Supresión Eficaz de Incendios en las Turbinas de Gas en Redes Eléctricas con Novec 1230
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Las turbinas de gas de las centrales eléctricas desempeñan un papel fundamental a la hora de mantener las luces encendidas, los centros de datos en funcionamiento y las máquinas de millones de hogares y empresas de todo Estados Unidos. Algunas centrales las utilizan como única fuente de energía, mientras que otras utilizan principalmente carbón pero dependen de las turbinas de gas para aumentar su capacidad de generación durante los períodos de máxima demanda. Las turbinas son esenciales para que la compañía eléctrica pueda satisfacer la demanda de sus clientes, y ayudan a evitar las interrupciones del servicio, que son inaceptables.
Hace décadas, las centrales eléctricas utilizaban sistemas de extinción de incendios por CO₂ y halón para proteger sus operaciones críticas. Cuando se adoptó el Protocolo de Montreal en 1987, el halón fue designado para una eliminación global completa debido a su alto potencial de agotamiento de la capa de ozono, y el CO₂ se convirtió en el único agente de protección contra incendios gaseoso importante utilizado en la generación de energía. Sin embargo, durante ese tiempo los riesgos del CO₂ también se hicieron cada vez más evidentes: dado que extingue los incendios desplazando el oxígeno del espacio protegido, el CO₂ es letal en su concentración de diseño. Un informe de 2003, patrocinado por la Agencia de Protección Medioambiental de los Estados Unidos, reveló que, entre 1975 y 1999, se produjeron más de 100 muertes y 150 lesiones a causa de los sistemas de extinción de incendios por CO₂, la mayoría de las cuales fueron consecuencia de alarmas accidentales o falsas.¹
Un futuro más seguro sin CO₂
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Cuando una importante empresa pública de electricidad del oeste de los Estados Unidos se puso en contacto con Tech Electronics de Colorado para sustituir los paneles de control del sistema de supresión de incendios de CO₂ en una de sus estaciones generadoras, dichos paneles y los compresores de CO₂ habían estado experimentando fallos diarios. Tech Electronics y el personal de la estación generadora estaban preocupados: una falsa descarga de CO₂ podría poner en peligro la vida de los trabajadores.
Una revisión exhaustiva realizada por Tech Electronics determinó que las necesidades de mantenimiento de los envejecidos sistemas de CO₂ que protegían las cinco turbinas de gas de la central habían aumentado hasta el punto de que era necesario sustituir todo el sistema. Además, debido a los riesgos de seguridad del CO₂, la norma actual de la Asociación Nacional de Protección contra Incendios sobre sistemas de extinción por dióxido de carbono (NFPA 12) establece que el CO₂ no debe utilizarse en espacios ocupables a menos que no exista ninguna otra alternativa técnicamente viable desde el punto de vista de la seguridad.2 Los nuevos sistemas de CO₂ también deben incluir numerosas actualizaciones de seguridad complejas y costosas. Sabiendo que se habían producido muchos avances en la tecnología de agentes limpios desde que se había instalado el sistema original, Tech Electronics y la empresa de servicios públicos decidieron explorar alternativas de CO₂ que pudieran proteger de forma fiable sus equipos altamente sensibles durante décadas y, al mismo tiempo, proporcionar un mayor margen de seguridad para sus empleados.
Al considerar los nuevos sistemas, un requisito estaba claro: el rendimiento no podía verse comprometido. Por eso, cuando la empresa de servicios públicos preguntó a Rich Vance, director y gerente de ventas de Tech Electronics, sobre las alternativas a la supresión de incendios con CO₂, el Fluido de Protección contra Incendios 3M™ Novec™ 1230 le vino inmediatamente a la mente como una posible solución. El fluido 3M Novec 1230 tiene un alto margen de seguridad, tiene propiedades ambientalmente sostenibles, incluyendo un potencial de agotamiento de la capa de ozono cero y un potencial de calentamiento global extremadamente bajo, y es altamente eficaz en la extinción de incendios.
La cuestión clave que quedaba por resolver era si podía cumplir los requisitos de la compañía eléctrica en cuanto al tiempo de retención en el espacio protegido. En caso de incendio, detener una turbina con demasiada rapidez provocaría un sobrecalentamiento y daños permanentes en la propia turbina, por lo que un sistema de extinción de incendios debe mantener su concentración de extinción durante 20 minutos o más después de la descarga inicial, mientras las turbinas se desinflan y disipan el calor. La práctica recomendada por la NFPA 850 para las plantas de generación eléctrica exige que un sistema de extinción de incendios por inundación total sea capaz de acomodar el flujo de aire necesario para el enfriamiento de los componentes calientes mientras mantiene la concentración de extinción el tiempo suficiente para que se produzca ese enfriamiento, y por lo tanto debe tenerse en cuenta el tiempo de retención en el diseño del sistema de extinción.3 Además, mientras que la norma NFPA 37 para las turbinas de gas sólo exige un tiempo de retención mínimo de 20 minutos, la empresa de servicios públicos especificó un mínimo de 60 minutos para garantizar un margen de protección del 300%.4
El Fluido de Protección contra Incendios 3M™ Novec™ 1230 supera las expectativas de rendimiento
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La compañía eléctrica colaboró con Tech Electronics, 3M y el distribuidor de sistemas de protección contra incendios, ETG Fire, para desarrollar un sistema de descarga prolongada con el fluido 3M Novec 1230 que cumpliera todos sus requisitos. Basándose en un diseño preliminar de Chris Vanderstokker, propietario de ETG Fire, el equipo construyó un recinto de prueba a escala con el mismo índice de fugas que el espacio protegido real. A continuación, desarrollaron un nuevo diseño del sistema utilizando un modelo de dos cilindros, uno de los cuales inundaba inmediatamente el espacio con fluido 3M Novec 1230, mientras que el otro estaba equipado con un orificio restringido de ingeniería para controlar el flujo de agente y mantener la concentración de extinción durante el tiempo de retención prolongado. También se diseñó para permitir que el caudal de descarga ampliado se personalizara en función de la tasa de fuga del recinto, por lo que podía adaptarse a una serie de espacios protegidos.
El equipo construyó un recinto de pruebas a escala y llevó a cabo un extenso proceso de validación y optimización del sistema, comparando los resultados previstos con los datos registrados para garantizar que el sistema alcanzara y mantuviera sistemáticamente la concentración de diseño en consonancia con la norma NFPA 850.5 Se desarrollaron y probaron más de una docena de posibles boquillas de descarga extendida para garantizar que el fluido 3M Novec 1230 se atomizara eficazmente mientras se descargaba lentamente en el recinto.
Por último, 3M y ETG Fire llevaron a cabo una prueba de descarga a escala real en la estación generadora plenamente operativa. La prueba fue presenciada y aceptada por la autoridad local competente, validando la eficacia de un sistema que utiliza el fluido 3M Novec 1230 para proteger las turbinas de gas del fuego. Esta prueba en el mundo real superó las expectativas, con un tiempo de retención demostrado de más de 90 minutos -un 50% por encima de las especificaciones y un 450% por encima de los requisitos de la NFPA 37-, protegiendo eficazmente el equipo y las operaciones de generación de energía de la empresa sin los riesgos de seguridad de los trabajadores derivados del CO₂. También demostró el cumplimiento del sistema con las normas NFPA 20016 e ISO 145207 para las pruebas y el rendimiento de extinción de incendios. Tras la prueba, la compañía eléctrica comenzó inmediatamente a instalar nuevos sistemas con el fluido 3M Novec 1230 para proteger sus instalaciones. Habían encontrado su solución inteligente, segura y sostenible de sustitución de CO₂ y de extinción de incendios para el futuro de la generación de energía.
- Revisión del Uso de Sistemas de Extinción de Incendios por Inundación Total de Dióxido de Carbono, tablas 4 y 5, https://www.epa.gov/sites/production/files/2018-10/documents/review-of-theuse-of-carbon-dioxide-total-flooding-fire-extinguishing-systems.pdf, consultado el 29/10/2019.
- NFPA 12, Norma sobre Sistemas de Extinción por Dióxido de Carbono, 4.1, 4.1.1, Edición 2018
- NFPA 850, Práctica Recomendada para la Protección Contra Incendios en Plantas Generadoras de Electricidad y Estaciones Convertidoras de Corriente Continua de Alto Voltaje, 7.6.6*, 7.6.6.1, A.7.6.6, Edición 2020
- NFPA 37, Norma para la Instalación y Uso de Motores de Combustión Estacionarios y Turbinas de Gas, 11.4.4.1, Edición 2018
- NFPA 850, Práctica Recomendada para la Protección Contra Incendios en Plantas Generadoras de Electricidad y Estaciones Convertidoras de Corriente Continua de Alto Voltaje, A.7.6.6, Edición 2020
- NFPA 2001, Standard on Clean Agent Fire Extinguishing Systems, 5.7.2, Edición 2018
- ISO 14520-1, 7.8.2, 8.2.3.10, Edición 2015
