Boletin de vigilancia tecnológica: Incendios

Bryan Saldivar-Espinoza, Patricia Meza M, Erik Chuquispuma Martinez 

Resumen:

En vista de los últimos incendios ocurridos en Perú, se requieren nuevas soluciones para mitigar estas tragedias. Conocer lo que se hace en otras partes del mundo sobre esta materia, contribuye en el proceso creativo para idear alternativas convenientes. Este boletín tiene el objetivo de dar a conocer algunas investigaciones, patentes e información relacionada al control de incendios. Por su carácter de boletín, no busca ser extensivo respecto al nivel de profundidad y detalle. La cantidad de información disponible al respecto es copiosa, en consecuencia, se tomará una porción que permita conocer un poco de cada tema. El punto de acotación está determinado por el último mes o semana y se dió preferencia a la información que proporcione una mayor diversidad. 

Indice

Introducción
Investigaciones
Patentes: Resumen
Patentes: Listado
Peru: Normativa
Comentarios adicionales

Introducción

Recientemente, en Perú se ha observado, en los medios de comunicación, las tragedias ocasionadas por incendios. En esta temática, se registraron pérdidas humanas, materiales, crímenes encubiertos, explotación laboral, infraestructura deficiente, entre otros. En lo que va del año 2017, se han reportado ~4700 incendios a nivel nacional y ~2500 a nivel de Lima, Callao e Ica (Cuerpo General de Bomberos Voluntarios del Perú, 2017).  La plataforma Reach, orientada a reportar casos de inseguridad ciudadana, tiene registradas en Lima un promedio de 310 alertas de incendios  al mes y 12 al día, en el periodo de tiempo entre Enero 2016 y Junio 2017. Solamente en Enero del 2017 se tuvieron ~500 reportes de incendios.

Investigación

Durante el periódo 2015-2017, se han registrado 30 publicaciones en la revista científica Fire Safety Journal. Los temas incluyen dinámica de incendios, explosiones, sistemas de protección contra incendios, detección, evaluación de riesgos, dirección de emergencias, legislación y educación, entre otros. Cabe destacar que esta revista está editada por la International Association of Fire Safety Science (IAFSS) y se trata del foro de comunicación científica de mayor nivel para la comunidad internacional de la Ciencia del Incendio, con un factor de impacto de 1.229 en el Reporte de citaciones de Revistas (Journal Citation Report, JCR).

Entre las principales investigaciones, registradas desde el 2015 hasta la actualidad, destacan:

• El modelado del movimiento y conducta humana durante el proceso de evacuación y el desarrollo de herramientas de simulación computacional más sofisticadas, que permitan analizar y mejorar las condiciones de seguridad en caso de emergencia.(Njå & Svela, 2017)
• Uso de sustancias químicas como el Dihidrogenofosfato de amonio (NH4H2PO4), destacando el Ferroceno debido a su alta capacidad de supresión y baja toxicidad. Estos compuestos llaman la atención pues generalmente tienen una alta capacidad de extinguir una llama (Koshiba et al., 2016)
• Estudio del riesgo de materiales tradicionales usados en la construcción de edificaciones, tales como Poliestireno (EPS) y poliuretano (PUR) o poliisocianurato (PIR), los que presentan un mayor riesgo de incendio y la propagación rápida de la llama (Östman et al., 2017.)
• Desarrollo de métodos, basado en el rendimiento de cálculo de los requisitos de agua de extinción de incendios con fines de diseño, sobre la base de la cantidad de agua que realmente utilizan los bomberos (Ramadhan et al., 2016)
• Mecanismos de prevención para aislar o retardar la expansión del fuego por conducción y radiación (Miyamoto et al., 2016)
• Además, algunos estudios argumentan un análisis de las regulaciones y los materiales de construcción que deberían considerar los edificios al momento de su construcción. Se precisa la importancia de considerar materiales aislantes que contribuyan a la prevención de incendios (Östman et al., 2017).

Patentes

Visión general

Para clasificar patentes por tecnología o aplicación, se utiliza la Clasificación Internacional de Patentes o IPC por sus siglas en inglés. La IPC que corresponde a la lucha contra incendios es la A61C. Según esta clasificación,  en los últimos 5 años se registraron unas 22 mil solicitudes de patentes (WIPO, 2017). Éstas se presentaron principalmente en China, Estados Unidos, Japon, Corea del Sur, Rusia y Alemania con una cantidad de 2270, 1460, 1300, 960, 555 y 270 respectivamente. Las entidades o instituciones que presentaron la mayor cantidad de solicitudes son Tyco Fire Products Lp, State grid Corp China, Shaanxi J & Fire fighting co, Kiddle Tech Inc. Nohmi Bosai Ltd y Hochiki Ltd, con 250, 170, 160, 140, 130 y 110 solicitudes respectivamente. Los inventores con la mayor cantidad de solicitudes de patentes son Jiang Wenlan, Sergeevich, Xu Qinghua, Xu Shengying, Guo Hongbao y Kochetov Oleg Savelevich, con un promedio de 90 patentes cada uno.

Cantidad de solicitudes de patentes por país. Fuente: Patentinspiration.

Patentes: Listado

Como mecanismo de prevención, Beele (2017) presenta una lámina con baja conductividad térmica y con una capa protectora que retarda su combustión en el rango de temperatura 50°C-1100°C. Tanto la lámina como la capa protectura se caracterizan por ser porosos. El diámetro de los poros está en el rango 70nm - 700 nm. Esta porocidad disminuye su conductividad térmica. En consecuencia, sirve para aislar o retardar la expansión del fuego por conducción y radiación. Adicionalmente, esta lámina es flexible y en su estructura porosa presenta “cuellos de botella”, lo cual disminuye aún más su conductividad térmica, debido a que materiales rígidos conducen energía térmica en mayor grado. En adición, la flexibilidad y porosidad de la capa protectora disminuye esta energía transferida a la lámina por la colisión con moléculas de gases de elevada temperatura.

 

En el control y extinción de fuego, Zilberstein & Graff (2017) presentan un método y sistema para la entrega o disperción de un material o compuesto extintor de fuego (carga), mediante el uso de vehículos aéreos no tripulados (Drones). Los drones son programados para recoger la carga en una central, donde también se recargan eléctricamente y luego se desplazan hasta el lugar objetivo para soltar la carga. Los autores resaltan su utilidad cuando el acceso a ciertas zonas resulta complicado o peligroso.

 

También existen trampas para flamas, que permiten pasar gases pero no fuego o la onda expansiva de una explosión. Burgos & Brazier (2017),  presentaron una patente de este tipo. El dispositivo se coloca alrededor de contenedores cilíndricos o paralelepípedos que son usualmente utilizados como contenedores de materiales que pueden ser combustibles y que en el caso de un incendio pueden representar una amenaza de explosión o ignición de un fuego mayor debido a ello. El dispositivo patentado sirve para reducir la presión liberada en una explosión, la cual es canalizada por vías de liberación. Durante este proceso el dispositivo limita o elimina el fuego liberado por la explosión, evitando la proliferación de fuego.

Ogngard (2016), presenta un dispositivo que permite controlar la velocidad de rotación de un pulverizador de agua y minimiza el tamaño de las gotas de agua que son emitidas. Estos factores son importantes debido a que para lograr un uso eficiente del agua en la mitigación de un incendio, el agua aplicada a una zona caliente debe evaporarse antes de volver a rociarla con más agua. Cuando no sucede esto, se crea una capa de vapor de agua entre la superficie caliente y el agua excedente, lo cual no permite la transferencia de calor al agua que se encuentra en la parte superior. Consecuentemente, la distribución de agua debe realizarse de tal manera que nuevas aplicaciones de agua se realicen solo cuando la aplicación anterior ya esté evaporada. El dispositivo, además, elimina o disminuye la fuerza que actúa en sentido opuesto a la dirección de emisión del agua que suele dañar físicamente a los bomberos. El dispositivo se acopla a la salida de la manguera utilizada para la extinción del fuego.

Torres Muñoz (2016),  presenta un método para la extinción de incendios en el cual se lanzan proyectiles de hielo hacia la zona del incendio. El inventor hace un recuento de patentes similares pero padecen el problema de generar una chispa cuando el hielo impacta el suelo del punto objetivo. Para evitar este inconveniente, el inventor combina en el proyectil, un núcleo compuesto por retardante de fuego  y agua congelada a -4°C. Alrededor del núcleo, una capa de agua congelada a 0°C. La capa externa sirve para evitar la generación de chispas al momento del impacto, además, debido a que se derrite con más facilidad, permite expandir el núcleo en el área objetivo.

Ahmadzadegan et. al (2017), presentan un dispositivo para extinguir el fuego  mediante el uso de gases inertes en compartimientos donde se encuentran equipos sensibles a compuestos como el agua, como computadores. Se usan gases inertes para reducir los niveles de oxígeno de estas áreas y así extinguir la combustión. Acorde a regulaciones en Estados Unidos, el fuego en este tipo de áreas debe extinguirse en 30 segundos. Por lo que, al liberar este tipo de gases, se producen sonidos de tipo ultrasónico. Este tipo de sonido altera o malogra algunos componentes electrónicos presentes en los computadores, por lo que, es requerido eliminar o reducir su potencia.  Para que otros dispositivos logren cumplir este estándar sin generar esta alteración, suelen disminuir la cobertura y adicionar más dispositivos. En contraste, los inventores disminuyen la potencia de estos sonidos y cumplen con los estándares. 

Popp (2017), presenta un dispositivo y método para extinguir el fuego en el interior de contenedores. Dichos contenedores, se utilizan para transportar paquetes usando un avión como vehículo. En la zona de cargo, donde se ubican los contenedores, la manipulación de extintores resulta complicada, en especial cuando el fuego alcanzó o se encuentra al interior de los contenedores. El dispositivo se coloca en la parte superior de la zona de cargo, a la altura del contenedor que se desea controlar. El dispositivo está compuesto por dos secciones contenidas en una cámara general. La sección que está en la zona superior contiene una cámara de ignición, que se activa por sensores de humo, temperatura o de forma electrónica o eléctrica directamente. Al detectarse fuego, se activa la ignición y un gas presurizado expulsa la segunda sección hacia el contenedor en fuego. La segunda sección contiene una cuchilla orientada hacia el contenedor objetivo. Una vez que se perforó la pared superior del contenedor, se libera un agente retardante hacia dentro. En la segunda sección, existe un canal entre una cámara que contiene el agente y un orificio de salida en la cuchilla.

                                

Normativa en el Perú.

En el Perú no encontramos una norma específica contra incendios, sin embargo, las medidas contraincendios que son obligatorias, se encuentran embebidas en otras normas como el Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE), y el Reglamento Nacional de Construcciones (RNC). Ambas emitidas por el Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento.

En el Reglamento Nacional de Edificaciones, se establece entre otros, un conjunto de medidas para lograr la seguridad de las personas en casos de incendios. Esto permite la actuación de los equipos de rescate (RNE, norma G.010, artículo 5). Para ello, el edificio debe contar con un sistema de seguridad, el cual se entiende como un conjunto de sistemas de prevención, inhibición o mitigación de riesgos o siniestros en las edificaciones. Este sistema comprende a su vez, un sistema contra incendios, uno de evacuación de personas y uno de control de accesos. El RNE, también menciona un sistema automático de extinción de incendios, el cual consiste en un conjunto de dispositivos y equipos capaces de detectar y descargar, en forma automática, un agente extintor de fuego en el área de incendio (norma G.040, artículo único).

Los tipos de medidas que propone la norma, variarán de acuerdo al estado de la edificación. Por ejemplo, durante la construcción, el personal deberá estar capacitado de acuerdo a la Norma Técnica Peruana (NTP)

• NTP 350.043: En la revisión periódica de las instalaciones a prever y controlar incendios.
• NTP 833.026: En la prevención y extinción de incendios. 
• NTP 833.034: En la revisión de equipos de extinción.
• NTP 833.032: Todo vehículo de transporte de personal con maquinaria de movimiento de tierra, deberá contar con extintores para combate de incendios. Además de las señales necesarias (RNE, norma G.050, artículo 9).

En el caso del diseño urbano, es necesario que dentro del mobiliario se encuentren hidrantes contra incendios y las señalizaciones necesarias (RNE, norma GH.020, artículo 43). Por otro lado, en los casos de locales especiales (comerciales, industriales y otros), deberán contar con un volumen propio de agua contra incendios (norma OS.030, artículo 4).

En el caso de varios tipos de establecimientos de hospedaje, se requiere que dispongan una alarma, detector y extintor de incendios. (RNE, norma A.030, anexos 1-2, 4 y 6). En algunos tipos de edificaciones, se necesitará además, un sistema de agua contra incendios, ductos de ventilación, gabinetes contra incendios, hidrantes y sistemas de drenaje (RNE).

El Reglamento Nacional de Construcciones tiene un objetivo y medidas similares a las del RNE. Sin embargo, en el primero se prevé ciertas medidas específicas para algunos locales no contemplados en el RNE.

Comentarios adicionales

Hablar hoy de investigaciones y patentes para el control de incendios no es común, Sin embargo, la preocupación nacional por el elevado número de casos registrados, genera una necesidad urgente de invertir en estudios o desarrollo de tecnología que ayude a afrontar esta grave problemática.

Referencias

1. Ahmadzadegan, A., Loureiro, M. A. F., Mulzer, M. D., & Sandahl, D. M. (2017, June 8). Low pressure drop accoustic suppressor nozzle for fire protection inert gas discharge system. Retrieved from https://patentscope.wipo.int/search/docservicepdf_pct/id00000038097351/PAMPH/WO2017096249.pdf
2. Beele, J. A. (2017, June 1). A layer of mineral wool provided with a sprayed-on protective layer. Retrieved from https://patentscope.wipo.int/search/docservicepdf_pct/id00000038031818/PAMPH/WO2017089385.pdf
3. Burgos, J., & Brazier, G. (2017, June 22). Flameless venting System. Retrieved from https://patentscope.wipo.int/search/docservicepdf_pct/id00000038275798/PAMPH/WO2017106204.pdf
4. Cuerpo General de Bomberos Voluntarios del Perú. (2017, July 1). Estadística de emergencias atendidas a nivel Lima, Callao e Ica por tipo de emergencia - 20017. Retrieved July 1, 2017, from http://www.bomberosperu.gob.pe/portal/net_estadistica.aspx
5. Koshiba, Y., Iida, K., & Ohtani, H. (2015). Fire extinguishing properties of novel ferrocene/surfynol 465 dispersions. Fire Safety Journal, 72, 1-6. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2015.02.011
6. Koshiba, Y., Okazaki, S., & Ohtani, H. (2016). Experimental investigation of the fire extinguishing capability of ferrocene-containing water mist. Fire Safety Journal, 83, 90-98. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2016.05.006
7. Miyamoto, K., Huang, X., Hashimoto, N., Fujita, O., & Fernandez-Pello, C. (2016). Limiting oxygen concentration (LOC) of burning polyethylene insulated wires under external radiation. Fire Safety Journal, 86, 32-40. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2016.09.004
8. Njå, O., & Svela, M. (s. f.). A review of competencies in tunnel fire response seen from the first responders’ perspectives. Fire Safety Journal. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2017.05.005
9. Ogngard, T. (2016, February 18). Fire fighting appliance for distributing water droplets. Retrieved from https://patentscope.wipo.int/search/docservicepdf_pct/id00000032393236/PAMPH/WO2016024245.pdf
10. Popp, J. P. (2017, June 1). Fire suppressant device and method, Including expansion agent. Retrieved from https://patentscope.wipo.int/search/en/detail.jsf?docId=US197905053&recNum=5&maxRec=5&office=&prevFilter=&sortOption=Pub+Date+Desc&queryString=DP%3A%5B01.06.2017+TO+%22*%22%5D+AND+IC_EX%3A%28%22A62C+5%2F00%22%29&tab=NationalBiblio
11. Ramadhan, M. L., Palamba, P., Imran, F. A., Kosasih, E. A., & Nugroho, Y. S. (2017). Experimental study of the effect of water spray on the spread of smoldering in Indonesian peat fires. Fire Safety Journal. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2017.04.012
12. Torikai, H., Soga, Y., & Ito, A. (2017). Schlieren visualization of blast extinguishment with laser-induced breakdown. Proceedings of the Combustion Institute, 36(2), 3297–3304. https://doi.org/10.1016/j.proci.2016.06.131
13. Torres Muñoz, J. M. (2016, January 14). Método para la extinción de incendios y proyectil para la extinción de incendios. Retrieved from https://patentscope.wipo.int/search/docservicepdf_pct/id00000032043710/PAMPH/WO2016005645.pdf
14. WIPO. (2017, July 3). Consulta de patentes IPC A62C desde el primero de Junio del 2012. Retrieved July 3, 2017, from https://patentscope.wipo.int/search/en/result.jsf?query=IC_EX:(%22A62C*%22)%20AND%20DP:[01.06.2012%20TO%20%22*%22]&office=&sortOption=Pub%20Date%20Desc&prevFilter=&maxRec=21322&viewOption=Todo&listLengthOption=10
15. Zilberstein, A., & Graff, U. (2017, June 1). System and method for payload dispersion using UAVs. Retrieved from https://patentscope.wipo.int/search/docservicepdf_pct/id00000037997041/PAMPH/WO2017090040.pdf
16. Östman, B., Brandon, D., & Frantzich, H. (2017). Fire safety engineering in timber buildings. Fire Safety Journal. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2017.05.002