Post on 01-Mar-2016
Repblica Bolivariana de Venezuela
Ministerio de Educacin Superior Universidad Rafael Urdaneta
Facultad de Ingeniera Escuela de Industrial
Diseo de un sistema de proteccin contra incendios para las subestaciones
elctricas de ENELVEN
Trabajo Especial de Grado presentado para optar al Ttulo de Ingeniero Industrial.
Presentado por: Br. Avila Montilla, Alberto Josu
C.I: 16.188.359 Br. Contreras Rangel, Luis Eduardo
C.I: 17.323.050
Tutor Acadmico: Mgs, Gonzlez, Abraham. Tutor Industrial: Ing, Ruiz, Amado.
Maracaibo, 18 de Septiembre de 2006
DERECHOS RESE
RVADOS
Diseo de un sistema de proteccin contra incendios para las subestaciones elctricas de ENELVEN
Trabajo Especial de Grado presentado para optar al Ttulo de Ingeniero Industrial.
DERECHOS RESE
RVADOS
IV
VEREDICTO
Nosotros Profesores: ABRAHAM GONZLEZ, ANA IRENE RIVAS Y ELIO BRICEO, designados como Jurado Examinador del Trabajo Especial de Grado titulado: DISEO DE UN SISTEMA DE PROTECCIN CONTRA INCENDIOS PARA LAS SUBESTACIONES ELCTRICAS DE ENELVEN, que presentan los bachilleres presentados Avila Montilla, Alberto Josu titular de la cdula de identidad N16.188.359, Contreras Rangel, Luis Eduardo titular de la cdula de identidad N17.323.050, nos hemos reunido para revisar dicho trabajo y despus del interrogatorio correspondiente, lo hemos aprobado con DIECINUEVE (19) PUNTOS, de acuerdo con las normas vigentes aprobadas por el Consejo Acadmico de la Universidad Rafael Urdaneta, para la Evaluacin de los Trabajos Especiales de Grado, para optar al titulo de Ingeniero Industrial. Maracaibo, a los Dieciocho das del mes de Septiembre del ao dos mil seis.
Prof. ABRAHAM GONZALEZ. C.I. N V- 12.404.499
TUTOR ACADMICO Prof. ANA IRENE RIVAS Prof. ELIO BRICEO
C.I. N V- 4.152.755 C.I. N V- 4.522.158 JURADO JURADO Prof. ANA IRENE RIVAS Prof. JOS BOHRQUEZ C.I. N V-4.152.755 C.I: 3.379.454
DIRECTORA DE LA ESCUELA DECANO DE LA FACULTAD DE INDUSTRIAL DE INGENIERA
DERECHOS RESE
RVADOS
Dedicatoria
IV
DEDICATORIA
A Dios y a la Virgen por ser mis guas, por ensearme el camino correcto y por
colocar en mi camino a las personas ms indicadas para culminar y seguir adelante con
mis metas.
A mis padres, Angel Contreras y Alba de Contreras. porque son lo ms grande que
Dios me ha regalado y las personas ms importantes de mi vida, a ellos le dedico mis
esfuerzos, trabajos y triunfos.
A la memoria de mis abuelos, aunque estn en el cielo, s que estn orgullosos
porque he culminado una importante etapa de mi vida.
A la memoria de mi padrino, que me hubiese gustado volar contigo.
A la memoria de mi prima Angela, fuiste una excelente prima y amiga yo se que
estas en el cielo primita.
A mi Abuelita Gladdys, por ser tan cariosa y linda abuelita.
A mi Abuelo Jos Maria, por ser un excelente abuelo.
A mis hermanas, ms que ste proyecto le dedico todo mi amor y paciencia.
A mis amigos y amigas, que me han brindado apoyo, amistad y cario.
A Maryvic Escobar, que ha sido una persona muy especial en el tiempo que hemos
compartido, una verdadera amiga y una novia realmente especial.
Luis Eduardo Contreras Rangel
DERECHOS RESE
RVADOS
Dedicatoria
V
DEDICATORIA
Se lo dedico a mi familia especialmente mis padres: Alberto CH. Avila y Yoleyda
Montilla, son las personas que mas me aman y porque ellos me motivan a ser alguien en
la vida.
A mi bisabuela Isabel Barrios, a mis abuelos Eliduvina Fereira, Bernarda Pineda y
Vinicio Avila, a mis primos por parte de madre porque ya soy un profesional mas que a
dado la familia y a mis primos por parte de padre porque soy el mayor y ejemplo para los
mas pequeos., a Carmen Maria Moran Avila porque es una persona que quiere que yo
llegue muy lejos y porque se que siempre voy a contar con ella.
Tambin dedico este trabajo a mis amigos de la infancia (Conjunto residencial EL
PORTON) y tambin a mis amigos del colegio (Santa Maria Gorriti) que aun estn
conmigo.
Alberto Avila
DERECHOS RESE
RVADOS
Agradecimiento
VI
AGRADECIMIENTO Agradezco a Dios que me a dado lo que necesito salud, alegra, amor y amistad, por ser la gua en mi camino, por acompaarme durante el da y la noche y por
fortalecerme cada vez mas en la vida guindome y mostrndome el camino a seguir en
esos das difciles.
Agradezco a Mis Padres; Ustedes son los seres mas importantes en mi vida quienes me lo han dado todo en la vida, de verdad se los agradezco de todo corazn, a
Mis Hermanas, por apoyarme y ayudarme en momentos buenos y malos. Agradezco a mi compaero de tesis e indudablemente un Excelente amigo, por ese compartir que pudimos vivir durante gran parte de la carrera.
Sinceros agradecimientos al departamento de Seguridad, Higiene y Ambiente. En
especial al Ing. Amado Ruiz y al T.S.U. Carlos Gonzlez por todo el apoyo y colaboracin que nos brindo al momento de realizar este trabajo.
A mis profesores Gerardo Guerra, Abraham Gonzlez, Carmen Galndez, Jos L. Bermdez, por su gran apoyo y darme tanta fortaleza en los momentos mas difciles de la carrera.
Nuevamente le doy las gracias al Profesor y tutor de este trabajo especial de grado
Abraham Gonzlez por todos los esfuerzos realizados durante la investigacin.
A todos Gracias
Luis Eduardo Contreras Rangel
DERECHOS RESE
RVADOS
Agradecimiento
VII
AGRADECIMIENTO
Primero que todo agradezco a Dios por ayudarme en el transcurso de mi vida y de
mi carrera y porque siempre e sido una persona feliz y afortunado.
Agradezco a mi familia especialmente mis padres: Alberto CH. vila y Yoleyda Montilla, porque ellos han sido los pilares durante mi vida y un gran ejemplo de esfuerzo, disciplina y perseverancia, y que uno si puede lograr sus metas y me ensearon a no
rendirme nunca siempre hacia delante y orgulloso de lo que soy, a mis primos porque e crecido con ellos y hemos estado juntos en las buena y en las malas, a una persona muy
especial como Carmen Maria Moran Avila porque me ha enseado a crecer como persona y ver las dificultades de la vida y que no todo es color de rosas y por su inmenso
cario. TQM.
Agradezco tambin a mi compaero de tesis Lus Contreras por brindarme su amistad y porque a lo largo de nuestra carrera hemos sido un excelente equipo, a mis
queridos profesores Carmen Galndez, Abraham Gonzlez y Gerardo Guerra porque son excelentes profesionales y excelentes personal y son un ejemplo de superacin, los
admiro.
Sinceros agradecimientos al departamento de Seguridad, Higiene y Ambiente, en
especial al Ing. Amado Ruiz y al T.S.U. Carlos Gonzlez por todo el apoyo y colaboracin que nos brindaron durante la realizacin de este trabajo.
Alberto Avila
DERECHOS RESE
RVADOS
ndice General
VIII
NDICE GENERAL
Pg.
Veredicto III
Dedicatorias IV
Agradecimientos VI
ndice general VIII
Lista de cuadros XII
Lista de figuras XIII
Lista de tablas XIV
Siglas XVII
Resumen XVIII
Abstract XIX
Introduccin 1
CAPTULO I. EL PROBLEMA
1.1 Planteamiento del Problema 4
1.2 Formulacin del Problema 5 1.3 Objetivos de la Investigacin 6
1.3.1 Objetivo General 6
1.3.2 Objetivos Especficos 6
1.4 Justificacin del Problema 7
1.5 Delimitacin Espacial, Poblacional, Temporal y Conceptual 8
1.6 Resea Histrica de la Empresa 8
1.7 Descripcin y Aspectos Generales de la Empresa 9
CAPTULO II. MARCO TERICO
2.1 Antecedentes 14
2.2 Bases Tericas 15
2.2.1 Fuego e Incendio 15
2.2.1.1 Clasificacin de los fuegos: 18
DERECHOS RESE
RVADOS
ndice General
IX
2.2.2 Subestacin Elctrica 19 2.2.2.1 Tipos de Subestacin 20
2.2.2.1.1 Segn su funcin 21 2.2.2.1.2 Segn su forma de montaje 21
2.2.2.1.3 Segn su arreglo 22
2.2.2.2 En las subestaciones los principales peligros
de incendio identificados 23
2.2.2.2.1 Incendios en transformadores 23
2.2.2.2.2 Incendios en cuarto de control 26 2.2.2.2.3 Incendios en cuarto de bateras 28 2.2.2.2.4 Incendios en cables agrupados en
trincheras 28
2.2.2.2.5 Incendio externo 29 2.2.3 Sistemas Contra Incendios 29
2.2.3.1 Sistemas de Deteccin de Incendio 29
2.2.3.1.1 Activacin de los sistemas de
deteccin de incendios 30
2.2.3.1.2 Detector de incendios 30
2.2.3.2 Estacin Manual 34
2.2.3.2.1 Alarma 35 2.2.3.2.2 Tablero central de control 35
2.2.3.3 Sistema de Extincin de Incendios 35
2.2.3.3.1 Mtodos de extincin de incendios 36
2.2.3.3.2 Agentes extintores 36
2.2.3.3.2.1 Aspectos Ambintales 41
2.2.3.3.2.2 Aspectos Fisiolgicos 41 2.2.3.3.3 Extintor 42
2.2.3.3.4 Hidrante 44 2.2.3.3.5 Rociadores 44
DERECHOS RESE
RVADOS
ndice General
X
2.2.3.3.5.1 Tipos de sistemas de
rociadores 46
2.2.3.4 Sistemas de Proteccin Pasiva Contra
Incendios 48
2.2.3.4.1 Contencin de aceite 48 2.2.3.4.2 Barrera trmica 50 2.2.3.4.3 Barreras de fuego 50
2.2.3.4.3.1 Tamao de la barrera de
incendio 51
2.2.3.4.4 Sellos resistentes al fuego 51 2.2.4 Otros aspectos que deben ser tomados en cuenta para
prevenir los incendios en las subestaciones 51
2.2.5 Plan de Emergencia 53
2.3 Mapa de Variables 55
2.3.1 Mapa de Variables / Objetivo 1 y 2 55
2.3.2 Mapa de Variables / Objetivo 3 y 4 56
CAPTULO III. MARCO METODOLGICO
3.1 Tipo de Investigacin 58
3.2 Diseo de la Investigacin 58
3.3 Poblacin 60
3.4 Muestra 62
3.5 Tcnicas e Instrumento de Recoleccin de Datos 62
3.6 Metodologa Empleada 63
3.6.1 Metodologa Empleada / Objetivo 1 63
3.6.2 Metodologa Empleada / Objetivo 2 64
3.6.3 Metodologa Empleada / Objetivo 3 64
3.6.4 Metodologa Empleada / Objetivo 4 65
DERECHOS RESE
RVADOS
ndice General
XI
CAPTULO IV ANLISIS DE LOS RESULTADOS
4.1 Anlisis de los Resultados 67
4.1.1 Objetivo 1 67 4.1.2 Objetivo 2 74
4.1.2.1 Transformador de Potencia 75
4.1.2.2 Cuarto de Control 80 4.1.2.3 Cuarto de Bateras 84 4.1.2.4 Generalidades 85 4.1.2.5 Sistema de Extincin, Deteccin y Alarma
Contra Incendio 90
4.1.3 Objetivo 3 93 4.1.4 Objetivo 4 101
Conclusiones 115
Recomendaciones 118
Glosario 127
Referencias bibliogrficas 130
ANEXOS
Anexo A: Evaluacin de Subestaciones 134
Anexo B: Separacin entre trasformador y edificios 157
Anexo C: Tamao de la Barrera Cortafuego 160
Anexo D: Sistema de contencin de aceite 163
Anexo E: Sistema de contencin de aceite y barrera cortafuego 166
DERECHOS RESE
RVADOS
Lista de Cuadros
XII
LISTA DE CUADROS
N Descripcin Captulo Pg.
1 Seleccin del agente extintor segn la clase de fuego. II 43
2 Mapa de variables / Objetivo 1 y 2 II 55
3 Mapa de variables / Objetivo 3 y 4 II 56
4 Metodologa Empleada / Objetivo 1 III 63
5 Metodologa Empleada / Objetivo 2 III 64
6 Metodologa Empleada / Objetivo 3 III 64
7 Metodologa Empleada / Objetivo 4 III 65
8 Resumen metodolgico / objetivo especfico uno. IV 68
9 Resumen metodolgico / objetivo especfico dos. IV 74
10 Resumen metodolgico / objetivo especfico tres. IV 93
11 Resumen metodolgico / objetivo especfico cuatro. IV 101
DERECHOS RESE
RVADOS
Lista de Figuras
XIII
LISTA DE FIGURAS
N Descripcin Captulo Pg.
1 Estructura empresarial de ENELVEN I 9
2 Estructura de la gerencia SHA I 10
3 Triangulo del fuego II 16
4 Tetraedro del fuego II 17
5 Proceso del fuego en un recinto II 19
DERECHOS RESE
RVADOS
Lista de Tablas
XIV
LISTA DE TABLAS
N Descripcin Captulo Pg.
1 Cantidades tpicas de aceite en equipos. II 25
2 Separacin de pequeos transformadores de los
edificios. II 26
3 Detectores segn temperatura de operacin. II 31
4 Factores Ambientales que influyen en algunos agentes
extintores. II 41
5 Factores Fisiolgicos que influyen en algunos agentes
extintores. II 42
6 Subestaciones en el Municipio San Francisco. III 60
7 Subestaciones en el Municipio Maracaibo. III 61
8 Separacin entre cuarto de control y transformador. III 75
9 Separacin entre los transformador (9.14 mts o en
adelante). IV 76
10 Existe barrera corta fuego. IV 76
11 La barrera corta fuego cumple con las especificaciones normativas. IV
77
12 Posee sistema de contencin para derrames de
aceite:(Tanque, brocal, fosa). IV 77
13 rea circundante del transformador con piedra picada. IV 78
14 El brocal alrededor del TX,s es capaz de contener el
volumen del aceite. IV 79
15 La fosa posee piedra picada y es capaz de contener el
volumen del aceite. IV 79
16 Posee sistema de drenaje. IV 80
17 La edificacin se encuentra en buen estado. Cuarto de
control. IV 80
DERECHOS RESE
RVADOS
Lista de Tablas
XV
18 Posee paredes, piso, techo, puertas y ventanas
resistentes al fuego. IV 81
19 Las tapas de las trincheras porta cables son resistentes
al fuego. IV 81
20 Las tapas de las trincheras porta cables estn
completas y en buenas condiciones. IV 82
21 Estn sellados todos los huecos que comunican con el
exterior. IV 82
22 Los enchufes, tomacorrientes e iluminacin se
encuentran en buen estado: (Cuarto de control). IV 83
23 Existe aviso de seguridad e identificacin en buen
estado:(Cuarto de control). IV 83
24 La edificacin se encuentra en buen estado. Cuarto de
bateras. IV 84
25 Posee ventilacin / extractor en funcionamiento. IV 84
26 Los enchufes, tomacorrientes e iluminacin se
encuentran en buen estado: (Cuarto de bateras). IV 85
27 La edificacin del cuarto del extintor de patio se
encuentra en buen estado. IV 85
28 Existe orden y limpieza. IV 86
29 La Guarda Rayas esta desforestada y limpia: (2 mts). IV 86
30 Se encuentra desforestada el rea de equipos y
permetro de la SSEE. IV 87
31 El cercado perimetral de la SSEE, se encuentra en
buen estado y libre de vegetacin. IV 87
32 Las tapas del patio son resistentes al fuego y
removibles. IV 88
33 Las puertas de acceso principal estn en buenas
condiciones y seguras. IV 88
34 Existen avisos de seguridad en buen estado:(Patio). IV 89
DERECHOS RESE
RVADOS
Lista de Tablas
XVI
35 Existen edificaciones en el permetro de SSEE. IV 89
36 Existen ros, caadas o drenajes fluviales, dentro, o en
el permetro de SSEE. IV 90
37 Posee extintor de carreta en patio: (PQS). IV 90
38 Posee extintor porttil en cuarto de control: (CO2). IV 91
39 El cuarto de control posee sistema de deteccin y
alarma contra incendio. IV 91
40 Posee sistema de extincin en cuarto de control: (CO2,
Inergen, FM-200). IV 92
DERECHOS RESE
RVADOS
Siglas
XVII
SIGLAS
IEEE: Instituto de Ingenieros Elctricos y Electrnicos
KV: Kilovoltio
SENCAMER: Servicio Autnomo Nacional de Normalizacin, Calidad, Metrologa y Reglamentos Tcnicos. ENELVEN: Energa Elctrica de Venezuela
COL: Colaboradores
S/E: Subestacin Elctrica ODP: (Ozono Depletion Potencial), capacidad de agotamiento de la capa de ozono
GWP: (Global Warming Potencial), Contribucin al recalentamiento de la tierra
TXs: Transformador de Potencia
DERECHOS RESE
RVADOS
Resumen
XVIII
Br. Avila Montilla, Alberto J. y Br. Contreras Rangel, Luis E, DISEO DE UN SISTEMA DE PROTECCIN CONTRA INCENDIOS PARA LAS SUBESTACIONES ELECTRICAS DE ENELVEN. Universidad Rafael Urdaneta. Facultad de Ingeniera. Escuela de Industrial. Maracaibo, Venezuela 2006.
RESUMEN
Con el propsito de minimizar el riesgo de incendios en las subestaciones elctricas de la empresa ENELVEN, se realiz el presente trabajo de investigacin, el cual tuvo como objetivo principal disear un sistema de proteccin contra incendios para las subestaciones elctricas de transmisin, subtransmision y distribucin de esta empresa; especficamente en las subestaciones ubicadas en los municipios Maracaibo y San Francisco conformando un universo de 22 de ellas. El tipo de investigacin realizada qued tipificada como: descriptiva de campo, donde se recolectaron los datos a travs de observacin directa, adems se elabor una lista de verificacin la cual permiti identificar y evaluar los riesgos existentes en las subestaciones elctricas. De la misma manera, se elabor un instrumento de inspeccin y mantenimiento para los equipos de proteccin contra incendios propuestos, de forma que operen en condiciones ptimas, as como tambin, la elaboracin de las bases tericas de un plan de emergencia en caso de explosin e incendio, el cual servir como gua para el personal de la empresa. La investigacin se soport en estndares nacionales e internacionales como:Sistema de proteccin contra incendios en planta de generacin y subestaciones elctricas de transmisin COVENIN 30481993;Gua para la elaboracin de planes para el control de emergencias COVENIN 222690;Gua para la proteccin de incendios en subestaciones IEEE 97994; entre otras. Como resultado se logr cubrir el objetivo principal planteado en esta investigacin, formulando las propuestas dirigidas a satisfacer las necesidades de la empresa. Palabras Claves: Subestaciones Elctricas, Incendios, Plan de emergencia, Sistemas de proteccin contra Incendios. E-mail: luis.e.contreras@gmail.com, albertoavila20@hotmail.com.
DERECHOS RESE
RVADOS
Abstract
XIX
Br. Avila Montilla, Alberto J. y Br. Contreras Rangel, Luis E, DESIGN OF A SYSTEM OF PROTECTION AGAINST FIRES FOR THE ELECTRICAL SUBSTATIONS OF ENELVEN. University Rafael Urdaneta. Faculty of Engineering. School of Industrialist. Maracaibo, Venezuela 2006.
ABSTRACT
In order to diminish the fire risk in the electrical substations of company ENELVEN, the present work of investigation was made, which had like primary target to design a system of protection against fires for the electrical substations of transmission, subtransmission and distribution of this company: Specifically in the substations located in the Maracaibo municipalities and San Francisco conforming a universe of 22 of them. The type of made investigation was tipificada like: descriptive of field, where the data through direct observation were collected, in addition a verification list was elaborated which allowed to identify and to evaluate the existing risks in the electrical substations. In the same way, an instrument of inspection and maintenance for the protective equipment against proposed fires was elaborated, so that they operate in optimal conditions, as well as, the elaboration of the theoretical bases of a plan of emergency in case of explosion and fire, which will be used as guide for the personnel of the company. The investigation was supported in national and international standards like: System of protection against fires in generation plant and electrical substations of transmission COVENIN 3048-1993; Guide for the elaboration of plans for the control of emergencies COVENIN 2226-90; Guide for the fire protection in substations IEEE 979-94; among others. As result were managed to cover the raised primary target in this investigation, formulating the directed proposals to satisfy the necessities with the company. Key words: Electrical Substations, Fires, Plan of emergency, Systems of protection against Fires. E-mail: luis.e.contreras@gmail.com, albertoavila20@hotmail.com.
DERECHOS RESE
RVADOS
Introduccin
1
INTRODUCCIN
En el campo de la seguridad industrial se pueden observar diversas especialidades
en cuanto a proteccin se refiere, dado que ha tenido un auge importante en el
crecimiento industrial del pas y el mundo, llevando consigo la gran responsabilidad de
resguardar las instalaciones y especialmente la vida.
Una de las especialidades de la seguridad industrial es la prevencin y control de
incendios, debido a que este tipo de siniestros pueden ocurrir en cualquier industria, unas
con mayor riesgo que otras, pero definitivamente es uno de los eventos ms devastadores
que puede sufrir una empresa. Por tal motivo, las empresas se han visto en la necesidad
de adecuarse a los estndares de seguridad, evaluando los posibles riesgos existentes en
sus procesos productivos y auxiliares; adems, concientizando a su personal y clientes
sobre estos eventos, de manera, de tenerlas preparadas para el combate y control de este
tipo de emergencia.
El peligro de incendios radica principalmente en las zonas urbanas, donde es
evidente que la gran mayora de las edificaciones carecen de satisfactorias instalaciones
de prevencin y extincin de incendios, adems de personal capacitado que pueda
controlar un incendio en su fase primaria o bien que ayude en el desalojo de las personas.
Una de las instalaciones ms importantes para la transmisin y distribucin del
servicio elctrico, que requiere de la atencin en lo que a este tema se refiere, son las
subestaciones elctricas, debido a que estn compuestas de equipos diseados para la
transformacin y transmisin de la energa elctrica, dichos equipos contienen aceite
aislante combustible, que aporta un alto nivel de riesgo, dado que, las subestaciones
operan con electricidad, es decir, estn expuestas al riesgo elctrico y adems poseen
lquidos combustibles, incrementando el riesgo de incendio. Por otra parte existen
tableros, paneles de control, entre otros, que en un momento dado pueden recalentarse e
iniciar un posible incendio, as como tambin, existen bateras que al ser utilizadas
despiden hidrgeno y pudieran provocar una explosin.
DERECHOS RESE
RVADOS
Introduccin
2
Por todos y cada uno de los motivos anteriores, la investigacin se llev a cabo en
las subestaciones elctricas de la empresa ENELVEN, con el objeto de reducir el riesgo
de incendio y explosiones y proponiendo mejoras y alternativas de solucin para combatir
estos eventos. La investigacin se fundament en normas nacionales e internacionales en
la proteccin contra incendios, adems, el estudio aport herramientas y procedimientos
necesarios para el control de los mismos. En el desarrollo de la investigacin se
expusieron los equipos de proteccin contra incendios adecuados para subestaciones,
tambin se mostr un plan de emergencia para estos casos, con la finalidad de atender el
siniestro de manera efectiva y rpida.
El presente trabajo de grado esta compuesto por cuatro captulos, los cuales
presentan la informacin requerida para cumplir con el objetivo general y con los objetivos
especficos. La manera como se encuentran constituidos es la siguiente:
Captulo I: El Problema, se presenta el planteamiento, formulacin del problema,
objetivo general y especficos, justificacin y delimitacin, as como una breve descripcin
de la empresa donde fue realizado el trabajo.
Captulo II: Marco Terico, se muestra la revisin de los antecedentes, as como tambin las bases tericas de la investigacin, adems incluye el mapa de variables.
Captulo III: Marco Metodolgico, se expone el tipo y diseo de la investigacin, poblacin, muestra, tcnicas de recoleccin de datos; As mismo tambin la metodologa
empleada en la investigacin.
Captulo IV: Anlisis de los Resultados, se presentan el anlisis de los datos recolectados para dar respuesta a cada uno de los objetivos especficos y por ende al
objetivo general.
Finalmente se presentan las conclusiones y recomendaciones obtenidas de la
discusin y anlisis de los resultados.
DERECHOS RESE
RVADOS
Captulo I
El ProblemaDERECH
OS RESERVADOS
. Captulo I: El Problema
4
1.1 Planteamiento del Problema:
Actualmente a nivel mundial los departamentos de seguridad industrial en las
diversas organizaciones se preocupan no slo por el bienestar de sus trabajadores sino
tambin por el resguardo del patrimonio de las mismas. Es por ello que se encargan de
prevenir incendios y/o explosiones, los cuales de ocurrir, perjudicaran a la organizacin,
deteriorando su imagen y prestigio frente a sus competidores y lo ms importante frente a
sus clientes.
Hoy en da los incendios y/o explosiones no slo son un riesgo frecuente, sino
tambin pueden ser posibilidades catastrficas, tal como lo evidencia la experiencia
recordada en el incendio ocurrido en el patio de tanques de la planta Termoelctrica
Ricardo Zuloaga conocido como TACOA en el ao 1982. Luego de ocurrido este
accidente, se revolucion la seguridad en la industria, ya que se evidenci la importancia
de poseer equipos y mecanismos de accin para la deteccin y extincin de incendios y/o
explosiones.
La Corporacin ENELVEN entidad publica que labora prestando servicio elctrico
en la regin Zuliana, no escapa a esta realidad, es por ello que necesita mantener bajo
seguridad sus instalaciones. Por tal motivo y a fin de resguardar las subestaciones
elctricas (S/E) se ha visto en la necesidad de protegerlas con equipos de deteccin y
extincin de incendio y/o sistemas de confinamiento, de tal manera que en caso incendio
y/o explosiones puedan atacar el problema o que mecanismos de accin ejecutar, dado
que estos eventos pudiesen causar daos en el patrimonio o a terceros aledaos a la S/E.
ENELVEN realiz un diagnstico a todas sus (S/E) con un instrumento de
evaluacin basado en normativas internas y detect que el 89% (48 S/E) cuentan con:
- Inexistencia de equipos de deteccin y extincin de incendios para los equipos
operacionales con alto riesgo de incendio.
- Inexistencia de equipos de deteccin y extincin de incendios en sala de control.
DERECHOS RESE
RVADOS
. Captulo I: El Problema
5
- Inexistencia de equipos de deteccin y extincin de incendios para resguardo de la
subestacin en caso de un incendio externo.
- Inexistencia de plan de emergencia en caso de incendio (ENELVEN, 2005).
As mismo el 11% restante que representa (4 S/E) muestran fallas en los puntos
citados anteriormente.
Todo lo descrito anteriormente trae como consecuencia:
- Perdida parcial o completa de la subestacin elctrica.
- Propagacin del incendio a edificios causando daos materiales y/o fsicos a
vecinos aledaos a las subestaciones elctricas.
- Fallas o suspensin del servicio elctrico a las comunidades aledaas a las
subestaciones elctricas.
- Genera temor y angustia a las comunidades aledaas a las subestaciones
elctricas.
- Daa su imagen y prestigiosa posicin en frente de sus competidores y lo ms
importante sus clientes (ENELVEN, 2005).
Debido a que las subestaciones no son asistidas, es decir no permanece personal
de la empresa laborando dentro de las mismas, surgen las siguientes interrogantes; que
se plantean en la formulacin del problema o a continuacin.
1.2 Formulacin del Problema:
Sobre la base de lo establecido en el planteamiento del problema surgen las
siguientes preguntas para esta investigacin:
Con el diseo de un sistema de proteccin contra incendio para las subestaciones
elctricas de ENELVEN, mejorar la operatividad de las mismas?
DERECHOS RESE
RVADOS
. Captulo I: El Problema
6
Cmo se puede identificar y evaluar el riesgo de posibles incendios o explosiones
en las subestaciones elctricas de ENELVEN?
Cmo se puede mejorar el combate en caso de ocurrencias de incendios a travs
del uso de sistemas de deteccin y extincin?
Se puede controlar el buen funcionamiento de los sistemas de deteccin y
extincin de incendios mediante una lista de verificacin y control de inspeccin y
mantenimiento?
Se puede logra el control efectivo de incendios o explosiones tomando en cuenta
las bases tericas del plan de emergencia elaborado en esta investigacin?
1.3 Objetivo de la Investigacin: Sobre las bases de la formulacin del problema se establecern los siguientes objetivos:
1.3.1 Objetivo General:
Disear un sistema de proteccin contra incendios para las subestaciones elctricas
de ENELVEN, mejorando as la operatividad de los mismos y generando el valor de
seguridad a la corporacin en general. 1.3.2 Objetivos Especficos:
1. Elaborar un instrumento que permita la identificacin y evaluacin del riesgo de
posibles incendios o explosiones en las subestaciones elctricas de ENELVEN,
buscando con ello minimizacin de ocurrencia de estos eventos.
DERECHOS RESE
RVADOS
. Captulo I: El Problema
7
2. Estandarizar los sistemas de deteccin y extincin de incendios en las
subestaciones elctricas de ENELVEN, con la finalidad de ajustarlas a un patrn
normativo.
3. Elaborar la lista de verificacin y control de inspeccin y mantenimiento para los
sistemas de deteccin y extincin de incendios de las subestaciones elctricas
de ENELVEN, de tal manera que permita el funcionamiento ptimo de los
equipos.
4. Elaborar las bases tericas de un plan de emergencia en caso de explosin e
incendio en las subestaciones elctricas de ENELVEN, de forma tal que el
personal de la empresa y funcionarios pblicos sepan rpidamente atender la
emergencia presentada en las mismas.
1.4 Justificacin del Problema:
El desarrollo de la presente investigacin titulada diseo de un sistema de
proteccin contra incendios para las subestaciones elctricas de ENELVEN, fue
conveniente debido a que en caso de incendio o explosin se puede contar con un
procedimiento que permita el confinamiento y extincin del fuego, sin causar daos a los
otros equipos operacionales instalados en las subestaciones, reduciendo
considerablemente los costos de reposicin de equipos o su reparacin y lo que es ms
importante sin causar daos personales o materiales a los habitantes aledaos a las
subestaciones, que en algunos casos pudiesen provocar desde lesiones graves hasta la
muerte, involucrando a la corporacin en conflictos legales que perjudica la imagen de la
misma.
As mismo, minimiza significativamente las posibilidades de presentar fallas en el
suministro del servicio elctrico, de tal forma que se suministre un servicio seguro y de
calidad, manteniendo satisfecha las necesidades del cliente y fortaleciendo la imagen de la
corporacin.
DERECHOS RESE
RVADOS
. Captulo I: El Problema
8
Por otra parte, la investigacin aport una serie de instrumentos, como por ejemplo,
el formato de evaluacin de las subestaciones, elaborados con la finalidad de recolectar y
analizar los datos y la auditoria de sistema contra incendio en subestaciones, de forma
que garantice el buen funcionamiento de los mismos, sirviendo como herramienta en el
desempeo productivo de la empresa. Adems, dichos instrumentos se elaboraron
apoyados en estndares nacionales e internacionales, formando as la base terica de la
investigacin, con el fin de mantenerse en el tiempo. Aportando valor a la gerencia de
seguridad, higiene y ambiente.
Por tales motivos, con la realizacin de la investigacin se minimiz el riesgo de
incendio o explosin en las subestaciones elctricas, colocando dispositivos de deteccin
y extincin de incendios en los equipos con mayor riesgo, tambin se elabor un plan de
emergencia en caso de ocurrir alguno de estos siniestros informando a los organismos
pblicos de manera de abordar la situacin lo mas pronto posible.
1.5 Delimitacin espacial, poblacional, temporal y conceptual:
El presente trabajo de investigacin se realiz en el departamento de Seguridad,
Higiene y Ambiente (SHA) de ENELVEN, especficamente en las subestaciones elctricas
de transmisin, subtransmisin y distribucin ubicadas, 17 subestaciones en el Municipio
Maracaibo y 5 subestaciones en el Municipio San Francisco; con un total de (22 S/E).
En el perodo comprendido de Septiembre del 2005 Julio del 2006.
Adems conceptualmente soportada por las normas nacionales e internacionales
COVENIN 2226 90, COVENIN 3048 93, IEEE 979, entre otras.
1.6 Resea histrica de la empresa ENELVEN:
El alumbrado pblico en Maracaibo comienza el 24 de Octubre de 1888, hasta el
ao 1940 donde cambia de razn social a C. A. Energa Elctrica de Venezuela, con este
DERECHOS RESE
RVADOS
. Captulo I: El Problema
9
nombre comienza a expandirse a la poblacin del Estado Zulia y diversos sectores de la
regin.
Fue el 16 mayo de 1940, cuando la empresa aparece con el nombre de
C.A. Energa Elctrica de Venezuela (ENELVEN) y se expande en los aos 60 hacia las
reas rurales, pues para entonces ya contaba con la Central Termoelctrica Ramn
Laguna y se adquieren posteriormente las plantas de Perij, Coln y la Rafael Urdaneta,
las cuales suministraban el recurso a las zonas aledaas y forneas.
Finalmente, para el ao 1976, ENELVEN se convierte en propiedad del Estado
venezolano, cuando el Fondo de Inversiones de Venezuela (FIV) adquiere las acciones
mayoristas de esta empresa.
1.7 Descripcin y Aspectos Generales de la Empresa:
A continuacin en la figura N 1 se presenta la estructura empresarial actual de la
corporacin ENELVEN.
Figura N 1. Estructura empresarial de ENELVEN Fuente: ENELVEN 2005
ENELCO
Corporacin EENNEELLVVEENN
ENELVEN PROCEDATOS
DERECHOS RESE
RVADOS
. Captulo I: El Problema
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Misin y Visin: Misin: Somos una Corporacin del Estado, prestadora de servicios elctricos, de telecomunicaciones y tecnologas de informacin, con calidad, rentabilidad y
responsabilidad social, generando valor a nuestros clientes, trabajadores, accionistas y
proveedores.
Visin: Ser una Corporacin reconocida en la regin Zuliana por su calidad de servicio, la integridad de su gente, y su compromiso con el desarrollo y bienestar de la comunidad.
Descripcin de la Gerencia Seguridad, Higiene y Ambiente (SHA):
La gerencia contribuye al apoyo en el conocimiento, experticia y material, para el
manejo de programas y comits de SHA, proyectando credibilidad e imagen ante los
clientes internos, con el uso y aplicacin de equipamiento tecnolgico y el mayor
conocimiento en el manejo de mtodos y procesos organizacionales; soportados con
excelentes relaciones con fuerzas vivas del estado.
A continuacin en la figura N 2 se presenta la estructura de la gerencia SHA.
Figura N 2. Estructura de la Gerencia SHA Fuente: ENELVEN, 2005
Seguridad Industrial Y
Prevencin de Incendios
Gestin Ambiental Y
Seguridad PDS
Higiene Industrial Y
Confiabilidad de Equipos
Gerencia SHA
DERECHOS RESE
RVADOS
. Captulo I: El Problema
11
Objetivo General del departamento SHA: Asesorar al personal de la organizacin en aspectos de Seguridad, Higiene y
Ambiente, a travs del cumplimiento de programas dirigidos a la administracin ptima y el
control de peligros y riesgos en las instalaciones, equipos y medio ambiente; cumpliendo
con la legislacin vigente que rige la materia, todo ello con la finalidad de garantizar su
permanente vigencia en todas las actividades de la Organizacin y hacer de la Seguridad,
Higiene y Ambiente una cultura en la Empresa.
Objetivo Especficos del departamento SHA:
Seguridad Industrial
Orientar al personal de la organizacin en el cumplimiento del programa de Higiene y
Seguridad Industrial con el fin de lograr su compromiso eficiente en la gestin de
prevencin y control de peligros y riesgos laborales.
Prevencin de Incendios Contribuir con el custodio del rea en la optimizacin del funcionamiento y/o operabilidad
de los sistemas contra incendio, a travs de auditorias, inspecciones, simulacros y control
de procesos, con el objeto de controlar el riesgo de incendios, proteger vidas humanas y
preservar las instalaciones y equipos de la Empresa.
Higiene Ocupacional Promover a travs de los mdulos mdicos el evaluar y controlar todos aquellos factores
ambientales, presentes en el rea de trabajo, que puedan crear cuadros patolgicos, que
afecten la salud del personal.
DERECHOS RESE
RVADOS
. Captulo I: El Problema
12
Gestin Ambiental Promover a travs de comits de ambiente y unidades organizativas, la adecuacin
ambiental de los procesos que impacten las instalaciones de la Empresa y al medio
ambiente, conforme a la legislacin vigente que rige la materia.
Seguridad Integral hacia PdS
Asegurar por medio de las unidades organizativas contratantes el cumplimiento por parte
de los proveedores de servicios de las especificaciones en materia de Seguridad, Higiene
y Ambiente, establecidas en los procesos de contratacin de obras y servicios de la
Empresa.
Confiabilidad de Equipos Garantizar a travs de las unidades organizativas el cumplimiento de los programas de
pruebas dielctricas de los equipos de proteccin personal, operacional y especial.
DERECHOS RESE
RVADOS
Captulo II
Marco TericoDERECH
OS RESERVADOS
Captulo II: Marco Terico
14
2.1 Antecedentes:
Para sustentar esta investigacin, se considera necesario citar algunos trabajos
especiales de grado publicados anteriormente, relacionados todos con el objetivo de este
estudio.
CHACIN MONTENEGRO, Bensabel. C y MANZANERO MONTILLA, Neris. C. ELABORACIN DE UN PLAN DE EMERGENCIA PATA EL NCLEO HUMANSTICO DE LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA (LUZ). Maracaibo, Edo. Zulia, La universidad del Zulia, Facultad de Ingeniera, Escuela de Industrial, 2004.
El presente Trabajo especial de Grado, consisti en elaborar un plan de emergencia
para el Ncleo Humanstico de LUZ, ubicado geogrficamente en la Avenida Guajira, del
Municipio Maracaibo, del Edo Zulia. La metodologa utilizada para la realizacin del plan
de emergencias consisti en realizar un diagnostico de la situacin actual del Sistema de
emergencia contra incendios, sismos, actos terroristas y alteraciones del orden publico y la
aplicacin de los instrumentos de recoleccin de datos. ; La elaboracin del plan de
emergencia, requiri de la tcnica de anlisis de peligros (AP), para determinar los niveles
de peligros y daos potenciales que se pueden presentar en la misma y las medidas
correctivas. El plan contempla el desarrollo de los procedimientos de evaluacin y control de
emergencias en caso de incendios y explosiones, sismos, actos terroristas y alteraciones
del orden publico para la Facultad de Ciencias Econmicas y Sociales, Facultad de
Derecho, Facultad de Humanidades, Postgrado de Economa y Postgrado de
Humanidades. Se diseo una estructura organizativa para controlar y coordinar las
acciones del Plan de Emergencia.
El plan esta enmarcado bajo las consideraciones establecidas en la Gua para la
Elaboracin de planes para el Control de Emergencias, de la Norma COVENIN 2226-90 y
DERECHOS RESE
RVADOS
Captulo II: Marco Terico
15
Gua instructiva sobre medios de escape, de la norma COVENIN 810-87. Posee una
descripcin de las responsabilidades del personal, el procedimiento operativos realizaren
caso de presentarse los eventos imprevistos (incendios y explosiones, sismos, actos
terroristas y alteraciones del orden publico), se describe el proceso de evacuacin y se
demarca las vas de escape, sealizacin y puntos de concentracin.
Los beneficios que proporciona el plan son: respuestas eficientes y rpidas ante los
casos de emergencias mediante acciones coordinadas de los diferentes entes
participantes, permitiendo salvaguardar vidas y minimizar perdidas.
Esta investigacin aporto las herramientas necesarias para la elaboracin del plan de
emergencias como la norma COVENIN 2226, entre otras.
2.2 Bases Tericas:
En esta parte de la investigacin se recolect informacin para fortalecer y darle
validez a este trabajo, de normativas nacionales e internacionales, libros, enciclopedias,
artculos, trabajos de grado y paginas Web. Dicha informacin se presenta de manera
ordenada y lgica. Adicionalmente esta informacin sustenta los resultados obtenidos en
el capitulo IV - Anlisis de los Resultados.
2.2.1 Fuego e Incendio: Es importante hacer referencia a la teora del fuego y sus componentes. Fuego se define segn la enciclopedia Encarta, (2001) como luz y calor resultantes de la rpida
combinacin del oxgeno, o en algunos casos de cloro gaseoso, con otros materiales. La
luz se presenta en forma de llama, y se compone de partculas resplandecientes del
material en combustin y ciertos productos gaseosos que se iluminan con el calor
producido. La condicin imprescindible para que se d el fuego es la presencia de una
sustancia combustible, a una temperatura suficientemente alta para provocar la
DERECHOS RESE
RVADOS
Captulo II: Marco Terico
16
combustin (llamada temperatura de ignicin), y la presencia de oxgeno (generalmente
procedente del aire) o cloro suficientes para mantener la combustin. (Encarta, 2001).
A continuacin en la figura N 3 se presenta el tringulo del fuego,
Figura N 3. Tringulo de fuego. Fuente: Enciclopedia Encarta (2001).
Segn la enciclopedia Coastal, (1993) el fuego es una reaccin qumica que
involucra la oxidacin o combustin rpida de un elemento y se necesitan cuatro
elementos para que ocurra. En la enciclopedia Coastal menciona un cuarto elemento a
diferencia de la enciclopedia Encarta que solo menciona tres de estos.
Combustible: Puede ser material combustible ya sea solid, lquido o gaseoso. La mayora de slidos y lquidos se convierten en vapores o gases antes de entrar en
combustin. Segn la enciclopedia Coastal, (1993)
Oxigeno: El aire que respiramos esta compuesto por 21% de oxigeno. El fuego requiere una atmsfera de por lo menos 16% de oxigeno. Segn la enciclopedia
Coastal, (1993)
Oxigeno
Temperatura
DERECHOS RESE
RVADOS
Captulo II: Marco Terico
17
Calor: Es la energa requerida para elevar la temperatura del combustible hasta el punto en que se despiden suficientes vapores que permiten que ocurra la ignicin.
Segn la enciclopedia Coastal, (1993)
Reaccin Qumica: Una reaccin en cadena puede ocurrir cuando los otros 3 elementos estn presentes en las condiciones y proporciones apropiadas. El fuego
ocurre cuando se lleva a cabo esta rpida oxidacin o encendido. Segn la
enciclopedia Coastal, (1993)
Elimine cualquiera de estos factores y el fuego no podr ocurrir o se apagara si esta
ardiendo.
A continuacin en la figura N 4 se presenta el tetraedro del fuego,
Figura N 4. Tetraedro de fuego. Fuente. Enciclopedia Coastal (1993).
Combustible
Oxigeno
Temperatura
Reaccin en Cadena
DERECHOS RESE
RVADOS
Captulo II: Marco Terico
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2.2.1.1 Clasificacin de los fuegos:
Los incendios se clasifican de acuerdo a los tipos de objetos o de materiales que
se queman.
Clase A: Combustibles corrientes tales como madera, papel, tela, goma o ciertos tipos de plsticos.
Clase B: Gases y lquidos inflamables o combustibles tales como gasolina, kerosn, pintura, disolventes de pintura o propano.
Clase C: Equipo elctrico energizado tales como artefactos elctricos, interruptores o herramientas elctricas.
Clase D: Ciertos metales combustibles tales como el magnesio, el titanio, el potasio o el sodio. Enciclopedia Coastal, (1993)
Segn la enciclopedia Encarta, (2001) la combustin es un proceso de oxidacin
rpida de una sustancia, acompaado de un aumento de calor y frecuentemente de luz.
En el caso de los combustibles comunes, el proceso consiste en una reaccin qumica con
el oxgeno de la atmsfera que lleva a la formacin de dixido de carbono, monxido de
carbono y agua, junto con otros productos como dixido de azufre, que proceden de los
componentes menores del combustible. El trmino combustin, tambin engloba el
concepto de oxidacin en sentido amplio. El agente oxidante puede ser cido ntrico,
ciertos percloratos e incluso cloro o flor.
La diferencia entre combustin, fuego e incendios segn ENELVEN, (2005) es que
los tres conceptos estn ntimamente ligados y uno se produce despus del otro cuando
no hay medida de control o extincin, de tal manera que para que haya fuego, es
necesario que inicialmente se haya producido una combustin, al igual que cuando se esta
en presencia de un incendio es por que la combustin y el fuego han existido previamente,
pero que exista el fuego no implica que el incendio haya existido; es decir, que el proceso
no es reversible.
DERECHOS RESE
RVADOS
Captulo II: Marco Terico
19
Los incendios segn la enciclopedia Larousse, (2001) lo define como fuego de gran
tamao que se propaga de manera descontrolada y causa estragos.
2.2.2 Subestacin Elctrica:
Es el conjunto de equipos que son utilizados para la transformacin de voltaje,
conmutacin, proteccin y control de un sistema de potencia, los cuales tienen como
funcin garantizar la seguridad del sistema, controlar el flujo de potencia y proveer un
medio de interconexin y despacho de las diferentes lneas del sistema.
A continuacin se mostrara en la figura N 5, el progreso del fuego en un recinto.
Figura N 5. Progreso del fuego en un recinto. Fuente. ENELVEN (2005).
DERECHOS RESE
RVADOS
Captulo II: Marco Terico
20
2.2.2.1 Tipos de Subestacin:
2.2.2.1.1 Segn su Funcin:
- Subestacin de Generacin: Son las ms prximas a las unidades de generacin elctrica, su funcin es adaptar los parmetros de potencia que
suministran los generadores y alimentar los servicios auxiliares del mismo,
logrando as su funcionamiento como unidades independientes.
- Subestacin de Transmisin: Su funcin es elevar el voltaje de las unidades de generacin hasta el voltaje de las lneas de transmisin,
generalmente ubicadas en patios cerca de las unidades o centrales de
generacin, formando las diferentes bahas de transmisin desde donde
salen las diferentes lneas de transmisin. Dependiendo del volumen de
energa y la distancia a la cual se planifique llevar el flujo de potencia, estas
subestacin puede elevar el voltaje hasta 69, 115,138, 230, 400, 765 KV,
los cuales son voltajes tpicos de transmisin, hasta ahora utilizados en
Venezuela. - Subestacin de Subtransmisin: Se utilizan cuando se quieren reducir
los voltajes desde las lneas de transmisin hasta voltajes de
subtransmisin de 24, o 34,5 KV. Se ubican en centros de carga
intermedios entre las subestaciones de transmisin y las subestaciones de
distribucin, su ubicacin se define mediante anlisis tcnico-econmico.
- Subestacin de Distribucin: Su funcin es reducir el voltaje de las lneas
de transmisin o de subtransmisin hasta los voltajes de las lneas de
distribucin de 2.4, 4.16, 6.9, 12.4 o 13.8 KV. Se ubican en centros de
cargas finales, desde donde se distribuye a los diferentes usuarios o cargas
finales, dando la posibilidad de tener varios alimentadores de salida; los
DERECHOS RESE
RVADOS
Captulo II: Marco Terico
21
cuales interconectados con salidas de otras subestaciones permiten una
mayor flexibilidad al sistema de distribucin elctrico.
- Subestacin de Interconexin: Permiten la unin entre dos o ms
sistemas a travs de transformadores de potencia cuya relacin de
transformacin depende de los niveles de tensin de los sistemas a
interconectar. Se ubican en los limites, fronteras o donde se acuerden los
puntos de medicin de los sistemas interconectados, en base a anlisis
tcnico-econmico.
- Subestacin de Enlace: Se utilizan para conmutacin entre lneas sin transmisin entre ellas, con los sistemas de seccionamiento, interrupcin y
proteccin correspondientes, se justifican en base a razones de
confiabilidad y flexibilidad del sistema elctrico.
2.2.2.1.2 Segn su forma de montaje.
- De uso exterior: Los elementos que la constituyen se encuentran
instalados a la intemperie, requiriendo un diseo capaz de soportar el
funcionamiento bajo las condiciones atmosfricas correspondientes a la
zona donde se ubiquen. - De uso interior: Los elementos que la conforman estn instalados en el
interior de una edificacin, su diseo es menos exigente en relacin con el
grado de proteccin contra condiciones atmosfricas; sin embargo requieren
ser mas compactas y mejores acabados exteriores, con el fin de disminuir el
espacio requerido y de conservar una apariencia aceptable a la esttica del
rea interna de la edificacin.
- Subestacin Encapsulada: Son subestaciones aisladas por gas SF6 (Hexafloruro de Azufre), fueron introducidas en la dcada de los 60 y han
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RVADOS
Captulo II: Marco Terico
22
llegado a poseer una tecnologa ampliamente aceptada. El espacio
necesario para instalar la subestacin es ms reducido en comparacin con
las convencionales; su costo es ms elevado y se utilizan cuando la
disponibilidad del espacio o el costo del mismo lo justifican.
2.2.2.1.3 Segn su Arreglo.
- Alto Perfil: Esta disposicin esta limitada a lugares con superficies reducidas o donde los costos de elevar la subestacin, comparados con el
costo de aumentar el rea de la superficie justifican este arreglo, en el cual
se instalan las barras y los equipos en varios niveles verticales o para
operacin en el plano vertical. - Bajo Perfil: Esta disposicin ocupa mayor superficie que el arreglo en alto
perfil, en el cual se arreglan las barras y los equipos en el plano horizontal,
en lnea longitudinal, en lnea longitudinal o transversal.
a) En la disposicin de lnea longitudinal, los polos de los seccionadores
de barra estn colocados uno tras otro en lnea debajo de estos
ltimos.
b) En la disposicin de lnea transversal, los polos de los seccionadores
de barra estn colocados en lnea con la derivacin.
- Otros Arreglos: Existen otros arreglos, que resultan de la combinacin de
las dos anteriores, sin embargo los mas usados son los descritos en los
puntos anteriores.
DERECHOS RESE
RVADOS
Captulo II: Marco Terico
23
2.2.2.2 En las subestaciones los principales peligros de incendio identificados son:
Incendios de transformadores.
Incendios en cuarto de control.
Incendios en cuarto de bateras.
Incendios en cables agrupados en trincheras.
Incendio externo, por ejemplo, incendio en vegetacin.
2.2.2.2.1 Incendios en transformadores:
Los transformadores contienen generalmente la mayor cantidad de material
combustible dentro de una subestacin. Por lo tanto, debe darse especial atencin a su
ubicacin y proteccin contra incendio. Los aceites dielctricos utilizados son del tipo
mineral con una temperatura de inflamacin o punto de incendio de 150C y un punto de
auto ignicin del orden de los 332C.
Los incendios resultan de fallas en su aislamiento. Estas pueden ocurrir por
sobrecargas, sobretensiones debidas a rayos o maniobras de conexin o desconexin,
deterioro gradual del aislamiento, bajo nivel de aceite, humedad o acidez en el aceite, falla
de un aislador (bushing). El arco que sigue a la falla elctrica puede vaporizar el aceite,
creando una presin suficiente para expeler el aceite por el tanque o romper el
transformador. El derrame de aceite encendido puede extenderse de 15 a 30 metros de
distancia del transformador, daando instalaciones, equipos de medicin y control, o
lneas de alto voltaje expuestas.
La magnitud del tamao del rea de incendio, se puede estimar sobre la base del
volumen de aceite. Cuando no hay restriccin un reguero de aceite sobre una superficie
de concreto pintada con epoxi, por cada metro cbico de aceite derramado se cubre un
rea aproximada de 40 metros cuadrados con una profundidad de 25 milmetros
aproximadamente.
DERECHOS RESE
RVADOS
Captulo II: Marco Terico
24
Como se menciono anteriormente los transformadores contienen gran cantidad de aceite aislante, por consiguiente es importante conocer sus caractersticas:
El punto de inflamacin es la temperatura mnima a la cual un lquido diseminar
una cantidad de vapor suficiente para formar una mezcla de aire y vapor inflamable que
pueda incendiarse. Los lquidos que posean un punto de inflamacin superior a los 200F
(93C) son clasificados como combustible lquido de Clase IIIB, de acuerdo con
ANSI/NFPA 30-1993 (B18). El aceite aislante posee un punto de inflamacin de 295 F
(146 C), lo cual lo clasifica dentro de este tipo de combustibles lquidos. As, el aceite
puede ser manejado y guardado de una manera segura, considerando su punto mximo
de inflamacin. Pero cuando este aceite es instalado en equipos elctricos, el aceite posee
todas las cualidades para considerarse riesgoso.
Todo esto se debe a las altas temperaturas a las cuales puede estar expuesto el
aceite en caso de incendio o falla elctrica. Adems, cuando el aceite es sometido a un
calor intenso, como en un arco elctrico, es posible que el aceite produzca gases
peligrosos, tales como hidrgeno, metano, acetileno y etano, los cuales contribuyen en
gran medida al riesgo. Por esta razn, la colocacin de transformadores u otras piezas de
equipos con aceite en subestaciones debe ser de gran inters para el diseador y el
ingeniero. Debe hacerse todo intento para ubicar este tipo de equipo lejos de otros
equipos, edificios de subestaciones, riesgos de incendio en propiedades vecinas, etc.
Pruebas reales hechas por Ontario Hydro en 1967 han demostrado que cuando se
producen grandes incendios en transformadores, las temperaturas arriba del
transformador pueden alcanzar los 1800 2000 F (982 1093 C). Con velocidades del
viento de 24 a 40 Km/h, se pueden producir temperaturas de hasta 1500 F (816 C).
A continuacin se muestra en la tabla N 1: Las cantidades tpicas de aceite en
equipos.
DERECHOS RESE
RVADOS
Captulo II: Marco Terico
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Transformadores Trifsicos
Galones de Aceite segn valores tpicos MVA
12000 y ms 100 MVA y ms
10000 y 11999 50 a 99 MVA
8000 y 9999 30 a 49 MVA
2000 y 7999 5 a 29 MVA
1999 y menos 5 MVA
Tabla N 1. Cantidades tpicas de aceite en equipos.
Fuente: IEEE 979.
Con la finalidad de minimizar y controlar la propagacin de un incendio, desde un
transformador hasta el resto de los componentes de la subestacin, se deben tomar las
siguientes medidas:
- Separacin de Grandes Transformadores de los Edificios: Los transformadores que contienen 2000 galones o ms de aceite aislante
deben estar por lo menos a 6.1 metros de distancia de cualquier edificio.
Si estos transformadores no se encuentran entre 6.1 y 15.2 mts. de
un edificio, las paredes expuestas del edificio deben constituir, o estar
protegidas por una barrera anti-incendio 2 h. La barrera debe extenderse
en direccin vertical y horizontal, de manera que cualquier punto del
transformador est protegido por la barrera.
De ser necesario sujetarse a los mnimos establecidos con anterioridad,
se debe considerar la instalacin de un sistema de proteccin de
incendio en transformadores. Algunas jurisdicciones requieren una
combinacin de barreras y sistemas de proteccin de incendios
IEEE-979.
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RVADOS
Captulo II: Marco Terico
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- Separacin de Pequeos Transformadores de los Edificios: Los transformadores que contienen menos de 2000 galones de aceite
aislante deben estar separados de los edificios segn las distancias
establecidas en la tabla 2.
A continuacin se muestra en la tabla N 2: La separacin de pequeos
transformadores de los edificios.
Escala del Transformador Distancia Mnima del Edificio Recomendada
75 KVA o menos 3 mts
76 a 333 KVA 6.1 mts
Ms de 333 KVA 9.1 mts
Tabla N 2. Separacin de pequeos transformadores de los edificios.
Fuente: IEEE 979.
Donde se instale un transformador a menos de la distancia recomendada, el edificio
deber tener construcciones de pared resistentes al fuego IEEE-979.
- Separacin entre Transformadores Grandes: La separacin entre transformadores grandes debe ser de al menos 9.14 mts. de espacio
libre y/o mnimo de una barrera anti-incendio 1 h, IEEE-979. 2.2.2.2.2 Incendios en cuarto de control:
La sala de control es aquella que contiene tableros y consolas para el control y
mando de subestaciones y unidades de generacin, estos pueden ser:
DERECHOS RESE
RVADOS
Captulo II: Marco Terico
27
- Tableros elctricos: Es un conjunto de una o mas celdas con el equipo necesario para poder controlas y/o distribuir le energa elctrica.
- Tableros electrnicos: Es el tablero de control de unidades de generacin y sistemas de operacin de equipos auxiliares de plantas
elctricas, integrados por circuitos elctricos, mdulos de tarjeta de
control, regletas, transformadores de impedancia, rels, resistencias,
condensadores, fusileras y dems componentes.
La mayora de los incendios que se esperan dentro de equipos elctricos e
instalaciones de cables se caracterizan por lo siguiente:
- Se inician normalmente por recalentamiento, cortos o un arco dentro del
equipo o del cable.
- Son de baja tasa de generacin de calor (a menudo menos de 5 KV a 10
KV), produciendo corrientes conectivas muy dbiles, usualmente por un
periodo considerable de tiempo.
- Producen toda una variedad de productos de combustin, a menudo
corrosivos y txicos, que causan daos a los equipos y a las personas.
- En incendios de este tipo la tasa de generacin de energas es pequea
(menor a 5 KV) y por lo tanto los gases producidos por el incendio no
poseen tanta energa y pueden ser desviados por corrientes de aire o
verse estratificados impidiendo que lleguen a los detectores en las
etapas tempranas de los mismos.
Para evitar este tipo de incendio, las salas de control se deben construir de material
resistente al fuego, las paredes, pisos, techos y puertas debern tener una resistencia al
fuego acorde a la severidad del incendio, todos los huecos que se realicen en las pareces
o el piso se debern sellar de manera que se garantice la resistencia al fuego de dicha
barrera, y que un incendio que se genere fuera del cuarto de control, no se propague
hasta el interior del mismo por las trincheras porta cables.
DERECHOS RESE
RVADOS
Captulo II: Marco Terico
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2.2.2.2.3 Incendios en cuarto de bateras:
El gas hidrogeno dado por las bateras ubicadas en reas confinadas puede, a
determinada concentracin, convertirse en una amenaza de explosin. Por tanto, un
sistema exhausto que opere continuamente debe ser instalado cuando las bateras
ubicadas en un cuarto medido para contener tan solo las bateras o ubicadas en un
espacio confinado donde la acumulacin y retencin de gas hidrogeno puedan alcanzar
potencialmente concentraciones explosivas. La puerta de entrada a un cuarto de bateras
debe tener un aviso de advertencia No Fume o No encienda una llama pegado a esta.
Por otra parte los suiches de encendido pueden estar ubicados fuera de la
habitacin. Todos los cdigos deben estar seguidos en relacin al tipo de accesorios de
encendido, cableado, y la instalacin de estaciones para lavarse los ojos. Deben tomarse
precauciones para asegurar que los humos del acido no estarn presentes en una
concentracin suficiente para causar dao en caso de contacto cercano. 2.2.2.2.4 Incendios en cables agrupados en trincheras:
Las causas son muy variadas y los incendios principalmente se originan por que los
cables se encuentran expuestos a otros combustibles que se incendian (madera, pintura,
aceite, etc.) o por falla en el cable mismo. Sea cual fuera la causa, se origina una falla en
el material aislante de cable, esto va seguido de un arco y calentamiento, y debido al
excesivo aumento de la corriente va a ocurrir la ignicin del material aislante. El incendio
que se produce por lo general crece sin ser descubierto y frecuentemente el incendio
queda inaccesible y/o difcil de alcanzar con los agentes de extincin. Como resultado la
cubierta combustible de los cables se destruye y las operaciones se interrumpen. Fallas
ms comunes:
- Falla del aislamiento: Puede deberse a diferentes causas, las mas
comunes son: dao mecnico, temperatura excesiva, condiciones
ambientales severas, sobrevoltaje, efecto corona, ozono, dao por
DERECHOS RESE
RVADOS
Captulo II: Marco Terico
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roedores y terminales. Cables empatados en aceite se deterioran
fcilmente, trayendo como resultados fallas a tierra o corto circuitos, a lo
cual le sigue un incendio severo.
- Fallas durante la instalacin. Cuando un cable se dobla demasiado el
aislamiento se daa, si no se detecta este problema en el momento,
puede ocurrir una falla mas tarde. Empalmes o terminaciones mal
preparados pueden fallar, conexiones atornilladas que se aflojan y
sobrecalientan.
- Falta de mantenimiento y limpieza apropiados, exposicin a
combustibles cercanos como aceites, basura, entre otros.
2.2.2.2.5 Incendio externo:
Para evitar este tipo de incendio se debe mantener las guardas rayas limpias, por lo
menos de dos (2) mts del permetro de la cerca de la subestacin y mantener el rea
interna libre de vegetacin.
2.2.3 Sistemas contra incendios:
Conocidos los puntos anteriormente sealados entonces se puede definir el trmino
sistema de proteccin contra incendio como un sistema capaz de detectar, confinar y/o
extinguir un incendio evitando la propagacin del mismo. Avila, A y Contreras, L. (2006).
2.2.3.1 Sistemas de deteccin de incendio:
Tiene como funcin la de transmitir una seal desde el lugar que se produce el
incendio hasta una central vigilada, as como la posterior transmisin de la alarma a los
ocupantes del edificio. Dicha alarma puede activarse manual o automticamente
(www.encomix.es/gidai/investigacion/pci, 27/12/05).
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http://www.encomix.es/
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Hay muchas subestaciones en las cuales puede ser deseable instalar sistemas de
deteccin de humo y/o incendio. La instalacin de sistemas de deteccin debe ser
considerada en reas con alta concentracin de cableado, transformadores, entre otras.
IEEE-979.
2.2.3.1.1 Activacin de los Sistemas de Deteccin de Incendios: Cuanto antes sea detectado el incendio, mayor ser el grado de efectividad del sistema extintor. Esto minimiza el dao, y puede prevenir fallas catastrficas en los
equipos. Muchos de los sensores de deteccin incorporados en el transformador pueden
ser utilizados para activar el sistema extintor Estos sensores tienen la ventaja de estar en
su lugar y estar disponibles IEEE-979.
2.2.3.1.2 Detector de incendios:
Es un dispositivo automtico diseado para funcionar por la influencia de ciertos
procesos fsicos o qumicos que preceden o acompaen cualquier combustin provocando
as la sealizacin inmediata en el tablero central de control para sistemas de deteccin y
alarma de incendios, COVENIN 1176-80. Existe gran variedad de detectores como lo son:
- Detectores de calor: Los detectores de calor incluyen fijadores de
temperatura, tarifa compensada, tarifa elevada, y combinacin de
reguladores de temperatura y elevadores, con elementos termosensibles
del diseo de patrn lineal y puntual IEEE-979.
- Detectores reguladores de temperatura: Los distintos tipos de este gnero son enunciados a continuacin:
a) Termostato de tira bimetlica
b) Termostato de disco presin-accin
c) Cable termostatico
d) Sensores lineales de termistor.
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e) Metal fusible
f) Bulbo de Quartzoid
Ni los termostatos bimetlicos ni los termostatos de presin-accin son destruidos o
daados permanentemente por la impulsin. El metal fusible, el bulbo del quartzoid, y
cualquier seccin del cable termostatico adversamente afectados por el calor se deben
remplazar despus de la impulsin.
A continuacin se muestra en la tabla N 3: La clasificacin de detectores de calor
segn la temperatura de operacin.
Intervalo de temperatura Temperatura mxima en el techo Tipo C (F) C (F)
Ordinario 57,5 77 135 170 38 100
Intermedio 79,5 -107 175 225 66 150
Alto 121 149 250 300 107 225
Extra Alto 163 191 325 375 149 300
Sper Alto 204 246 400 475 191 375
Ultra Alto 260 302 500 575 246 475
Tabla N 3. Detectores segn temperatura de operacin.
Fuente: COVENIN 1382-79.
- Detectores tarifa-compensados, tarifa-elevados, y combinacin de reguladores de temperatura y elevadores:
Detectores tarifa-compensados, son detectores puntuales que
alarman ante una temperatura del aire predeterminada., pero estn
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diseados para compensar el retraso termal. Los dispositivos tarifa-
elevados se pueden programar para funcionar rpidamente, son
eficaces a travs de una amplia gama de temperaturas ambiente,
generalmente reciclan ms rpidamente, y toleran lentos aumentos en
temperaturas ambiente sin dar una alarma. Precaucin: los detectores
tarifa-elevados estn sujetos a falsas alarmas debidas a rpidos,
inofensivos cambios de temperatura, as como por ejemplo, cerrar una
puerta exterior de un cuarto calentado.
La combinacin de detectores termales reguladores de temperatura y
elevadores responder directamente a una subida rpida de la
temperatura ambiente causada por el incendio, tolerar aumentos
lentos en temperatura ambiente sin la activacin de una alarma, y los
reciclar automticamente en una gota en temperatura ambiente.
Entre varios tipos de combinacin de detectores termales
reguladores de temperatura y elevadores se pueden incluir los
siguientes:
a) Detector termoneumtico (patrn de punto)
b) Detector termoelctrico (patrn de punto)
c) Detector de tubo termoneumtico (patrn lineal) IEEE-979.
- Detectores de humo: Los detectores de humo son empleados donde el tipo de incendio anticipado generara productos de combustin visible e
invisible antes de que los cambios de temperatura sean suficientes para
activar los detectores de calor IEEE-979. - Detectores fotoelctricos: Los detectores fotoelctricos son del tipo de
punto o de dispersin de luz. En cada cual, productos visibles de
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combustin parcial oscurecen o reflejan un rayo entre la fuente de luz y
el receptor fotoelctrico. La interrupcin de la fuente de luz es detectada
por la unidad receptora y una alarma accionada IEEE-979. - Detectores de productos de combustin: Detectores de ionizacin y
ncleos de condensacin son detectores de punto que alarman ante la
presencia de un producto de combustin invisible. Los detectores de
ionizacin tienen problemas para ser confiables y son el tipo ms comn
de detectores para advertencia temprana. Accionarn su alarma ante la
presencia de productos de combustin visible e invisible. Los detectores
de ncleos de condensacin operan en la nube principal, lo cual permite
detectar partculas invisibles mediante tcnicas pticas IEEE-979.
- Detectores de llamas: Los detectores de llamas son detectores de
punto que son utilizados usualmente en operaciones con lquidos
inflamables y tienen uso limitado en subestaciones. Estos detectores
alarman ante la presencia de luz de llamas, usualmente en rango
ultravioleta o infra-rojo IEEE-979.Los detectores estn dispuestos para detectar destellos tpicos de una llama. Los detectores pueden proveerse
con un tiempo de retardo para eliminar falsas alarmas de destellos
transitorios de fuentes de luz.
- Detectores de muestreo del aire: Los sistemas detectores de muestreo del aire continuamente toman muestras del aire mediante el muestreo de
puertos para detectar partculas submicron generadas durante los
niveles incipientes de un incendio. Para detectar la presencia de estas
partculas, los sistemas utilizan los mtodos de dispersin de luz o
cmara de nubes. Ambos sistemas son capaces de varios niveles de
umbrales de alarmas preprogramados. Es factible proveer un estado,
rgimen de advertencia temprana que responda a los niveles en
aumento que resultan concernientes IEEE-979.
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- Detector lineal de humo: Consiste en un transmisor de luz y un receptor de luz que evala electrnicamente la luz recibida. Si el humo
pasa cerca del detector y la seal recibida cae dentro de un valor
preestablecido, una alarma se activa. Los cambios lentos de la seal
recibida causados por la acumulacin de polvo u otras influencias
ambientales son descartadas mediciones de un circuito compensatorio.
Si los lmites de compensacin son alcanzados, si el detector es
obstruido, o si el cobertor es removido, el receptor inicia una falsa seal.
Estos detectores son capaces de monitorear sobre largas distancias y
son ideales para reas largas, v.g., corredores, depsitos, y pasillos de
maquinas IEEE-979.
- Combinacin de detectores: Deben tomarse consideraciones para
combinar varios tipos de detectores de incendio de acuerdo con el nivel
de proteccin deseada IEEE-979.
2.2.3.2 Estacin Manual:
Segn la norma COVENIN 758 89, una estacin manual de alarma es un
conjunto formado por dispositivos mecnicos y elctricos, contados en una caja cerrada,
para transmitir una seal cuando una de sus partes integrantes es operada manualmente
y se clasifican en simples y compuestas:
- Estacin manual simple: Es aquella que al ser accionada, transmite una seal al tablero central de control, para activar la seal de alarma
general. - Estacin manual compuesta: Es aquella que al ser accionada activa la
seal de alarma previa en el tablero central de control y posee un
dispositivo de acceso indirecto, que transmite una seal al tablero central
de control para activar la seal de alarma general.
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2.2.3.2.1 Alarma:
Es una seal audible, luminosa o ambas a fin de indicar la presencia de fuego en
una instalacin determinada COVENIN 3048-93.
- Mecanismos de activacin de la alarma.
a) Alarma automtica con seal previa: Es una seal (audible y
luminosa) la cual es transmitida a un tablero central de control, al
activarse el equipo de deteccin COVENIN 3048-93.
b) Alarma manual con seal previa: Es una seal (audible y luminosa)
la cual es transmitida a un tablero central de control, al ser
accionada una estacin manual de alarma COVENIN 3048-93.
c) Alarma manual simple: Es una seal audible que se genera al ser
accionada una estacin manual de alarma COVENIN 3048-93.
2.2.3.2.2 Tablero central de control:
Se define segn la norma 1041 99, como un conjunto modular de gabinetes que
contiene dispositivos y controles elctricos y/o electrnicos, necesarios para supervisar,
recibir seales de estaciones manuales y/o detectores automticos, y transmitir seales de
alarma a los dispositivos encargados de tomar alguna accin
2.2.3.2 Sistema de extincin de incendios.
Es un conjunto de tcnicas empleadas para apagar fuegos y minimizar el dao que
pueden causar. Se debe considerar la instalacin de Sistemas Fijos de Extincin de
Incendios en aquellas subestaciones donde los transformadores se encuentren ubicados
cerca de edificios de subestaciones, otros transformadores u otros equipos mayores
IEEE-979.
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2.2.3.3.1 Mtodos de extincin de incendios: Segn la Gua de aspectos bsicos contra incendios, ENELVEN, (2005).
- Enfriamiento: Consiste en reducir el calor presente en el proceso, lo que hace que la temperatura del material combustible incendiado caiga
por debajo de su punto de inflamacin. Una de las sustancias mas
comunes para lograr este efecto es el agua.
- Inanicin: Consiste en la eliminacin del material combustible, solo que
en muchos casos, esto es algo difcil. La temperatura de contrafuego
puede ser empleada para evitar que un fuego destruya un bosque. - Sofocacin: Es la reduccin de oxigeno presente en el aire que puede
lograrse de dos formas: Envolviendo el incendio en forma tal que no
haya circulacin entre el vapor y el aire, un ejemplo es tapar un sartn
ardiendo. Aplicando un gas inerte que no alimente la combustin, que
sea ms pesado que el aire para que lo desplace, como ocurre cuando
aplicamos dixido de carbono a un incendio. - Inhibicin: Consiste en bloquear las reacciones en cadena presentes
en el proceso, mediante la interrupcin de los radicales libres de oxigeno
(O), hidrogeno (H) y carbono (C) que se forma en la combustin como
llama y que representan la liberacin de energa que forma la llama
precisamente. 2.2.3.3.2 Agentes extintores:
- Agua: Es el agente mas abundante y econmico que se puede utilizar, posee mltiples propiedades, ventajas y funciones pero para nuestro
caso el agua debe ser utilizada con discrecin en reas de equipos
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elctricos. Deben tomarse previsiones para prevenir operaciones
inadvertidas de un sistema de supresin de agua. Cuando se utiliza
agua, un sistema de drenaje debe proveerse. Antes de seleccionar el
uso de agua para interiores, debe determinarse si el equipo es a prueba