Agente extintor Novec 1230

Comunicación presentada al II Congreso Smart Grids:

Autor

Miguel Angel Solana, Business Development Manager, Electronic Markets Materials, 3M España

Resumen

Dada la gran preocupación existente con los apagones eléctricos ocurridos por incendios inesperados en subestaciones eléctricas, las compañías eléctricas pidieron a 3M probar la eficiencia del fluido NOVEC 1230 como agente extintor en fuegos en entornos eléctricos. Tras los ensayos realizados, considerando 3 diferentes escenarios, en las instalaciones de ensayo de Cegalia (Vigo) en Nov’07 con notable éxito, Iberdrola (la quinta mayor compañía eléctrica a nivel mundial) ha especificado el fluido NOVEC 1230 como agente extintor, en lugar de agua pulverizada o CO2, en subestaciones eléctricas bajo rasante ó cercanas a núcleos urbanos. Así mismo, Iberdrola decidió acometer, entre otros el proyecto de protección de 19 subestaciones eléctricas cerradas o subterráneas para satisfacer la demanda eléctrica en la ciudad de Madrid.

Introducción

Tras una serie de apagones en la capital española, muchos de los cuales fueron causados por incendios en subestaciones eléctricas, el gobierno de Madrid presentó un nuevo decreto: la Ley de Suministro Eléctrico. Con esta legislación se pretende defender a los consumidores frente a los cortes de luz y, en particular, exige que se reponga el suministro eléctrico en un plazo de seis horas de ocurrir un fallo.

La ley también establece que la red sea configurada de manera lo más inteligente posible, para que todo consumidor pueda recibir el suministro de como mínimo de dos fuentes diferentes para que en caso de fallar la primera fuente, se restablezca con rapidez el suministro eléctrico a partir de una segunda fuente. Y en último término, puesto que muchos de los problemas previos fueron causados por incendios, la Ley de Suministro Eléctrico establece como condición obligatoria que las subestaciones estén equipadas con sistemas eficaces contra incendios.

Para cumplir estas disposiciones, Iberdrola creó un plan inicial de inversión de 400 millones de euros que incluía la construcción de 19 nuevas subestaciones en la Comunidad de Madrid. Este plan, el mayor creado por Iberdrola en una gran ciudad, supuso el soterramiento de todas las subestaciones y otras instalaciones de suministro eléctrico con lo que se liberaron más de 355.000 metros cuadrados de superficie que fueron destinados a otros fines como la construcción de viviendas y oficinas.

Iberdrola, que se enorgullece de ser la compañía eléctrica con el suministro de energía más limpio del planeta, empezó a considerar con todo detalle los sistemas contra incendios exigidos por la Ley de Suministro Eléctrico para sus nuevas subestaciones en toda España. Se presentaron varias propuestas.

Iberdrola llevó a cabo una evaluación exhaustiva para determinar cuál sería la mejor alternativa para sus aplicaciones.

Se consideraron como posibles alternativas el agua nebulizada y el sistema de espuma con aire comprimido. Y se comprobó exhaustivamente la idoneidad de estos agentes. Por diversas causas técnicas y económicas estos sistemas fueron desestimados. El fluido Novec 1230 de protección contra incendios, de 3M, fue el elegido por adaptarse en mayor medida a los requerimientos (técnicos y económicos) de la propiedad.

Descripción del sistema de extinción basado en la ET 21

El sistema de extinción está compuesto por:

Una o varias baterías de cilindros cargados con NOVEC 1230
Colector de descarga
Válvulas direccionales y red de tuberías de distribución
Boquillas de descarga

Los cálculos hidráulicos, así como los planos de ingeniería, determinan la cantidad de NOVEC 1230, área cubierta, el tamaño de las tuberías y los diámetros de orificios.

El agente extintor NOVEC 1230 se usa para sistemas de protección contra incendios en fase gaseosa, presurizado con nitrógeno puro a 25,4, 42 O 50 bares de presión. Este agente extintor no tiene limitaciones para su uso en áreas ocupadas, cuando la cantidad de producto previsto no supere los datos de la normativa ISO 14520:2006 y NFPA 2001:2004 y siempre que su concentración no sea superior al 10%.

Los cálculos se realizaron teniendo en cuenta las siguientes consideraciones:

El tipo de inundación es total, con un factor de concentración del 5,90%; esta concentración de extinción es verificada durante la fase de diseño e ingeniería del proyecto, mediante un adecuado programa de cálculos hidráulicos, para poder confirmar si la concentración real coincide con la prevista en el diseño para todos los volúmenes protegidos así como para confirmar la distribución uniforme de agente extintor dentro de dichos recintos.
El tiempo de descarga de la totalidad del agente extintor no excede 10 segundos ni baja por debajo de 5 segundos.
Se mantiene la concentración durante 10 min.

Los cilindros son del tipo sin soldadura en acero aleado con certificado T PED (o DOT), pintados y marcados según los códigos de identificación requeridos internacionalmente, adecuándose para contener el agente extintor dentro de los factores de llenado permitidos. Cada cilindro dispone de una etiqueta indicando el peso del ensamblaje vacío (tara), los kg de NOVEC 1230 de relleno, el valor de presurización con nitrógeno en bar o kPa, el peso total del ensamblaje, la presión de trabajo, la presión de prueba del ensamblaje, la temperatura de operación en grados Celsius, el día de llenado y el nombre de la estación de llenado donde el ensamblaje ha sido llenado y presurizado.

Sobre el cilindro se instala una válvula, de alto flujo con tubo de sifón, equipado con una válvula de seguridad con disco de rotura. En cualquier caso, la instalación y la desconexión de la válvula es posible por el cilindro presurizado, sin cambiar la presión o la cantidad de NOVEC 1230 en el interior del cilindro. La válvula tiene conexión para controlar neumáticamente el dispositivo, conexión para la actuación manual/neumática, conexión para la solenoide con manómetro de supervisión y capucha de protección con pestaña para transporte.

El actuador de descarga eléctrico/manual está compuesto por uno o más equipos. El actuador permite la apertura de la válvula mediante señal eléctrica o mediante palanca de actuación manual. La energía para la apertura de la válvula es suministrada por el fluido presurizado en el cilindro; la cantidad necesaria es suficiente para abrir todas las válvulas esclavas, en caso de existir.

El dispositivo de control de presión es de tipo visual para lectura directa, con escala graduada y coloreada para una rápida lectura de la presión de llenado. Irá instalado en el cilindro, dispuesto para enviar a la central la señal de situación de baja presión.

Colector de descarga

El colector de descarga se debe fabricar con tubería SCH.40 API 5L Gr. B, con accesorios roscados ANSI 2000 o ANSI 3000 NPT, o con accesorios ranurados de alta presión; con las conexiones adecuadas según el número de cilindros previstos. El colector será galvanizado con baño en caliente, con certificado PED.

En dicho colector, para cada cilindro, se preverá una válvula de retención con diámetro igual al cuello de la válvula. De igual forma se preverá un presostato de descarga, que tendrá dos contactos eléctricos, actuado por el agente extintor cuando éste alcance el colector de descarga. Una vez actuado el presostato de descarga memoriza su condición y sólo es posible desarmarlo mediante una palanca manual.

Válvulas direccionales y red de tuberías de distribución

Hay una válvula direccional de actuación neumática y un botellín piloto N2, dotado de válvula solenoide y de bloqueo mecánico, por cada volumen protegido.

Las tuberías son SCH.40 Gr.B, con accesorios roscados galvanizados ANSI 2000#, o con accesorios ranurados de alta presión listados por UL y aprobados por FM.

Las tuberías de distribución siguen expresamente los planos del proyecto de ingeniería, incluyendo los diámetros, obtenidos de la adecuada utilización del software de cálculo hidráulico en base a las normas ISO 14520:2006 y NFPA 2001. La tubería se fija mediante soportes rígidos apropiados para resistir los esfuerzos y los momentos producidos durante la descarga de NOVEC 1230TM. Los materiales utilizados para cualquier soportación son resistentes al fuego, y su pérdida de propiedades portantes no se reducirá en más de 25% cuando se superen los 200ºC.

Boquillas de descarga

Las boquillas de descarga, tipo radial 360º o de pared 180º, serán de bronce o acero inoxidable, de 8 orificios. Antes de instalar las boquillas, se lleva a cabo un adecuado soplado de la tubería mediante aire comprimido o nitrógeno seco, para eliminar cualquier impureza presente en el tubería, debida a los procesos de instalación.

Funcionamiento del sistema de extinción

El sistema de extinción puede actuarse de manera automática o manual, dependiendo de la fuente que dé la alarma de incendio, es decir, si es el propio sistema de detección o si por el contrario es una persona la que lo activa.

Actuación automática del sistema

El sistema de extinción está comandado por cada una de las centrales de extinción asociadas a cada uno de los riesgos a proteger. La actuación se realiza por actuación sobre la válvula solenoide del botellín piloto correspondiente al riesgo afectado; el gas de este botellín produce la apertura de la válvula direccional correspondiente, así como el accionamiento de la descarga de NOVEC 1230TM.

Actuación manual del sistema

En caso de que la actuación automática del sistema no funcionase correctamente o se detectase el incendio con anterioridad a que se disparasen los sistemas de detección y extinción, hacen que el sistema se active de forma manual:

Activación del disparo eléctrico manual: si el incendio es detectado antes de que el sistema de detección lo haga se puede iniciar el proceso de extinción pulsando el correspondiente pulsador de disparo, situado en la entrada de cada cubículo de transformador o sala de equipos.

Activación del disparo manual de las válvulas de los botellines piloto: si el sistema de detección no ha funcionado de forma correcta se puede iniciar el proceso de extinción manualmente desde la sala de protección contra incendios, actuando sobre las válvulas de los botellines piloto.

La sala de protección contra incendios tiene un cartel con instrucciones detalladas de disparo para simplificar la actuación en caso de disparo manual.

Beneficios

La decisión que llevó a Iberdrola a decantarse por 3M y su fluido Novec 1230 de protección contra incendios, fue la evaluación exhaustiva para determinar cuál sería la mejor alternativa para sus aplicaciones. Se trataba de considerar un sistema de seguridad y protección que asegurara el funcionamiento inteligente de la red, sin cortes de suministro. Las subestaciones críticas fueron dotadas con sistema de espuma como sistema redundante, con resultados satisfactorios desde el primer momento.

Asimismo se consideró la opción del CO2 porque es capaz de apagar eficazmente fuegos de todos los tamaños pero presentó dos inconvenientes principales. El primero inconveniente era que el CO2 es letal en las concentraciones necesarias para apagar fuegos rápidamente y eficazmente. El segundo inconveniente era es que el número de cilindros requeridos hubiesen ocupado más espacio del que había en las subestaciones soterradas.

Otra posible solución para esta aplicación fue la opción de los hidrofluorocarburos (HFC), la primera generación de agentes que reemplazan al gas halón tan dañino para el medio ambiente, sin embargo, se rechazaron debido a sus riesgos medioambientales. Si bien sus características medioambientales son mucho mejores que las del halón, los HFC aún presentan problemas para el medio ambiente debido a su potencial de calentamiento atmosférico y por la carga impositiva sobre las mismas

Al igual que los HFC, el fluido Novec 1230 no tiene potencial de agotamiento del ozono pero cuando se trata del potencial de calentamiento atmosférico el contraste entre los HFC y el fluido Novec 1230 es sorprendente.

El potencial de calentamiento atmosférico del HFC que más se usa en la protección contra incendios es 3.140 veces el del CO2, el gas de efecto invernadero más común. En cambio, el potencial de calentamiento global del fluido Novec 1230 es tan sólo uno (1). Además, el fluido Novec 1230 tiene un tiempo de vida atmosférico de sólo cinco días, en comparación con unos 30 años en el caso de los hidrofluorocarburos. El perfil ambiental de los HFC fue inaceptable para Iberdrola en un sector energético consciente de los problemas medioambientales.

Y es que ya existe mucha presión para que se reduzca la emisión de los HFC debido a su alto potencial de calentamiento atmosférico y su persistencia atmosférica.

Este primer paso ya puede verse en la legislación, ya que desde Enero del año 2014 por la Ley 16/2013 que crea un impuesto a los gases fluorados que producen efecto invernadero, esta Ley es la aplicación española al Reglamento de la Unión Europea 517/2014, que reduce para el año 2030 un 80% las emisiones de efecto invernadero.

Estas cuestiones fueron importantes para Iberdrola. Si como ha ocurrido al introducir leyes para limitar el uso de HFC, es casi seguro que un sistema contra incendios basado en un hidrofluorocarburo con un alto potencial de calentamiento global tendría que reemplazarse en su totalidad, o al menos modificarse considerablemente. Esta es una propuesta inaceptable para un nuevo proyecto de infraestructura de tal magnitud e importancia, sobre todo porque se prevé que las nuevas subestaciones duren varias décadas, ya que la introducción de cambios significativos en los sistemas contra incendios de las subestaciones sería una tarea costosa y difícil dada su ubicación bajo tierra. El trabajo sería además complicado porque sería necesario garantizar a los consumidores la continuidad del suministro eléctrico.

Por el contrario, 3M ofrece su exclusiva garantía Blue Sky. Esto garantiza que si el fluido Novec 1230 fuese prohibido o se limitase su uso como agente extintor limpio debido a su potencial de agotamiento del ozono o de calentamiento global en los próximos 20 años, la empresa reembolsaría el coste del fluido.

Además, el fluido Novec 1230 posee un amplio margen de seguridad para usar en áreas ocupadas, lo que significa que su uso es seguro incluso si hay operadores trabajando en una subestación en el momento de ocurrir una descarga.

El “margen de seguridad” refleja la diferencia entre las concentraciones de diseño necesarias para apagar un fuego y el umbral de concentración reconocida por organismos reguladores como adecuada para espacios ocupados. En una aplicación típica, el fluido Novec 1230 se usa a una concentración de aproximadamente un 5%, pero se aceptan concentraciones de hasta un 10%. Por tanto, su margen de seguridad es de casi el doble, que es el margen de seguridad más alto de cualquier sustituto químico del halón.

Otra ventaja importante de un sistema que use el fluido Novec 1230 es que requiere poco espacio de almacenamiento. Es un líquido a temperatura ambiente, aunque forma con rapidez un gas cuando se descarga a través de boquillas adecuadamente diseñadas. Esto aporta beneficios significativos a los clientes porque al ser líquido, el fluido Novec 1230 puede enviarse y almacenarse en contenedores no presurizados. También significa que las instalaciones podrán recargarse con más facilidad mediante una transferencia de líquidos. Con este método de repuestos in situ, los sistemas volverán a ser funcionales y operativos en un breve periodo de tiempo, con frecuencia en un plazo de 24 horas.

Los factores definitivos a favor de elegir el fluido Novec 1230 para las aplicaciones de Iberdrola fueron los siguientes:

No es peligroso para las personas
No es dañino para el medio ambiente
No es conductor eléctrico
Está perfectamente reglado por todas las normativas internacionales.
Un sistema de CO2 precisará alrededor de 7 cilindros por cada cilindro de NOVEC™
Garantía de uso Blue Sky Warranty.
Baja presión de trabajo.
Concentración de diseño, más baja entre todos los agentes gaseosos del mercado.
Posibilidad de recarga in-situ.

Ante la falta de estanqueidad de un recinto, un sistema compuesto por el agente extintor NOVEC 1230 de 3M, pierde menos seguridad de extinción que un sistema compuesto por CO2 ó HFC, etc.

Conclusiones

Frente a las múltiples ventajas del fluido Novec 1230 Iberdrola decidió que se trataba de un agente extintor que cumplía con los requisitos necesarios en cuanto al rendimiento extintor y desempeño ambiental al tiempo que tiene la seguridad necesaria para las personas y bienes.