SISTEMAS DE PROTECCIÓN ACTIVA PARA CPD.

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1 TESIS DE MÁSTER SISTEMAS DE PROTECCIÓN ACTIVA PARA CPD. AUTOR: Rafael Inés González Madrid, Julio 2013 Firma Autor: VºBº Director Proyecto: Rafael Inés González Andrés Pedreira MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 1

2 Autorizada la entrega de la tesis de máster del alumno/a: Rafael Inés González EL COORDINADOR DEL MIPCI Gabriel Santos Fdo.: Fecha: 08/07/2013 Vº Bº del Director de proyecto Andrés Pedreira Fdo.: Fecha: 08/ 07/ 2013 MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 2

3 SISTEMAS DE PROTECCIÓN ACTIVA PARA CPD. Rafael Inés González Curso académico MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 3

4 TÍTULO ALUMNO 1 DIRECTOR Sistemas de protección activa para CPD Rafael Inés González Andrés Pedreira JUSTIFICACIÓN La Universidad Pontifica de Comillas (ICAI) y la Asociación de Profesionales de Ingeniería de Protección Contra Incendios (APICI), son conscientes de la necesidad de la calidad y formación adecuada para los profesionales dedicados a la protección contra incendios, es por este motivo que han impulsado el Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios (MIPCI). Tanto la sociedad como las mismas leyes existentes al respecto exigen un compromiso y una calidad adecuada tanto en lo referente a la instalación, diseño, mantenimiento y funcionamiento en caso de necesidad de los sistemas de protección contra incendios. El Máster proporciona a los alumnos el conocimiento necesario para poder establecer con criterio, y siempre basados en el conocimiento del incendio y sus efectos, la idoneidad de las soluciones adoptadas ante los problemas que puedan presentarse. La ingeniería de protección contra incendios continúa en evolución con nuevos sistemas diseñados para poder proteger nuevos riesgos especiales y en un proceso continuo de aprendizaje, el Máster permite no sólo evaluar su idoneidad sino también poder dar mejores alternativas en base al profundo conocimiento adquirido. El presente proyecto fin de Máster se presenta para poner en práctica los conocimientos adquiridos durante el mismo. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 4

5 OBJETIVOS El objetivo de presente proyecto es establecer unos criterios y una guía de rápida decisión a fin de permitir seleccionar de forma rápida y eficaz los mejores sistemas de protección activa para Centros de Proceso de Datos (CPD). Problemática actual: Actualmente la existencia de Centros de Proceso de Datos (CPD), es una exigencia por parte de los clientes y consumidores, los datos almacenados aumentan de forma exponencial y un posible fallo en este tipo de sistemas, o simplemente, una interrupción temporal, puede provocar importantísimos daños a los usuarios y empresas afectadas, llegando incluso a provocar el cierre debido a pequeñas interrupciones temporales. Si aplicamos la normativa actual, debido al nivel global de riesgo, aplicación, tamaños de sector de incendios, etc. la mayoría de estos CPD requieren sistemas de detección automática de incendios y elementos básicos de primera actuación como, por ejemplo, extintores de CO 2, pero no sistemas de extinción automáticos. El objeto de este proyecto es el de, mediante tablas sencillas de decisión, analizar las distintas alternativas existentes en el mercado sobre sistemas de detección y extinción a fin de asegurar la selección del mejor sistema posible, atendiendo a diferentes criterios como tipo de riesgo existente, climatizaciones y ventilaciones, coste de sistemas, eficacia y rapidez de funcionamiento Para ello se hará un análisis de los materiales existentes, haciendo hincapié en sus ventajas e inconvenientes referidas al riesgo CPD en particular que nos permitirá seleccionar el mejor sistema posible en función de cada riesgo. Conclusiones: Obtendremos las tablas de decisión (adjuntas en la memoria y en el Anejo de Conclusiones) y las aplicaremos a dos ejemplos en particular para ver su funcionamiento y aplicación. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 5

6 ÍNDICE Justificación 3 Objetivos 4 Índice 5 Memoria Descriptiva Introducción y descripción del riesgo Tipos de Climatización Solución de protección activa para CPD Identificación de riesgos Planificación sistemas de detección Tipos de detección Tipos de detectores Tablas de selección material de detección Detección colectiva vs. Detección analógica Central de extinción Alarma y dispositivos adicionales Falsas alarmas Sistemas de extinción Sistemas húmedos Sistemas secos Sistemas de gases químicos Sistemas de gas inerte Diseño de sistemas de gases Selección sistema de gas Problemática en los nuevos discos duros Rejillas de sobrepresión Sistemas de protección para la zona del generador Interacción entre sistemas Conclusiones 77 Bibliografía 81 Anexo I. Ejemplo CPD1 83 Anexo II. Ejemplo CPD MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 6

7 MEMORIA DESCRIPTIVA 1.- INTRODUCCIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL RIESGO Los centros de procesos de datos son un tipo de instalaciones cada vez más común y demandado por los consumidores, debido a la gran necesidad de almacenamiento de datos que crece exponencialmente año tras año son un mercado en auge y con un gran desarrollo, tanto en lo referente a número de instalaciones como en la tecnología aplicada a este tipo de sistemas. A pesar de la situación económica la inversión en centros de proceso de datos se ha incrementado a nivel mundial un 22% en 2012, y se espera un incremento del 11% durante (Global Data Center Market, 2013). Debido a la gran importancia de estas infraestructuras y el gran valor de los datos almacenados en su interior el propietario/cliente final, exige la máxima disponibilidad y funcionalidad de este tipo de instalaciones. Los incendios catastróficos son raros, pero incluso los pequeños fuegos pueden provocar interrupciones importantes en su correcto funcionamiento. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 7

8 Según datos del grupo de aseguradoras HDI-Gerling Industrie Versicherung AG, la mayoría de empresas no pueden sobrevivir a una caída de su infraestructura de almacenamiento de datos de una duración mayor de 5,5 días. El tiempo límite para las industrias está en torno a 5 días, mientras que para las grandes firmas comerciales este tiempo límite está en torno a 2,5 días, por su parte, los bancos solamente pueden permitirse 2 días de caída total de datos y los suministradores de servicios Just In Time solamente 24 horas. Originando en todos los casos importantes pérdidas económicas. Es por este motivo que las empresas prestan especial atención a este tipo de salas, utilizando el máximo nivel de protección en lo referente a sistemas contra incendios y otro tipo de sistemas como, por ejemplo, los sistemas de ventilación para evitar recalentamientos o los sistemas de intrusión para evitar posibles sabotajes. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 8

9 Aplicando la normativa actual, en la mayoría de instalaciones no sería necesaria la instalación de sistemas de extinción (en la mayoría de casos debido al nivel de riesgo y áreas de protección la normativa simplemente exige sistemas de detección y extinción mediante BIE o extintores), si bien debido a la importancia de estas infraestructuras prácticamente la totalidad de poseedores de estos sistemas optan por realizar la protección mediante sistemas de extinción automáticos asociados a sistemas de detección. Estos sistemas siempre presentan un riesgo importante que es la presencia continua de fuentes eléctricas de ignición y material combustible como, por ejemplo, los plásticos presentes en los circuitos impresos. La gran cantidad de cableado, principalmente en los falsos suelos, aumentan el riesgo de posibles incendios. Finalmente, tenemos grandes ventilaciones que pueden provocar una rápida distribución del incendio a zonas adyacentes o aumentar las consecuencias del posible incendio. Generalmente, una sala CPD tiene varias instalaciones principales: 1.- La propia sala de proceso de datos. 2.- La sala alimentación ininterrumpida (SAI). 3.- Salas anexas de consulta. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 9

10 Además de las fuentes de ignición eléctricas, hemos de tener muy en cuenta los sistemas de climatización y ventilación utilizados, puesto que se trata de potentes equipos de aire acondicionado en los cuales puede generarse un incendio, pero además, mientras mayor sea este flujo de aire destinado a la refrigeración, mayor será la dilución o extracción de las partículas de humo generadas, lo cual implica que no podremos tener distribuciones uniformes de humo mientras el sistema de ventilación está trabajando. Tenemos una alta densidad de cableados que suelen estar instalados en el falso suelo, teniendo densidades de cable muy grandes. En algunos casos los cableados en desuso simplemente se dejan bajo el falso suelo sin ser retirados, convirtiéndose en una fuente adicional de combustible. Debido a los continuos avances técnicos los equipos de las salas de proceso de datos suelen tener un ciclo de vida corto puesto que la sustitución de equipos puede llevar a almacenar una cantidad mucho mayor de datos en el mismo espacio, esto puede provocar grandes cantidades de cableado en los falsos suelos de CPD. Además, hemos de tener en cuenta que siempre se instalan este tipo de sistemas con redundancia de alimentación eléctrica y redundancia en cableados de datos. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 10

11 2.- TIPOS DE CLIMATIZACIÓN Existen diferentes conceptos para la ventilación de este tipo de salas. En contraste con los sistemas de aire acondicionado colocados en otro tipo de salas, en este tipo de riesgo los sistemas de ventilación suelen estar colocados en las paredes de la propia sala, suministrando el aire fresco a través del falso suelo o del falso techo. En todo caso, siempre se ha de consensuar con el cliente final el tipo de protección a instalar puesto que las ventilaciones y el tipo de sistemas puede variar entre diferentes salas. Los equipos instalados generan mucho calor durante su funcionamiento y es vital mantener la temperatura del CPD entre 21 y 33 ºC puesto que a mayores temperaturas los rendimientos de los discos duros decaen con la consiguiente pérdida de eficacia en su funcionamiento. Aproximadamente la mitad del consumo eléctrico total de un CPD no viene dado por su propio uso sino por el consumo de los equipos de climatización y refrigeración. Refrigerador Humidificación Varios Consumo IT Distribuidores SAI Generador Iluminación MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 11

12 En su relación con los sistemas de protección contra incendios la ventilación afecta de forma muy importante tanto a los posibles sistemas de detección como a los posibles sistemas de extinción a utilizar. Las ventilaciones se realizan mediante climatizadoras, (en estos ambientes se conocen como unidades CRAC) conectadas a conductos encargados de refrigerar la sala. Dentro de las ventilaciones más habituales tenemos los siguientes sistemas: Impulsión desde la propia climatizadora. Sistemas de impulsión de aire fresco desde el falso techo. Sistemas de impulsión de aire fresco desde el falso suelo. Sistemas de impulsión a través de los propios Racks. Sistemas de islas frío / pasillo caliente. Sistemas de Racks autorefrigerados. Los primeros sistemas son los más sencillos e indicados solamente para CPD de pequeño tamaño y en ellos es la propia climatizadora mediante un conducto de impulsión y otro de aspiración la que refrigera la sala sin necesidad de existencia de falso suelo o falso techo. En los dos siguientes sistemas el techo/suelo hace de plenum de impulsión estando perforados por rejillas o por pequeños orificios que permiten la salida del aire fresco, estando en el lugar opuesto (falso techo o falso suelo) el retorno del aire hacia la climatizadora. Esto puede hacerse utilizando conductos de climatización o bien utilizando el falso suelo/techo entero como sistema de conducción del aire fresco (plenum). MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 12

13 Los más habituales son los sistemas de impulsión de aire en el falso suelo de forma que el aire caliente ascienda hacia el techo, lugar donde es conducido de nuevo hacia la climatizadora. Los sistemas de impulsión a través de los propios Racks son similares a los anteriores si bien en este caso la impulsión y extracción de aire se hace directamente en el propio rack mediante conductos, este sistemas es poco utilizado debido al alto coste de la instalación. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 13

14 Sistemas tipo isla pasillo frío/ pasillo caliente, en estos sistemas el aire fresco es introducido en la parte inferior de los pasillos formados entre Racks (estos pasillos pueden tener una parte superior o estar abiertos), haciendo que el aire fresco pase a través del rack hacia el pasillo caliente (parte trasera del rack) que es donde ocurre la extracción del aire caliente. Finalmente, existen otro tipo de Racks más modernos en los que el propio rack con los equipos está refrigerado mediante un circuito cerrado de refrigeración interno, de forma que cada rack dispone de su propia refrigeración, este tipo de sistemas implica una primera inversión mucho mayor, si bien posteriormente existe un importante ahorro en climatización. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 14

15 3.-SOLUCION DE PROTECCIÓN ACTIVA PARA CPD La solución deberá comprender un completo espectro de sistemas enlazados entre sí, comenzaremos por el análisis de riesgos para posteriormente analizar las soluciones de detección, evacuación y extinción necesarias para poder evitar daños IDENTIFICACIÓN DE RIESGOS A continuación vamos a entrar más en detalle en lo referente al análisis de riesgos, los incendios más frecuentes en este tipo de instalaciones son debidos a: Fallos de equipos electrónicos de los circuitos de potencia de los equipamientos, incluyendo fuentes de alimentación Sobrecarga de componentes debidos a calentamiento excesivo. Incremento de temperaturas y puntos calientes generados por el funcionamiento de los propios elementos y por la alta densidad de cableado. Fuegos producidos en el exterior que se propagan al interior del propio CPD. Negligencias como, por ejemplo, personal fumando en el interior del CPD, uso de llamas abiertas como, por ejemplo, soldaduras Fuegos producidos en las propias climatizadoras, si bien este tipo de incendios no son habituales, las consecuencias pueden llegar a ser muy importantes. Salas de alimentación eléctrica donde podemos tener incendios debidos a la presencia de focos calientes, posibles derrames de combustibles o aceites El diseño del sistema debe permitir que: El humo sea detectado lo antes posible, en las primeras fases del incendio. El incendio no pueda propagarse sin obstáculos fuera del CPD (Protecciones pasivas). El incendio no pueda propagarse dentro del propio CPDS afectando a más equipos. Se activen las alarmas de forma prematura y sea posible la evacuación de forma rápida y eficaz. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 15

16 Los servicios de bomberos actúen rápida y correctamente. El fuego sea extinguido con una demora mínima y sin perjudicar a las personas ni a los activos presentes en el CPD. Garanticemos una extracción de humo eficaz. Reduzcamos el número de unidades del CPD fuera de servicio en cualquier momento. El área CPD pueda devolverse a su estado operativo lo más rápidamente posible PLANIFICACIÓN DE SISTEMAS DE DETECCIÓN El objetivo de los sistemas de detección debe ser la monitorización completa de todos los sistemas instalados y del propio riesgo. Como mínimo, debemos proteger las siguientes zonas: Todo el área del CPD Salas adyacentes al propio CPD (es muy habitual la presencia de pequeñas salas de ordenadores adyacentes al propio CPD donde también puede generarse un incendio). Suministro de aire mediante climatizadoras o impulsiones de aire fresco Sala de alimentación ininterrumpida. (SAI) Además, no debemos olvidar que debemos supervisar las zonas de falsos suelos /falsos techos, estando libres de supervisión únicamente en aquellos casos en los que no existan carga de fuego o fuentes de ignición y estén físicamente separados del resto de la sala (otro sector de incendios), lo cual es complicado, puesto que lo común es que incluyan las instalaciones de alumbrado, climatización o los mazos de cables necesarios, por tanto será necesaria su protección. En todo caso la detección en ambiente del propio CPD siempre es necesaria, puede hacerse además y como medida de seguridad adicional una detección localizada dentro de los propios Racks para una mayor rapidez en la detección y minimización de daños. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 16

17 La gran posibilidad de fuegos tipo smouldering (sobrecalentamientos en cableados o equipos electrónicos) puede ser detectada más rápidamente mediante este sistema de detección. Siempre hemos de tener en cuenta que cualquier cambio en la configuración del CPD no deberá afectar al sistema de detección. En aquellos casos en los que dispongamos de una detección por objeto en cada uno de los cambios que existan deberemos modificarlo. En la mayoría de los casos, la simple desconexión puede ser suficiente para detener este tipo de fuegos en sus fases primarias. A la hora de seleccionar el detector o combinación más adecuada debemos tener e cuenta los importantes flujos de aire que pueden generarse dentro del CPD y las distintas zonas que tenemos que proteger (El propio CPD, los falsos suelos/techos y la sala de generadores) Tipos de detección Dentro de las posibilidades de detección tenemos las siguientes opciones: Detección volumétrica de toda la sala del riesgo mediante detectores colocados en el techo de la sala. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 17

18 Detección por objeto, de forma que monitoricemos el humo en el interior de los Racks. Detección primaria, sistema de detección volumétrica que, mediante el análisis de aire de reentrada en los CRAC de climatización nos permita la detección volumétrica de un incendio. Detección cruzada, tipo de detección en la que un sistema de detección nos generará una prealarma que deberá ser confirmada por otro sistema (pulsador manual, otro tipo de detección u otra línea de detectores puntuales) antes de arrancar el proceso de la extinción. Es recomendable que la prealarma genere MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 18

19 La parada de la ventilación y cierre automático de compuertas cortafuegos para preparar el CPD para la posible extinción Tipos de detectores Dentro de los detectores existentes en la actualidad tenemos varias posibilidades: Detectores puntuales ópticos Detectores puntuales óptico/térmicos Detectores puntuales de cámara láser. Detectores con medición de CO y llamas Detectores de aspiración. Sistemas combinados. A la hora de seleccionar el detector o combinación más adecuada debemos tener e cuenta los importantes flujos de aire que pueden generarse dentro del CPD y las distintas zonas que tenemos que proteger (El propio CPD, los falsos suelos/techos y la sala de generadores). Los detectores ópticos son eficaces en la mayoría de incendios causados por sobrecalentamientos, no obstante, en zonas con grandes ventilaciones la detección deberá ser muy rápida y eficaz, tendremos el humo muy diluido y además, los detectores puntuales no pueden trabajar a velocidades de viento superiores a unos 5 m/s (según fabricantes). En estos casos, deberíamos optar por un sistema de aspiración puesto que, además, se trata de salas limpias sin presencia de polvo o vapor que pueda generar algún tipo de problema en este tipo de detectores. Así pues, una muy buena solución para el CPD es el uso de un sistema combinado de detección que mezcle sistemas puntuales con sistemas de aspiración, trabajando de forma continuada, de tal forma que la aspiración (sistema mucho más precoz) detecte las primeras señales de humo y genere una prealarma, esta prealarma generará la parada de los sistemas de ventilación y, una vez cerrada, el sistema de detección mediante detectores puntuales generará la confirmación de alarma que disparará el sistema de extinción, (no obstante no en todos los CPD está permitido este tipo de sistema puesto que no es posible detener los sistemas de climatización). MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 19

20 A continuación se muestra un estudio de los diversos sistemas de detección para poder seleccionar correctamente el tipo de detector para cada riesgo. Detectores puntuales ópticos de humo: Principio de funcionamiento: Mediante la dispersión de la luz en presencia de humo, podemos determinar el obscurecimiento del aire y la presencia de humo, mediante algoritmos incluidos en el propio detector o en la central de incendios que analizan los valores de los sensores podemos determinar si estamos ante un evento de fuego. Este tipo de detectores suelen tener una sensibilidad de entre el 3 y el 5% de obscurecimiento (según fabricantes). Ventajas: Los detectores cada día son más avanzados en incorporan algoritmos de decisión que permiten parametrizar los detectores de forma que su comportamiento se adecua a la situación real, evitando la generación de falsas alarmas (de hecho existen detectores capaces de detectar la diferencia entre humo real y humo procedente de taller de soldadura). Además está su mayor área de cobertura por detector si lo comparamos con detectores térmicos, por lo que requeriremos menor cantidad de detectores. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 20

21 Inconvenientes En ambientes muy sucios o en los que exista generación de humos, pueden tener dificultades a la hora de distinguir falsas alarmas (p.ej. la sala de generadores). Las velocidades de aire para la correcta detección están limitadas desde 5 hasta 20 m/s en los detectores más avanzados. Su uso dentro de los Racks es muy limitado puesto que implican la colocación de detectores cuyo tamaño es mayor que otras soluciones como, por ejemplo, los sistemas de aspiración. Por este motivo en la mayoría de ocasiones se colocarán a modo de protección de la sala y no en forma de protección como objeto Detectores puntuales térmicos: Principio de funcionamiento: Estos detectores pueden ser térmicos (si la temperatura excede de un determinado umbral se genera una alarma) o termovelocimétricos (si el incremento de temperatura excede de un determinado nivel en un tiempo determinado de tiempo). Ventajas En ambientes muy sucios o en los que se pueda generar humos por el proceso habitual de funcionamiento pueden ayudarnos a evitar falsas alarmas. Esto es especialmente útil en la sala de generadores donde pueden existir eventos perturbadores como, por ejemplo, humos de la combustión de los equipos para generar energía. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 21

22 Coste económico. Inconvenientes: Menores áreas de cobertura de que los detectores de humo (mayor cantidad de detectores). Menores alturas de supervisión que los detectores de humo Tiempos de detección mayores que otras opciones, lo cual puede provocar reacciones tardías. Detectores puntuales óptico/térmicos: Principio de funcionamiento: Basados en una combinación de los dos anteriores tipos de detectores descritos, combinando los datos procedentes de los sensores ópticos y térmicos mediante algoritmos de análisis (en el propio detector o en la central de extinción). Ventajas: Este tipo de detectores son una mezcla entre los dos anteriores, por lo que presenta una mejor capacidad de detección, si bien en nuestro caso del CPD los fuegos que es posible que se generen provocarán humo y poco calor por lo que para la zona de CPD no aportarían mucha más información que los detectores de humo estándar, no obstante, es posible utilizarlos en la zona del generador puesto que, en caso de tener incendios en esta zona, se generará una importante cantidad de calor (combustible líquido). MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 22

23 Confirmación en ambientes con posibles eventos engañosos que puedan generar falsas alarmas. Inconvenientes: Dentro de la sala CPD es suficiente colocar un detector puntual de humo puesto que el fuego generado generará, básicamente, humos y poco calor. Para la sala del generador es posible utilizarlos y, gracias a las nuevas tecnologías, podemos evitar la generación de falsas alarmas por la generación de humos, si bien para esta aplicación podríamos utilizar un detector puntual térmico. A día de hoy el coste entre estos detectores y los puntuales ópticos de una sola tecnología es prácticamente nulo, si bien siguen siendo un poco más costosos que los detectores puntuales. Detectores puntuales de cámara láser: Principio de funcionamiento: Se trata de detectores ópticos en los que la fuente de luz que permite medir el grado de obscurecimiento es una fuente de luz láser en lugar de los métodos tradicionales, esto permite obtener sensibilidades mejores que las de los ópticos, llegando a valores entre 0,1 y 10% obsc/m. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 23

24 Ventajas Detectores con mayor sensibilidad que los detectores ópticos estándar capaces de determinar la presencia de humo en las fases más incipientes, llegando a valores de sensibilidad similares a los de los detectores de aspiración. Inconvenientes. El principal inconveniente de estos dispositivos es su elevado coste, al tratarse de una tecnología láser el coste de cada detector es casi igual al coste del de los detectores de aspiración, con una cobertura mucho menor que éstos. El consumo eléctrico es superior al de los detectores ópticos estándar, lo que puede provocar la necesidad de FFAA adicionales. Detectores con medición de CO y llamas Principio de funcionamiento: Detección óptico térmica combinada con otros sistemas de medición como medición de niveles de CO y sensores de llama. Ventajas: Mayor número de criterios de análisis que en determinados tipos de incendio puede garantizar una detección más precoz y evitar falsas alarmas. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 24

25 Inconvenientes: Mayor coste económico por detector, motivo por el cual apenas son utilizados. Para el tipo de incendios producidos en el CPD la detección mediante llama apenas aporta nada, mientras que la detección de CO puede ser eficaz en detectar alarmas. Colocación según normativa de detectores puntuales. Todos estos tipos de detectores deberán estar colocados según normativa de cada país, en España la normativa aplicable es la UNE-EN Sistemas de detección y alarma de incendios. Parte 14: Planificación, diseño, instalación, puesta en servicio, uso y mantenimiento. Como medida de seguridad tomaremos un área de cobertura que será ½ del área de cobertura normal. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 25

26 Un parámetro muy importante para todos los detectores puntuales vistos anteriormente es la ventilación que provoca dos efectos, el primero de ellos es la dilución del humo debido a los grandes volúmenes de aire y, además, genera altas velocidades de aire que puede provocar un menor rendimiento de este tipo de detectores, es por ello que debemos aplicar factores correctores a modo de seguridad en función de la altura de la sala y el número de renovaciones de aire. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 26

27 A = Área de protección volumétrica AM 25 m 2 B = Área de protección volumétrica AM 15 m 2 C = Para esta clasificación deberíamos utilizar la detección de humo por aspiración, teniendo en cuenta los límites de velocidad del aire y el tiempo de transporte, los efectos de la dilución y velocidad de aire no garantizan la supervisión volumétrica de la sala correctamente Dentro de los falsos suelos/falsos techos existen habitualmente problemas de instalación para detectores puntuales debido al poco espacio, la alta densidad de cableados y la posibilidad de altas ventilaciones, en este último caso, los sistemas de aspiración son los más adecuados, debido a las limitaciones vistas anteriormente. Para falsos suelos y falsos techos con conductos de ventilación en la que no haya grandes flujos de aire la recomendación sería la de utilizar las coberturas marcadas por normativa en techos o suelos sin ventilación (sistemas de ventilación mediante conductos o en los propios Racks) AM 40 m 2. Para aquellos techos/suelos con ventilación debemos reducir a la mitad estas coberturas AM 20m 2 A la hora de colocar detectores puntuales es importante respetar ciertas reglas de colocación: MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 27

28 Los detectores deberán ser accesibles para labores de mantenimiento. Deberán estar simétricamente colocados para asegurar la correcta supervisión de todo el espacio existente. Colocación de indicadores de funcionamiento de detectores en puntos visibles para poder determinar fácilmente qué detector es el que está detectando humo o está en avería. Podemos utilizar equipos como el mostrado en la imagen o similares que nos permitan colocar el detector, el indicador luminoso y podamos visualizarlo a través de una pequeña apertura de plástico transparente. En todo caso, y debido al alto riesgo existente en estas zonas por la alta densidad de cableados debemos tener en cuenta que la detección en estas zonas es fundamental. Detectores de aspiración Descripción de funcionamiento: Sistemas de detección óptica de humos basados en la dispersión de la luz de un emisor (láser o diodo de alta intensidad), asociados a un sistema de aspiración que utiliza una red de tubería con determinado número de orificios para llevar el humo hasta la cámara de análisis mediante una turbina de aspiración. (El grado de sensibilidad dependerá del número de orificios). MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 28

29 Existen modernos sistemas en los que mediante comparación del obscurecimiento generado por dos fuentes emisoras de distinta longitud de onda permite determinar incluso la presencia de polvo y distinguirla de la presencia de humos. Ventajas Sistemas muy sensibles capaces de supervisar grandes superficies con un solo elemento (las sensibilidad real dependerá del numero de orificios de muestreo). Menores necesidades de mantenimiento, al tener supervisada la red de tubería de aspiración los mantenimientos se realizará el propio detector que puede estar colocado incluso fuera de la propia sala. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 29

30 Numero de orificios en tubería equivalente a número de detectores ópticos puntuales. Capacidad de trabajo en condiciones con altas velocidades de aire, lo que permite detección primaria directamente en los sistemas de climatización, esto implica una muy elevada dilución del humo debida a la climatización pero debido a sus altas sensibilidades el detector es capaz de distinguir diversos niveles de humo, generando incluso prealarmas y alarmas (en función del tipo de detector). A la hora de realizar protección local en el interior de los propios Racks ocupan mucho menor espacio que los detectores puntuales, puesto que podemos utilizar capilares de muestreo que implican solamente un pequeño orificio en la parte superior del Rack. Dentro de estos detectores es posible realizar tres tipos diferentes de supervisión, por un lado una detección primaria a colocar en las rejillas del sistema de climatización, de tal forma que, aunque la velocidad de aire y la dilución del humo sean máximas en este punto, la alta sensibilidad del sistema y su alta resistencia a altas velocidades. Este tipo de sistemas es de los más adecuados puesto que detecta el humo en los primeros instantes del fuego. Con este tipo de sistemas podemos hacer detecciones secundarias, que son supervisiones ya sea del propio ambiente de la zona como del interior de los propios Racks o los propios falsos suelos. Inconvenientes Posibles falsas alarmas debidas a la presencia de vapores de agua o de polvo, si bien existen nuevos sistemas capaces de distinguir entre polvo humo y vapor de forma que este problema quede resuelto. El coste del equipo es mayor que el de colocar varios detectores puntuales, (en sistemas de gran tamaño esta diferencia se iguala). Para la realización de detección cruzada de seguridad para asegurarnos de que una falsa alarma no genere el disparo del agente extintor es recomendable realizar detección cruzada que, en caso de detectores puntuales es muy sencilla pero en el caso de detectores de aspiración implica cruzar el detector con otro tipo de detección u otro detector de aspiración. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 30

31 Necesidad de FFAA adicionales puesto que la alimentación por lazo de detección de estos elementos es limitada debido a su alto consumo comparado con detectores puntuales. Colocación de detectores: Se diseñan según las especificaciones del fabricante, su software o cálculo hidráulico y deberá respectar la UNE-EN Sistemas de detección y alarma de incendios. Parte 20: Detectores de aspiración de humos. Que da detalles de los materiales necesarios, tests etc. En nuestro caso optamos por un sistema de aspiración Clase A debido a las altas velocidades de aire y al efecto de dilución. Debemos verificar la idoneidad del diseño, cumpliendo las coberturas, sensibilidades y tiempos de transporte incluidos en normativa. Sistemas mixtos de varios sistemas de detección Con todo lo expuesto anteriormente y con la previsión de instalar un sistema de extinción se debería tener en cuenta la opción de colocar un sistema de detección cruzada combinando sistemas de detección puntual y sistemas de aspiración. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 31

32 Es recomendable colocar sistemas puntuales ópticos para detección volumétrica en ambiente y detección en falsos suelos/techos (en función del tipo de ventilación), combinada con sistema de aspiración primaria en la ventilación (y en los suelos/techos si actúan como plenum). Para mayor rapidez en la detección también es recomendable realizar protección volumétrica mediante aspiración en el interior de los Racks. La solución típica para detectar un incendio en una sala EDP es tener una combinación de detección de humo por aspiración y detección de incendios de tipo puntual. Cuando se detecta humo por medio del sistema de detección de humo por aspiración, se desconecta la ventilación de la sala con lo que se permite que el humo llegue al detector de incendios de tipo puntual para la confirmación. Cuando se confirma el fuego se envía una señal de alarma a los bomberos, o si la sala está equipada con extinción automática se inicia el proceso para liberar el agente de extinción. La detección de objetos permite detectar en las primeras fases el fuego latente, siendo recomendable siempre que se trate de un CPD desatendido para desencadenar el proceso de extinción. La supervisión de objetos no debería sustituir a la protección volumétrica. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 32

33 4.- TABLAS DE SELECCIÓN DE MATERIALES DE DETECCIÓN. Selección técnica de sistema para ambiente: MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 33

34 Solución técnica de sistema para falso techo / falso suelo. Para el cuerpo de los propios racks: MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 34

35 Finalmente, en cuanto al coste de la solución: MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 35

36 5.- DETECCIÓN COLECTIVA VS DETECCIÓN ANALÓGICA. Existen principalmente dos sistemas de detección, la detección colectiva, en la que varios detectores están conectados a una línea abierta y una alarma en cualquiera de los detectores generará una alarma (sin identificación de qué detector es el que está en alarma), es posible realizar este tipo de detección con detectores de humo de tipo puntual o detectores de humo por aspiración. En caso de optar por este tipo de detección se deberá realizar una detección cruzada, de forma que la detección de una línea genere una prealarma y accione algunas de las maniobras necesarias (cierre de compuertas, parada de ventilación ), y la activación de otra línea de detectores (u otro tipo de detectores) confirme la alarma. Se adjunta un pequeño esquema de este tipo de detección, donde es recomendable realizar cableados de líneas al tresbolillo En el caso de sistemas de detección analógicos o direccionales los detectores puntuales o detectores de humo por aspiración se conectaran en el bucle de detección, al tratarse de elementos direccionales podemos determinar exactamente qué detector es el que genera la alarma de forma individual (no en todo el bucle de detección). MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 36

37 Si dos detectores en la zona de extinción están en alarma, el sistema de detección de incendios dispara el panel de extinción para comenzar el proceso de extinción. Se adjunta esquema de cableado de este tipo de sistemas: Las centrales de mercado son, en su práctica totalidad, centrales colectivas puesto que según normativa hemos de colocar una central por cada sistema de extinción. Ahora bien, tenemos la posibilidad de colgar estas centrales del lazo general de detección del edificio, de forma que en caso de fallo de la central general las extinciones puedan ser activadas manualmente, y, en caso de fallo de las centrales de extinción la central general provocará una alarma de fallo de sistema. Así pues, para sistemas grandes, podemos colocar detección analógica colgada de la central general en lugar de detección colectiva colgando de la central de extinción. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 37

38 6.- CENTRAL DE EXTINCIÓN. A la hora de colocar la central de detección, verdadero centro de control del sistema de detección y de extinción debemos tener en cuenta las normativas existentes que implican una supervisión no sólo de los sistemas de detección sino también de los sistemas de extinción, como, por ejemplo, las solenoides o percutores de activación, los controles de pesaje o manopresostatos, presostatos de confirmación de descarga, pulsadores de disparo y de bloqueo Se adjunta un esquema tipo de conexionado de este tipo de centrales Estas centrales pueden ir colgadas de las centrales generales de detección de incendios del resto del edificio, de forma que una avería en esta central sea reportada de forma inmediata a la central general y, en caso de fallo de la central general de detección la central de extinción sea autónoma y garanticemos la descarga del sistema de extinción y sus maniobras asociadas. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 38

39 7.- ALARMA Y DISPOSITIVOS ADICIONALES. Se deberán colocar sistemas acústicos encargados de alertar al personal y a los encargados de gestionar la alarma (sirenas indicadoras en la fase de prealarma con tonos diferentes para cada fase de la activación del sistema). Además, deberemos asegurarnos de la colocación de sistemas luminosos indicadores de alarma estroboscópicos, de forma que gente con deficiencias visuales puedan ser avisadas o se traslade la alarma en caso de ambientes con alto nivel de ruido. Siempre que se genere una alarma el personal deberá abandonar la zona. En caso de existencia de sistemas de extinción conectados debemos tener en cuenta que estos sistemas además han de evacuar al personal e impedir la entrada a la zona donde la extinción haya sido disparada (letreros luminosos). Existe la posibilidad de interconectar los sistemas a los sistemas de evacuación por voz existentes en el mercado, de forma que podamos tener una señala clara y audible que nos permita, mediante señales de voz, dirigir al personal a la salida más cercana y dar instrucciones puntuales. Además, se deberá asegurar la presencia de pulsadores de disparo y de bloqueo de la extinción en cada salida de la sala, de forma que el disparo manual inmediato pueda ser accionado fácilmente así como el bloqueo de seguridad del disparo en caso de presencia de personal dentro de la sala incendiada. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 39

40 8.- FALSAS ALARMAS Con los sistemas descritos anteriormente aún existen posibilidades de falsas alarmas, si bien están muy minimizadas, aún así, hemos de asegurarnos de evitar posibles fallos del sistema. Establecer un protocolo determinado para labores de mantenimiento que puedan generar humos como, por ejemplo, prohibición de fumar, establecer planes para labores de soldadura. Asegurarse de la correcta colocación y parametrización de los diversos detectores para poder adecuarlos al riesgo y a la condiciones de ventilación. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 40

41 9.- SISTEMAS DE EXTINCIÓN. Dentro de los sistemas de extinción tendremos los sistemas de primera actuación como, por ejemplo, extintores (de CO2 para no dañar la electrónica), y sistemas de extinción automáticos, que serán activados bien manualmente, bien mediante el sistema de detección. De nada sirve un buen sistema de extinción si la detección no es adecuada, o si no se respetan los procedimientos necesarios en lo relativo a cierre de puertas y compuertas cortafuegos, evacuación de personal etc. A continuación vamos a analizar los diferentes métodos aplicables a los centros de proceso de datos a fin de determinar su idoneidad SISTEMAS HÚMEDOS Como su nombre indica este tipo de sistemas están basados en el efecto refrigerante del agua, que impide la propagación del fuego y puede llegar a la extinción. Estos sistemas son utilizados en contadas ocasiones debido a la naturaleza del riesgo a proteger. Tenemos varios tipos de soluciones, dentro de los cuales para nuestro tipo de riesgo, podríamos utilizar sistemas de rociadores estándar y sistemas de agua nebulizada, ambos sistemas funcionan gracias a la refrigeración producida por el agua. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 41

42 En ambos casos el principal problema de emplear este tipo de sistemas es que la adición de agua puede generar graves daños en los CPD, no obstante, ciertas compañías piden la instalación de este tipo de sistemas como complemento de la protección mediante sistemas de gases, a modo de sistema de seguridad para ser disparado en caso de que los sistemas estándar de gas no funcionen, a fin de proteger el propio edificio. Ambos sistemas deberían ser de tipo preacción con tubería seca para evitar que posibles accidentes puedan liberar agua en el interior de la sala de forma fortuita, además, nos encontramos con el problema del tipo de boquilla puesto que si utilizamos boquillas abiertas activadas mediante el sistema de detección descargarán en toda la sala produciendo daños por agua, mientras que si utilizamos boquillas cerradas con bulbo térmico la activación será lenta, puesto que tendremos que alcanzar altas temperaturas en el techo y por el tipo de fuego que se presentará esto implicará alto tiempo de reacción y daños producidos por fuego, si bien limitaremos los daños del agua. En el caso de los sistemas de agua nebulizada, si bien la cantidad de agua descargada es mucho menor también se producirán daños por agua, debemos alcanzar la base de la llama para poder asegurar la extinción, por lo que en todo caso tendremos agua suficiente para provocar daños. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 42

43 Para los falsos suelos/techos, con grandes cantidades de cableados, el principal problema es garantizar que el agua procedente del rociador o del nebulizador alcance la zona del incendio puesto que suelen ser zonas con una cantidad enorme de obstrucciones a la descarga, en este riesgo específico, el efecto de lavado de humos del agua nebulizada puede ser interesante, si bien el uso cada vez más estandarizado de cableados libres de halógeno hace que pierda importancia a efectos de corrosión. Es por estos motivos por los que los sistemas húmedos no se recomiendan en la parte de los Racks del CPD (si podrían ser utilizados para la zona de generadores). Una posible solución viable es la de utilizar este tipo de sistemas como medida de seguridad utilizada en conjunción con otras soluciones de extinción por gas, siempre y cuando el sistema de gas sea compatible con el agua y la humedad, por ejemplo, en el caso de uso de gases químicos, la adición de agua, incluso en pequeñas cantidades derivará en un incremento de formación de gas fluorhídrico (HF) corrosivo, que generará daños en los equipos electrónicos por corrosión SISTEMAS SECOS Dentro de estos sistemas, los más empleados para la protección de CPD serían los gases de extinción, dentro de los cuales podemos distinguir entre tres tipos de agentes: MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 43

44 Agentes químicos, basados en agentes fluorados capaces de producir la extinción mediante la combinación de procesos de enfriamiento y de interrupción de la cadena de fuego por medio de la combinación con los radicales generados en la base del incendio. Dentro de estos gases tenemos varias alternativas, como, por ejemplo, Novec TM 1230, HFC-227ea, FE-13, HFC-125 Agentes naturales, obtenidos directamente de la atmósfera, su principio de funcionamiento es la sofocación, reduciendo la cantidad de oxígeno en la sala hasta que la combustión no pueda mantenerse por sí misma, dentro de estos gases tenemos varias opciones, IG-01- IG-100, IG-55, IG 541, CO 2 Agentes gaseosos combinados con agua, consisten en un sistema de extinción por gas con una pequeña adición de agua para refrigeración adicional, en este caso el principal problema reside en el uso de agua que, si bien se emplea en cantidades pequeñas, supone añadir en agente generados potencial de daños en los elementos electrónicos. A la hora de seleccionar estos agentes debemos tener en cuenta varios factores, como son la eficacia, el espacio requerido, sobrepresiones generadas, distancia de los cilindros a la sala protegida etc.. Dentro de todos estos agentes vamos a centrarnos en los gases naturales y los químicos Gases químicos Los gases químicos utilizados en la actualidad son gases fluorados (HFC o cetonas fluoradas), que se desarrollaron como consecuencia de la prohibición por motivos medioambientales de la capa de ozono de los halones (gases bromofluorados). Dentro de esta familia hay varias alternativas con diferentes propiedades, vamos a analizar este tipo de sistemas de forma general y luego en detalle para cada uno de los agentes. MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 44

45 Ventajas: El uso de gases químicos está especialmente indicado para nuestro tipo de riesgo, debido a que cada segundo cuenta, tenemos unos tiempos de descarga marcados por normativa (UNE-EN 15004) de 10 segundos, y la extinción se produce pocos segundos después, esta rapidez en la extinción hace que los daños sean mínimos. Los requisitos de espacio son mucho menores que para otras soluciones como, por ejemplo, CO 2 o gases inertes, esto es debido a que son agentes licuados (en condiciones de presión) a temperatura ambiente, lo que hace que la capacidad de almacenamiento de los cilindros sea mayor. La eficacia extintora es mayor que en los agentes inertes puesto que para fuegos estándar necesitan unas concentraciones de diseño menores, entre el 5%vol. y el 17%vol. (según el tipo de agente). La presión de almacenamiento está entre 25 y 42 bar, lo cual implica menores riesgos que las altas presiones de almacenamiento que los gases inertes (200 o 300 bar). Esto además, implica menores costes en componentes. Las necesidades de rejillas de alivio de sobrepresión son mucho menores que para los gases inertes. Para CPD de tamaño pequeño/medio (volumen < 500m 3 ) son más económicos que los gases inertes, el coste de agente es superior pero el menor coste de hardware y de rejillas de alivio compensa este sobrecoste contra los gases inertes. Inconvenientes: El coste de las recargas es superior al coste de recargas de los gases naturales (cuya gran inversión es el coste inicial del material) Las presiones implican que, incluso utilizando sistemas de alta presión (42 bar), los recorridos de tubería son menores que los gases inertes, por lo que la localización de las botellas es un factor clave a la hora del diseño, siendo recomendable no exceder recorridos de tubería de 20 metros. El caso de que los tiempos de descarga excedan los 10 segundos o que tengamos humedad en la sala pueden generarse cantidades importantes de MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 45

46 ácido fluorhídrico (HF), altamente corrosivo que puede derivar en daños a los equipos pasado cierto tiempo de la descarga. Debemos garantizar la vaporización de estos agentes para conseguir su correcto funcionamiento puesto que en estado líquido su eficacia es mucho menor, es por este motivo que los sistemas recomendados son los de alta presión (42 bar). A continuación analizaremos las propiedades específicas de cada agente: Novec TM 1230, FK , Dodecafluoro-2-metilpentan-3-ona CF3CF2C(O)CF(CF3)2 Sistemas basados en el Fluido de protección contra incendios de 3M TM Novec TM 1230, es actualmente la mejor solución dentro de los agentes químicos conocidos para las aplicaciones de centros de datos. Ventajas adicionales respecto a los sistemas de gases químicos: Potencial de calentamiento global más bajo de entre todos los agentes químicos (GWP=1), por lo que no está relacionado con la regulación F-Gas (Reglamento de gases fluorados) al no ser un HFC (Cetona fluorada). Tiempo de visa atmosférico de sólo 5 días, se descompone rápidamente en la atmósfera. Alto margen de seguridad, las concentraciones de diseño marcadas por la UNE EN Sistemas de extinción mediante agentes gaseosos. Parte 2: Propiedades físicas y diseño de sistemas de extinción mediante agentes gaseosos con FK Son de 5,3%vol para fuegos de Clase A, 5,6%vol para fuegos de riesgo superior a Clase A y de 5,9%vol para fuegos de Clase B MIPCI Máster en Ingeniería de Protección Contra Incendios. 46