Descripción del contenido de la norma EN 13274-4, suplemento a las normas para los componentes específicos de los equipos de protección respiratoria (EPR)

EPR-Métodos de Prueba: ensayos con llama

Ramón Torra Piqué, Dr. Ingeniero Industrial16/06/2023

Recientemente se ha publicado la norma EN 13274-4, relativa a los procedimientos de los ensayos con llama, mencionados en los estándares de los EPR, que anula y sustituye la norma vigente desde 2001. La redacción corresponde al Comité Técnico CEN / CT 79 responsable de ‘Equipos de Protección Respiratoria’, cuyo secretariado lo soporta DIN.

Esta norma pretende ser un suplemento a las normas para los componentes específicos de los equipos de protección respiratoria (EPR). Los métodos de prueba con llama se especifican para dispositivos completos o parciales. Si son necesarias desviaciones del método de prueba proporcionado en este documento, estas desviaciones se especificarán en la norma del componente correspondiente.

Para el propósito de este estándar, los términos y definiciones corresponden a las especificadas en la EN ISO 16972:2020.

En el presente artículo se describe el contenido de la norma indicada y en su parte final se incluye el procedimiento específico de ‘Inmersión en llama’ que se propone, como obligatorio, en la norma de los equipos autónomos de circuito abierto (ERA del Tipo 2), usados normalmente por los bomberos.

Requisitos previos

Para implementar esta norma, los siguientes parámetros deben especificarse en el estándar del dispositivo correspondiente.

Componentes a ensayar.
Método de prueba, 1, 2 o 3.
Número de especímenes.
Acondicionamiento climático.
Montaje y orientación de especímenes.
Cualquier desviación del procedimiento de prueba elegido.
Criterios de aprobación/rechazo.

Valores nominales y tolerancias

A menos que se especifique lo contrario, los valores indicados en esta norma se expresan como valores nominales. Con excepción de los límites de temperatura, los valores que no se indiquen como máximos o mínimos estarán sujetos a una tolerancia de ±5 %.

Si no se especifica lo contrario, las condiciones ambientales para la prueba deben estar entre 16 y 32 °C y (50±30) % de humedad relativa. Los límites de temperatura especificados estarán también sujetos a una precisión de ±1 °C.

Figura 1: Diagrama esquemático del equipo para seis quemadores en el ensayo estático de inflamabilidad.

Método 1: ensayo estático con 6 quemadores

La muestra se expone a la llama de un conjunto de seis quemadores durante (5±0,5) segundos a (950±50) °C. En la norma EN 136:1998 (relativo a máscaras), este ensayo, es preceptivo solamente para las máscaras de Clase 3 utilizadas por los bomberos.

Equipo de prueba

El equipo de prueba consta principalmente de un cabezal, un cilindro de propano con dispositivo de control de flujo, medidor de flujo, manómetro, retenedor de llama y seis quemadores de propano que sean ajustables en altura. La figura 1 muestra un diagrama esquemático del equipo para la prueba. La figura 2 muestra las vistas vertical y en planta de las disposiciones para los seis quemadores y el posicionamiento inclinado de la cabeza con respecto a los quemadores. El modelo de la cabeza de pruebas puede ser cualquiera que sea adecuado para montar, de forma segura, la máscara respiratoria y que sea resistente a las llamas. La pureza del propano será como mínimo del 95%.

Figura 2: Diagrama esquemático típico del equipo para seis quemadores, en el ensayo estático de inflamabilidad en la máscara del Tipo 3, incluyendo el detalle de las dos posiciones de la máscara, montada sobre una cabeza de prueba, frente a las llamas.

Procedimiento

Montar la máscara de modo que el plano vertical central del visor forme un ángulo de (45±5) grados con respecto al eje de los quemadores. Asegúrese de que el extremo libre de las correas del atalaje no cuelgue de la máscara. Esto se puede lograr colocando los extremos libres entre el arnés para la cabeza y la cabeza de prueba. La entrada del conector de inhalación debe estar tapada. Antes de encender los quemadores, colocar la muestra sobre los seis quemadores y ajustar individualmente la altura de cada quemador, de modo que la distancia entre la punta del quemador y la muestra sea de 250 mm (figura 2).

Con la muestra retirada de los quemadores, abrir completamente la válvula de control de propano en cada uno de los seis quemadores. Inicialmente, cerrar la válvula de control de aire en cada uno de los seis quemadores. Encienda los quemadores y ajuste el regulador de salida del cilindro de propano a una presión tal que un medidor de flujo indique un caudal total a los seis quemadores de (21±0,5) l/min de propano. Ajustar la temperatura de la llama a una altura de 250 mm por encima de las puntas de los quemadores, en el centro de la llama, a una temperatura de (950±50) °C, utilizando una sonda de termopar con aislamiento mineral de 1,5 mm de diámetro (ver figura 1). La temperatura de la llama, a una altura de 250 mm por encima de todos los quemadores, debe estar dentro de los límites especificados.

Exponer la máscara a las llamas durante (5±0,5) s (figura 3) en las orientaciones que se muestran en el detalle de la figura 2. La prueba se efectúa usando cada vez una máscara nueva. Observe e informe si la muestra continúa ardiendo o presenta algún peligro adicional para el usuario.

Figura 3: Fotografía real del ensayo en la máscara envuelta en llamas de los 6 quemadores de propano.

Método 2: ensayo estático con 1 quemador

La muestra se expone a una llama con temperatura de (800±50) °C por (12±0,5) s, de modo que el centro de la llama incida en el borde de la muestra ensayada.

Equipo de prueba

El equipo de prueba consta principalmente de un cilindro de propano con dispositivo de control de flujo, manómetro, retenedor de llama, soporte de muestras y quemador (ver figura 4). El quemador debe estar de acuerdo con EN ISO 6941. La pureza del propano debe ser como mínimo del 95%.

Procedimiento

Montar el material o componente a ensayar sobre el soporte de manera que quede orientado horizontalmente por encima del quemador. Ajuste la altura de la punta del quemador, a la parte más baja de la muestra horizontal, a una distancia de (20±2) mm. El borde de la muestra debe colocarse directamente sobre el quemador durante la prueba. Un ejemplo se muestra en el detalle de la figura 4.

Con la muestra retirada, encienda el quemador y ajuste la altura de la llama con la válvula de control de flujo de propano a (40±4) mm. Verifique que estos ajustes den una temperatura de llama de (800±50)°C, en un punto (20±2) mm por encima de la punta del quemador, medida con una sonda de termopar con aislamiento mineral de 1,5 mm de diámetro (ver figura 1). Exponga la muestra a la llama durante (12±0,5) s, asegurándose de que el centro de la llama incida en el borde de la muestra. Observe e informe si la muestra continúa ardiendo o presenta algún peligro adicional para el usuario.

Figura 4: Diagrama esquemático del equipo para el ensayo estático de inflamabilidad con un solo quemador, para componentes de los EPR.

Método 3: ensayo con la muestra girando sobre 1 quemador

La muestra bajo prueba se monta de manera que pueda pasar a través de una llama a una temperatura de (800±50)°C y a velocidad de (60±5) mm/s.

Equipo de prueba

El equipo de prueba consta principalmente de una cabeza de pruebas o soporte de muestra, un cilindro de propano con dispositivo de control de flujo, manómetro, retenedor de llama, un quemador y motor con controlador de velocidad para rotación del eje (ver figura 5). El quemador debe estar de acuerdo con EN ISO 6941. La pureza del propano debe ser de un mínimo del 95%.

Procedimiento

Montar el componente en el soporte de la muestra o en la cabeza de prueba y ajustar la posición de modo que, la muestra bajo prueba pase directamente sobre la punta del quemador, cuando se gira el soporte. Con la muestra directamente sobre el quemador, ajustar la altura, entre la punta del quemador y la parte más baja de la muestra, a (20±2) mm. Ajustar la velocidad de rotación del motor de modo que la velocidad lineal de la muestra, sea de (60±5) mm/s.

Con la muestra retirada, encender el quemador y ajustar la altura de la llama con la válvula de control de flujo de propano a (40±4) mm. Verificar que estos ajustes den una temperatura de llama de (800±50)°C, en un punto (20±2) mm por encima de la punta del quemador, medida con una sonda de termopar con aislamiento mineral de 1,5 mm de diámetro (ver figura 1). Pasar la muestra solo una vez a través de la llama, según lo especificado por la norma. Observe e informe si la muestra continúa ardiendo o presenta algún peligro adicional para el usuario.

Figura 5: Diagrama esquemático del equipo con un solo quemador para el ensayo de inflamabilidad con la muestra en movimiento, para la máscara o componentes del EPR.

Ensayo específico con llama para los ERA del Tipo 2

Este ensayo no se contempla en la norma que estamos comentando. Si no que se incluye, entre otras, como obligatoria en la EN 137:2006, para los ERA del Tipo 2 utilizados por los bomberos. Es equiparable a la que se describe en el estándar USA NFPA 1981:2002 y consiste en acondicionar en una estufa el ERA, montado sobre un maniquí, después se le expone a las llamas y posteriormente se somete a una caída. Durante todo el ensayo el ERA se mantiene conectado a un pulmón artificial, que simula la respiración del usuario. En este ensayo no debe utilizarse un casco para cubrir la cabeza del maniquí.

Figura 6: Diagrama del equipo para el ensayo del ERA a la exposición directa a llama y posterior caída, manteniendo su capacidad de protección respiratoria.

Equipo de prueba

El equipo de prueba, sus características y el procedimiento a seguir corresponde al siguiente detalle (ver figura 6):

El ERA completo, incluido la máscara y la botella, se monta sobre un maniquí de torso, que debe llevar durante el ensayo una chaqueta de bomberos (4) de acuerdo con la norma EN 469, para simular la forma normal de protección del bombero. El conjunto está situado sobre una base (3) que se desplaza sobre raíles, en cuya parte baja se ha ubicado un pulmón artificial (5), regulado para un ritmo respiratorio de 25 x 2 l/min.
Se desplaza el conjunto hasta colocarlo dentro de una estufa (1), precalentada a la temperatura de (90±5) °C.
Cerrada la puerta de la estufa (1) y estabilizada la temperatura al valor indicado, se inicia un tiempo de permanencia de (15±1) minutos.
Seguidamente se desplaza el conjunto para colocar el ERA en la parte central de las 4 barras, con quemadores de propano de 900mm de longitud y espaciadas verticalmente 190 mm (2). La exposición a las llamas se inicia después de (30±5) segundos de su salida de la estufa y por espacio de 10 segundos (figura 7). La temperatura de la llama a 250 mm. del quemador se ha calibrado a (950±50) °C.
Después de (20±5) segundos de finalizar la inmersión en llamas se levanta el ERA y el maniquí a una altura de 150 cm y se deja caer libremente.

Resultado del ensayo

El aparato supera la prueba cuando:

No se observan llamas después de 5 segundos de finalizar la inmersión.
Ningún componente que asegure el aparato al cuerpo del usuario o la botella se separarán o se desplazarán, de tal forma, que pueda causar un fallo operativo en el ERA acoplado al pulmón artificial.
Durante todo el proceso se determina y registra la resistencia respiratoria.
Cualquier desviación de los parámetros establecidos como respiración correcta en la norma, excepto en los tres ciclos después del impacto, se considerará como anormal y no aceptable.

En la norma se especifican las recomendaciones de diseño para la instalación de ensayo y correspondientes detalles de la estufa, los quemadores de propano, la concentración y presión del propano y las condiciones de la llama, así como las condiciones de la plataforma móvil y el dispositivo de caída.

Figura 7: Fotografia real del ensayo del ERA completo en la fase de exponerse a la acción directa de los quemadores de propano.

Comentarios

Consideramos importante la distinción entre Equipos de protección respiratoria destinados a actividades industriales y los ERA para bomberos, al introducir ensayos más exigentes frente al calor y las llamas.

Donde se ha quedado, según criterio personal, algo corta la nueva norma EN 137 es en las especificaciones de los equipos electrónicos, ya que solamente se exige su clasificación eléctrica, pero no se establecen ensayos para garantizar la fiabilidad operativa. Algunos fabricantes, por esta razón, mantienen los tradicionales elementos de control (manómetro y silbato), con lo cual se dispone de una seguridad redundante. No se menciona la actualmente preceptiva clasificación ATEX; sin embargo, los fabricantes, cumpliendo la reglamentación ya la ofrecen.

Confiamos que alguna de estas consideraciones u otras que puedan ser de igual o mayor entidad (como la vibración) queden subsanadas, mediante la oportuna Adenda a la norma EN 137, sin tener que aguardar tanto tiempo, más de 15 años, para una nueva revisión del estándar.

Bibliografía

Norma En 13274-4:2020 –Equipos de protección respiratoria- Métodos de prueba- Parte 4: Ensayos con llama.
Norma UNE EN 137: 2007 – Equipos de respiración autónomos de circuito abierto de aire comprimido con máscara.
Esquemas incluidos de las normas anteriormente definidas.
Figuras de ensayos con llama facilitadas gentilmente por MSA.