Los gases inertes son agentes extintores limpios, químicamente inertes, no conductivos, inocuos para la capa de ozono, seguros para las personas y no dejan residuos luego de haber sido utilizados. Su inocuidad se debe a que son gases naturalmente presentes en la atmósfera, y tras su uso, simplemente vuelven a ella. Están reconocidos como gases limpios dentro de la norma NFPA 2001 “Standard on Clean Agent Fire Extinguishing Systems”.
Se los puede aplicar para fuegos de todas las clases, aunque hay limitaciones para ciertas aplicaciones y productos. Su uso más habitual es para la protección de salas con equipos eléctricos y electrónicos. En el mercado hay disponibles sistemas de Gases Inertes IG con diversas certificaciones de calidad como UL, FM, VdS y LPCB.
Detalle de información:
¿Qué son los gases inertes (IG)?
Los gases inertes son aquellos que no experimentan reacciones químicas bajo determinadas condiciones. Se diferencian de los gases nobles en que no necesariamente son elementos, pudiendo incluirse en esta categoría a gases compuestos. Al igual que los gases nobles, su tendencia a no reaccionar químicamente se debe a su valencia. La última capa de electrones se encuentra completamente llena.
Estos gases están presentes de modo normal en la atmósfera. Son incoloros, inoloros sin sabor. En la industria de la protección contra incendios suelen emplearse únicamente argón, nitrógeno, y muy pequeñas cantidades de dióxido de carbono. La NFPA 2001 reconoce a los siguientes, con sus correspondientes composiciones volumétricas:
- IG-100: 99,9% de nitrógeno (N2)
- IG-01: 99,9% de argón (Ar)
- IG-55: 50% de nitrógeno (N2) y 50% de argón (Ar)
- IG-541: 52% de nitrógeno (N2); 40% de argón (Ar) y 8% de dióxido de carbono (CO2). También es conocido como INERGEN.
¿Cómo extinguen un fuego los gases inertes?
Los gases inertes extinguen el fuego a través de la dilución del oxígeno presente en el aire del recinto a proteger. Hay que tener presente que la combustión no es más que una reacción de oxidación, por lo tanto, si se limita la cantidad de oxígeno disponible, el proceso de oxidación concluirá.
En función de lo anterior, los gases inertes cumplen la función de limitar la cantidad de oxígeno en aire a valores tales que el fuego no pueda continuar. Sin embargo, esa cantidad de aire debe ser aún suficiente para permitir la vida dentro del recinto.
¿Son peligrosos los sistemas de extinción con IG? ¿Pueden provocar asfixia?
En tanto y en cuanto estén correctamente diseñados, estos sistemas son de los más seguros del mercado. Debido a su mecanismo de extinción (la dilución del contenido de oxígeno en el aire), en caso de que se aplique demasiado agente, podría darse la asfixia. Es por ello que la NFPA 2001 limita la concentración del agente que sea aplicado. Dentro de los cálculos propios del diseño del sistema, se pide verificar que la cantidad de oxígeno remanente en el sitio sea al menos del 10%. A esta concentración, una persona puede ser expuesta durante 3 minutos sin consecuencias.
Nunca debe perderse de vista que el sitio en donde se desarrolla un incendio es un lugar peligroso per se. Es por ello que no se recomienda permanecer en un recinto donde se desarrolla el incendio, ni ingresar a él, aún cuando esté instalado un sistema de supresión con gases inertes.
¿Cuáles son los beneficios para el ambiente de los sistemas de IG? ¿Es el IG una tecnología verde?
Los gases inertes tienen una huella de carbono nula, es decir, tienen neutralidad de carbono. Son uno de los únicos dos tipos de agente con esta característica, siendo el agua el otro con tal neutralidad. Aparte de ello, los gases inertes tienen cero potencial de daño a la capa de ozono (ODP en inglés), y cero contribución al calentamiento global (GWP en inglés).
En virtud de su inocuidad para el hombre y el ambiente, los gases inertes han sido la elección más habitual para la protección de determinados bienes dentro de edificios verdes.
¿Qué es un sistema de gas inerte (IG)?
Es un conjunto de componentes relacionados entre sí con el propósito de extinguir un fuego dentro de un espacio cerrado. En líneas generales, tales componentes son: cilindros de alta presión, el gas inerte a presión (IG-100, IG-01, IG-55 o IG-541); válvulas y otros accesorios para regular el flujo del agente; un sistema de distribución; y accesorios para monitorearla condición del sistema. Estos sistemas deben trabajar en conjunto con un sistema de detección de incendios.
¿Por qué se usa una válvula reguladora de presión en los sistemas de IG? ¿Qué beneficios trae?
La función de la válvula reguladora es reducir la presión del gas inerte almacenado en los cilindros. Es común encontrarlas para todos los gases inertes: IG 100, IG 01, IG 55 e IG 541. Con la reducción de presión se busca trabajar valores mucho más seguros y prácticos, en el orden de los 30 a 60bar. Aparte de ello, estas válvulas generan un flujo más parejo de gas, mejorando la performance del sistema.
Gracias a las válvuas reguladoras de presión evita el uso de cañerías y accesorios para muy alta presión (por ejemplo, sch. 160), y se reduce la sobrepresión generada en el sitio al momento de la descarga. Esta menor presión de descarga en las toberas también es más segura ya que reduce el riesgo de la voladura de objetos.
En algunos sistemas se emplea una única válvula para todo el sistema, ubicada a la salida del colector de descarga. En otros se usa una válvula para cada cilindro. Este último caso permite diseñar el colector también con menores presiones, y reducir los riesgos de accidentes en caso de un problema entre los flexibles de descarga y el colector.
¿Cómo son los cilindros de Inert Gas? ¿Cuál es la diferencia entre los de 200bar y 300bar?
Los cilindros de gas inerte pueden ser con o sin costura, pero en todos los casos deben ser lo suficientemente resistentes como para contener con seguridad a las altas presiones que en ellos se desarrollan. Dependiendo del origen del sistema, varían las normas bajo las cuales fueron construidas. Las más habituales son DOT, ISO y EN.
Se los identifica en base dos parámetros:
- Capacidad: usualmente entre los 80L y los 140L.
- Presión de almacenamiento: generalmente 200bar o 300bar a 15°C o 21°C.
Se busca emplear los cilindros más grandes posibles, a fin de limitar el espacio requerido para la batería. Sin embargo, por cuestiones de practicidad y normativas, los cilindros se limitan a un volumen máximo de 140L. Hay que tener en consideración que un cilindro de 140L cargado con IG-541 a 300bar pesa alrededor de 300kg.
Los cilindros disponibles comercialmente, en la mayoría de los casos, son capaces de resistir mucho más que 300bar. Por lo tanto, la diferencia entre un sistema de 300bar y otro de 200bar no se ubica en el cilindro, sino en la válvula reguladora.
Los sistemas de 300bar permiten almacenar más cantidad de gas inerte en el mismo cilindro, reduciendo así el tamaño de la batería de cilindros. Como contraposición, y puntualmente para Latinoamérica, hay pocos lugares donde es posible la recarga del gas a 300bar. La tecnología de 200bar está mucho más difundida, siendo más fácil su recarga.
¿Qué características debe tener una construcción para ser protegida con Inert Gas?
El sitio a proteger con un sistema de extinción con gas inerte debe ser cerrado, lo más estanco posible y debe ser capaz de tolerar la sobrepresión producida durante la descarga del gas. Se recomienda que, en caso de ser de grandes dimensiones, esté compartimentado. Aún compartimentando, puede haber limitaciones ligadas a la altura del cielorraso.
Dado que el método de extinción se basa en la dilución de la concentración de oxígeno por medio de la incorporación de gas inerte a presión, si el sitio presenta muchas vías de filtración para el gas inerte, la dilución podría no llegar a ser suficiente, y, por ende, el fuego no sería extinguido. También puede ocurrir que se alcance la concentración de gas inerte deseada, pero que ésta no pueda ser mantenida por un lapso suficiente de tiempo como para prevenir reigniciones.
En construcciones convencionales, realizadas con mampostería y hormigón armado, la sobrepresión es un evento despreciable. En construcciones ligeras, como el Steel Frame, puede ser necesario evaluar la integridad estructural.
Cuanto más grande es el volumen del recinto a proteger, mayor cantidad de gas inerte deberá ser inyectada para reducir la concentración de oxígeno. Cuanto más agente se necesite, mayor deberá ser la batería de cilindros, y mayor también será el costo de la instalación. Si se desea proteger sólo una parte de la edificación, o si se pueden emplear válvulas direccionadoras, la separación del sitio en ambientes más pequeños permitiría una reducción de la cantidad de cilindros necesaria.
Existe un fenómeno conocido como “estratificación”. Consiste es la concentración del gas inerte en una única porción de la altura del recinto. Dependiendo de si el gas es más o menos denso que el aire, éste podría acumularse cerca del techo o del piso del recinto. En líneas generales, este fenómeno comienza a ocurrir cuando la altura del recinto está en el entorno de los 5m. Puede ser resuelto aplicando una línea intermedia de toberas a media altura.
¿Cuánto espacio ocupa una batería de cilindros de gas inerte?
Las dimensiones exactas varían de fabricante a fabricante. Un cilindro de 140L puede tener un diámetro de 360mm con una altura de 1745mm. Si la batería incluye varios cilindros, lo más seguro es usar una estructura tipo bastidor que les dé soporte a todos ellos.
De nuevo, las dimensiones de estos soportes varían de fabricante a fabricante, como así también sus formas y materiales. A modo de guía, se puede considerar que cada cilindro que compone la batería ocupará una superficie de 420mm*420mm. Por lo tanto, una batería de 10 cilindros ocupará 1,76m² aproximadamente. Si se los dispone en dos filas de 5 cilindros cada una, la batería tendrá unas dimensiones en planta de 2,1m*0,84m.
La cantidad de cilindros requerida para la instalación debe ser calculada para cada caso puntual. Es uno de los valores más sensibles que se obtienen de una ingeniería de detalle, impactando significativamente tanto en la performance como en el costo de la instalación. Solamente a modo de referencia, se indicará la cantidad de cilindros de IG-541 que podrían llegar a tener algunos sitios. Se considera que tienen riesgo de fuego Clase C, con temperatura de 15°C, a nivel del mar, y aplicando la concentración de diseño de referencia en la NFPA 2001 para la condición más favorable.
| SITIO | SUPERFICIE [m²] | ALTURA [m] | CILINDROS DE IG-541 POR BATERÍA |
| Shelter/Contenedor eléctrico | 28 | 2,00 | 1 |
| Sala de tableros | 50 | 3,00 | 2 |
| Subestación eléctrica | 200 | 4,00 | 10 |
¿Qué es la sobrepresión en la descarga? ¿Es peligrosa?
La sobrepresión en la descarga es un aumento repentino en la presión interna del sitio donde se produce la descarga del gas inerte. Esta presión empuja a los cerramientos con dirección de adentro hacia afuera. Cuando se tienen construcciones tradicionales de hormigón y mampostería, su efecto es despreciable.
Se debe tener cuidado cuando la construcción contiene elementos ligeros como cielorrasos de placa de yeso, pisos técnicos con tapas de chapas, divisiones de Durlock®/Placa de yeso, o cerramientos estructurales tipo Steel Frame o de madera.
En caso de que se confirme que la construcción tendrá problemas con la sobrepresión, deben instalarse ventanas de alivio de sobrepresión. Su función es abrirse al momento en que el aumento de presión se ha vuelto considerable. Cuando se agrega este tipo de artefactos, puede ser necesario también incorporar más gas a la batería, puesto que una parte se perderá en el venteo.
Tomando las precauciones del caso, el efecto de sobrepresión en la descarga puede ser controlado sin mayores problemas.
¿Cuáles son las aplicaciones más comunes para los gases inertes?
Si bien pueden emplearse en múltiples escenarios, las mejores aplicaciones para los gases inertes son aquellas donde se requiere no exponer a los bienes almacenados a la humedad y puede haber presencia de seres humanos dentro. Ejemplos de estas situaciones son:
- Salas eléctricas
- Edificios de transformadores
- Salas de servidores
- Generadores
- Laboratorios
- Archivos
- Museos
¿Cómo es la instalación de un sistema de Gases Inertes según NFPA 2001? ¿Qué elementos la componen?
La instalación, en líneas generales, consta de los siguientes ítems:
- Cilindros contenedores de agente IG-100, IG-01, IG-55, o IG-541
- Válvulas de control para cada cilindro
- Válvulas reguladoras de presión
- Actuador eléctrico tipo solenoide
- Sensor de posición del actuador eléctrico (obligatorio según NFPA 2001)
- Actuador manual mecánico
- Flexibles de descarga
- Colector de descarga
- Línea piloto neumática de disparo
- Actuador neumático
- Botellín piloto (de requerir)
- Manómetros para cada cilindro
- Cañería de distribución
- Toberas o Difusores de descarga
- Presóstatos de baja y alta presión
- Cartelería de señalización
Dependiendo del fabricante, y el tamaño del sistema (entre otros), los componentes pueden variar. Aparte de todo este equipo, es indispensable contar con un sistema de detección capaz de interactuar con la extinción.
¿Se debe instalar un sistema de detección de incendios junto con el de inertes?
Sí, la NFPA 2001 exige que se instale un sistema de detección y alarma de incendios junto con cualquier sistema de extinción con gases.
Esta exigencia obedece a una razón común a todos los agentes gaseosos: su efectividad se ve reducida a medida que crece el tamaño del fuego. Este problema puede ser controlado con una rápida actuación del sistema de extinción, lograda a través del comando del sistema de detección. Cuanto más pronto se actúe el sistema de extinción, de menores dimensiones será el fuego y mejor será la efectividad de la extinción.
¿Los gases inertes son corrosivos? ¿Se pueden usar con equipos eléctricos y electrónicos?
Los gases inertes son incapaces de generar o promover la corrosión en cualquier tipo de equipamiento eléctrico y/o electrónico. Son una opción ideal para su protección.
¿Por qué poner una batería de reserva de IG? ¿Se puede usar solamente una batería de cilindros de gas inerte?
La batería de reserva cumple diversas funciones de seguridad para la instalación:
- Provee protección en caso de una reignición.
- Provee respaldo en caso de que la batería principal falle.
- Mantiene la operatividad mientras se deba intervenir en la batería principal. Por ejemplo, durante recarga de cilindros o reemplazo de componentes.
- Para sistemas que protegen múltiples zonas de descarga con válvulas direccionales, proveen la capacidad de atacar una segunda zona donde también se desarrolle un incendio.
La NFPA 2001 no exige una batería de reserva (4.1.1.2), por lo tanto, podría usarse sólo una batería principal. Sin embargo, en el Anexo A de la norma (A4.1.1.2) se hace hincapié en las conveniencias de tener una batería de reserva completamente conectada y lista para ser usada. Esto es a punto tal que la norma recomienda tener una tercera batería de cilindros sin conectar si no pudiera recargarse y reponerse los cilindros de la batería principal en menos de 24 horas.
¿Dónde se pueden instalar los cilindros de Gases Inertes según NFPA 2001? ¿Se los puede dejar dentro del mismo sitio que protegen?
Según la NFPA 2001, los cilindros pueden ser instalados tanto dentro del sitio a proteger como fuera de él. Sin embargo, debe evitarse su exposición a un fuego tal que los deje a ellos o a sus válvulas y accesorios fuera de servicio.
Más allá del requerimiento normativo, también es importante considerar otras consideraciones ambientales y de protección contra ingresos con las que cuente el producto. Por ejemplo, la gran mayoría de los cilindros no son aptos para ser instalados a la intemperie.
Cuando se trabaja en zonas sísmicas, como instalaciones en Jalisco, México, debe evaluarse la seguridad contra sismos. La evaluación debe incluir tanto a la batería de cilindros como a la misma cañería de distribución.
¿Cómo varía la concentración de IG con respecto a la altura sobre el nivel del mar?
Con el incremento de la altitud, disminuye la cantidad de oxígeno presente en el aire, y, por lo tanto, la cantidad de agente requerida para extinguir un posible fuego. Este efecto está contemplado dentro de la norma NFPA 2001 a través de un factor de corrección.
Este factor es directamente aplicado a la cantidad de agente requerida según cálculo. Dicho de otro modo, un factor de corrección de 0,9 implica que se requiere sólo el 90% de la cantidad de agente calculada.
¿Cómo es el mantenimiento de un sistema de Gases Inertes según NFPA 2001?
El mantenimiento de los sistemas con gases inertes varía según la normativa que se aplique y las directrices del fabricante de los equipos específicos. Aquí se desarrollará la rutina exigida como mínimo por la NFPA 2001.
La totalidad de la instalación debe ser inspeccionada visualmente una vez al año. No es necesario realizar una prueba de descarga, pero sí debe inspeccionarse que todos los componentes se encuentren en correctas condiciones. De mismo modo, debe verificarse que el edificio protegido no haya sufrido cambios en sus dimensiones, configuración, o destino.
El contenido de los cilindros debe ser controlado semestralmente. La norma permite hacer este trabajo monitoreando su presión interna. La máxima pérdida admisible es 5%. La lectura de cada uno de los manómetros instalados en los cilindros debe ser comparada una vez al año con la lectura de otro manómetro calibrado.
Los cilindros a presión deben ser mantenidos según las regulaciones locales, cuyas exigencias pueden diferir considerablemente con la NFPA 2001.
En líneas generales, tanto los cilindros como otros recipientes a presión requieren de pruebas hidrostáticas regulares para asegurar su estanqueidad y resistencia estructural. Debido al riesgo que acarrean estos recipientes, es frecuente que su ensayo esté regulado por ley. Por lo tanto, no se aconseja seguir los lineamientos dados por la NFPA (manda a cumplir la normativa DOT de los Estados Unidos), sino investigar y/o consultar con expertos cuál es la normativa local vigente.
Todos los flexibles o mangueras de la instalación deben ser inspeccionados visualmente una vez por año. Si se viera algún daño, deberá ser reemplazada la pieza. Aparte de ello, cada 5 años debe ensayarse a presión a cada uno de estos componentes.
El mantenimiento del sistema de extinción debe complementarse con el propio del sistema de detección. Siempre deben tomarse las precauciones del caso para hacer estos ensayos sin provocar una descarga indeseada.
¿Se necesita un sistema de pesaje mecánico? ¿Hay que pesar a los cilindros de IG?
No, no se necesita un sistema pesaje de mecánico, y tampoco se exige que se pesen los cilindros de gases inertes. En el punto A.8.3.4, la NFPA 2001 indica que la medición de la presión interna es un medio correcto para el control de la cantidad de agente.
¿Qué se hace si un manómetro indica baja presión?
En primer lugar, hay que corregir esa lectura por temperatura. La gran mayoría de los manómetros no realizan la corrección por temperatura, sino que indican la presión “real” que hay dentro del cilindro. Esta presión es afectada por la temperatura. En días muy fríos, es decir, con temperaturas bajo cero, puede ocurrir que la presión de un cilindro completamente lleno caiga por debajo del mínimo admisible. En otras palabras, la lectura del manómetro por sí misma no sirve para definir el estado de un cilindro, pero sí para advertir que el equipo necesita de nuestra atención. Para tomar decisiones con respecto a su contenido, siempre es necesario corregir la lectura por temperatura.
Si habiendo corregido la lectura por temperatura la presión sigue estando por debajo del mínimo admisible, el cilindro deberá ser recargado. Dependiendo de la antigüedad de la última prueba hidrostática que se le haya hecho al cilindro, y principalmente de la legislación local, puede ser necesario realizarle una nueva prueba al cilindro antes de recargarlo.
Información necesaria para cotizar un Sistema de Inertes?
Para armar un presupuesto de un sistema de IG541, IG55 o IG100, necesitamos los siguientes datos:
- Ambiente principal: dimensiones en largo, ancho y alto.
- Falsos ó pisos/pisos técnicos ó trincheras de cables ó galerías de cables: dimensiones.
- Falsos techos ó cielorrasos suspendidos y plenos: dimensiones.
- Altitud del sitio respecto del nivel del mar.
- Temperatura mínima a la que se albergarán los cilindros (no la temp. del sitio, necesitamos la temp. mínima de los cilindros).
- ¿Se requiere batería o banco de cilindros de reserva?
- Tipo de construcción: mampostería, hormigón, steel frame, etc.
- Cuál estándar o normativa debe cumplirse: NFPA, UL, FM, EN, etc.
- Destino del sitio: sala de control, sala eléctrica, centro de cómputos, sala de telecomunicaciones, etc.
- De ser posible, planos en planta y corte de los edificios, incluyendo el equipamiento.
- Indicar si es zona sísmica.
- Requiere de sistema de detección y supresión dedicado? (es habitual para sitios críticos).
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