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Protección Laboral

Evolución tecnológica e histórica de los equipos autónomos de protección respiratoria

Cuatro décadas en el desarrollo del ERA

Ramón Torra Piqué, Dr. Ingeniero Industrial30/08/2019
La lucha contra incendios constituye, para el bombero, una de las tareas más peligrosas entre las múltiples labores a realizar cuando se requiere su intervención. Se enfrenta a un entorno ambiental extremadamente hostil: espesos y calientes humos que impiden su visión y avanzar con seguridad; intenso calor radiante que eleva peligrosamente su calor metabólico; llamas cuyo contacto potencial le producirían severos daños y gases nocivos que le impiden la respiración, así como caída de objetos e incluso el posible colapso de la estructura.
Contra estos peligros el bombero dispone de una dotación personal de EPI que eficazmente protege su cuerpo frente al calor y llamas (traje de intervención, botas y guantes), su sistema respiratorio aislado con el ERA y la cabeza protegida mediante el casco multirriesgo (ver figura 1). Es asimismo preceptivo mencionar la cámara de imagen térmica (TIC), como nueva herramienta, que permite la visión a través del humo y modernamente facilita las labores de extinción e incrementa en grado sumo la seguridad y eficacia en las intervenciones.
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Figura 1: Bomberos hacia la intervención con EPI de dotación personal (casco, vestuario, botas y guantes) y ERA.

En el presente artículo voy a referirme a los equipos autónomos de protección respiratoria que utilizan como fuente de alimentación aire comprimido, usados habitualmente por los bomberos en las labores de extinción de incendios, y profesionalmente denominados ERA. En este caso, desarrollo el tema describiendo la evolución tecnológica partiendo de un enfoque histórico, que cubre desde el inicio de la comercialización de equipos con tecnología de 300 bar, hasta la incorporación de los actuales ERA universales, con soluciones avanzadas en diseño y electrónica, que mejoran el confort, la sencillez en el manejo y la seguridad de uso.

El ERA consta de tres componentes principales, cuyo desarrollo sigue tecnologías diferentes: primero el adaptador facial del tipo máscara del Tipo 2, segundo el equipo base que incluye el elemento portante, el reductor de presión y el sistema neumático y como tercer componente el recipiente a presión o botella que contiene el aire comprimido calidad respirable, para alimentar al usuario con independencia del medio ambiente.

Situación desde 1980 a 1990

Se ofertaba entonces un ERA de importación, conforme a DIN 58645 (no existían normas nacionales ni EN), cuya descripción típica sería:

  • Máscara con visor panorámico y atalaje de cabeza de cinco tiras regulables, en las versiones funcionales de presión normal y positiva, disponiendo de una amplia banda de ajuste cómodo y eficaz al rostro, para conseguir la estanqueidad.
  • Placa dorsal anatómica, en material plástico reforzado con fibra de vidrio, incorporando reductor de presión, adecuado para acoplar botellas de 300 bar, presión media entre 7 y 8 bar, con válvula de seguridad y avisador acústico (silbato). Los atalajes de hombro y cinturón, a base de cinta de trevira, disponen de hebillas para un adecuado ajuste al cuerpo.
  • Latiguillos de alta presión a manómetro y de presión media a regulador.
  • Regulador a demanda, con acoplamiento a máscara por rosca DIN 3183 en el caso de presión normal y sin normalizar cuando opera a presión positiva. En ambos casos el caudal máximo excede de 300 l/min.
  • Botella de acero aleado de 6 litros con presión máxima de carga 300 bar y prueba 450 bar, construida conforme a DIN 3171 y provista de grifo con acoplamientos DIN 477. La fijación a la placa dorsal es mediante rosca al reductor y cinta de sujeción ajustable en la parte alta. La botella estaba homologada por el MIE conforme al Reglamento de Aparatos a Presión (RAP) entonces vigente.

Las características constructivas y funcionales eran prácticamente las exigidas posteriormente a los ERA por la EN 137:1993. Debo recordar que DIN ostentaba y mantiene el secretariado del CEN/TC 79 de protección respiratoria y se encargó de adaptar la completa normativa alemana de EPR en el redactado de las EN, disponiendo en un tiempo récord de normas europeas.

Estos equipos reemplazaron paulatinamente a los que se disponía, cuyos componentes principales mejoraban sus características:

  • Máscara con visor plano o panorámico, que se mejora al introducir la versión a presión positiva, incorporando una válvula exhaladora tarada, la cual permite mantener una determinada presión en el interior de la mascara y previene la entrada de contaminante ante un posible desajuste o fallo de hermeticidad a la cara.
  • Placa dorsal de buceo con armazón plástico ó metálico, acolchado con cuero o lona y con atalajes de algodón o fibras sintéticas. Se mejora el confort de uso mediante la placa dorsal ergonómica y la consiguiente distribución de peso entre hombros y zona lumbar.
  • Regulador en cintura a presión normal con traquea para acoplar a máscara. Además de la innovadora presión positiva, el acoplamiento directo a máscara elimina la pesada e incómoda traquea.
  • Botella de acero de 7 litros, presión máxima de carga 200 bar y prueba 300 bar, con grifo, conexión universal (típica en buceo). La introducción de las botellas de 300 bar en acero aleado, comporta una disminución de peso y aumento del 20% en autonomía.
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Figura 2: ERA base conforme a EN, con silbato cerca del oído y segunda conexión en cinturón (años 90).

Desarrollo del ERA cinco años después

En cumplimiento de la Directiva del Consejo 89/686/CEE, relativa a comercialización y libre circulación intracomunitaria de los equipos de protección individual (EPI), es preciso homologar los ERA conforme a la normativa EN. En nuestro país el RD 1407/1992, de 20 de noviembre, establecía una moratoria hasta el 30 de junio de 1995 para los EPI que no dispongan de normas armonizadas, el poder ajustarse a las normas nacionales en vigor. En el caso que nos ocupa, las normas EN 136-10 (máscaras) y EN 137 (ERA) estaban elaboradas y los fabricantes disponían de modelos que satisfacían los correspondientes requisitos. Las mejoras introducidas en los modelos fueron las siguientes (ver figura 2):

  • Máscara con materiales antialérgicos y características funcionales estándar, tanto en presión normal como en presión positiva. Conexiones a regulador normalizadas conforme a EN 148-1 (presión normal) y EN 148-3 (rosca 45x3 para presión positiva). Lo anterior posibilita el acoplamiento y operación segura con componentes certificados de distintos fabricantes.
  • Los reguladores tienden a ser compactos, para no obstaculizar el campo de visión, principalmente inferior, empleando material plástico resistente a impactos mediante carga de fibras. La reducción en área de la membrana se consigue empleando un novedoso sistema operativo con servo mecanismo, para no perjudicar la resistencia en la inhalación (ver figura 3).
  • En el equipo base se han mejorado el diseño y materiales: en la placa dorsal se emplean como refuerzo fibras de carbono y se modifica la ergonomía (medidas menos anchas para su ubicación en los camiones de bomberos), siendo además antiestática, fácil de descontaminar y los atalajes de fibras sintéticas resistentes a la llama y auto extinguibles.
  • Un nuevo reductor de presión permite caudales de hasta 1.000 l/min, lo cual posibilita la incorporación de una segunda línea de media presión, que se sitúa sobre el cinturón con cierre mediante válvula de zafaje rápido, para operaciones de rescate.
  • El silbato se divide en dos partes. Una adosada al reductor de presión (con mecanismo de activación) y otra mediante línea de baja presión situada en el hombro (con el elemento acústico), para que el usuario perciba mejor el aviso de retirada en ambientes ruidosos y no lo confunda con el del compañero.
  • Se dispone de botellas de acero superligeras y aparecen en el mercado las primeras botellas de materiales compuestos, de amplio uso en USA, cuya principal ventaja radica en su menor peso, casi el 30% para igual capacidad en aire. Es preceptivo para su uso, que ambas sean homologadas por el MIE (conforme a RAP) y justificar su diseño y la calidad en el proceso de fabricación, en el caso de las de composite.
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Figura 3: Regulador compacto y ligero con membrana accionada por servomecanismo (años 90).

Los cuerpos de bomberos profesionales y las industrias importantes se dotaron de estos ERA certificados e implementaron pautas para la instrucción y entrenamiento del personal, en cuanto al uso correcto y limitaciones del equipo, así como asimilaron las recomendaciones de mantenimiento preventivo indicadas en los manuales de instrucciones del fabricante.

En la intervención se propiciaba, como práctica habitual del bombero, efectuar:

  • Una comprobación del ERA previo al uso, verificando la estanqueidad del circuito de presión del equipo base, la carga correcta en la botella, la activación del silbato y el funcionamiento del regulador.
  • Colocación y prueba de ajuste de la máscara, acoplando seguidamente el regulador.
  • Durante la intervención, el usuario verifica el valor de la presión de botella mediante el manómetro y calcula mentalmente el tiempo restante de uso.
  • El retorno a zona segura se efectúa al recibir el aviso del silbato (menos de 5 minutos de suministro de aire) o bien al observar una determinada presión en botella que le permita la retirada en caso de requerir un tiempo operativo más dilatado.
La comunicación con el mando era vía radio y este controlaba a los equipos que intervienen en el siniestro en forma totalmente estimativa. Se dan a conocer los racionales procedimientos y dispositivos empleados en UK para el control de entrada, mediante paneles manuales con temporizadores, que más adelante describo.

Los ERA a finales del siglo XX e inicios del XXI

Las principales mejoras en un lustro fueron las siguientes:

  • Los bomberos han adoptado la máscara que se acopla al casco, con lo cual no es necesario quitarse el casco para colocar la ni modificar el ajuste del atalaje para alojar su arnés. Se gana en rapidez y seguridad de uso.
  • La mayor novedad fue la introducción masiva, dentro de los cuerpos de bomberos, de las botellas de composite con capacidad de 6,8 l, con lo cual se disponía de mayor autonomía y una considerable reducción de peso.
  • Otra novedad significativa fue la incorporación de la electrónica en el ERA, mediante la Unidad de Control Integral (ICU), cuyas funciones indicaremos más adelante.
  • Para racionalizar el control de los bomberos que intervienen en el siniestro usando ERA, se adopta el uso de los tableros de control (ver figura 4), a cargo del oficial responsable, en los cuales se anotan las presiones de botella y los tiempos de entrada. Los temporizadores ajustados a 20 o 25 minutos avisan al oficial del tiempo teórico de regreso del bombero. La comunicación vía radio confirma que todo está correcto y en caso contrario el poder enviar el retén adecuado para el auxilio o rescate.
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Figura 4: Típica tabla de control entrada con temporizadores y etiquetas colgadas para los bomberos en la intervención.

En el primer lustro del siglo XXI existía una gran inquietud entre los fabricantes para introducir mejoras en los equipos existentes, puesto qué se elaboraba la nueva EN 137:2006, qué especifica emplear materiales que resistan la inmersión en llamas sin quedar afectada su integridad y funcionalidad operativa, (prueba similar a exponerse a un flashover). Se presentan importantes innovaciones que describimos a continuación, (ver figura 5):

  • Como novedad aparece el diseño de la placa dorsal adaptable, en tres tallas a la morfología corporal del usuario, de forma sencilla y rápida, manteniendo siempre su ajuste y para evitar la rigidez en la cintura la faja acolchada tenía un movimiento pivotante Las líneas de alta y media presión se conducen totalmente protegidas dentro de huecos moldeados bajo la estructura de la placa dorsal y aparecen sobre el hombro derecho e izquierdo sin ningún bucle externo. La conexión a regulador y la 2ª conexión se unen mediante una pieza en Y (figura 6).
  • El ICU avisaba al usuario, con señales ópticas y acústicas diferentes, del descenso de presión en botella (150, 100 y 60 bar), indicaba en pantalla el tiempo restante de uso, la presión (analógica y digital), la temperatura frontal y alarmas por alta exposición térmica e inmovilidad. Además, registraba todos los eventos de alarma ocurridos en la intervención y la posibilidad de volcar los datos a PC para su análisis (figura 7).
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Figura 5: ERA base conforme EN con placa dorsal ajustable a tres tallas y neumática de líneas protegidas y ocultas. Todas ellas sobre el hombro.

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Figura 6: Nueva unidad de control ICU.
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Figura 7: Línea de media presión y 2ª conexión en pieza en Y.

En estos diez años los protocolos utilizados en la intervención por los bomberos en el uso del ERA han variado de forma significativa, incrementando el confort al mejorar la ergonomía portante, así como la fiabilidad y autonomía del equipo con las botellas de materiales compuestos. Sin embargo, las mejoras en seguridad durante la intervención son las más relevantes. Por consiguiente, la habitual rutina en el uso del ERA deviene como sigue:

  • Los ERA están incorporados en los asientos del vehículo y la placa dorsal constituye el respaldo, de forma que el bombero pueda colocarse y ajustarse los atalajes del arnés durante el trayecto hacia el incidente. Al llegar al siniestro ha realizado la comprobación ‘apto uso’ del ERA y lleva la máscara sobre el pecho, sujeta mediante la cinta del cuello, es decir en disposición de intervenir.
  • Si se ordena la intervención, el oficial responsable anota nombre, presión en botella y hora en la tabla de control de los bomberos que entran, mientras estos se colocan la máscara y transportan los medios de extinción al origen del incendio. Hay que puntualizar que al abrir el grifo de la botella el ICU emite una señal sonora y la luz verde parpadea periódicamente, para señalar que opera correctamente, mientras que a la primera inhalación se activa la presión positiva en la máscara.
  • El recorrido hacia los focos de la intervención se facilita usando la cámara de visión térmica (TIC) y, sin olvidar las tácticas de avance, la seguridad que proporciona la visión de obstáculos a través del humo constituye una ayuda excepcional para mejorar el rendimiento operativo, sin incurrir en riesgos (ver figura 8).
  • Al llegar al foco del incendio, el bombero acciona un pulsador en el ICU, para que este le avise cuando la reserva de aire le permita un retorno a la zona segura.
  • La TIC señala los estratos térmicos de los gases y zonas calientes que permiten evaluar la situación y determinar la manera correcta de atacar al fuego, para proceder de forma segura y eficaz a la extinción con los medios adecuados.
  • Por contacto vía radio se informa al mando de la actuación y, en caso necesario, si van a precisar relevo para dominar el incendio u otros medios para la extinción.
  • El oficial responsable de los equipos en la intervención, cuando el temporizador de la tabla de control le avisa que el tiempo previsto ha transcurrido, comunica al bombero que se retire. En caso de no obtener contestación vía radio el oficial mandaría el equipo de retén para el correspondiente auxilio y rescate.
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Figura 8: Pantalla de la TIC visionada por el grupo de intervención.

De retorno al parque y, en el momento oportuno, se puede visionar en pantalla del PC los gráficos de cada ICU (ver figura 9), en los que se reflejan cronológicamente (fecha y hora) los eventos (alarmas), la curva de disminución de presión (consumo de aire) y la temperatura frontal de exposición, con lo cual se puede realizar un análisis fidedigno de la intervención y responder ante cualquier anomalía ocurrida durante la misma.

Al estar en vigor la reglamentación eléctrica (ATEX), para los aparatos usados en atmósfera con riesgo de explosión, los equipos electrónicos incorporados al ERA deben ser de seguridad intrínseca por ejemplo certificados EEx ia IIC T4, puesto que en algunas intervenciones los bomberos actúan en áreas clasificadas y no deben usar equipos eléctricos que puedan ser fuente de ignición.

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Figura 9: Detalle en la pantalla del PC de una sesión de trabajo con línea azul (presión en botella) y línea roja (temperatura ambiental).

Cinco años después (2005 a 2010)

En este intervalo, ha proliferado la incorporación de dispositivos electrónicos en los ERA y las TIC, todos ellos encaminados principalmente a proporcionar al puesto de mando información, vía telemetría, sobre lo que ocurre en la intervención y permitirle participar en la toma de decisiones, relacionadas con la extinción y la seguridad del personal operativo. Los avances responden a las innovaciones siguientes. Se dispone de una serie de ERA, configurables según las necesidades del usuario, con placa dorsal fija o ajustable, atalajes sencillos o conformados, sistema neumático convencional o ‘tubo en tubo’.

  • En la placa dorsal del ERA se incorpora un emisor de corto alcance que transmite datos sobre la presión en botella a un nuevo ICU, no acoplado sino independiente del ERA, que informa y avisa al usuario de la presión en botella, tiempo restante de uso, temperatura de exposición y también activar una alarma sonora en caso de inmovilidad o precisar ayuda.
  • Este nuevo ICU (ver figura 10): transmite la información, con potente señal radio de largo alcance, al puesto de mando. Sobre la pantalla del PC aparecen datos individuales de todos los componentes de los grupos que intervienen en el siniestro. En caso necesario puede el mando emitir una orden de evacuación personal, por grupo o a todos los bomberos con ERA y recibir el correspondiente ‘enterado’.
  • El conjunto (figura 11) de manómetro analógico, conexión a regulador más 2ª conexión y silbato, alimentado todo por un solo latiguillo ‘tubo en tubo’ con alma en espiral interna para HP, diseño que sustituye y simplifica a los 4 latiguillos convencionales.
  • Cuando se utiliza la TIC puede gravarse la escena y enviar la imagen al puesto de mando, para tomar conjuntamente las decisiones oportunas in situ a tiempo real y servir posteriormente de material didáctico para instrucción o adjuntarlo al informe del siniestro.
  • La comunicación verbal con el mando también ha experimentado un considerable desarrollo, en facilidad de uso (PTT inalámbrico), claridad en la transmisión (micrófono óseo y altavoces en casco) y fiabilidad en la transmisión (emisión/recepción) con las mejoras electrónicas de los equipos portátiles de radio.
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Figura 10: Nuevo ICU autónomo y configurable con mosquetón para fijación al atalaje.

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Figura 11: Conjunto de manómetro analógico, conexión a regulador más 2ª conexión y silbato, alimentado todo por un solo latiguillo ‘tubo en tubo’ con alma en espiral interna para HP, un diseño que sustituye y simplifica a 4 latiguillos convencionales.

Estos avances han obligado a modificar los protocolos de intervención, así como mejorar la eficacia de las tácticas y estrategias utilizadas en la extinción de incendios estructurales. Actualmente, un procedimiento normal de actuación del bombero en una intervención que requiere el uso del ERA, podría describirse del modo siguiente:

  • Los ERA ubicados en el respaldo del vehículo de intervención incorporan el nuevo ICU, previamente configurado con el emisor de su placa dorsal.
  • Al sonar la alarma, el bombero recoge sus EPI de dotación personal y equipo de comunicación del cargador, accediendo al vehículo e iniciando la comprobación ‘apto uso’ del ERA, la operatividad de su sistema de comunicación y carga en el nuevo ICU sus datos identificativos, vía enlace IR, utilizando su lápiz USB personal.
  • Al llegar al siniestro baja del vehículo con el ERA en la espalda, la máscara sobre el pecho sujeta al cuello por cinta y con el regulador acoplado. El nuevo ICU está colgando del atalaje por un mosquetón. El jefe de grupo lleva, pendiente del cinturón con cable retráctil, la TIC que ha tomado del cargador del vehículo.
  • El oficial responsable de los grupos de intervención, durante el trayecto, ha verificado su sistema de comunicación con el personal, comprobado la batería y conexiones del receptor/emisor de la estación de mando telemétrico al PC. Cuando llega al siniestro se sitúa en posición y establece el puesto de mando (figura 12).
  • Cada miembro del grupo se identifica y queda conectado con solo exponer su ICU al puerto IR de la estación base de mando. El oficial asigna a los grupos la tarea que deben realizar y dispone en pantalla del PC (ver figura 13), además de los datos personales, los emitidos por el ICU respecto a presión en botella, tiempo restante de uso y alarmas.
  • Por otra parte, puede recibir la señal vídeo de dos cámaras TIC y permanecer en comunicación verbal con los grupos de intervención. La evaluación del incendio, la estrategia de ataque y los medios de extinción quedan de esta forma adecuadamente establecidos, consensuados y coordinados.
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Figura 12: Estación base de mando para el control de los ERA en acción compuesta de: Emisor/receptor de datos adosado a PC portátil con pantalla táctil (adecuada para operar a pleno sol), en que se muestran los grupos desplegados en el incidente y los datos individuales de cada uno de sus componentes.

Por cuanto antecede las herramientas que disponen los bomberos, para desarrollar sus actividades difieren en grado sumo de las utilizadas en un próximo pasado. Sin embargo, su implantación es lenta ya que debe realizarse de forma gradual y paulatina, en función del presupuesto, acompañada de una intensiva y eficaz instrucción del personal, para modificar y erradicar hábitos, asimilando las nuevas tecnologías y explotando sus amplias posibilidades en los entrenamientos prácticos.
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Figura 13: Detalle de la pantalla táctil en el ordenador señalando las áreas de actuación siguientes: (A) menú; (B) Vista general de los grupos en acción; (C) Detalle datos de un grupo; (D) Acceso en red a otras bases de mando.

Más innovaciones en el ERA hasta la actualidad

En cada evento o exposición los fabricantes nos sorprenden con innovaciones tecnológicas en los equipos respiratorios autónomos con aire comprimido (ERA). Su exposición detallada requiere un espacio que no dispongo, por lo cual prefiero desarrollar los avances de esta década en un nuevo artículo, máxime al estar actualmente en el mercado estos ERA.

Esta es, a grandes rasgos, la narración de las más relevantes características en el desarrollo de un importante EPI: el equipo de protección respiratoria con aire comprimido, cuyos avances nos depara nuevas ventajas y mejoras que aumentan todavía más el confort, la autonomía y la seguridad de uso.

Bibliografía

  • Folletos de fabricantes.
  • Figuras cedidas gentilmente por MSA Española SAU.

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