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Escuela Colombiana de Carreras de Industrias JECC-2014-I SISTEMA ANTI-INTRUSIÓN, DETECCION Y EXTINCIÓN DE INCENDIO Daniel F. Ramírez, Edwin G. Novoa y Carlos Forero Baron. [email protected], [email protected], [email protected] Escuela Colombiana de Carreras Industriales Bogotá, Colombia. Resumen - En este documento se presenta el funcionamiento y las características principales de un sistema de detección y extinción de incendio y un sistema de intrusión, sus diferentes aplicaciones, funciones, respuestas y estructura simplificada con el objetivo de comprender los claros beneficios de este sistema en la actualidad y los adelantos en esta rama de la electrónica, que abarca seguridad, confort, confiabilidad y comodidad para el usuario. Índice de términos- Hardware, software, descripción de Hardware, Agente Limpio, extinción, detección, control de acceso, intrusión, alarma. I. INTRODUCCIÓN El ser humano siempre ha utilizado de su gran capacidad para crear en pro de su beneficio, comodidad y seguridad aunque a veces parezca contra producente y los resultados muchas veces digan lo contrario, pero a pesar de todo es posible ver claramente como en los últimos 50 años los avances tecnológicos acrecentados han revolucionado la vida del ser humano, cambiando trascendentalmente sus costumbres, cultura, actividades e ideales. Los sistemas de detección y extinción, la seguridad electrónica serán criterios fundamentales para el diseño de nuestro prototipo al igual que la norma NFPA que describe condiciones físicas de Instalación, cálculos requeridos que validan cada uno de los sistemas de notificación por área, la presentación en planos del trazado, distribución y conexión de los dispositivos con sus respectivas direcciones, las especificaciones de elementos y equipos con sus cantidades de obra y presupuesto estimado de suministro e instalación, que a su vez son la base para el desarrollo del montaje y puesta en marcha. Es necesario que en nuestro país los colombianos cambien la perspectiva en cuanto a temas de seguridad y prevención una vez se reglamente la Ley general de Bomberos, sancionada por el presidente Juan Manuel Santos el 21 de agosto del año pasado. Será obligatorio tener un extintor, una escalera y un hacha, además de zonas de ventilación y pasillos amplios en los inmuebles. A partir de la fecha de reglamentación de la medida que tendría lugar a mediados o finales del 2013-, habrá un año, aproximadamente, para hacer ajustes a las construcciones. Eso incluye a viviendas, bares, restaurantes, salas de cine, teatros y grandes superficies. En los edificios de más de cuatro pisos "deberá instalarse una red hidráulica -tubería que permite montar gabinetes de incendios-, detectores de humo, amplios pasillos y sistemas de evacuación lumínicos para demarcar las salidas". Las remodelaciones tendrán los mismos requerimientos. Para las casas o los edificios de menos de cuatro pisos (incluye bares, restaurantes y pequeñas salas de cine) las exigencias cambian. Así lo explica el capitán Andrés Miranda, coordinador nacional del Cuerpo de Bomberos: "Deberán instalar un sistema con detectores de humo, extintores y escalera". Para los nuevos proyectos urbanísticos, el constructor deberá tener en cuenta que así como es indispensable diseñar los baños o la zona social, es de vital importancia instalar una red hidráulica que garantice la seguridad de los residentes. "Es obligatorio presentar en el diseño los sistemas de prevención de incendios, que deben, además, contar con la revisión técnica de los bomberos y con su aprobación", afirma Rojas. Para grandes superficies, como centros comerciales, fábricas, bodegas, teatros o cinemas superiores a 400 metros cuadrados, "tendrán que diseñar salidas de emergencia, áreas de ventilación natural o artificial, puertas batientes, sistemas hidráulicos, detectores de humo, escaleras y extintor", explica capitán Miranda, quien recalca que los gastos de adecuación correrán por cuenta del constructor o del propietario. "Adecuar una bomba, un tanque y un sistema hidráulico podría costar entre 30 y 100 millones de pesos", explica. Si las construcciones son patrimonio cultural, tendrán que hacerse estudios técnicos a la hora de implementar las adecuaciones para no dañar o deteriorar su arquitectura. Según el congresista Rojas, "Colombia es el único país que estaba rezagado en una política pública de prevención frente a los países de América Latina; por eso, este avance hay que mirarlo no como una imposición negativa, sino como una noticia muy positiva". Por lo pronto, la Dirección Nacional de Bomberos está elaborando los planes, programas y folletos que entregará masivamente con el fin de que los ciudadanos se vayan educando sobre el tema y poniéndolo en práctica. El oficio será acreditado como una profesión la nueva Ley General de Bomberos ofrecerá más garantías para los integrantes de este cuerpo de socorro y les dará la oportunidad de convertir su oficio en una carrera profesional. La norma (Ley 1575 de 2012), que fue presentada por el Presidente de la República y que tiene como antecedente una ley promulgada en 1996, establece la creación de

Documento sistema de intrusión, detección y extinción de incendio

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Escuela Colombiana de Carreras de Industrias JECC-2014-I

SISTEMA ANTI-INTRUSIÓN, DETECCION Y EXTINCIÓN DE

INCENDIO

Daniel F. Ramírez, Edwin G. Novoa y Carlos Forero Baron.

[email protected], [email protected], [email protected]

Escuela Colombiana de Carreras Industriales

Bogotá, Colombia.

Resumen - En este documento se presenta el funcionamiento y las

características principales de un sistema de detección y extinción

de incendio y un sistema de intrusión, sus diferentes aplicaciones,

funciones, respuestas y estructura simplificada con el objetivo de

comprender los claros beneficios de este sistema en la actualidad y

los adelantos en esta rama de la electrónica, que abarca seguridad,

confort, confiabilidad y comodidad para el usuario.

Índice de términos- Hardware, software, descripción de Hardware,

Agente Limpio, extinción, detección, control de acceso, intrusión,

alarma.

I. INTRODUCCIÓN

El ser humano siempre ha utilizado de su gran capacidad para

crear en pro de su beneficio, comodidad y seguridad aunque a

veces parezca contra producente y los resultados muchas veces

digan lo contrario, pero a pesar de todo es posible ver claramente

como en los últimos 50 años los avances tecnológicos

acrecentados han revolucionado la vida del ser humano,

cambiando trascendentalmente sus costumbres, cultura,

actividades e ideales.

Los sistemas de detección y extinción, la seguridad electrónica

serán criterios fundamentales para el diseño de nuestro prototipo al

igual que la norma NFPA que describe condiciones físicas de

Instalación, cálculos requeridos que validan cada uno de los

sistemas de notificación por área, la presentación en planos del

trazado, distribución y conexión de los dispositivos con sus

respectivas direcciones, las especificaciones de elementos y

equipos con sus cantidades de obra y presupuesto estimado de

suministro e instalación, que a su vez son la base para el desarrollo

del montaje y puesta en marcha.

Es necesario que en nuestro país los colombianos cambien la

perspectiva en cuanto a temas de seguridad y prevención una vez

se reglamente la Ley general de Bomberos, sancionada por el

presidente Juan Manuel Santos el 21 de agosto del año pasado.

Será obligatorio tener un extintor, una escalera y un hacha, además

de zonas de ventilación y pasillos amplios en los inmuebles. A

partir de la fecha de reglamentación de la medida que tendría lugar

a mediados o finales del 2013-, habrá un año, aproximadamente,

para hacer ajustes a las construcciones. Eso incluye a viviendas,

bares, restaurantes, salas de cine, teatros y grandes superficies. En

los edificios de más de cuatro pisos "deberá instalarse una red

hidráulica -tubería que permite montar gabinetes de incendios-,

detectores de humo, amplios pasillos y sistemas de evacuación

lumínicos para demarcar las salidas". Las remodelaciones tendrán

los mismos requerimientos.

Para las casas o los edificios de menos de cuatro pisos (incluye

bares, restaurantes y pequeñas salas de cine) las exigencias

cambian. Así lo explica el capitán Andrés Miranda, coordinador

nacional del Cuerpo de Bomberos: "Deberán instalar un sistema

con detectores de humo, extintores y escalera". Para los nuevos

proyectos urbanísticos, el constructor deberá tener en cuenta que

así como es indispensable diseñar los baños o la zona social, es de

vital importancia instalar una red hidráulica que garantice la

seguridad de los residentes. "Es obligatorio presentar en el diseño

los sistemas de prevención de incendios, que deben, además,

contar con la revisión técnica de los bomberos y con su

aprobación", afirma Rojas.

Para grandes superficies, como centros comerciales, fábricas,

bodegas, teatros o cinemas superiores a 400 metros cuadrados,

"tendrán que diseñar salidas de emergencia, áreas de ventilación

natural o artificial, puertas batientes, sistemas hidráulicos,

detectores de humo, escaleras y extintor", explica capitán Miranda,

quien recalca que los gastos de adecuación correrán por cuenta del

constructor o del propietario.

"Adecuar una bomba, un tanque y un sistema hidráulico podría

costar entre 30 y 100 millones de pesos", explica. Si las

construcciones son patrimonio cultural, tendrán que hacerse

estudios técnicos a la hora de implementar las adecuaciones para

no dañar o deteriorar su arquitectura. Según el congresista Rojas,

"Colombia es el único país que estaba rezagado en una política

pública de prevención frente a los países de América Latina; por

eso, este avance hay que mirarlo no como una imposición

negativa, sino como una noticia muy positiva". Por lo pronto, la

Dirección Nacional de Bomberos está elaborando los planes,

programas y folletos que entregará masivamente con el fin de que

los ciudadanos se vayan educando sobre el tema y poniéndolo en

práctica.

El oficio será acreditado como una profesión la nueva Ley General

de Bomberos ofrecerá más garantías para los integrantes de este

cuerpo de socorro y les dará la oportunidad de convertir su oficio

en una carrera profesional. La norma (Ley 1575 de 2012), que fue

presentada por el Presidente de la República y que tiene como

antecedente una ley promulgada en 1996, establece la creación de

Escuela Colombiana de Carreras de Industrias JECC-2014-I

la Dirección Nacional de Bomberos, como Unidad Administrativa

Especial, con autonomía administrativa y adscrita al Ministerio del

Interior. Aníbal Fernández de Soto, viceministro del Interior y

quien preside la junta nacional del Cuerpo de Bomberos, le explicó

a el Periódico “EL TIEMPO: " La actividad que realizan los

bomberos, considerada como una labor de alto riesgo, tendrá

seguridad social y una cobertura de un seguro de vida durante el

tiempo en que ejecuten su labor". A partir de ahora habrá una

escuela nacional de formación y una carrera que los acredite como

profesionales [1].

Como ya es sabido el enfoque y propósito de este documento es

poder presentar de forma clara soluciones alternativas al problema

de la inseguridad y de cómo es posible dar solución a través de

sistemas y mecanismos electrónicos que han sido adoptados como

herramienta clave para generar una sensación de seguridad en el

cliente ó usuario. Para tener ideas y conceptos claros es necesario

dar un vistazo a la norma Nfpa 72 (código nacional de alarmas de

incendio).

1-2 Propósito.

1-2.1* El propósito de este código consiste en definir los medios

para el inicio, transmisión, notificación y anuncio de señales; los

niveles de desempeño; y la confiabilidad de los diversos tipos de

sistemas de alarma de incendio. Este código define las

características asociadas con estos sistemas y también proporciona

la información necesaria para modificar o actualizar un sistema

existente con el fin de que cumpla con los requisitos de una

determinada clasificación. La intención de este código es

establecer los niveles de desempeño requeridos, la extensión de las

redundancias, y la calidad de las instalaciones, pero no así

establecer los medios por los cuales se lograrán estos

requerimientos.

1-2.2 Cualquier referencia o referencia implícita a un tipo

determinado de hardware se incluye con el único Propósito de

brindar claridad y no deberá ser interpretada como su aprobación.

1-2.3 A menos que se especifique lo contrario, no se espera que las

provisiones de este documento se apliquen a instalaciones, equipos

o estructuras existentes o cuya construcción hubiera sido aprobada

antes de la fecha en la cual entró en vigencia este documento,

excepto en aquellos casos en los cuales la Autoridad competente

determine que la situación implica un claro riesgo para la vida

humana o para los bienes.

1-3 Generalidades.

1-3.1 Este código clasifica a los sistemas de alarma de incendio de

la siguiente manera:

(a) Sistemas de alarma de incendio para el hogar;

(b) Sistemas de alarma de incendio de predios

protegidos/instalaciones protegidas;

(c) Sistemas de alarma de incendio de estaciones de

Supervisión:

1. Sistemas de alarma de incendio auxiliares

a. Tipo energía local

b. Tipo teléfono paralelo

c. Tipo en derivación (shunt)

2. Sistemas de alarma de incendio de estaciones de supervisión

remotas

3. Sistemas para estaciones de supervisión en la

Propiedad

4. Sistemas de alarma de incendio de estación Central

5. Sistemas de alarma de incendio municipales.

1-3.2 Los dispositivos o sistemas que tengan materiales o formas

diferentes a los detallados en este código podrán ser examinados y

probados de acuerdo con los objetivos de este código. Serán

aprobados si se determina su equivalencia.

1-3.3 Salvo que se defina de otro modo en el texto, el alcance y el

significado de los términos utilizados en este código son los

mismos que aquellos de la norma NFPA70, Código Eléctrico

Nacional®.

1-4 Definiciones. Para los propósitos de este código, los siguientes

términos se definen de la siguiente manera:

Reconocer (Acknowledge). Confirmar que un mensaje o señal ha

sido recibido, por ejemplo presionando un interruptor o

seleccionando un comando de un programa.

Sistema Multiplex Activo (Active Multiplex System). Sistema

multiplex en el cual se emplean dispositivos de señalización tales

como transponders para transmitir las señales de estado de cada

dispositivo iniciador o circuito de dispositivo iniciador dentro de

un intervalo de tiempo prescrito, de modo que la falta de recepción

de dicha señal pueda ser interpretada como una señal de falla.

Condición Adversa (Adverse Condition). Cualquier condición

producida en un canal de comunicaciones o transmisión que

interfiere con la correcta transmisión y/o interpretación de las

señales de cambio de estado en la estación de supervisión (Ver

también Señal de falla).

Detector de Humo (Smoke Detector). Dispositivo que detecta las

partículas visibles o invisibles generadas durante la combustión

[2].

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II. DESARROLLO DEL PROTOTIPO

El sistema Anti – intrusión, detección y extinción de incendios

representado en el prototipo propuesto consta de 3 zonas de trabajo

(Fig. 1 y Fig. 2), cada zona protegida con un sensor detector de

humo y un aspersor de agua en caso de incendio, un sensor

magnético en las puertas Utilizado en caso de intrusión el cual

activa una alarma.

Fig. 1 Zona de trabajo vista desde arriba

Fig. 2 Zona de trabajo vista desde abajo

Actuadores mecánicos (salidas) : aspersores

Actuadores eléctricos (salidas): motor de las bombas de

agua, alarma de aviso de intrusión.

Sensores (entradas): sensor para detección de humo MQ-3,

sensores Magnéticos o de apertura para las puertas.

A. Etapa de detección

Para la etapa de detección se tienen en cuenta los dispositivos de

notificación aprobados por la norma NFPA, Detector de Humo

(Smoke Detector). Dispositivo que detecta las partículas visibles o

invisibles generadas durante la combustión.

Sensor magnético utilizado en los sistemas de alarmas y control de

acceso en áreas domiciliarias, comerciales, industriales. Este

sensor le permitirá activar el sistema de seguridad. Estos

elementos se colocan en puertas y/o ventanas según la necesidad,

otorgando seguridad al área deseada. [3].

B. Sensor de Humo

El sensor de humo que se utilizo es el MQ-2, este es un sensor de

gas semiconductor que detecta la presencia de gas inflamable y

humo en concentraciones de 300 ppm (partículas por millón) a

10.000 ppm. El sensor de tensión analógica y sencilla interfaz

requiere un solo pin de entrada analógica del microcontrolador. El

MQ-2 detecta la concentración de gases inflamables y humo en el

aire y outputs su lectura como una tensión analógica. La

concentración rango de detección de 300 ppm a 10.000 ppm es

adecuado para la detección de fugas. El sensor puede funcionar a

temperaturas de -10 a 50 ° C y consume menos de 150 mA a 5 V.

Conexión de cinco voltios en cualquiera de las clavijas A o B

provoca que el sensor emita una tensión analógica en las otras

clavijas. En la siguiente imagen se muestran especificaciones de

conexión:

Fig.3 Sensor MQ2

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C. Etapa de extinción

En la extinción se han considerado varios factores y antecedentes

que han marcado la historia de nuestro planeta, para nuestro

prototipo se ha adaptado una bomba de parabrisas de carro con el

fin de generar presión y simular la aspersión del agente limpio o

agua. A continuación una breve explicación que relata la evolución

en los agentes limpios:

Los halones son hidrocarburos halogenados que tienen la

capacidad de extinguir el fuego mediante la captura de los

radicales libres que se generan en la combustión. Hasta que se

determinó que producían daños a la capa de ozono, fueron los

productos extintores más eficaces para combatir el fuego, ya que,

sumado a su alto poder de extinción, fácil proyección y pequeño

volumen de almacenamiento, presentan una toxicidad muy baja,

buena visibilidad y no provocan daños sobre los equipos

electrónicos y eléctricos sobre los cuales se descargan, al no dejar

residuo. Los más utilizados como agentes extintores fueron el

halón 1301 para instalaciones fijas y el halón 1211 para extintores

portátiles, cuya composición se muestra en la tabla 1.

TABLA 1

Halones utilizados como agentes extintores

Denominación Formula Nombre

Halón 1301 BrCF3 Trifluorbromometano

Halón 1211 BrCCIF2 Difluorbromoclorometano

El ozono es un gas natural que cubre la atmósfera de la tierra con

una capa fina. Dicha capa es de gran importancia para la defensa

de la vida ya que actúa como filtro de los rayos solares. A partir de

1984 se detectó, principalmente sobre la Antártida, una importante

reducción de la concentración de ozono y la consecuente pérdida

de espesor de la capa de ozono. Posteriormente se ha observado el

aumento de la magnitud de su destrucción y una situación similar,

aunque menos pronunciada, sobre el Ártico.

Este fenómeno se produce, principalmente, por el efecto

destructivo que tienen los CFC (compuestos

clorofluorocarbonados) y los halones sobre las moléculas de ozono

a nivel estratosférico. Son complejas y múltiples las reacciones

químicas que describen este fenómeno; todas ellas configuran el

llamado "ciclo de destrucción catalítica del ozono". Se sabe que un

punto fundamental está representado por la liberación de átomos

de cloro (CI) o de bromo (Br) de los CFC y de los halones

respectivamente por acción de la radiación ultravioleta.

CF3Br + rad UV →CF3 + Br

Estos átomos de cloro y/o bromo reaccionan repetida y

eficazmente con las moléculas de ozono destruyéndolas.

Br + O3 →BrO + O2

Los átomos de cloro y bromo oxidados se reciclan y vuelven a

reaccionar con ozono.

CIO + BrO →O2 + Br + Cl

Los halones, con una estructura semejante a la de los CFC, pero

que contienen átomos de bromo en vez de cloro, son aún más

dañinos, como se desprende de los valores de potencial de

agotamiento del ozono (ODP): el halón 1211 tiene un ODP de 3 y

el 1301 un ODP de 10, frente a un ODP de 1 de los CFC.

Gases sustitutos de los halones técnicas alternativas

En este campo, de permanente investigación, se persigue el

objetivo de disponer de un conjunto de sustitutos químicos,

mezclas de gases inertes o técnicas alternativas de los halones que

eviten dañar o inutilizar los equipos, tengan iguales propiedades de

extinción y sean inocuos para las personas si se tiene que usar en

áreas ocupadas, pero también que no sean dañinos para el

medioambiente. En la actualidad, y en líneas generales, podemos

agrupar los diferentes sustitutos de los halones en:

-Agentes extintores gaseosos sustitutivos de los halones. También

se denominan agentes limpios porque no dejan rastro después de

utilizarlos y no son conductores de la electricidad. Podemos

distinguir dos clases:

-Los agentes inertes: Suelen ser mezcla de gases constitutivos del

aire tales como nitrógeno, argón y/o dióxido de carbono. Lo que se

pretende conseguir con esta clase de gases, al utilizarlos como

agentes extintores, es disminuir la concentración del oxígeno del

aire del lugar donde se ha producido el fuego a una proporción

inferior al 12%, con objeto de extinguir el mismo por sofocación.

-Los agentes halogenados: Este tipo de gases al entrar en contacto

con el fuego se descomponen en radicales e iones, los cuales

reaccionan con los procedentes del combustible. Esas reacciones

químicas son endotérmicas, de forma que evitan que se produzca

la reacción en cadena. Por consiguiente, extinguen el fuego por

inhibición.

-Técnicas alternativas. Aparte de las alternativas gaseosas para los

halones, nuevos sistemas tales como las tecnologías de

nebulización de agua y aerosoles en polvo se desarrollan como

alternativas de los equipos de lucha contra incendio que contienen

halones.

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-Sistemas tradicionales. Antes del advenimiento de los halones y

conjuntamente con su empleo, se utilizaban polvos químicos, CO2,

rociadores (sprinklers) y espumas. Estos productos y sistemas

siguen siendo válidos para la protección contra incendios y en la

actualidad son un adecuado remplazo. Es tarea del experto y en

cada caso particular, encontrar el sistema más adecuado a través

del estudio de los materiales a proteger, el volumen del recinto, la

disponibilidad de lugar de almacenamiento del producto extintor,

las características del edificio, etc.

Para la evaluación de los gases extintores propuestos como

sustitutos de los halones se han desarrollado numerosos programas

en los que se estudia tanto su poder de extinción como su efecto

sobre las personas, las cosas y el medioambiente. La agencia de

estado americana para la protección ambiental (EPA) ha

desarrollado el programa SNAP (Significant New Alternatives

Policy) para evaluar los agentes extintores que los diferentes

productores han propuesto en sustitución de las sustancias

contempladas en el Protocolo de Montreal y establecer cuáles se

pueden considerar aceptables. El programa SNAP se ha

concentrado en los aspectos relativos a la toxicidad, la eficacia

extintora, las propiedades químico-físicas, la vida atmosférica y el

potencial incremento del efecto invernadero. La Norma 2001 de la

NFPA (National Fire Protection Association) trata los agentes

sustitutos para los sistemas de inundación total que son aceptados

según los parámetros utilizados por la EPA. En particular, define

los criterios de proyección, uso y mantenimiento de las

instalaciones que utilizan los nuevos agentes extintores limpios.

Además, a nivel internacional, existe la norma ISO 14520:1998

sobre "Sistemas de extinción de incendios mediante agentes

gaseosos". Consta de 15 partes, cada una de ellas dedicada a las

propiedades físicas y sistemas de diseño de un agente extintor,

excepto la primera que trata los requisitos generales. Los agentes

extintores que contempla son: FC 31, FC-2-1-8, FC-3-1-10, FC-5-

1-14, HCFC mezcla A, HCFC 124, HFC 125, HFC 227ea, HFC

23, HFC 236fa, IG-01, IG-100, IG-55 e IG 541. En España se han

adoptado 8 partes de esta norma en la UNE 23570:2000 [4].

D. Etapa de Potencia

En la etapa de potencia se utilizó una configuración en Emisor

común pues es la manera más sencilla de manejar un elemento

electromecánico pequeño con un circuito digital, es utilizado un

transistor como interruptor. Así el circuito digital solo prende y

apaga el transistor (eso sí se puede) y el transistor es el que prende

y apaga el motor.

Casi todos los dispositivos electromecánicos (aunque sean

pequeños) son muy inductivos. ¿Qué significa eso?: que no

permiten ser apagados de golpe. Es decir, cuando tú desconectas

un motor eléctrico que está funcionando, el motor (debido a que es

un dispositivo inductivo) trata todavía de mantener por una

fracción de segundo la corriente circulando a través de él (es más o

menos como si se resistiera a morir). Y durante este pequeñísimo

tiempo puede generarse una chispa en la parte del circuito que

realizó la desconexión. Esta chispa puede muy fácilmente dañar

circuitos electrónicos.

Según el tamaño del motor y según la corriente que esté utilizando,

esta chispa puede o no ser visible, pero siempre existe a menos que

se coloque en paralelo con el motor un diodo de protección. Este

diodo tiene como finalidad servir de "desahogo" para esta corriente

residual que aparece después de que se apaga el motor. Así que,

muy en resumen, este es el circuito que necesitamos para prender y

apagar un motor eléctrico pequeño de corriente directa desde un

circuito digital[5]:

Fig.4 Circuito Configuración emisor común.

Fig.5.Diseño general etapa de potencia.

Q1TIP31C

R1

1kΩ

S1

MOTOR

M

D1

1N4002

Q2TIP31C

R2

1kΩ

S2

MOTOR

M

D2

1N4002

Q3TIP31C

R3

1kΩ

S3

MOTOR

M

D3

1N4002

Q4TIP31C

R4

1kΩ

D4

1N4002

FPGA BASYS SIGNAL

FPGA BASYS SIGNAL

FPGA BASYS SIGNAL

FPGA BASYS SIGNAL

VCC 12V

U1

SONALERT

200 Hz

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E. Etapa de Control

El control se realizó por medio de la tarjeta FPGA Basys2 este Kit

de Desarrollo es un diseño de circuito y la plataforma de

aplicación que cualquiera puede utilizar para ganar experiencia en

la construcción de circuitos digitales reales. La tarjeta Basys2 está

construida alrededor de una matriz de Xilinx Spartan- 3E

compuertas programable de campo y un controlador USB Atmel

AT90USB2, ofrece hardware completo, listo para su uso adecuado

para la aplicación de los circuitos que van desde dispositivos

lógicos básicos a los controladores complejos. Una gran colección

de dispositivos integrados de E / S y todos los circuitos FPGA de

apoyo requeridos están incluidos, por lo que un sinnúmero de

diseños se pueden crear sin la necesidad de ningún otro

componente.

Cuatro conectores de expansión estándar permiten diseños para

crecer más allá de la tarjeta Basys2 usando paneles, placas de

circuitos diseñados por el usuario, o Pmods (Pmods son módulos

de E / S digitales que ofrecen A / D y D / A, los conductores de

automóviles, entradas de sensor analógico de bajo costo y, y

muchas otras características). Las señales de los conectores de 6

pines están protegidos contra daños por ESD y cortocircuitos,

garantizando una larga vida útil en cualquier entorno. La junta

Basys2 funciona a la perfección con todas las versiones de las

herramientas Xilinx ISE, incluidas el Web Pack libre. Se envía con

un cable USB que suministra alimentación y una interfaz de

programación, por lo que no hay otras fuentes de alimentación o

cables de programación son obligatorios.

Fig.6 Tarjeta Basys2.

Diseño General de la Interfaz Señales de Entrada (sensores)

Sensores magnéticos de apertura:

Se implementó un divisor de voltaje que garantiza 3.3vdc de salida

Fig.7 Diseño sensor magnético de apertura.

Sensores de humo:

Los sensores de humo MQ – 2 montados sobre baquela poseen una

salida digital a 3.3 vcc por lo que no es necesario realizar algún

tipo de procesamiento de la señal que el emite y podemos realizar

la conexión directa a la FPGA BASYS2.

Fig.8 Parte posterior del sensor de humo.

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F. Implementación

En la maqueta se representa una oficina call center dividida en tres

zonas de trabajo y un cuarto de control donde se encuentran las

motobombas y su sistema de automatización el cual consta de la

interfaz de potencia, señales de entrada y la tarjeta de control

FPGA BASYS2:

Fig.9 Implementación.

III. DESCRIPCIÓN DE HARDWARE

A través del software Xilinx V 13,4 se realizo el Diseño de la

máquina de Estados implementado sobre la tarjeta BASYS2, se

utilizaron varias herramientas que permitieron facilitar el

desarrollo del proyecto como la descripción de hardware a través

del diseño esquemático, la cual nos permite generar un circuito

uniendo módulos a partir de códigos realizados en vhdl.

Fig.10 Tabla de definición de estados.

Fig.11 Diagrama de estados

Fig.12 Tabla de transición de estados.

Fig.13 Diseño esquemático.

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IV. CONCLUSIONES

Como hemos podido comprobar el objetivo de toda lucha

contra incendios es el de prevenir y minimizar los daños

personales y materiales. Por eso es importante, tomar con

rapidez las medidas adecuadas para combatir el incendio

después de haberse detectado el mismo. De otra parte, la

propia técnica de extinción utilizada debe causar los

mínimos daños posibles.

Para proteger las zonas y sectores importantes la

extinción con medios automáticos son la solución ideal.

La extinción se efectúa sin que se produzca ningún tipo

de residuo, de manera que, por ejemplo, las instalaciones

siguen funcionando perfectamente y se salvan los objetos

valiosos (arte, documentos, películas).

Es estrictamente necesario tener en cuenta todas las

consideraciones dadas por la norma NFPA al momento

de diseñar un sistema de detección y extinción, al igual

que deben tenerse en cuenta, para nuestro caso, aspectos

teóricos de la comunicación inalámbrica y tener

conocimientos claros de sus riesgos y porcentajes de

exactitud y respuesta, con el fin de garantizar estándares

máximos de calidad, confiabilidad y seguridad para el

usuario.

Las máquinas de estado son una parte integral de la

programación de software. Las máquinas de estado hacen

al código más eficiente, más fácil de depurar y ayudan a

organizar el flujo del programa.

Existe una ventaja significativa al momento de utilizar las

máquinas de estado, códigos en vhdl y diseños en

esquemático ya que esto facilita de manera importante

muchos procesos de corrección y modificaciones al

diseño.

El manejo de las señales de respuesta de un sensor y así

como su debido procesamiento, son una parte

fundamental para un sistema de automatización, pues de

ellos depende las decisiones que tome el controlador.

Surgieron diferentes inconvenientes no solo al momento

del diseño de descripción de hardware sino también en la

implementación, dudas como por ejemplo el tiempo de

respuesta y pulsos requeridos para el correcto

funcionamiento, configuración de entradas y salidas en la

Fpga fueron claros obstáculos que fueron superados.

V. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

[1]Katya Chamié redactora el tiempo (21 de agosto del 2012) Sistemas

contra incendios serán obligatorios [Online]. Available:

http://m.eltiempo.com/politica/sistemas-contra-incendios-seran-

obligatorios/12305285/1/.

[2] Copyright © 1999 Todos los derechos reservados

NATIONAL FIRE PROTECTION ASSOCIATION Edición 1996 NFPA

72 código nacional de alarmas de incendio, principios fundamentales de

los sistemas de alarmas de incendio.

[3] Edición 1996 NFPA 72 Código Nacional de Alarmas de Incendio,

PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LOS SISTEMAS DE

ALARMAS DE INCENDIO. Pag 72-12

[4] Cristhian Vasquez (13 de septiembre del 2012) Capacitación Sistemas

de Extinción y detección de

Incendio.Red/servidorcontrolbox/técnicos/documentación/incendio/agente

slimpios.

[5] Enciclopedia Wikipedia [Online]. Available:

http://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_Darlingt

VI. AUTORES

A. Daniel Fernando Ramírez Bermeo Nacido

en Bogotá, colombia, el 31 de agosto de 1991,

Estudiante de Ingenieria electronica en la

Escuela Colombiana de Carreras Industriales,

actualmente cursa octavo semestre. Se ha

desempeñado como técnico instalador y de

mantenimiento para compañias de seguridad

electronica como B.I Ltda, Diebold y Sistemas

tecnologicos de Ingenieria, en la Actualidad se

desempeña como coordinador de proyectos en cajeros electronicos y

seguridad bancaria, técnico especializado en sistemas de seguridad

electrónica en la compañía Control Box Ltda.

B. Edwin Giovanny Novoa

Nacido en Bogotá, colombia, el 9 de

enero de 1984, Estudiante de Ingenieria

electrónica en la Escuela Colombiana

de Carreras Industriales, actualmente

cursa octavo semestre, tecnólogo en

mantenimiento mecanico industrial del

sena. Experiencia en atención al cliente

interno y externo, manejo de sistemas (

Word, Excel, Power point, Internet, pic

C, MPLAB, ) programación de PLC conocimientos en

funcionamiento de elementos electrónicos y sistemas de

electromecánicos experiencia en mantenimiento preventivo y

correctivo en maquinaria industrial desempeñando funciones tales

como mantenimiento e instalación de equipos de purificación de

agua para análisis de laboratorio Experiencia en mantenimiento

Escuela Colombiana de Carreras de Industrias JECC-2014-I

de maquinaria para plásticos y metalmecánica y en elaboración de

proyectos de automatización. Experiencia en trabajo en alturas

con un curso aprobado en nivel avanzado y conocimiento en

normas básicas de seguridad industrial.

B. Carlos Forero Baron

Nacido en Bogotá, colombia, el 26 de

junio de 1986, Estudiante de Ingenieria

electrónica en la Escuela Colombiana

de Carreras Industriales, actualmente

cursa octavo semestre. Tecnólogo en

mantenimiento Eléctrico y Electrónico

industrial, con conocimiento y

experiencia en diseño y montaje de

tableros de control eléctricos,

automatización sensores, conocimientos

de plc’s lectura e interpretación de planos eléctricos y electrónicos,

como su debido mantenimiento.