad de fuentes de 26 alimentación para los dispositivos, entre otros); otros aspectos importantes es conocer si los lugares elegidos tienen permiso para instalar estos dispositivos. Una vez establecidos los lugares se deben trazar su cobertura de acuerdo a sus características y de la zona, para de esta manera comprobar si existe algún lugar que no llegue la cobertura de sonido de los dispositivos, (véase Figura 3). Figura Nº 3. Plano modelo ubicando los dispositivos de alarma y sus coberturas Fuente: FEMA CPG 1-17 Outdoor Warning Systems Guide. 27 Los lugares más comunes y recomendados para la instalación de dispositivos de alarma son los lugares con más ruido, ya sea cerca de plantas de procesos que produzcan bastante ruido, lugares en los cuales exista una línea de visión bastante buena hacia las demás zonas, es decir, que no tengan ninguna barrera cercana y además antes de todo que la zona escogida tenga permiso para ser utilizada y no ponga en riesgo ni a personas ni a equipos cercanos. Con la realización de este análisis y diseño previo plasmado en el mapa del área se puede conocer un estimado de la cantidad y características de dispositivos de alarmas a utilizar. II-6.2. Ubicación de equipos para evitar explosiones La ubicación de cada uno de los dispositivos se debe realizar tomando en consideración los factores para obtener una buena cobertura. Las instalaciones también deben ser ubicadas para evitar que cualquier persona se exponga a niveles de ruido superiores a los permitidos poniendo en riesgo su condición auditiva. En general, otro requerimiento importante es que las instalaciones de dispositivos grandes como sirenas deben instalarse con una altura adecuada sobre el nivel del suelo para que de esta manera el sonido alcance mayor cobertura y no incida directamente sobre las personas evitando de esta manera ocasionarles algún daño. En la Figura 4, se observa la mínima altura necesaria para cumplir este requerimiento. Es importante tener en cuenta que esta figura ha sido establecida para un modelo determinado de dispositivo. Cada 28 dispositivo tienes sus características y requerimientos particulares, los cuales son dados por su fabricante. Figura Nº 4. Altura mínima de montaje para dispositivos de alarma para evitar riesgos en trabajadores de la zona (Altura Vs. Decibeles) Fuente: FEMA CPG 1-17 Outdoor Warning Systems Guide. En algunas áreas, pueda ser necesario realizar el montaje de los dispositivos de alarma en lugares adyacentes a edificios. Cuando esto 29 ocurra, los dispositivos deben ser instalados de acuerdo a como se especifica en Figura 5. Figura Nº 5. Altura mínima de montaje para dispositivos de alarma para evitar riesgos en trabajadores de edificios adyacentes (Altura Vs. Decibeles) Fuente: FEMA CPG 1-17 Outdoor Warning Systems Guide. 30 II-7. Prueba y uso del Sistema Una vez realizada la instalación del sistema de alarma y antes de poner el sistema en marcha, la gerencia encargada debe asegurarse que los trabajadores de todas la áreas tengan conocimiento de los sonidos y señales, y él porque se activan cada unos de ellos, deben diferenciar entre los sonidos de alerta y los sonidos de prueba, además que cada uno de los dispositivos esté funcionando correctamente. Existen varias recomendaciones y pasos a seguir para realizar pruebas al momento de adiestrar y preparar a los trabajadores para que conozcan el operativo del sistema de alarma. Se deben definir pruebas del sistema de alarma completo aproximadamente una vez al mes, e informar de dichas pruebas a todos los trabajadores del Complejo. La prueba para la señal de “Atención” o “Alerta” debe ser un sonido estable no mayor de un minuto, luego seguido por un minuto de silencio; luego de esto se debe realizar la prueba para la señal de “Alarma General” la cual no debe ser mayor de un minuto. Es importante que se anuncie durante todas las pruebas que la duración de las señales en las mismas serán iguales o menores a un minuto, pero que en el caso de presentarse una emergencia la duración de las señales de alerta será de entre tres a cinco minutos en ciclos repetitivos. 31 II-8. Clasificación de áreas con posibles atmósferas explosivas Debido a que las áreas de trabajo en este proyecto, tienen alto grado de peligro. En ellas se debe trabajar con altas medidas de seguridad industrial. Es de gran importancia que en ellas se cumplan estándares de prevención, alerta y evacuación para evitar cualquier daño de algún trabajador. Todo el complejo Petroquímico se rige por estándares nacionales e internacionales, abarcando todos los aspectos referidos a la seguridad tanto de los trabajadores como de los equipos. Ya que en el ambiente de trabajo existe la presencia de gran variedad de químicos, debido a los procesos que se realizan en las plantas, aunado a que las temperaturas se elevan en gran medida, se hace indispensable que se utilice una clasificación de las áreas de trabajo, de esta forma se pueden diferenciar las zonas de alto riesgo o zonas peligrosas y por lo tanto se podrán seleccionar los equipos a utilizar en este proyecto que sean adaptables para estas zonas. Utilizando como guía el NEC (Nacional Electrical Code) en su artículo 500 (Zonas Peligrosas) se logra hacer la clasificación de las Plantas dentro del Complejo Petroquímico. Este artículo especifica los requerimientos para cableado y equipos eléctricos para todos los voltajes a utilizar en lugares donde puedan existir peligros por fuego o explosión, debido a la presencia de gases inflamables, vapores inflamables, líquidos inflamables, polvos inflamables y fibras inflamables. 32 Se consideran áreas de riesgo, aquellas en las cuales puedan formarse atmósferas explosivas en cantidades tales que resulte necesaria la adopción de precauciones especiales para proteger la seguridad y la salud de los trabajadores afectados. Se consideran áreas que no presentan riesgo, aquellas en las que no es posible la formación de atmósferas explosivas en cantidades que resulte necesario la adopción de precauciones especiales. Las sustancias inflamables o combustibles se considerarán sustancias capaces de formar atmósferas explosivas, a no ser que el análisis de sus propiedades demuestre que, mezcladas con el aire, no son capaces por sí solas de propagar una explosión. Las capas, depósitos y acumulaciones de polvo inflamable deben ser tratados como cualquier otra fuente capaz de formar atmósferas explosivas. En la Tabla 3 están los materiales que han sido clasificados en Grupos A, B, C y D. Además de éstos, existen otros materiales peligrosos que no han sido clasificados y que no se incluyen en esa tabla. • Grupo E: atmósferas que contengan polvo metálico, incluyendo aluminio, magnesio, entre otros. Además existen metales con características peligrosas similares teniendo una resistividad de 102 ohm-centímetro o menos. • Grupo F: atmósferas que contengan carbón negro, tiza, cal; además de atmósferas que contengan estos polvos sintetizados por otros materiales y teniendo una resistividad mayor que 102 ohm-centímetros pero igual o menor que 108 ohm-centímetros. 33 • Grupo G: atmósferas que contengan fluor, almidón, grano, o combustible plástico o polvos químicos que tengan una resistividad mayor a 108 ohm-centímetro. Los equipos en este proyecto que van a ser utilizados en ambientes peligrosos, ya sean en áreas externas o en áreas internas fueron probados y certificados por estándares internacionales. Los equipos a utilizar deben ser aprobados no sólo por la Clase de la zona, sino también por las características de polvos, vapores, fibras y gases presentes. Tabla Nº 3 Químicos que forman ambientes explosivos. Chemicals by Groups Group A Atmospheres Chemical Chemical 1-butanol (butyl alcohol) acetylene Group B Atmospheres 2 acrolein (inhibited) arsine 1 butadiene 2 ethylene oxide hydrogen manufactured gases containing more than 30% hydrogen (by volume) 2 propylene oxide propylnitrate Group C Atmospheres acetaldehyde allyl alcohol n-butyraldehyde carbon monoxide crotonaldehyde cyclopropane diethyl ether diethylamine epichlorohydrin 2-butanol (secondary butyl alcohol) n-butyl acetate isobutyl acetate di-isobutylene ethane ethanol (ethyl alcohol) ethyl acetate ethyl acrylate (inhibited) ethylene diamine (anhydrous) ethylene dichloride ethylene glycol monomethyl ether gasoline heptanes hexanes isoprene isopropyl ether mesityl oxide methane (natural gas) methanol (methyl alcohol) 3-methyl-1-butanol (isoamyl alcohol) 34 Group C Atmospheres (Continuación) ethylene ethylenimine ethyl mercaptan ethyl sulfide hydrogen cyanide hydrogen sulfide morpholine 2-nitroporpane tetrahydrofuran unsymmetrical dimethyl hydrazine (UDMH 1, 1-dimethyl hydrazine) Group D Atmospheres acetic acid (glacial) acetone acrylonitrile 3 ammonia benzene butane Chemical (Continuación) methyl ethyl ketone methyl isobutyl ketone 2-methyl-1-propanol (isobutyl alcohol) 2-methyl-2-propanol (tertiary butyl alcohol) 4 petroleum naphtha pyridine octanes pentanes 1-pentanol (amyl alcohol) propane 1-propanol (propyl alcohol) 2-propanol (isopropyl alcohol) propylene syrene toluene vinyl acetate vinyl chloride xilenes 1 Group D equipment shall be permitted for this atmosphere in such equipment is isolated in accordance with Section 501-5(a) by sealing all conduit 1/2-inch size or larger. 2 Group C equipment shall be permitted for this atmosphere if such equipment is isolated in accordance with Section 501-5(a) by sealing all conduit 1/2-inch size or larger. 3 For classification of areas involving ammonia atmosphere, see Safety Code for Mechanical Refrigeration (ANSI/ASRAE 15-1978) and Safety Requirements for the Storage and Handling of Anhydrous Ammonia (ANSI/CGA G2.1-1972). 4 A saturated hydrocarbon mixture boiling in the range 20-135°C (68-275°F). Also known by the synonyms benzine, ligroin, petroleum ether, or naphtha. Fuente: National Electrical Code. Artículo 500. Las zonas dentro del Complejo Petroquímico en las cuales se va a trabajar son consideradas como áreas de riesgo debido a los procesos que se realizan en cada una de ellas. Es importante conocer como están separadas las zonas: 35 • Zona Clase I: son aquellas en las cuales gases y vapores inflamables estén probablemente presentes en el aire en cantidades suficientes para producir explosiones. o Clase I, División 1: son las zonas en que concentraciones combustibles de gases o vapores inflamables existen bajo condiciones normales de operación; o en el caso de la existencia de concentraciones combustibles de gases o vapores puedan existir con frecuencia debido a reparaciones u operaciones de mantenimiento; o por interrupciones o fallas de operación de equipos o procesos que puedan arrojar concentraciones combustibles de gases o vapores y que puedan causar simultáneamente fallas de los equipos eléctricos. o Clase I, División 2: son las zonas en las cuales líquidos inflamables y gases inflamables son normalmente utilizados o procesados, pero dichos líquidos, o gases están confinados en contenedores cerrados o sistemas cerrados en los cuales se producen fugas solo en caso de fallas o rupturas de los contenedores, o en caso de operación anormal del equipo; cuando concentraciones combustibles de gases o vapores son normalmente ventilados, mediante procesos mecánicos, lo cual puede ser peligroso si ocurriera una falla o una operación anormal de los equipos de ventilación; o cuando se produce 36 mezcla de concentraciones combustibles de gases o vapores, a menos que estas mezcla sea ventilada de manera adecuada. • Zona Clase II: son aquellas que se consideran zonas peligros o de alto riesgo debido a que existe presencia de polvo combustible. o Clase II, División 1: son las zonas en las que el polvo combustible se encuentra en el aire bajo condiciones normales de operación en cantidades suficientes para producir mezclas explosivas; o cuando fallas mecánicas o operación anormal de maquinarias o equipos puede causar dichas mezclas explosivas, y puede producir una fuente de incendio a través de fallas de equipos eléctricos; o cuando polvo combustible que sea eléctricamente conductivo puede presentarse. o Clase II, División 2: son las zonas en las cuales el polvo combustible no esta normalmente suspendida en el aire en cantidades suficientes para producir mezclas explosivas, y acumulación de polvo son normalmente insuficientes para interferir con la operación normal de equipos eléctricos y otros aparatos; o cuando el polvo se encuentra suspendido en el aire como resultado de un funcionamiento defectuoso de los equipos, y acumulaciones de polvo que puedan ser combustibles y que se formen debido a operación anormal o falla de equipos eléctricos u otros aparatos. • Zona Clase III: son aquellas que se consideran peligrosas o de alto riesgo debido a la presencia de fibras combustibles, pero dichas 37 fibras generalmente no se encuentran suspendidas en el aire en cantidades suficientes para producir explosiones. o Clase III, División 1: son las zonas en las que se maneja, usa o manufactura fibras inflamables o materiales que producen fibras combustibles. o Clase III, División 2: son las zonas en las cuales se guardan o almacenan fibras combustibles. II-9. Sistemas y Dispositivos Externos de Alarma II-9.1. Sirenas Son los dispositivos mas usados para sistemas de alarmas exteriores. Las sirenas son capaces de producir sonidos muy intensos al cortar el flujo del gas comprimido (usualmente aire). La frecuencia fundamental (pitch o tono) del sonido de la sirena está determinada por la tasa a la cual el flujo es cortado, en ciclos por segundo. Es importante decir que algunas sirenas, conocidas como sirenas de dos tonos, generan dos frecuencias simultáneamente mediante el uso de dos tasas de corte del flujo del aire. Las sirenas son energizadas por motores eléctricos, motores de gasolina, aire comprimido o vapor. Las sirenas manejadas por motores eléctricos son las de uso más común. Algunas sirenas son no direccionales, es decir, que continuamente producen el mismo sonido en todas direcciones horizontalmente del emisor, Sin embargo, las sirenas más potentes usan una corneta que irradia un beam de sonido en una sola dirección. La corneta gira varias 38 veces por minuto, de esta manera el beam recorre por completo el área alrededor de la sirena. Para un receptor estacionario, el sonido de esa sirena aumenta y disminuye en intensidad a medida que la corneta realiza su recorrido. II-9.2. Altavoces electrónicos (voz y/o sonido) Estos dispositivos tienen la ventaja que pueden transmitir tanto sonidos de sirenas como también mensajes de voz. Con estas características, pueden ser usados para transmitir cualquier mensaje de emergencia o de alerta a los trabajadores seguido por sonidos de alarma. Sin embargo, su capacidad de salida es menor que la de las sirenas, es por esto que tal vez se necesiten una cantidad mayor de altavoces electrónicos que de sirenas para cubrir una zona determinada. Es importante conocer que algunas reflexiones de sonido en grandes superficies o mensajes simultáneos de varios altavoces a diferentes distancias pueden cercenar la señal de tal forma que algunas personas no puedan entender con claridad los mensajes de voz. II-9.3. Cornetas Las cornetas tienen la ventaja que los sonidos que producen no pueden ser confundidos por aquellos que son producidos por vehículos de emergencia o por sirenas de bomberos. El costo de instalación de estos equipos es bastante económico, además no requieren de mucho mantenimiento y debido a su peso son de fácil instalación. 39 Estos equipos pueden ser alimentados por compresores y equipos similares, además se puede usar fuentes de gas. II-9.4. Valores y especificaciones Los sonidos de salida de los dispositivos de alarmas para ambientes exteriores son dados en sus máximos decibles medidos a 100 pies del dispositivo. Las frecuencias de sonido fundamentales de casi todos los dispositivos de alarma para ambientes exteriores están en el rango entre 300 Hz y 2000 Hz. Por debajo de 300 Hz esta reducido a la sensibilidad del oído humano, con lo cual solo aumenta el ruido ambiental restringiendo de esta manera los rangos de alarma. Por encima de 2000 Hz, los sonidos son mas rápidamente atenuados en la atmósfera, así que el rango de alarmas es también reducido. Los sonidos de los dispositivos de alarmas para ambientes exteriores son generalmente enfocados en el plano horizontal que rodea al dispositivo. El sonido que se irradia hacia arriba del dispositivo se perderá y el sonido que se irradia hacia abajo del dispositivo es innecesario y puede resultar peligroso para personas que estén cerca. II-10. Equipos y dispositivos II-10.1. Sirenas internas Debido a la complejidad de la distribución de las Plantas dentro del Complejo Petroquímico y a la existencia de edificaciones (para usos 40 administrativos o los destinados a los cuartos de control de cada planta), y que dichos edificios logran un alto grado de atenuación de la señales auditivas de zonas externas, es necesario la implementación de sirenas internas que tiene como función, alertar a los trabajadores dentro de los edificios de las emergencias ocurridas en alguna zona del Complejo. Se utilizaran un total de 24 sirenas para áreas interiores, estas son conocidas como Informer. Básicamente dicho equipo es un receptor de tonos de alerta, (véase Figura 6). Figura Nº 6. Detalle de sirenas internas Fuente: Elaboración propia con base información de Federal Signal 41 El Informer incluye un receptor de radio de grado comercial disponible en bandas UHF. Este equipo decodificará señales FSK y los protocolos de Federal Signal 1 El Informer está en la capacidad de generar cuatro distintos sonidos de alarma, los cuales pueden estar seguidos por un mensaje de voz. Además este equipo tiene un panel de información en el cual indica de forma visual (activación de manera intermitente un led) que se ha recibido una alerta de emergencia. Otras características incluyen un indicador de carga de batería, capacidad integrada para realización de diagnósticos, indicador de pruebas, puerto serial (RS232) para cualquier tipo de cambio en su programación. Otro aspecto de gran importancia es la posibilidad de desactivar la opción de monitoreo con lo cual se previene que los usuarios puedan escuchar la actividad en el canal local. Además incluye un transformador y un sistema de baterías de respaldo con el cual el equipo puede funcionar hasta 1-1/2 horas en ocasiones donde existan problemas con la electricidad debido a cualquier emergencia. II-10.2. Sirenas externas El Complejo Petroquímico de Pequiven Morón, posee una gran extensión de terreno en el cual se incluyen todas sus plantas de producción, así como las diferentes edificaciones ya sean zonas administrativas o centros de control de cada planta, estación de bomberos, entre otros. 1 Ver Apéndice 1 Es de 42 primordial importancia que todo este terreno sea cubierto por sirenas que puedan alertar en tiempo real a cualquier persona, ya sea trabajador o visitante dentro del Complejo así como a personas en las adyacencias del mismo sobre cualquier emergencia que ocurra en cualquier zona de la Petroquímica. Es debido a esta importancia que se deben distribuir sirenas externas que logren cubrir todas las zonas del Complejo Petroquímico, tomando en cuenta los niveles de ruido que pueden existir en las distintas áreas. Los arreglos de difusores para las sirenas que se van a utilizar son la serie Modulator Siren Series con Electronic Speaker Arrays. Se utilizaran un total de cinco sirenas para áreas exteriores las cuales variaran en sus características de acuerdo al lugar en los cuales se instalen. Se instalaran cuatro sirenas las cuales están formadas por un arreglo MOD 6024 las cuales irán instaladas en postes debidamente adecuados para tal uso y una sirena también para áreas exteriores pero de menor alcance con un arreglo MOD 2008 la cual se colocará en la azotea del edificio administrativo. En general los dos tipos de arreglos que se utilizarán en este proyecto son iguales, con la diferencia que el MOD 2008 solo utilizará dos módulos activos con cuatro Drivers por módulo, mientras que el MOD 6024 utilizará seis módulos activos con cuatro Drivers por módulo. Para ambos casos, cada Driver, son amplificadores de 100 Watts cada uno, (véase Figura 7). En ambos casos los modelos por características de diseño además de sus respectivos módulos activos tienen incorporados un módulo pasivo que se encontrará ubicado como el 43 módulo inferior y el cual no contiene ningún Driver. La función de este módulo pasivo es la de completar la formación del arreglo de difusores sirviendo únicamente como reflector. Se utilizarán diferentes modelos de sirenas, ya que esto va a depender de la cantidad de decibeles de salida que se necesiten. Figura Nº 7. Detalle de sirenas externas Fuente: Elaboración propia con base información de Federal Signal Las diferentes sirenas que pertenecen a Modulator Siren Series (incluyendo MOD 6024 y MOD 2008), son capaces de producir señales intensas de alarma que abarquen grandes áreas. El eficiente diseño les permite a las sirenas producir un elevado nivel de sonido mientras exigen una demanda moderada de las baterías. 44 Su diseño esta compuesto por módulos, los cuales utilizan cuatro Drivers de 100 Watts cada uno. La cantidad de módulos va a depender del modelo que se utilice2. El arreglo de difusores proporciona una respuesta en frecuencia de 200 a 2000 Hz lo cual proporciona una excelente reproducción de voz además de ofrecer una reproducción de diferentes tipos de tonos de alerta. Todos estos diferentes tonos de alerta y mensajes son enviados al arreglo de difusores mediante la Unidad de Control (UltraVoice). Las reproducciones de voz digital tienen la posibilidad de producir de cuatro a ocho minutos de mensajes de audio. Las sirenas que pertenecen a Modulator Siren Series son equipos excelentes para alerta y notificación de diferentes tipos de emergencias generales o locales, son ideales para lugares donde existan constantemente personas en ambientes al aire libre, como es el caso de ambientes industriales. II-10.3. Drivers Este dispositivo es un elemento de los altavoces. Las partes principales de un driver son, el cono, el imán y la bobina de voz. El cono es la sección del driver que mueve el aire produciendo de esta forma ondas acústicas; la bobina de voz es otra parte importante del driver la cual convierte la señal eléctrica del amplificador en campo 2 Ver Apéndice 2 45 magnético. Este campo magnético fluctúa con la señal eléctrica, haciendo que el imán mueva el cono, creando ondas acústicas. Los conductores del altavoz incluyen los altavoces de agudos, alcance medios y bajos, además pueden ser independientes o integrados a las cornetas, (véase Figura 8). Estos dispositivos forman parte de las sirenas externas que se van a utilizar y su cantidad va a depender de las características de la sirena. Para este proyecto se utilizan Drivers de 100W, incluyendo 4 drivers por modulo (plato o disco) de la sirena. Figura Nº 8. Detalle de drivers. Fuente: Elaboración propia con base información de Federal Signal 46 II-10.4. Unidades de Control (UltraVoice) El controlador UltraVoice combina un sistema de micro-procesador con amplificadores de alta eficiencia lo cual permite utilizar mensajes de voz y tonos optimizados por sirenas electrónicas. Esta Unidad de Control puede generar y amplificar tonos de alerta y además posee siete señales preestablecidas. Cada arreglo de difusores para sirenas exteriores debe tener una Unidad de Control (UltraVoice). UltraVoice ha sido diseñado para ofrecer alta calidad en señales además de reproducción tanto mensajes en vivo como mensajes pregrabados. Además tiene la capacidad de regular volumen del sonido de salida y cuenta con un sencillo software Dynamic Volume Control, el cual se puede utilizar desde cualquier computadora, (véase Figura 9). Entre las características mas importantes de este controlador están: • Siete señales de alarma estándar. • Capacidad de almacenar hasta 16 mensajes de voz digitales. • Botón local para activación de control. • Codificadores y decodificadores FSK, DTMK y MSK para control y monitoreo remoto de las sirenas. • 600 I/O para cableado que permita el control y el monitoreo del estado de las sirena. • Puerto Serial para cableado que permita el control y el monitoreo del estado de las sirena. • 15A relé de salida. 47 • Posibilidad de realizar pruebas silenciosas para monitorear el estado de la sirena. • Posibilidad de sectorizar hasta ocho zonas por unidad de control (UltraVoice), lo que permite controlar el uso de las sirenas por sectores. • Controla la potencia de salida de la sirena con lo cual se puede aumentar o disminuir el sonido para proveer un ambiente seguro al momento de realizar pruebas silenciosas. • Permite al usuario pre-definir funciones de la sirena para distintos escenarios de alerta o emergencia. • Posibilidad de programar el receptor de radio para Low Band, VHF, o UHF. • Posee un software (SFCDWARE) para ser usado sobre plataforma Windows, permitiendo de ese modo la programación de manera remota de sus funciones de una manera sencilla. • Diseñado de tal forma para evitar que existan cables entre las tarjetas internas de la consola, logrando de esta forma que su servicio y revisión sea muy sencillo. Debido a que, en la mayoría de los casos este equipo se instalará en áreas al aire libre, en ambientes industriales, las cuales pueden ser corrosivas y peligrosas para el funcionamiento de equipos electrónicos; este controlador incluye un gabinete cubierto NEMA4, en el cual se almacenan el módulo de control, hasta ocho amplificadores de 400 Watts cada uno (esto dependerá de la cantidad de drivers que se utilicen en el 48 arreglo de difusores). Además las baterías se colocarán en un gabinete aparte igualmente reforzado. Figura Nº 9. Detalle de unidades de control Fuente: Elaboración propia con base información de Federal Signal Toda esta unidad también esta equipada con un conector para programar el modulo receptor (de los mensajes de voz y tonos), ya sea utilizando los protocolos DTMF o FSK. Para que los mensajes de voz previamente grabados puedan ser activador por este controlador, se debe conectar el chip de memoria (IC Chip) correspondiente que posee todos los mensajes guardados3. 3 Ver Apéndice 3 49 La Unidad de Control (UltraVoice) puede ser también un sistema de comunicación Two-Ways conectando simplemente un equipo transmisorreceptor con lo cual permite reportar desde la unidad a la Central de Comando y Control variada información; esta transmisión se realiza utilizando DTMF o el protocolo del Federal Commander Digital System. Al utilizar la unidad para la opción de transmisión Two-Ways se puede enviar cualquiera de la siguiente información: • Estado de la Fuente de Poder AC. • Nivel de Voltaje de Baterías. • Operación de carga. • Nivel de Corriente de activación. • Modo de operación. • Nivel Voltaje y Corriente de Amplificadores. • Señal A. • Señal B. • Prueba Silenciosa (Cornetas y Amplificadores). • Señal Intrusión. • Activación Local. II-10.5. Equipos de Baterías Es fundamental para que exista seguridad total en todas las áreas del Complejo Petroquímico, que todos los dispositivos que conforman el sistema de alarma general estén en funcionamiento en todo momento. Es por esto que es absolutamente necesario que exista para todos los 50 dispositivos un respaldo para su alimentación, ya sea que se ubiquen en tableros preferenciales o bien colocándole equipos de baterías externas que sirvan de respaldo al momento de cualquier falla o problema dentro del Complejo. Los dispositivos que se encuentran ubicados dentro de edificios, ya sea áreas administrativas o cuartos de control de cada una de las plantas, serán alimentados desde tableros preferenciales o mediante el uso de UPS para su respaldo. En el caso de los dispositivos ubicados en lugares donde no pueden ser alimentados por tableros preferenciales, se utilizaran para su alimentación de respaldo equipos de baterías, (véase Figura 10). Figura Nº 10. Detalle de equipos de baterías Fuente: Elaboración propia con base información de Federal Signal 51 Los equipos de baterías que se utilizan en este proyecto van a depender de las características de los dispositivos que van a alimentar, se utilizarán dos modelos diferentes. Ambos proveen una tensión nominal de 12VDC o 24VDC, el cual se puede seleccionar fácilmente; estas baterías obtienen su carga desde una fuente de 120VAC, 60Hz4. La cubierta protectora de acero fue diseñada para instalarse en paredes o cualquier otra superficie vertical. Poseen un juego de dos baterías electrolíticas selladas y conectadas en serie. Todos estos modelos cumplen con estándares internacionales (entre ellos Underwriters Laboratories y NFPA). Uno de los modelos (PS250) esta diseñado para 7 amp-horas de capacidad a 2.5 A. El otro modelo (PS600) esta diseñado para 12 amphoras de capacidad a 6 A. II-10.6. Luces estroboscópicas De acuerdo a lo diferente de los procesos que se realizan en las plantas en las cuales se realizará la instalación y puesta en marcha de este nuevo sistema de alarma, y como en algunos lugares de todas ellas se hace imposible escuchar las sirenas, ya sean externas o internas, debido a el ruido producido por el equipos en funcionamiento, se debe implantar en dichas áreas alertas visuales para que los trabajadores tengan conocimiento de cualquier emergencia. 4 Ver Apéndice 4 52 Es por todo esto que se decide ubicar en zonas previamente establecidas con el soporte y recomendación de los trabajadores de cada una de las plantas, luces estroboscópicas. Como cada planta realiza procesos diferentes, y en cada una de ellas el grado de corrosión o peligro de incendio o explosión es diferente, se instalarán dos modelos diferentes de estas luces estroboscópicas, ajustándose de esta forma a cada necesidad o requerimiento de las plantas. II-10.6.1. Modelo 151XST Este modelo de luces estroboscópicas esta especialmente diseñado para ser instalado en áreas que presenten diversos condiciones de amenaza. Provee ochenta flashes de luz de alta intensidad por minuto. Este modelo de luz para alarmas esta disponible en varios tipos, pero para este proyecto debido a las condiciones de disponibilidad de tableros eléctricos para alimentación, se utilizará el modelo de 12-24VDC, (véase Figura 11). Todos estos modelos cumplen con estándares internacionales (entre ellos Underwriters Laboratories y Canadian Standard Association). Están certificados para su uso en zonas: • Clase I, División 2, Grupos A, B, C y D. • Clase II, División 1 y 2, Grupos E, F y G. • Clase III. 53 Figura Nº 11. Detalle de luces estroboscópicas modelo 151XST Fuente: Elaboración propia con base información de Federal Signal Las luces estroboscópicas del modelo 151XST son bastante resistente contra diversas exposiciones, son resistentes al agua, al polvo, y son bastante resistentes contra la corrosión. Poseen una base de aluminio que facilita su instalación en lugares difíciles, además tienen una cubierta de protección que las protege contra caídas y golpes. Tiene una candela efectiva de 165 y 520.000 cd pico; su corriente de operación es entre 0,6 A y 1,3 A5. Este modelo de luces estroboscópicas son especialmente diseñadas para zonas peligrosas y ambientes corrosivos en los cuales señales brillantes son requeridas. 5 Ver Apéndice 5 54 II-10.6.2. Modelo FB2PSTX Este modelo de luces estroboscópicas es una unidad compacta que produce una luz constante o flashes de acuerdo a lo que se necesite, posee una protección contra explosiones lo cual lo hace bastante resistente y adecuado para zonas de bastante peligro y riesgo, (véase Figura 12). En el caso de este proyecto y de sus características de ubicación, diseño y disponibilidad de tableros eléctricos para su alimentación, se utilizará el modelo de 12-24VDC, con una corriente de operación de 0,18 A6. Figura Nº 12. Detalle de luces estroboscópicas modelo FB2PSTX. Fuente: Elaboración propia con base información de Federal Signal 6 Ver Apéndice 6 55 Todos estos modelos cumplen con estándares internacionales (entre ellos Underwriters Laboratories, Canadian Standard Association y European Harmonized Standards). Están certificados para su uso en zonas: • Clase I, División 1, Grupo C y D. • Clase I, División 2, Grupo A, B, C y D. • Clase II, División 1, Grupo E, F y G. • Clase III. Este modelo de luces estroboscópicas contiene una fuente de alimentación integrada, con la ventaja que su base de aluminio disipa el calor generado internamente con lo que evita que sus componentes se dañen. Los modelos FB2PSTX son adecuados para cualquier área en la cual exista un nivel elevado de ruido y las señales visuales son necesarias específicamente para alertas de emergencias industriales, procesos de control, entre otras. II-10.7. Central de Comando y Control El sistema de alarmas contará con una central de Comando y Control (Federal Commander Digital System) desde la cual se monitoreará y controlará toda la actividad, funcionamiento y estado de las sirenas, tanto internas como externas, que forman parte del sistema de alarmas general. Esta central estará conformada principalmente por un controlador digital para las sirenas, el SS2000D en su modelo de escritorio, (véase Figura 13). 56 Figura Nº 13. Detalle de Central de Comando y Control. Fuente: Elaboración propia con base información de Federal Signal Este equipo, es un versátil controlador que está disponible en modalidad Two-Way para monitoreo de estado y control. Ofrece la posibilidad de codificación de formato FSK. Las secuencias de comandos codificadas que son programables se encuentran almacenadas en memoria no volátil para evitar que sean perdidos o borrados al existir alguna falla de alimentación al equipo. El SS2000D7 ofrece la posibilidad de conectarse a computadoras de escritorio con sistema operativo Windows® vía cable de red (UTP-5) para poder transferir las secuencias de comandos hacia el software 7 Ver Apéndice 7 57 SFCDWARE8 (véase Figura 14). Con este software se puede programar, editar o simplemente almacenar como respaldo las secuencias de comandos codificadas y los parámetros de operación del SS2000D. Figura Nº 14. Detalle de Federal Commander Digital System. Fuente: Fuente: Elaboración propia con base información de Federal Signal La alimentación que es utilizada para el SS2000D es 120 VAC mediante un transformador de pared estándar, además tiene la opción de tener una batería de respaldo en caso de alguna falla eléctrica. 8 Ver Apéndice 8 CAPÍTULO III. MARCO METODOLÓGICO 58 III-1. Características metodológicas. Es el proyecto de implementación de un sistema completo e integral de manejo y alerta de emergencias que surge en vista de lo obsoleto del sistema de alarma general (actualmente desinstalado) cuya función primordial era alertar a las distintas áreas, tanto internas como externas del Complejo, de las diferentes emergencias que pudieran presentarse, por lo que el nuevo sistema completo e integrado permitirá que se accionen los protocolos de seguridad y evacuación de las áreas afectadas o si la emergencia lo amerita de todo el Complejo. Se generó de esta forma un sistema centralizado en el cual se puede llevar un histórico preciso de todos los eventos que ocurran y las medidas de emergencia que se aplicaron para cada caso. Como solución para cubrir esta necesidad presente en el Complejo Petroquímico, se realizó un estudio en el cual se analizaron todas las posibles soluciones para alertar a la población de trabajadores tanto en las plantas como en las zonas adyacentes por lo cual el sistema está conformado por sirenas para ambientes exteriores e interiores y luces estroboscópicas para ambientes ruidosos, cumpliendo con normas y estándares tanto nacionales como internacionales. Con la puesta en funcionamiento de este sistema de alarma general se logrará que todos los trabajadores ya sea de áreas administrativa y de las diferentes plantas puedan tener conocimiento de cualquier emergencia de carácter local o general que pueda presentarse en cualquier momento y además que, siendo un sistema integrado y centralizado permitirá 59 coordinar de manera más sencilla los protocolos de evacuación a seguir por las autoridades competentes. Además de todo lo anterior, se podrá llevar un registro en tiempo real del estado de todos los equipos que forman parte del sistema así como de las emergencias que se presenten. III-2. Descripción general del sistema Para tener una visión completa y organizada de todo el Complejo, este proyecto está conformado de la siguiente manera: • Una Estación de Comando Principal. • Cinco Estaciones de Comando Local. La Estación de Comando Principal está ubicada en la Estación de Bomberos dentro del Complejo Petroquímico, tiene la posibilidad de controlar y visualizar todo el sistema, activar o desactivar cualquier alarma general o local de acuerdo sea considerado por el personal que opera dicha estación. Las cinco Estaciones de Comando Local sólo pueden monitorear y controlar las alarmas y alertas relacionadas con las áreas del Complejo que forman parte de su zona. El sistema general se dividió en tres zonas principales, agrupando las Plantas y Estaciones de Comando Local similares o que presentan cercanías, lo que permite un mejor control desde la Estación de Comando Principal y/o desde las Estaciones de Comando Locales (véase Tabla 4). Debido a que no se obtuvo información precisa de los diferentes niveles de ruido presentes en las diferentes áreas del Complejo, esta información 60 debería ser suministrada por el personal técnico del Complejo, el nivel de sonido de los equipos que conforman el proyecto es de 85 dB, esta decisión fue tomada por las autoridades competentes del Complejo. Es por esto que la distribución y cantidad de equipos presentes en el proyecto permite tener una cobertura completa de las instalaciones con el nivel de ruido seleccionado. Tabla Nº 4 Distribución de equipos por Zonas Zona 1 2 3 Ubicación Planta de Urea Planta de Amoníaco Servicios Industriales Planta de Acido Fosfórico Planta de Acido Sulfúrico Taller Central Llenado de Cisternas Edificio Administr. Sirenas Informer SS2000D Externas* 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Fuentes de Luces Poder PS250 PS600 FB2PSTX 151XST 1 3 1 4 1 4 1 1 4 1 1 1 17 1 * Las Sirenas Externas se encuentran en las adyacencias a las plantas correspondientes Fuente: Elaboración propia La comunicación entre las estaciones de control y los equipos de las diferentes zonas se realizó vía radio, utilizando la frecuencia asignada por el Complejo para tal fin, evitando utilizar alguna banda ocupada. 61 III-3. Técnicas e instrumentos. III-3.1. Software utilizados para la programación de los equipos. III-3.1.1. SFCDWARE Es un programa destinado a la organización y distribución de las sirenas presentes en el sistema, permite indicar en los planos del Complejo la ubicación exacta de las sirenas con sus radios de cobertura, de esta forma se controla el funcionamiento de las mismas con una sencilla selección en pantalla, (véase Figura 15) Permite separar todo el sistema en diferentes zonas, para que la activación de las alarmas se efectúe sólo en las áreas del Complejo que así se requieran. Con este programa se establecen las diferentes emergencias que pueden ser activadas por el sistema (generales o locales), agrupando cada alarma con su sonido y mensaje correspondiente. Se mantiene un monitoreo constante y en tiempo real de las sirenas exteriores, pudiendo conocer en cual momento ocurre alguna falla. Aunque sólo mantiene monitoreo de las sirenas exteriores, puede activar, y desactivar tanto las sirenas exteriores como las sirenas interiores (Informers). Mantiene un historial de todos los eventos y activación de alarmas que han sido impulsadas por el sistema. 62 Figura Nº 15. Software SFCDWARE. Fuente: Elaboración propia. III-3.1.2. SS2000 File Loader Este software se encarga de la programación de las Centrales de Comando y Control (SS2000D) de todas las estaciones, (véase Figura 16). A los botones de funciones del SS2000D se le asignan las diferentes funciones que este equipo va a controlar, manteniendo coherencia en el orden y asignación de la numeración que fue fijada en el SFCDWARE. Este programa sencillamente asigna en los botones del SS2000D las diferentes alarmas con sus respectivas características previamente definidas. 63 Una vez realizado esto, esta información es enviada a los SS2000D respectivos utilizando los puertos serial (DB-9) de cada equipo. Figura Nº 16. Software SS2000 File Loader. Fuente: Elaboración propia. III-3.1.3. I_SW Este programa se encarga de asignar las características de operación de todos los informers, determinando los diferentes sonidos para cada alarma, así como a cual zona corresponden dentro del Complejo y que tiempo de duración tendrán cada una de ellas. 64 Además define los tiempos de operación de los dos relés (que controlarán el funcionamiento de las luces estroboscópicas) que contienen las sirenas interiores (Informers). III-3.1.4. Tone Loader Este software es un generador de tono, permite modificar tonos existentes, variando sus tiempos y frecuencias, de esta manera compone nuevos y diferentes tonos, (véase Figura 17) Este programa se usó para completar los sonidos que serán utilizados por el Sistema de Alarma General. Figura Nº 17. Software Tone Loader. Fuente: Elaboración propia. 65 III-4. Funcionamiento e instalación del sistema. La Estación de Control Principal esta conformada por una Central de Comando y Control (SS2000D), que controla todas la sirenas externas e internas; un computador de escritorio que contiene el software de monitoreo y control de equipos (SFCDWARE); una radio base la cual envía las señales de comando de las sirenas y recibe el estado operación para el monitoreo de las sirenas; esta radio base tiene asociada una antena la cual se encuentra instalada en el techo de la Estación de Bomberos. Debido a que el funcionamiento de esta estación es primordial para el correcto funcionamiento de todo el proyecto, es necesario que se cuente con alimentación de respaldo para el caso que exista fallas en el suministro de energía eléctrica; en este caso se decidió incorporar un UPS en lugar de conectarse a tableros preferenciales aunado a esto se pudo constatar que no existe ningún tablero en las cercanías de la Estación de Bomberos. Tomando en cuenta el consumo de cada uno de los equipos (17,7A en total) se seleccionó un UPS de 20A y 5KVA con lo cual se puede suministrar sin problema, energía eléctrica, a todos los equipos que forman parte de la Estación de Control Principal en cualquier momento o circunstancia. En la Figura 18 se encuentra la manera en la cual están conectados los equipos que conforman la Estación de Control Principal. 66 Figura Nº 18. Estación de Control Principal. Fuente: Elaboración propia La Central de Comando y Control (SS2000D) se encuentra conectada a un computador de escritorio (puerto serial o DB-9 de ambos equipos, utilizando el protocolo RS-232), en el cual se encuentra instalado el software de apoyo gráfico y programación (SFCDWARE), este permite visualizar en tiempo real, de manera gráfica y animada los eventos de emergencia que ocurran en cualquier zona, además permite activar, 67 desactivar y obtener reportes del funcionamiento de las sirenas externas y unidades de control; el SFCDWARE está programado de acuerdo a los protocolos estructurados siguiendo las exigencias, recomendaciones y necesidades de los operadores del Complejo, dichos protocolos cubren todos los eventos y emergencias previsibles dentro de las instalaciones (véase Tabla 5). Tabla Nº 5 Activación de eventos de alerta por Estaciones de Comando Descripción Alerta Emergencia General Fin Emergencia General Falsa Alarma Escape Amoníaco General Escape Sulfúrico General Emergencia Zona 1 (Amoníaco y Llenado Cisternas) Estación de Comando Local1* Local2** Local3*** Principal (Zona1) (Zona2) (Zona3) X X X X X X X X X X Escape Zona 1 (Amoníaco y Llenado Cisternas) X X Voceo Zona 1 (Amoníaco y Llenado Cisternas) X X Emergencia Zona 2 (Sulfúrico y Talleres) X X Escape Zona 2 (Sulfúrico y Talleres) X X Voceo Zona 2 (Sulfúrico y Talleres) X X Emergencia Zona 3 (Administrativo) Voceo Zona 3 (Administrativo) Simulacro General Fin Simulacro General Fin Emergencia Zona 1 (Amoníaco y Llenado Cisternas) Fin Emergencia Zona 2 (Sulfúrico y Talleres) X X X X X X X X X X 68 Descripción Alerta (Continuación) Fin Emergencia Zona 3 (Administrativo) Prueba General Fin Prueba General Principal (Cont.) Local1* Local2** Local3*** (Zona1) (Zona2) (Zona3) (Cont.) (Cont.) (Cont.) X X X X * Existen tres Estaciones de Comando Local en la Zona 1 ** Existen dos Estaciones de Comando Local en la Zona 2 *** Existe una Estación de Comando Local en la Zona 3 Fuente: Elaboración propia Las Estaciones de Comando Locales ubicadas en los cuartos de control de las diferentes plantas están conformados por los mismos equipos que la Estación de Comando Principal, a diferencia de esta, no poseen computador y sólo pueden controlar los equipos ubicados en su Zona. En la Figura 19, se encuentran las diferentes alarmas para las cuales se basó la programación de las sirenas externas e internas, utilizando el software (SFCDWARE). En la Figura 19 se observan todos los botones que permitirán accionar cada una de las diferentes alarmas en las Zonas del Complejo que así correspondan. Este software (SFCDWARE) está ubicado únicamente en la Estación de Comando Principal y está programado para ejecutar cualquier activación o desactivación de alarmas en cualquier Zona en el momento que el operador así lo considere necesario. Para cada uno de las diferentes alarmas existe una programación particular, la cual se adecua a los protocolos de seguridad establecidos por las autoridades del Complejo, debido a esto cada alarma tiene asociado una o varias Zonas, 69 un sonido de alerta y un mensaje de voz pregrabado, además en algunos casos, simplemente es para realizar anuncios de voz no grabados. Antes de realizar cualquier programación de las diferentes alarmas, fueron introducidos a la base de datos del programa todos los sonidos con lo que contará el sistema, de esta forma al efectuar la programación de los diferentes botones sólo se debe asociar al sonido que corresponda Figura Nº 19. Programación de botones para alarmas. Fuente: Elaboración propia Una vez configurados todos los botones se procedió a asociarlos con sus respectivos sonidos además de establecer las Zonas en las cuales se 70 escuchará cada alarma. En la Figura 20 se observan las posibilidades de programación para la alarma de Emergencia General Figura Nº 20. Programación de alarma de Emergencia General. Fuente: Elaboración propia Con esta pantalla se programó todas las posibles opciones, desde cual sonido utilizar hasta en que Zona del Complejo poder ser escuchada. En la parte 1 de la Figura 20 se tiene la opción de seleccionar una o varias Zonas del Complejo en el cual se escuchará dicha alarma, simplemente se debe escoger todas las Zonas que se desee añadir a la programación, utilizando Add Zone (Añadir Zona) como se observa en la Figura 21. 71 Figura Nº 21. Zonas para uso de las alarmas. Fuente: Elaboración propia Se puede observar las tres Zonas que fueron establecidas según los protocolos de seguridad, en este caso por ser la alarma de Emergencia General, debe ser escuchada en todas las Zonas del Complejo por lo que se seleccionaron las tres Zonas existentes una por una. La opción 2 de la Figura 20 se utiliza para seleccionar el sonido y mensaje de voz que emitirá la alarma de Emergencia General al ser activada (véase Figura 22) Para el caso de esta alarma se seleccionó la opción que forma parte de los sonidos y mensajes definidos dentro del protocolo de seguridad del Complejo. 72 Figura Nº 22. Tipos de sonidos y mensajes pregrabados. Fuente: Elaboración propia Una vez que se definieron estas opciones se procedió a programar los cambios en las opciones 3 y 4 de la Figura 20 respectivamente. Este método que se utilizó para la programación de la alarma de Emergencia General se repitió con las alarmas restantes, asignándole el sonido a la sirena y su área respectiva. Al definir y establecer toda la programación de las alarmas que serán controladas por el software (SFCDWARE), se insertaron los planos del Complejo Petroquímico dentro del programa ubicando en ellos botones que semejarán las sirenas externas en las distintas Zonas; con esto el operador tiene la posibilidad de observar el estado de operación, activar y desactivar las sirenas externas de una forma mas rápida. En la figura 23 73 se observa el plano del Complejo, los círculos azules corresponden a la ubicación de las cinco sirenas externas correspondientes. Figura Nº 23. Plano General del Complejo con ubicación de sirenas exteriores. Fuente: Elaboración propia De la misma manera que se observa un plano general del Complejo en el cual se detalla la ubicación de las cinco sirenas, se insertó también el plano de la ubicación de cada sirena externa por separado y de forma más cercana. Esto se logró añadiendo los planos que se desean mostrar 74 dentro del menú de planos disponibles, con lo cual se logra un acceso mas rápido al plano requerido (véase Figura 24) Figura Nº 24. Menú de planos para seleccionar Fuente: Elaboración propia A continuación se observan las cinco sirenas ubicadas en sus respectivas zonas dentro del Complejo. Figura Nº 25. Ubicación de sirena exterior en Edificio Administrativo. Fuente: Elaboración propia 75 Figura Nº 26. Ubicación de sirena exterior en Planta Amoníaco. Fuente: Elaboración propia Figura Nº 27. Ubicación de sirena exterior en Planta de Acido Sulfúrico. Fuente: Elaboración propia 76 Figura Nº 28. Ubicación de sirena exterior en Llenado de Cisternas. Fuente: Elaboración propia Figura Nº 29. Ubicación de sirena exterior en Taller Central. Fuente: Elaboración propia 77 Al señalar la ubicación de las sirenas externas en sus respectivos espacios físicos en los planos del Complejo, ya sea el general o los de cada una de las sirenas, el software (SFCDWARE) señala la sirena en color azul, el estado de funcionamiento de cada sirena tiene un color asignado, de tal forma que el operador puede reconocer que sucede en cada una de las sirenas en cualquier momento que lo considere necesario. Se consideran siete estados posibles en el funcionamiento de las sirenas, las cuales alertan de manera inmediata al operador para que tome las medidas que considere necesarias según los protocolos de seguridad establecidos para cada caso (véase Figura 30) Figura Nº 30. Leyenda de diferentes estados de las sirenas externas Fuente: Elaboración propia A continuación en la Tabla 6 se detalla cada uno de los estados de las sirenas que pueden ser observados desde el software (SFCDWARE). 78 Tabla Nº 6 Leyenda de diferentes estados de las sirenas externas Color Descripción de estado de sirena Reset - Reporte para estado (luz fija) Standby - Sin Fallas (luz fija) Falla - Ver Reporte de Estado (luz fija) Sonando - Sin Fallas (luz intermitente) Sonando - Ver Reporte de Estado (luz intermitente) Activación Local (luz intermitente) o Falsa Alarma (luz fija) Falla de Comunicación (luz fija) Fuente: Elaboración propia Una vez definidas todas estas opciones, al seleccionar alguna sirena (botón) de cualquiera de los mapas, se puede acceder a un reporte completo del estado de la sirena, conociendo como se encuentran los componentes de la misma, a que zona esta relacionada y de manera inmediata se pueden realizar activaciones de todos los sonidos disponibles para esa sirena. Además se tiene la posibilidad de realizar Quiet Test (Prueba Silenciosa). En la Figura 31 se puede observar como es este reporte, para el momento en que se realizó la prueba se seleccionó la sirena externa ubicada en el edificio administrativo. En ese lapso aún no se habían conectado todos los componentes del la sirena y su unidad de control, sólo se verificó la correcta comunicación desde la Estación de Comando Principal con la Unidad de Control de la Sirena (Time Sync, Local Act). 79 Figura Nº 31. Reporte de sirena externa en el edificio administrativo Fuente: Elaboración propia Las demás Estaciones de Comandos de cada una de las Plantas están integradas por equipos iguales a los de la Estación de Comando Principal; es por esto que su instalación y puesta en funcionamiento se realizó de la misma manera en cada caso. Es importante señalar que, solo la Estación de Comando Principal posee un PC son el software SFCDWARE. Sólo 80 para el caso de los SS2000D se varió su programación para que se adaptara a las emergencias y alertas específicas de su zona. Las Centrales de Comando y Control (SS2000D), tienen un modo bastante sencillo de operación, tienen dos maneras diferentes de programación de acuerdo a la modalidad a utilizar (Modo STANDALONE y Modo COMPUTER). La selección de estos modos depende de cómo están conformadas las estaciones de comando; solo para el caso de la Estación de Comando Principal se configuró el SS2000D en modo COMPUTER debido a que esta estación de control se sirve de una computadora con el software SFCDWARE, que actúa como operador del sistema. Para las estaciones de comando restantes los SS2000D se configuraron en modo STANDALONE debido a que no poseen el computador con el software SFCDWARE por lo que el control del sistema se debe hacer directamente con el S2000D. La programación del SS2000D para las diferentes alertas se debe realizar en un computador para luego enviarlo utilizando los puertos DB-9 de ambos equipos. En el caso de la Estación de Comando Principal se realizó utilizando su computador y para el resto de las estaciones, se envió la información mediante una computadora portátil. Se utilizó el SS2000 File Loader para la programación de cada alerta en cada uno de los SS2000D. Se inició la programación de cada equipo estableciendo las diferentes alertas que activa cada uno de ellos y a que función del SFCDWARE correspondían, ya que debe existir una relación entre las funciones 81 definidas para cada alarma de las diferentes zonas en el SFCDWARE con las que se establecieron en el SS2000D de cada Zona. En la Figura 32 se observa la programación para el SS2000D de la Zona 1 (Amoníaco y Llenado de Cisternas). En la Figura Nº 32 se observa la opción de Button Name (Nombre de Botón) esto corresponde al nombre que va a tener la alarma dentro del equipo; Function (Función), viene dado por el orden de programación que se realizó en el SFCDWARE de la Estación de Comando Principal. La opción de Mode (Modo), viene referido al tipo de activación que se desea realizar, para la mayoría de los casos se selecciona la opción Manual, ya que esta le exige al operador de los equipos que seleccione los sitios (sirenas externas e internas) dentro de la zona a los cuales va referida esa alarma. Para la opción Site (Sitio) se debe escoger a cuales equipos que se encuentran dentro de la Zona va a ir referenciada el sonido de la alarma seleccionada, ya que en ciertas ocasiones se puede presentar el caso en el cual se desea que la emergencia sea únicamente anunciada en lugares específicos dentro de cada Zona. Es de gran importancia que, el número que se asignó a la Función de cada alerta se corresponda con el utilizado por el SFCDWARE, ya que dicho programa utiliza los números de cada función para activar o desactivar las alertas de cada zona de manera remota, si existiera un conflicto con las funciones y sus números asignados, el resultado sería un error en el tipo de alarma activada, ocasionando un manejo errado de la emergencia. 82 Figura Nº 32. Programación de alertas para SS2000D de Zona 1 Fuente: Elaboración propia Una vez que la información programada sea enviada al SS2000D se puede obtener un reporte que permite revisar las opciones que han sido programadas, teniendo la posibilidad en cualquier momento de realizar cambios a la programación, (véase Figura 33). Este reporte muestra todas las alertas que han sido programadas con sus respectivas funciones, además realiza un reporte de todas las características del equipo, como su alimentación de energía eléctrica, su modo de operación, comunicación, configuración de sus diferentes parámetros entre otros. 83 La calibración de este equipo es de gran importancia ya que permite establecer la frecuencia en la cual se va a operar. Esto se debe a que el SS2000D debe operar conectada a una radio base. Para la calibración de la radio base, el operador del equipo transmite un tono de modem desde la radio base hasta el SS2000D por diez segundo ininterrumpidos, asegurando que la transmisión se efectuó correctamente. Estos equipos llegaron de fábrica con la calibración ajustada para la frecuencia a utilizar en este proyecto, en este caso solo se confirmó que la calibración se realizó adecuadamente probando la comunicación entre los SS2000D y sus radio bases correspondientes. Figura Nº 33. Reporte de programación de SS2000D de Zona 1 Fuente: Elaboración propia 84 Una vez conectado y programado el equipo SS2000D y antes de realizar pruebas con las sirenas, se procedió a realizar unas pruebas internas en el equipo garantizando así su correcto funcionamiento. El SS2000D posee la opción de auto prueba con lo cual se asegura que todas las funciones del equipo estén operando de manera adecuada. Con esta auto prueba se probaron las secciones o partes más importantes del equipo; la pantalla de comando, los leds indicadores, la corneta, los 3 relays disponibles, el transmisor FSK y el receptor FSK, los cuales son esenciales para la comunicación con la radio base. Esta prueba se realiza comparando los valores obtenidos con los valores por defecto que se deben obtener en una operación correcta, si se presenta alguna diferencia el equipo lo muestra en pantalla. Para todos los SS2000D presentes en este proyecto se realizaron sus respectivas auto-pruebas las cuales reportaron resultados satisfactorios. Al realizar la conexión de la radio base con el SS2000D y con su antena se procedió a chequear que la frecuencia establecida por defecto desde la fábrica por requerimientos de Pequiven fuese de 460,250 MHz basándose en las bandas de radio ya utilizadas en la zona del Complejo Petroquímico. En cada uno de los centros de comandos se instalaron antenas estándar que cubren un rango entre 440 MHz y 470 MHz. Todas se colocaron en el techo de sus respectivos edificios. 85 Todas estas configuraciones, programación, calibraciones y pruebas fueron realizadas en cada uno de los centros de comando presentes en el proyecto. Antes de realizar las instalaciones de las sirenas externas, se instalaron los drivers respectivos en cada uno de los platos activos de las diferentes sirenas, aunque para este proyecto se instalaron dos diferentes modelos de sirenas externas, la instalación de sus respectivos drivers se realizó de la misma manera. Siguiendo las especificaciones del fabricante se realizo la conexión de los diferentes drivers entre si en cada uno de los platos. Para realizar la instalación de los drivers se requirió abrir los platos de las sirenas externas y conectar los diferentes drivers con sus respectivas trompetas y además conectar sus cables de manera adecuada, (véase la Figura 34). Para este proyecto se realizaron dos instalaciones diferentes en el caso de las sirenas exteriores, lo cual dependió de su ubicación dentro del Complejo. La sirena externa con su unidad de control (UltraVoice) que se encuentra ubicada en el edificio administrativo se instaló de una manera totalmente diferente a las sirenas exteriores restantes con sus unidades de control (UltraVoice) respectivas. En este caso de la sirena exterior ubicada en el edificio administrativo se escogió un extremo de la azotea del edificio donde el acceso es permitido y no representa problemas para la instalación y la aplicación de las medidas de reparación y mantenimiento. En primer lugar se consideró la 86 capacidad portante del área seleccionada para sostener toda la estructura y demás componentes de la sirena, la base, y la unidad de control (UltraVoice). Figura Nº 34. Conexión de drivers Fuente: Elaboración propia El arreglo de difusores del edificio administrativo es el MOD2008 y está conformado por tres platos en total, de los cuales dos son activos, conteniendo cada uno de ellos cuatro drivers y un plato pasivo que sólo funciona como reflector del sonido; esta sirena externa incluyendo los 87 cuatro drivers por plato tienen un peso total de 134 Kg., la unidad de control especifica para esta sirena tiene un peso de 121 Kg. La ubicación selecciona debe soportar un peso mínimo de 255 Kg. lo cual fue aprobado por las autoridades del Complejo para el área seleccionada, (véase Figura 35) Figura Nº 35. Dimensiones de sirena exterior MOD 2008 Fuente: Elaboración propia Para este tipo de instalación se analizaron dos métodos de instalación; uno de los cuales es colocar la sirena directamente sobre la estructura del edificio y en el otro caso, la sirena se conecta a una plataforma la cual va conectada al edificio. Por medidas de seguridad y por representar mayor grado de protección se decidió por la opción con la colocación de la 88 plataforma entre la estructura del edificio y la sirena exterior, (véase Figura 36) La base de la plataforma se diseño de tal manera que distribuyera de manera uniforme el peso de la sirena, haciendo la instalación más segura. Esta base para distribución uniforme del peso garantiza 6 kilogramos por pie cuadrado. Figura Nº 36. Dimensiones de estructura base para MOD 2008 Fuente: Elaboración propia Esta plataforma soportará al menos 300 Kg. y hasta de vientos de 60 Km/h. La unidad de control (UltraVoice) de esta sirena se instaló en una de las paredes adyacentes, debido al fácil acceso y cercanía a la sirena con lo cual se disminuye de canalización entre ambos equipos. Debido al peso de esta unidad de control (UltraVoice) y sus respectivas baterías (peso 89 total 121 Kg.), a la pared escogida se le colocó una plancha de soporte. Aunque la unidad de control y las baterías están protegidos por gabinetes de acero inoxidable cumpliendo estándares internacionales para evitar corrosión y daño de equipos, el lugar seleccionado para su instalación fue en una sala de máquinas adyacente a la ubicación de la sirena, lo cual representa seguridad para el operador que deba realizar algún mantenimiento o reparación en estos equipos. Para este caso, la unidad de control será alimentada de un tablero preferencial (120VAC) ubicado en la misma sala de máquinas donde se instaló la unidad de control (UltraVoice). En el caso de las sirenas exteriores restantes, todas fueron instaladas de la misma manera, ubicándolas en el tope de postes con una altura que varía entre 12 m y 15 m según sea el caso, se tomó la previsión de instalar sus unidades de control (UltraVoice) y las baterías de respaldo a una altura accesible para cualquier operador, (véase Figura 37) Antes de poder realizar la colocación de los postes que servirán de soporte para las sirenas y demás equipos, se realizó un estudio en las áreas de instalación para comprobar que no existiesen tuberías subterráneas que pudieran verse afectas al colocar los postes, además se realizó un estudio de suelo para comprobar que los sitios de instalación podían soportar el peso de los equipos. Una vez realizado estos estudios se procedió al hincado de los diferentes postes. 90 Figura Nº 37. Dimensiones de sirena exterior MOD 6024 El proceso para realizar estas instalaciones fue la siguiente, primero se armó la sirena colocándole los drivers y cables de la misma manera que se realizó en el caso de la sirena del edificio administrativo, luego se realizó el hincado del poste, una vez hecho esto se coloco la sirena en el tope del poste, se instalaron los gabinetes con la unidad de control (UltraVoice) y las baterías de respaldo y luego se procedió a realizar la 91 conexión entre la sirena, la unidad de control y las baterías, la colocación del cable de tierra de la unidad de control (UltraVoice) y una caja de paso que facilite el montaje y desmontaje de los gabinetes y sus cables, (véase Figura 38). Figura Nº 38. Descripción de poste e instalación de equipos. Fuente: Elaboración propia La conexión entre las baterías de respaldo y las unidades de control (UltraVoice) respectivas se realizó de la misma manera para todas las 92 sirenas externas, (véase Figura 39). Como característica de fábrica ambos gabinetes se encuentran unidos por un riel conectado en su sección posterior; gracias a esto sólo se debe instalar la base del riel ya sea al poste (para el caso de las sirenas exteriores ubicadas en postes hincados) o bien en la plancha de la pared (para el caso de la sirena exterior ubicada en el techo del edificio administrativo). Figura Nº 39. Descripción de gabinetes. Fuente: Elaboración propia Para realizar la conexión entre ambos gabinetes se utilizó tubería conduits para proteger los cables y evitar que quedasen al aire libre donde pueden 93 ser afectados por la corrosión, los cables existentes entre los dos gabinetes corresponden a la alimentación principal AC para la unidad de control, la conexión de la alimentación de respaldo DC (baterías) para la unidad de control, el cable usado para conectar la antena a la unidad de control, y los cables que conectan la unidad de control con la sirena exterior. Para realizar estas conexiones se tomo como guía de referencia las recomendaciones suministradas por el fabricante las cuales fueron adaptadas para cada caso correspondiente. En la Figura 40 se detalla el modelo de conexión que se siguió para la instalación de los dos gabinetes evitando en todo momento que partes ya sea de cables o equipos quedarán al aire libre y pudiesen ser afectados por la corrosión lo que traería como consecuencia que estos equipos no funcionaran. Las dos cajas de paso presentes en esta instalación ayudaron al montaje de los equipos. Una de las cajas de paso es para la alimentación principal AC de la unidad de control y la otra es para los cables que van desde la unidad de control hasta la sirena exterior; además existe tubería conduit que conecta el gabinete de la unidad de control con la antena que estará ubicada en el poste (para el caso de las sirenas externas ubicadas en postes hincados) o en la zona exterior a la sala de máquinas (para el caso de la sirena exterior ubicada en el edificio administrativo). La conexión entre la unidad de control y el arreglo de difusores de la sirena exterior se realiza hasta la base de de la sirena, ya que los platos 94 están conectados de fábrica de manera correcta, sólo se debe conectar como se explicó, los drivers de cada plato. Figura Nº 40. Conexión de gabinetes. Fuente: Elaboración propia La alimentación principal de las sirenas externas ubicadas en postes hincados se realizó desde tableros preferenciales los cuales están ubicados en la adyacencias de cada zona, esto representa una gran ventaja pues garantizan su funcionamiento en el caso de ocurrir cualquier falla en la alimentación del complejo, pero además con el gabinete de 95 baterías se tiene un respaldo en el caso de que llegaran a fallar los tableros preferenciales. Debido a acuerdos de confidencialidad que exige el Complejo no se puedo dar información sobre la ubicación exacta de los tableros ni el recorrido de las acometidas que siguen hasta las sirenas externas respectivas. Todos los gabinetes de las unidades de control (UltraVoice) contienen los mismos equipos, los amplificadores con su controlador, una radio base y un transformador 24VDC/120VAC, dicho transformador es utilizado en el caso que la unidad de control sea alimentada por las baterías de respaldo. Al igual que las radio bases que se encuentran en cada centro de control, las radio base contenidas en cada gabinete de las unidades de control ya viene predefinida con la frecuencia a utilizar 460,250 MHz. Esta radio base se conecta a la unidad de control. Todas las unidades de control poseen un controlador que se encarga de operar todas las funciones de la sirena, es la que se encarga de recibir la señal desde la estación de comando y activar o desactivar la sirena con le sonido y mensaje correspondiente. Los menajes pregrabados se encuentran almacenados dentro de este controlador. La cantidad de amplificadores presentes en la unidad de control dependerán de la sirena y de la cantidad driver estén operando en cada una de ellas; los drivers son de 100 W y los amplificadores de 400 W, por lo que se requiere un amplificador por plato activo de la sirena externa. 96 En el caso de la sirena externa MOD2008 (ubicada en el techo del edificio administrativo) su unidad de control tiene dos amplificadores y en el caso de las sirenas externas restantes MOD6024 (ubicadas en los postes hincados distribuidos por el Complejo) sus unidades de control tienen seis amplificadores cada una, (véase Figura 41). Figura Nº 41. Controlador y amplificador de la unidad de control. Fuente: Elaboración propia Cada una de las unidades de control tienen una radio base cada uno, además de una antena de radio estándar, la cual permite la comunicación entre las unidades de control y las estaciones de comando. 97 La instalación de las antenas en los postes hincados debe realizarse asegurando la antena a un soporte que se encuentra instalado en el poste, para mantener de manera correcta la antena al soporte se usaron conectores en forma de U los cuales garantizan la seguridad de la instalación. El soporte tiene forma de S para evitar que la antena tenga contacto con el poste. El cableado de toda la instalación se canalizó por tubería conduit (véase Figura 42). Figura Nº 42. Instalación de antenas en postes hincados. Fuente: Elaboración propia 98 La altura para la instalación de las antenas en los postes se determinó de tal forma de evitar cualquier barrera cercana que obstruyera el radio de acción de las mismas. La instalación de las antenas en las estaciones de comando y de la sirena externa ubicada en el edificio administrativo, se realizó en los techos de las edificaciones respectivas. El proceso para la instalación de las sirenas internas (Informers) fue mucho más sencillo que para el caso de las sirenas externas, ya que los Informers son equipos que están completamente integrados desde su unidad de comando hasta la antena, todo viene en un mismo dispositivo. Las zonas de instalación seleccionadas para estos equipos fueron los cuartos de control ubicados en las diferentes plantas del Complejo (un Informer por cuarto de control) y en todos los pisos del edificio administrativo, distribuyéndolos de manera de cubrir toda la edificación; en el edificio administrativo se instalaron un total de 17 sirenas internas (Informers). Para los informers ubicados en el edificio administrativo se seleccionaron sus ubicaciones de la siguiente manera: • Alejándolos lo más posible de interferencias que puedan afectar la recepción o envió de información entre el informer y la estación de comando. • Algunos materiales presentes en construcciones de edificaciones pueden ocasionar el bloqueo de las ondas de radio evitando que 99 alcancen al informer, es por esto que su ubicación se realzó en áreas abiertas y amplias en las cuales no exista ningún material que pueda bloquear la transmisión. • Se colocaron los equipos con una altura de al menos 15 cm. por encima de cualquier persona de manera de evitar posibles daños auditivos (siguiendo recomendaciones del fabricante). • Se evitaron las áreas cercanas a baños, cocinas, salas de lavados, etc., (siguiendo recomendaciones realizadas del fabricante). • El cableado para la alimentación de los informers se realizó a través de bandejas de cables ubicada sobre el cielo raso hasta llegar a los tableros preferenciales correspondientes, evitando de esta manera que dichos cables queden al alcance de cualquier persona. • Su instalación en la pared se realizó mediante soportes ubicados en la parte posterior del equipo, de una manera adecuada para evitar que sean desmontados o movidos de lugar y a una altura adecuada evitando que sean desconectados o silenciados (véase Figura 43) • Una vez ubicados en su lugar definitivo se verificó el volumen de los equipos, manteniendo pulsados los botones Monitor y Reset de manera de comprobar su cobertura. La alimentación de estos equipos será provista por tableros preferenciales adyacentes a las estaciones de control y en el caso del edificio administrativo, por tableros preferenciales en cada piso de la edificación. 100 Figura Nº 43. Montaje en pared de sirenas internas. Fuente: Elaboración propia Debido a acuerdos de confidencialidad que exige el Complejo no se puedo dar la ubicación exacta de los tableros ni del recorrido de las canalizaciones que siguen hasta las sirenas internas respectivas. Los informers ubicados en el edificio administrativo están bajo el comando de la estación de control de la Zona 3 y los restantes informers estarán bajo el comando de sus estaciones de comando respectivas de acuerdo sea la ubicación. Las programación de las diferentes alarmas que alertarán los diferentes informers se realizaron en la Estación de Comando Principal desde el computador de escritorio y utilizando el software determinado para este fin (I_SW). 101 Los diferentes tonos correspondientes a las diversas alertas que fueron programas en los informers dependen de los protocolos de seguridad del Complejo. Cada Zona tiene alertas diferentes es por esto que los informers fueron programados siguiendo las alarmas establecidas para la Zona en la cual se encuentra, manteniendo de esta manera concordancia con todo el sistema. En la Figura 44 se puede observar el software que se utilizó para programar los diferentes informers (en el caso de los que pertenecen a la Zona 2), en mismo se detallan las diferentes funciones. Las funciones vienen relacionadas con las establecidas en el SFCDWARE, todas se programan Digital ya que la comunicación del sistema se realiza en FSK, y los tipos de sonidos dependerán de los protocolos de seguridad establecidos para el sistema. En la sección amarilla de la Figura 44 se define a que frecuencia se realiza la comunicación, para el caso de este proyecto es 460,250 MHz. En la sección morada de la Figura 44 se realiza la encriptación de la información que se a enviar, para el caso de este proyecto no se realizó ningún tipo de encriptación. En la sección verde de la Figura 44 se ajustan los tiempos de activación y duración de las diferentes alarmas y en los cuales van a cerrarse los dos relés encendiendo de esta manera las luces estroboscópicas asociadas. En la sección rosada de la Figura 44 se detallan los diferente sonidos asociados a los códigos de activación, existe la opción de Relay Output #1 y Relay Output #2, con estas opciones se programan los relés del 102 informer para que activen o no las luces estroboscópicas asociadas a dicho informer. Cada sonido para las diferentes alertas del informer serán los mismos que emitirán las sirenas externas, manteniendo de esta forma coherencia en todo el sistema. En la sección beige de la Figura 44, se establece a cual código del informer van asociadas las diferentes funciones de activación de las alarmas que pudiesen presentarse, los números de estas funciones corresponden a los mismos que fueron programados en el SS2000D. Además aquí se define a cual zona corresponderá el informer y de esta manera se accione únicamente cuando la alarma activada se corresponda con su zona. Todos los códigos se definen como Digital, debido a que toda la comunicación del sistema se realiza en FSK. La Figura 44 corresponde a la programación para la Zona 2, las dos zonas restantes se programaron de manera similar, definiendo que alarmas corresponden con cuales sonidos y seleccionando la zona correspondiente. La selección de la zona se realiza en la sección beige del software. Una vez realizada la programación del software para las informers, la información se transmitió al equipo, esto se realizó vía RS232 conectando el puerto serial del informer con el puerto serial del computador y seleccionando la opción del software Send to Informer. Esto se repitió para cada informer de las diferentes zonas. 103 Figura Nº 44. Programación de sirenas internas (Informers). Fuente: Elaboración propia Los modelos de luces estroboscópicas tanto el 151XST y el FB2PSTX se instalaron en zonas de alto riesgo y con alto nivel de ruido ubicadas en las diferentes plantas del Complejo, esto se debe a que, en estas áreas el sonido de las sirenas externas no se escucha con claridad y la única manera de advertir a los trabajadores de cualquier emergencia es con alertas visuales, (véase Figura 45) Al seleccionar las ubicaciones exactas donde se colocaron las luces estroboscópicas se tomaron en cuenta varios aspectos: • Lograr el mayor radio de cobertura para que una mayor cantidad de trabajadores puedan ser alertados, se evitó columnas, paredes 104 o maquinaria muy cerca de las luces que pudiesen limitar o bloquear la advertencia luminosa. • Se evitaron ambientes o zonas inflamables o donde puedan existir derrames de líquidos que pongan en peligro el funcionamiento de las luces causando alguna explosión. • Además que las áreas seleccionadas fueran visibles, se evaluó la cercanía a las bandejas de cables evitando así la colocación de tuberías. Figura Nº 45. Descripción de luces estroboscópicas Fuente: Elaboración propia 105 Todas las luces se instalaron de manera similar en paredes o columnas se fijaron las bases de dichas luces y se utilizaron bandejas de cables existentes en las plantas, el fácil acceso de los cables de alimentación desde estos equipos hasta los cuartos de control respectivos. Debido a acuerdos de confidencialidad que exige el Complejo no se puedo dar la ubicación exacta de los tableros, el recorrido que siguen las canalizaciones hasta los cuartos de control ni la ubicación exacta en la cual fueron ubicadas las luces estroboscópicas. Para que el funcionamiento de las luces estroboscópicas esté integrado al sistema, su activación y desactivación se realizará por medio de los relés de los informers. Cada informer de cada una de las salas de control de las diferentes plantas estará encargado de encender y apagar las luces de acuerdo a lo que fue establecido en su programación. Ambos tipos de luces estroboscópicas utilizadas en este proyecto funcionan con 24VDC por lo que su alimentación será proporcionada por equipos de baterías los cuales fueron instalados en cada cuarto de control y son alimentados desde los tableros preferenciales de dichos cuartos de control. En el caso de las luces estroboscópicas modelo FB2PSTX son alimentadas por el equipo de baterías modelo PS250; para las luces estroboscópicas 151XST su alimentación es proporcionada por el equipo de baterías modelo PS600. En la Figura 46 se detalla como se realizó la conexión entre las luces estroboscópicas, los informers y los equipos de baterías. De esta manera 106 se controla el funcionamiento de las luces mediante los informers y de esta forma las alertas auditivas quedan integradas con las alertas visuales. Figura Nº 46. Conexión de luces estroboscópicas, informers y baterías Fuente: Tone Alarm Receiver, Installation and Operation Manual 107 III-5. Entrenamiento al personal calificado. Los equipos que conforman el sistema son de última tecnología y tienen la posibilidad de ser configurados de muchas maneras de acuerdo a cada necesidad. La puesta en funcionamiento del sistema contará con la instalación y configuración de todos los equipos de acuerdo a las exigencias de las autoridades del Complejo. Todas las características de programación y configuración que se realizaron podrán ser modificadas en cualquier momento para adecuarse a nuevas necesidades. El funcionamiento adecuado del sistema se basa principalmente en la capacidad de los operadores encargados de la activación, desactivación y monitoreo de los equipos que lo conforman. Por estas razones se realizó un programa entrenamiento minucioso al personal que estará encargado del manejo del sistema El entrenamiento que se impartió se dividió en tres aspectos: • Funcionamiento: se adiestró a todos los operadores en el manejo rápido y oportuno de las estaciones de comando. En el caso de la Estación de Comando Principal la inducción al sistema se realizó a efectivos del cuerpo de bombero encargado de manejar la estación. Se entrenó a un grupo de operadores por cada Estación de Comando Local. • Programación: estos operadores están en la capacidad de modificar alarmas, funciones y sonidos del sistema adaptándolo a nuevas situaciones que se puedan presentar. 108 • Mantenimiento: este entrenamiento fue impartido al personal encargado de realizar las inspecciones a las unidades de control (UltraVoice), a las sirenas interiores (Informers) y a las luces estroboscópicas. De esta manera estos trabajadores están en conocimiento de todas las características de funcionamiento y operación de los equipos, lo cual les permite realizar actividades de mantenimiento preventivo y reparaciones a los equipos. III-6. Riesgos y limitaciones. III-6.1. Sistema manual. Al producirse cualquier emergencia dentro de las instalaciones del Complejo Petroquímico, el sistema de emergencia sólo comienza a funcionar cuando el operador de la Estación de Comando Local o el de la Estación de Comando Principal activen las sirenas. No se produce de manera automática ya que el Sistema de Alarmas General no está conectado con los equipos y sensores que detectan las diferentes emergencias en las plantas. El sistema de alarma no tiene la capacidad de detectar cual fue la emergencia que se produjo, sólo alerta dicha emergencia al ser activadas las centrales de comandos por los operadores encargados. III-6.2. Falla en equipos El sistema sólo está en capacidad de detectar fallas que puedan presentarse en las sirenas exteriores, realizando desde las centrales de 109 comando una verificación del estado de los drivers y de los amplificadores con la unidad de control respectiva de cada sirena. Pero no detecta si se produce alguna falla en la sirenas interiores (Informers) o en las luces estroboscópicas. La única manera de detectar las fallas en estos equipos es en sitio, es decir, se deben realizar inspecciones periódicas en las cuales se visite la ubicación de cada uno de estos equipos (esta inspecciones deben realizarse durante las pruebas del sistema) para así poder garantizar su correcto funcionamiento III-6.3. Interferencia en comunicación Toda la comunicación entre las estaciones de control y los equipos (unidades de control y sirenas), se efectúa vía radio, utilizando la frecuencia 460,250 Mhz, esto hace vulnerable la comunicación del sistema, pudiéndose generar traer algunos problemas si esta frecuencia es utilizada para la transferencia de otra información. La interferencia que ocurriera traería como consecuencia un mal funcionamiento del sistema. Todos los equipos tienen receptores y transmisores FSK, lo cual hace que la información viaje de manera más segura que si se utilizarán transmisores y receptores DTMF, pero de igual forma sigue siendo vulnerable a ser interceptada o interferida por otros equipos de manera intencional o no. 110 Debido a exigencias y acuerdos de confidencialidad entre el Complejo Petroquímico Morón y todas sus empresas contratistas, está totalmente prohibido capturar imágenes que puedan contener zonas restringidas del Complejo. Es por estos que se hizo imposible para este proyecto incluir fotos de los lugares de instalación de los equipos, sólo pudiendo mostrar algunas tomas de ciertos equipos en el área donde se realizaron las pruebas de funcionamiento. CAPÍTULO IV. ANÁLISIS Y RESULTADOS 111 IV-1. Cobertura del Complejo Petroquímico Con la elaboración de este proyecto se logró una cobertura adecuada de todas las áreas riesgosas dentro del Complejo así como en las adyacencias del mismo. Todas las áreas deben tener un nivel de sonido para todas las emergencias de por lo menos 85 dB. En la Figura 47 se detalla la cobertura lograda con la aplicación de este proyecto, se indica la ubicación específica de cada una de las cinco sirenas externas (círculos verdes) y sus radios de cobertura correspondientes. Para lograr los 85 dB (círculos azules) mínimos en todo el Complejo, las zonas más cercanas a cada sirena tienen un nivel de 95 dB (círculos rojos) manteniéndose en niveles adecuados para evitar daños auditivos a los trabajadores. Según recomendaciones del fabricante estos equipos tienen una atenuación de 10 dB cada vez que se duplique la distancia base (para el caso de las sirenas exteriores comienza en 100 pies). Utilizando como base estos datos se estableció la cantidad y ubicación exacta de las sirenas a utilizar en el proyecto. En los lugares donde no fue posible que el sonido de las sirenas exteriores llegara con los niveles adecuados (cuartos de control de las plantas y edificio administrativo), se utilizaron sirenas interiores las cuales recibieron una calibración similar a las sirenas exteriores para obtener un nivel de ruido de 85 dB. Para el caso de estas sirenas internas la recomendaciones del fabricante establecen que el sonido emitido por estos equipos tendrá una atenuación de 10 dB cada vez que se duplique la distancia base (para el caso de estos equipos es de 10 pies). Tomando 112 estos datos como base se realizaron las disposiciones y distribuciones de estas sirenas en las zonas requeridas. Figura Nº 47. Cobertura actual del Complejo Petroquímico Fuente: Elaboración propia La ubicación final definida para las sirenas interiores no puede ser mostrada debido a acuerdo de confidencialidad que exigen las autoridades del Complejo. Los niveles obtenidos tanto por las sirenas externas como por las sirenas externas fueron comprobados con el uso de un decibelímetro, con el cual se realizaron varias pruebas en diferentes zonas del Complejo y así comprobar que se alcanzaron los niveles mínimos establecidos, en ningún caso se llego a niveles lo suficientemente altos como para causar daños auditivos. 113 En el los lugares bastante ruidosos dentro de las plantas donde no se puede escuchar el sonido de las sirenas exteriores se colocaron luces estroboscópicas que mantienen 80 flashes por minuto, de esta manera se pueda alerta a cualquier trabajador del área. Estas luces fueron distribuidas a lo largo de las diferentes plantas garantizando que puedan alertar a todas las personas presentes en las instalaciones. IV-2. Operación del sistema. En la Figura 48 se muestra como se realizó la comunicación entre las Estaciones de Control y los equipos de acuerdo a la zona a la cual pertenecen. Se presenta un esquema de la interconexión de la Estación de Comando Principal que permite monitorear y controlar todos los equipos del sistema, a su vez desde las Estaciones de Control Locales que controlan sólo a los equipos determinados para su zona. Toda la comunicación entre los equipos y estaciones de control se realizó vía radio utilizando la frecuencia 460,250 MHz, la cual fue asignada por las autoridades del Complejo. 114 Figura Nº 48. Detalle Central de Comando y Control. Fuente: Elaboración propia IV-2.1. Sistema centralizado El sistema instalado en el Complejo Petroquímico realiza alarmas auditivas y visuales para alertar cualquier emergencia que se presente. Debido a la gran extensión del Complejo, conformado por Plantas de tratamiento de químicos con sus cuartos de control, talleres, comedores, oficinas administrativas, entre otros; la variedad de emergencias que se pueden presentar es bastante amplia y para manejar todas estas 115 emergencias se cuenta con una Estación de Bomberos dotada de todo lo necesario para este fin. Es de gran importancia que el escuadrón de bomberos presente en el Complejo pueda conocer en tiempo real la emergencia que ocurra, su magnitud, tipo y ubicación para así poder tomar todas las medidas necesarias según sus protocolos de seguridad. Debido a esto se decidió ubicar la Estación de Comando Principal en la Estación de Bomberos, esta no es más que el centro de operaciones del sistema, en el cual se logra monitorear el funcionamiento de los equipos, activar o desactivar alarmas de manera general o local (de a cuerdo lo amerite la emergencia). Para esta estación se estructuró un sistema de envío y recepción de información, también se logró el almacenamiento de históricos, activación y desactivación de los equipos de acuerdo a la zona en que se encuentren. De esta forma la Estación de Comando Principal con todos los equipos que la conforman es la unidad central que maneja todo el sistema de alarmas general instalado. La Estación de Comando Principal esta conformada por los siguientes equipos: • Un computador de escritorio (PC) • Un Software de monitoreo y control (SFCDWARE) • Una Central de Comando y Control (SS2000D) • Una radio base (frecuencia de operación 460,250 MHz.) • Antena de radio (Ubicada en el techo de la edificación) 116 La Estación de Comando Principal controla todos los equipos que se encuentran ubicados en las tres Zonas del Complejo definidas para este sistema. Uno de los aspectos más importantes, y que la diferencia de las otras estaciones de comando local además de que puede controlar todas las Zonas, es que tiene dos modos de operación; el primero es mediante su Central de Comando y Control (SS2000D), utilizando las funciones de activación ubicadas en el panel de operación de dicho equipo. El otro modo de operación es mediante el software de control y apoyo gráfico (SFCDWARE), en el cual se puede seleccionar la función que se desea activar simplemente seleccionando de la pantalla del computador, de esta forma se pude obtener datos más completos de los equipos y sus estados de operación en tiempo real. Con la creación de esta estación de comando de manera centralizada se lograr tener un respaldo para la activación de cualquier evento en los casos donde las estaciones locales no puedan activarse. IV-2.1. Control local Al ocurrir un evento, las primeras personas en conocer la presencia de la emergencia en una determinada planta ya sea por fuga de gases o por cualquier otra circunstancia, son los operadores presentes en el cuarto de control de dicha planta. Es por esta razón que se decidió instalar en cada uno de los cuartos de control de las plantas del Complejo estaciones de comando locales. 117 Esta Estación de Comando Local sólo se encarga de activación de equipos presentes en su zona, activando lo que se conoce como una Alarma Local, la cual sólo alerta a los trabajadores de la zona en donde se presentó la emergencia. Cada una de las Estaciones de Comando Local están constituidas por: • Una Central de Comando y Control (SS2000D) • Una radio base (frecuencia de operación 460,250 MHz.) • Antena de radio (ubicada en el techo de la edificación) Sólo en determinados caso en alguna de las Estaciones de Comando Local existe la posibilidad, debido a la magnitud de la emergencia, que se active de manera inmediata una alarma general activando todos los equipos del sistema. Su función principal es activar alarmas locales, es por esto que, en la mayoría de los casos donde se deba activar una alarma general sea realizada por la Estación de Comando Principal. Con la creación de estas estaciones de comando local se logra realizar activaciones de primer momento de alguna emergencia presente en su Zona. IV-3. Alarmas visuales y auditivas (sonido y voz). Para tener un sistema de alarmas completo que pudiese alertar a todos los trabajadores dentro del Complejo tanto en plantas como en áreas administrativas y además a los habitantes de zonas aledañas al Complejo, se desarrollaron diversos tipos de alarmas que cubrieran todas estas necesidades. En la Tabla 7 se detallan cuales de los diferentes 118 sonidos y mensajes de voz corresponde a cada una de las alarmas del sistema. Tabla Nº 7 Diferentes alarmas con sus sonidos y mensajes. Descripción Alarma Emergencia General Fin Emergencia General Falsa Alarma Escape Amoníaco General Escape Sulfúrico General Emergencia Amoníaco y Llenado Escape Amoníaco y Llenado Voceo Amoníaco y Llenado Emergencia Sulfúrico y Taller Escape Sulfúrico y Taller Voceo Sulfúrico y Taller Emergencia Administrativo Voceo Administrativo Simulacro General Fin Simulacro General Fin Emergencia Amoníaco y Llenado Fin Emergencia Sulfúrico y Llenado Fin Emergencia Administrativo Prueba General Fin Prueba General No. Mensaje (voz) 6 7 5 6 6 3 4 No. Sonido 1 0 0 2 3 2* 2* 3* 3* 4* - 7 - 7 7 1 2 - * Se escucha sólo en la zona determinada Fuente: Elaboración propia Se desarrollaron y pusieron en funcionamiento cuatro diferentes tipos de alertas: • Alertas visuales: conformadas por las luces estroboscópicas. Estas alertas fueron colocadas en las zonas de plantas donde el nivel de elevado de ruido presente, generados por motores y otras maquinarias, hacía imposible que los trabajadores pudiesen escuchar los sonidos de las sirenas. Las luces estroboscópicas 119 fueron ubicadas a lo largo de las plantas en las áreas de mayor frecuencia de asistencia y movilidad del personal; estas luces realizan 80 flashes por minuto logrando de esta manera una alerta bastante efectiva. • Alertas auditivas (sonidos): utilizadas por las sirenas exteriores e interiores ubicadas a lo largo del Complejo. En el caso de estas alertas auditivas se establecieron diferentes sonidos de acuerdo a la emergencia que se presente, para que los trabajadores puedan identificar rápidamente el evento que se presentó y en consecuencia implementen todas las medidas necesarias según los protocolos de seguridad establecidos. Estas alertas se realizan a un nivel mínimo de sonido de 85 dB garantizando que sean escuchadas en todas las zonas del Complejo y en sus adyacencias. • Alertas auditivas (mensajes pregrabados): utilizadas por las sirenas exteriores. Estos mensajes fueron grabados y almacenados en las unidades de control (UltraVoice) de cada una de las sirenas exteriores, además fueron vinculadas a las diferentes alarmas. De esta forma en el momento que ocurra alguna emergencia, los trabajadores además de escuchar los sonidos de alerta podrán escuchar un mensaje corto que explica brevemente a que se debe la activación de las sirenas. El sistema consta con siete diferentes mensajes que cubren las diferentes alarmas que se pueden presentar. 120 • Alertas auditivas (mensajes no grabados): utilizadas por las sirenas exteriores y sirenas interiores. La implementación de estos tipos de alertas permite que los operadores de las diferentes estaciones de comando puedan transmitir diferentes mensajes para ofrecer información variada a los trabajadores del Complejo. Esta opción se puede utilizar para avisos de emergencias así como para cualquier otro mensaje que los operadores consideren importante, tales como instrucciones de evacuación. Estos mensajes se realizan desde la Central de Comando y Control (SS2000D) ya sea desde las diferentes estaciones locales o desde la estación principal. Estas alertas se definieron como Voceo. En la Tabla 8 se explica el contenido de cada uno de los mensajes de voz que pueden ser escuchados. Tabla Nº 8 Descripción de los diferentes mensajes de voz. No. Mensaje 1 2 3 4 5 6 7 Fuente: Elaboración propia Descripción Inicio Prueba General Fin Prueba General Inicio Simulacro General Fin Simulacro General Falsa Alarma Inicio Emergencia Fin Emergencia 121 IV-4. Ubicación de equipos. La selección de la ubicación de los diferentes equipos que conforman el sistema se realizó buscando primero que todo evitar daños a las personas que se encuentren dentro del Complejo. Con la ubicación de los equipos se evitó daños auditivos, riesgo de explosiones y otros eventos. En el caso de las sirenas exteriores MOD6024 con una potencia de salida de 2400 Watts (6 módulos activos) generan 121 dB en los primeros 100 pies, nivel que va disminuyendo 10 dB cada vez que se dobla esta distancia. En el caso de la sirena exterior MOD2006 con una potencia de salida de 800 Watts (2 módulos activos) genera 112 dB en los primeros 100 pies y de la misma manera va disminuyendo 10 dB cada vez que se dobla esta distancia. En ambos casos, debido a la forma en que fueron diseñadas estas sirenas, sus respectivos niveles de ruido se propagan en forma horizontal, para evitar que se ocasiones daños a trabajadores que se encuentren en las cercanías de las sirenas y para lograr una mayor cobertura se decidió colocar dichas sirenas exteriores a una distancia que varia entre 12 m y 15 m. Estas distancias se decidieron de acuerdo a los niveles de ruido presentes en cada zona y por la presencia de barreras que pudieran interferir con la propagación adecuada del sonido. En la Tabla 9 se muestra la cobertura de los dos modelos de sirenas exteriores utilizadas en este proyecto, los valores obtenidos se deben a mediciones realizadas con un decibelímetro. En muchas áreas del Complejo, se pueden escuchar dos sirenas, es decir, sonidos emitidos por dos sirenas. 122 En estos casos se tomó un estimado del nivel de ruido obtenido. Debido a que, en el proyecto se encuentran instaladas cuatro sirenas exteriores MOD6024, los valores incluidos en la tabla son un promedio de todos los valores obtenidos Tabla Nº 9 Nivel alcanzado por las sirenas exteriores. Modelo sirena Módulos Potencia activos (Watts) MOD6024 MOD2008 6 2 800 2400 100 pies 110 99 Cobertura (dB) 200 400 pies pies 105 95 89 79 800 pies 85 - Fuente: Elaboración propia Los valores obtenidos difieren un poco de los valores dados por la fábrica, esto se debe a la ubicación de maquinaria, equipos y edificaciones presentes en cada una de las plantas de este Complejo que forman barreras que obstruyen la propagación del sonido emitido por las sirenas. El nivel de sonido que se obtuvo de las sirenas exteriores es aquél valor medido por el decibelímetro, hay que tomar en cuenta que, para el momento en el cual se realizó la medición, las plantas del complejo estaban funcionando normalmente. Para las sirena interiores (Informers) su ubicación se determinó en zonas donde se garantiza que la señal llegará de manera adecuada a toda su área de influencia, evitando interferencias y alejados lo mas posibles, de baños, cocinas, etc. 123 Ya que el sonido de dichas sirenas no tiene el suficiente nivel como causar daños auditivos a los trabajadores, sus sitios de ubicación no están alejados de oficinas y lugares donde existe presencia y movilidad de trabajadores. Las mediciones realizadas para obtener el nivel de sonido dado por las sirenas interiores siempre fue de 85 dB, esto se debe a que, las áreas donde se encuentran ubicados estos equipos (en cuartos de control de plantas y en edificio administrativo) son espacios amplios que no presentan barreras que puedan afectar el desempeño del sonido emitido por los informers. La ubicación escogida para las luces estroboscópicas se determinó analizando las áreas de las plantas donde pudiesen alertar a un mayor número de trabajadores. Aunque los modelos seleccionados para este proyecto cuentan con certificación internacional de resistencia en ambientes explosivos, sus ubicaciones fueron escogidas para evitar ambientes de altos niveles explosivos que pudiesen poner en riesgo la vida de los trabajadores. CAPÍTULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 124 V-1. Conclusiones. • El sistema implementado es capaz de alertar de manera auditiva y visual (de acuerdo en que zona se encuentre) en el caso que se presenten diferentes tipos de emergencias en las todas las zonas del Complejo, asegurando de esta forma que toda persona presente en el Complejo tenga conocimiento de la emergencia. Estas zonas incluyen áreas exteriores (plantas, calles, etc.) y áreas interiores (edificio administrativo, talleres, cuartos de control, etc.). Así como las zonas circunvecinas al Complejo. • El sistema cuenta con la opción de transmitir mensajes de voz ya sean pregrabados o no que ayuden a la comprensión de la situación de emergencia. • El sistema logra cubrir tanto las zonas dentro del Complejo como áreas adyacentes con un nivel de sonido de al menos 85 dB. • Con la implementación del nuevo sistema integrado se puede controlar el sistema de manera centralizada (desde la Estación de Comando Principal) o de manera local (desde las Estaciones de Comando Local), de acuerdo sea el origen de la emergencia. • El nuevo sistema permite que se activen los protocolos de seguridad y evacuación de determinadas áreas o bien de todo el Complejo. • Con este sistema centralizado se puede llevar un histórico preciso de todos los eventos que ocurran y las medidas de emergencia que se aplicaron para cada caso. 125 • El entrenamiento que será impartido a los operadores de las Estaciones de Comando suministrará los conocimientos para el rápido manejo de estos equipos de prevención de última generación dinamizando la generación de alarmas e impartiendo instrucciones precisas de las acciones a seguir una vez detectado el siniestro. V-2. Recomendaciones. • Integrar al Sistema de Alarma General implantado en el Complejo, al sistema de monitoreo del estado de plantas y maquinaria (existente), para que todas las alarmas se activen de manera automática e inmediata al momento de ocurrir algún problema (fuga, explosión, etc.), ya que actualmente el sistema funciona solo cuando el operador encargado de la estación de comando lo active manualmente. • Incorporar al sistema la posibilidad de conocer de manera remota el estado de funcionamiento de las sirenas internas (Informers) y de las luces estroboscópicas, disminuyendo de esta manera el número de inspecciones a equipos ubicados en áreas riesgosas. • Debido a que la transferencia de toda la información de operación del sistema se realiza a través de una banda de radio de acceso libre, es importante aplicar una encriptación de toda esa información al momento de ser enviada evitando así pueda ser 126 modificada sistema. poniendo, en riesgo el buen funcionamiento del 127 Referencias Bibliográficas Tomasi, W., (2003). Sistemas de comunicaciones electrónicas. México. Prentice Hall. Federal Warning Systems, Electronic Siren Controllers, Installation and Operation Instructions. Estados Unidos. Federal Signal Corporation. Federal Warning Systems, Informer Tone-Alert Receivers Installation and Operation Manual. Estados Unidos. Federal Signal Corporation. Federal Warning Systems, Installation and Service Instructions for Model 151XST, Strobe Light for use in Harsh Environments/Hazardous Locations. Estados Unidos. Federal Signal Corporation. Federal Warning Systems, Installation and Service Instructions for Fireball Model, for use in Hazardous and Marine Locations. Estados Unidos. Federal Signal Corporation. Federal Warning Systems, Installation and Service Manual for Federal Model PS250. Estados Unidos. Federal Signal Corporation. Federal Warning Systems, Installation and Service Manual for Federal Model PS600. Estados Unidos. Federal Signal Corporation. 128 Federal Warning Systems, Modulator Series Speaker Arrays, Installation and Maintenance Instructions. Estados Unidos. Federal Signal Corporation. Joseph A. Ross, (1981). The national electrical code handbook. Estados Unidos. Wilford I. Aummers. Life Safety Code, NFPA 101, (2000). New Orleans, LA. National Fire Protection Association. National Fire Alarm Code, NFPA 72, (1999). Baltimore, MD. National Fire Protection Association, Outdoor Warning System Guide CPG 1-17, (1980). Washington D.C. Federal Emergency Management Agency. Technical Consultant. National Fire Protection Association. Quincy MA. 129 APÉNDICE 1: Especificaciones Sirenas Internas 130 131 APÉNDICE 2: Especificaciones Sirenas Externas 132 133 APÉNDICE 3: Especificaciones Unidad de Control 134 135 APÉNDICE 4: Especificaciones Equipos de Baterías 136 137 APÉNDICE 5: Especificaciones Luces 151XST 138 139 APÉNDICE 6: Especificaciones Luces FB2PSTX 140 141 APÉNDICE 7: Especificaciones SS2000 142 143 APÉNDICE 8: Especificaciones SFCDWARE 144 APÉNDICE 9: Glosario de términos 145 Conduit: es un tubo o ducto usado para encerrar y proteger principalmente cableado eléctrico. Decibelímetro: es un instrumento parecido a un voltímetro digital calibrado para la medición de dB. Estos instrumentos son útiles para realizar mediciones de los niveles de ruido de diferentes lugares. DTMF: (Dual Tone Multi Function) válida es la suma de dos tonos, uno de un grupo bajo y el otro de un grupo alto, con cada grupo conteniendo cuatro tonos individuales. Las frecuencias de los tonos fueron cuidadosamente seleccionadas de tal forma que sus armónicos no se encuentran relacionados y que los productos de su intermodulación produzcan un deterioro mínimo en la señalización. Este esquema permite 16 combinaciones únicas. Diez de estos códigos representan los números del cero al nueve, los seis restantes (*, #, A, B, C, D) son reservados para señalización especial. El esquema de codificación DTMF asegura que cada señal contienen uno y solo un componente de cada uno de los grupos de tonos alto y bajo. Esto simplifica de manera significativa la decodificación por que la señal compuesta DTMF puede ser separada con filtros pasa banda en sus dos componentes de frecuencia simples cada uno de los cuales puede ser manipulado de forma individual. 146 FSK: La manipulación por desplazamiento de frecuencia (frecuency-shift keying) es un tipo de modulación digital sencillo y de baja eficiencia. El FSK binario es una forma de modulación angular de amplitud constante, similar a la modulación en frecuencia convencional, excepto que la señal modulante es un flujo de pulsos binarios que varía, entre dos niveles de voltaje discreto, en lugar de una forma de onda analógica que cambia de manera continua. MSK: (Minimum Shift Keying) es un tipo especial de esquema de modulación FSK, con fase continua y un índice de modulación de 0.5. Un índice de modulación de 0.5 se corresponde con el mínimo espacio en frecuencia que permite que dos señales FSK sean ortogonales coherentes, y el nombre MSK significa la mínima separación en frecuencia que permite una detección ortogonal. MSK es una modulación espectralmente eficiente. Posee propiedades como envolvente constante, eficiencia espectral, buena respuesta ante los errores de bits, y capacidad de auto sincronización. Quiet Test (Prueba Silenciosa): son los ensayos que se realizan a las sirenas de tal forma que no pueden ser escuchados, estas pruebas se realizan de esta manera para evitar que las sirenas produzcan su sonido normal y puedan afectar a personas que se encuentren cerca. Estas pruebas realizan un chequeo de todos los componentes de la sirena de la misma manera que fuera una prueba normal, la única diferencia es que se 147 usa un tono de 20KHz con lo cual el sonido resultante no es percibido por el oído humano. Radio Base: equipo electrónico que transmite (envío y recepción) señales a través de ondas de radio. RS232: es el protocolo estándar que define la interfaz del computador que permite realizar comunicación vía el puerto serial de la computadora y los dispositivos que se conecten a él. Ruido: en el medio ambiente, se define como ruido todo sonido no deseado. En el ambiente humano, se considera como ruido todo sonido, con una intensidad alta, puesto que siempre habrá alguien que no lo desee. Si bien de una forma general el ruido se asocia con la idea de un sonido molesto, bien por su incoherencia, por su volumen o por ambas cosas a la vez, en el ámbito de las telecomunicaciones y de los dispositivos electrónicos en general, se considera ruido a todas las perturbaciones eléctricas que interfieren sobre las señales transmitidas o procesadas. UHF: (Ultra High Frecuency), esta designada a un rango o banda de ondas electromagnéticas cuyas frecuencias se encuentran entre 300 MHz y 3 GHz. 148 UPS: (Uninterruptible Power Supply), es un dispositivo diseñado para proveer de energía de respaldo durante una falla en el suministro de emergía principal. UTP-5: (Unshielded Twisted Pair) cable trenzado sin cubierta metálica protectora, se utiliza principalmente para el envió de data y voz en redes de área local. El nivel 5 es el más utilizado. Tableros preferenciales: son aquellos tableros eléctricos que reciben su alimentación de generadores de respaldo para de esta forma seguir funcionando al momento de ocurrir una falla en la alimentación principal. En estos tableros están conectados equipos que deben funcionar sin interrupción, por ejemplo sistemas contra incendios. Trompeta: parte de las sirenas externas que conectan los drivers al núcleo de la sirena. Son de acero inoxidable y tienen forma de cilindro hueco. 149 ANEXOS: Fotos del Proyecto 150 Unidad de Control Sistema Antiguo Unidad de Control de Sistema Instalado 151 Driver Desarmado Driver Armado 152 Driver instalado a Trompeta Driver instalado en Sirena Exterior 153 Unidad de Control para Sirenas Exteriores y Baterías de Respaldo Sirena Exterior MOD2008 154 Sirena Exterior MOD6024 Instalación Luz Estroboscópica 155 Instalación Antena en Estación de Comando Principal Instalación de Driver en Sirena Exterior