Este artículo complementa ‘Cuatro décadas en el desarrollo del ERA’ de reciente publicación en este medio (nº 100)

Nueva gama de ERA Universal, Equipos de Protección Respiratoria para bomberos

Ramón Torra Piqué, Dr. Ingeniero Industrial18/11/2019

En esta segunda década del siglo XXI, ante una necesidad de oferta global, las empresas cuyos productos abastecen a los Mercados internacionales tienen por objetivo estandarizarlos para ser competitivos. En el caso de los equipos respiratorios autónomos (ERA), sus componentes deben diseñarse para superar un difícil reto tecnológico con el fin de satisfacer las principales y distintas legislaciones vigentes en USA y UE, mundialmente aceptadas y reconocidas.

Las bases de diseño modular de la nueva gama ERA han debido romper con algunos de los conceptos normalmente aplicados en los equipos usados actualmente por los bomberos en la UE y ofrecen novedosas prestaciones que optimizan el confort, la eficacia y el rendimiento, mejorando asimismo notablemente el coste durante el ciclo de vida.

Este artículo complementa ‘Cuatro décadas en el desarrollo del ERA’ de reciente publicación en este medio (nº 100) y describo las características principales de los nuevos componentes actuales del ERA, integrados de forma modular en un sistema desarrollado (por vez primera), para cumplir y superar las más exigentes normas de calidad y seguridad tales como la NFPA (Norteamérica) y EN (Europa).

Figura 1: Bomberos en el puesto de mando y control del incidente, en la toma de datos para usar un sistema de comunicación telemétrica con los ERA del personal en la intervención.

En la figura 1 se representa el puesto de mando en la intervención con ERA, mediante un sistema telemático de última generación, lanzado al mercado durante la primera década de este siglo y que ya se describió al final del artículo mencionado. No voy a repetir las características del sistema y me centraré en el ERA (sin telemática), de diseño convencional, con aceptación preferente en nuestro mercado. El sistema telemático requiere un cambio estructural en los procedimientos e instrucción que no desean todavía implementar nuestros bomberos, así como al alto coste de la dotación, a pesar de las ventajas en eficacia y seguridad que comportaría su utilización. Sin embargo, mencionaré las novedades que actualmente ofrece el sistema telemático.

Máscara panorámica

El diseño de la máscara se caracteriza por su amplio campo de visión (90% del natural), sin obstáculos en laterales y excelente en visión inferior, disponiendo de puerto libre (NFPA) para una respiración sin resistencia en estado de espera (regulador no acoplado). El usuario puede seleccionar la talla adecuada a su contorno facial (multiétnico con 3 tallas, cuerpo-máscara y buco nasal) y tres tipos de arnés: el convencional de caucho, el adecuado para conexión directa al casco o el moderno con rejilla de Kevlar, cómodo, ligero y de buena aceptación en el mercado (figura 2).

Figura 2: Modelo de máscara con el novedoso y cómodo atalaje de cabeza por malla de Kevlar.

Como novedad incorpora la fijación, en el lateral derecho del cuerpo de máscara, de forma rápida y sencilla del sistema de comunicación (figura 3), incluyendo micrófono, altavoz y el cable de conexión al módulo PTT, con pulsador ‘habla-escucha’. Este componente a su vez dispone de cable con conector para insertar en el aparato de comunicación inalámbrica que utilice el usuario. El conjunto se ofrece opcionalmente con o sin la clasificación ATEX, necesaria para la intervención segura en lugares con riesgo de explosión.

Figura 3: Conjunto de comunicación para acoplar a la máscara (1), unido a pulsador habla /escucha (2) y conector a radio (3).

Regulador a demanda

El regulador a demanda, de nuevo diseño (figura 4), se acopla a la máscara mediante un conector de 3 modalidades, según sea el tipo de máscara del usuario, incluyendo la de enchufe rápido y se activa la presión positiva con la primera inhalación. El suministro de aire, por la línea de MP se conecta, por zafaje de seguridad, al conector 1º de la unidad de control, siendo su recorrido sobre el pecho. En posición de espera y al quitarse el ERA, se suele conectar al soporte situado en el frontal del cinturón, evitando posibles impactos, balanceo y enganches.

Este nuevo regulador a demanda dispone de un mecanismo interno de fácil mantenimiento, sin herramientas, y una carcasa ligera pero robusta. Como novedad el material de la máscara, la membrana y de la línea de aire a MP protege frente a la permeación de sustancias químicas letales por ejemplo sulfhídrico y fosgeno. Este requerimiento no se exige en las normas EN 136 y EN 137, cuyo ensayo para la entrada de sustancias se limita a la estanqueidad, siendo preceptivo en USA y UK (además de estándares CBRN), exigido, entre otros, por la industria de extractora de hidrocarburos.

Figura 4: Reguladores MP con diversos conectores a máscara.

Sistema portante

El sistema portante del ERA es convencional, formado por una placa dorsal de plástico, reforzado con fibra de carbono, cuyo diseño permite opcionalmente dotarlo con o sin elemento corredera que permita un ajuste en altura para acomodación a la talla dorsal del usuario, disponiendo de dos asas laterales, soporte botella en caucho y canales internos para el paso protegido de las líneas de aire y cables de conexión eléctrica (opción telemática). El arnés puede elegirse en tres diseños diferentes:

Opción Básica con tirantes que incluyen presillas de sujeción para el paso de líneas y cinturón, ambos con ajustes, pero sin acolchado de confort.

Opción Advance (ver figura 5), con tirantes en hombros y cinturón acolchados formando amplia y cómoda faja perimetral. Como innovación la unión de la faja/cinturón con la placa dorsal es pivotante (adaptable al movimiento corporal) El conjunto incorpora materiales repelentes al agua, que simplifican la limpieza, con resistencia al calor y a la llama (satisface la prueba de inmersión en llamas) y dispone de hebillas en plástico o metálicas, para ajuste en tirantes y cinturón, siendo el diseño ergonómico para una repartición óptima del peso del ERA. La inclusión de cinta pectoral, con hebilla de ajuste, evita el deslizamiento de los tirantes.

Opción Extreme, cuyo diseño es igual a la opción Advance, pero los materiales del atalaje son semejantes a los del traje de bomberos, permitiendo reiteradas y extremas exposiciones al calor y llamas con mejor resistencia al deterioro por ejemplo en las sesiones de entrenamiento, reduciendo el mantenimiento y el coste de propiedad. El paso de las líneas viene totalmente cubierto por manguitos de protección.

En las dos últimas opciones el acolchado en tirantes y faja/cinturón dispone de bordes reflectantes que favorecen la visibilidad del bombero en zonas de escasa iluminación.

Figura 5: Detalle del nuevo sistema portante Advance, incluyendo la línea (tubo en tubo) de conexión entre reductor de presión a unidad de control.

Como accesorio opcional es preceptivo mencionar el cinturón multifunción (figura 6), como la forma más sencilla y segura de acoplar un EPI de protección anticaída, siendo la solución homologada y totalmente integrada al ERA, que combina todos los componentes necesarios (mosquetón, cuerda de 20 m y descensor) en un solo producto.

Figura 6: Bombero escapando del fuego, en caso necesario, usando la opción del novedoso sistema acoplado a cinturón. Solución sencilla, eficaz y certificada para realizar rapel sobre fachada.

Sistema neumático y módulo de control

El sistema neumático dispone asimismo de modalidades a elegir, tales como:

Versiones clásicas, que constan de líneas independientes para manómetro o módulo de control (sin 1ª y 2ª conexión), silbato sobre el hombro (o en reductor de presión sin línea), alimentación de MP a regulador y 2ª conexión en cintura para rescate
Versiones ‘tubo en tubo’, comprendiendo la línea mixta, HP y MP, con manifold para manómetro o módulo de control, silbato y conexiones MP + rescate.

El nuevo módulo de control (figura 7), al alcance de la mano y sobre el pecho, muestra la lectura digital y analógica de la presión en botella, además de otra información esencial permitiendo al usuario concentrarse en la tarea. Es posible acceder a otros datos, accionar una alarma de ayuda y desactivar la señal óptica/acústica en caso de inmovilidad. No detallo las múltiples características, puesto que se indican en la figura. Se alimenta con latiguillo simple o el novedoso tipo ‘tubo en tubo’, es decir tubo de cobre helicoidal (para la HP) en el interior del tubo que conduce el aire de MP y mediante manifold interno la HP llega al manómetro y al silbato, mientras el aire a MP fluye hacia los conectores de seguridad 1º y 2º (usado para rescate), En ambas versiones, el nuevo ICU, sigue y registra todos los eventos durante la intervención que pueden volcarse a PC para su selección y análisis de forma sencilla.

Figura 7: Nuevo ICU conectado a regulador mediante ‘tubo en tubo’, (sustituye 4 líneas) y dispone de funciones que se detallan en la foto.

Accesorios auxiliares (incorporados a la espaldera)

El reductor de presión (1ª etapa), según la versión elegida dispone de las conexiones a HP (manómetro, silbato) y MP (regulador y rescate), mientas que la versión ‘tubo en tubo’ alimenta al módulo de control con aire a HP y MP y permite acoplar una 3ª línea de media presión de 1,2 m de longitud, plegada en una bolsa adosada al cinturón, para auxiliar a un compañero, conexionar una línea de aire comprimido externa y rescatar a un accidentado en área contaminada (con una capucha adicional).

El reductor de presión ha sido totalmente rediseñado y la conexión a botella es del sistema rápido (encarar y presionar), es decir sin el clásico y tedioso roscado. La fijación a la placa dorsal es mediante horquilla pasante, a fin de facilitar desmontaje.

Opcionalmente es posible acoplar al reductor de presión una conexión, denominada QuickFill, que permite la recarga rápida de la botella en pocos minutos sin desmontarla, ya sea desde un compañero (igualar presiones) o totalmente en conexión a una botella industrial. Esta singular opción posibilita el rescate del compañero o la reentrada rápida al siniestro.

Botella de aire comprimido

El equipo está diseñado para utilizar normalmente botellas de composite (figura 8), capacidad de 6,8 y 6,9 litros a la presión de 300 bar, siendo el peso máximo del ERA, en condiciones de uso, alrededor de 11 kg (EN 137 admite un máximo de 14 kg). Es recomendable que las botellas incorporen una funda textil de material inherente ignífugo (Nomex), con cierre conformado en la ojiva para la protección contra el calor, eventual contacto con llamas e indeseados u onerosos daños superficiales. La botella reposa sobre el soporte de caucho en la placa dorsal y se fija de forma segura mediante cinta con hebilla regulable de accionamiento rápido con bloqueo.

En esta década aparecen en el mercado botellas de composite sin alma de aluminio, fabricadas por una prestigiosa firma alemana, homologadas en la UE y además de la reducción en peso, garantizaban ausencia de corrosión interna y pérdida discreta de aire por permeación (inferior a 1 bar /mes). Estas botellas tuvieron que ser retiradas del mercado ya que a los pocos meses de uso aparecieron, en la superficie exterior, anómalas y numerosas burbujas debidas al escape de aire a través del composite.

Figura 8: Corte de una botella actual de composite con alma de aluminio.

Ensayo de Inmersión en llamas

La revisión de la EN 137:2006 exige para todos los componentes del ERA, máscara y botella, el ensayo de inmersión total en llamas (figura 9) cuyo detalle resumido es el siguiente:

Acondicionamiento, del conjunto montado sobre maniquí de prueba, en estufa a 90°C durante 15 minutos.
Desplazamiento del conjunto en la parte central de un sistema de quemadores de propano que se incendian durante 10 s, siendo la temperatura de la llama 950°C a 150 mm. Se considera superada la prueba si no hay llamas después de 5 s de finalizar la inmersión.
A los 20 s de terminar el ensayo se levanta el ERA y el maniquí a una altura de 1,5 m y se deja caer libremente. No deben separarse o desplazarse del maniquí los elementos que aseguran la sujeción al cuerpo, si pueden provocar un fallo en el uso del ERA acoplado a un pulmón artificial.

Figura 9: Ensayo de inmersión en llamas para el ERA completo, controlado su funcionamiento; durante todo el ensayo, por un pulmón artificial.

Comentarios

Los avances que se están desarrollando en el ERA para el futuro inciden para mejorar la ergonomía del equipo (equilibrio y confort de uso), optimizar el proceso de higiene después del uso (limpieza sencilla por lavado del ERA sin desmontaje) y facilitar el mantenimiento preventivo, reduciendo y simplificando los componentes que lo requieran y por ello minimizar los gastos de gestión de la dotación. A continuación, describo dos mejoras que están en proceso:
Incorporación de la cámara de imagen térmica (TIC) en el conjunto del ERA. Las posiciones que se barajan son en el casco o en el ICU. A mi parecer la solución óptima sería en una nueva unidad de control, que incluya detector de imagen y pantalla ya que el aumento de peso e integridad dificultan su ubicación en el casco. El objetivo es anular un equipo externo cuyo uso se considera importante en la intervención frente al fuego.
Otra novedad revolucionaria corresponde a la actual botella de composite que se pretende sustituir por un conjunto de 10 botellas dispuestas en dos grupos acoplados con flexibilidad a sendos colectores (figura 10) y ubicadas sobre una base textil acolchada con cobertura de protección y atalaje para fijación al cuerpo. Las ventajas que ofrece son:

o Reducción en peso del 50% respecto a las botellas de igual capacidad qué constituyen el 60% del peso del ERA.

o Aumento de la capacidad de aire (2.000 litros a 300 bar) y autonomía 45 min.

o Los botellines tienen 70 mm Ø, por consiguiente, no es necesario quitarse el ERA para pasar aberturas angostas.

El nuevo recipiente a presión ha sido inventado y desarrollado por Vulcone Industrial y consta de un alma fabricada con Hytrel moldeado (material de Bayer), como elemento estanco, reforzado con fibras pre impregnadas de carbono y protegido con fibras de para-aramida. se ha verificado que no se observan pérdidas de aire en dos años y satisface las normas de presión de ruptura 13.500 psi (aproximadamente 945 bar) siendo el número de ciclos sucesivos de carga/descarga de 12.000. Una gran dificultad, para adoptar este novedoso ERA, será su certificación ya que exige la modificación del estándar NFPA.

Conforme se comercialicen estas u otras novedades, que mejoren el uso y mantenimiento del ERA, se incluirán en otro artículo

Figura 10: Diseño del prototipo MSA, listo para el uso, con detalles de los componentes principales, placa dorsal con atalajes acolchados y la accesible cubierta protectora.

Bibliografía

Documentación y figuras cedidas por MSA Spain SL.

Documentación en Internet de FIRE Department NN, FIRE Rescue News.