Exigencias normativas para el diseño de iluminación de emergencia

Se requiere iluminación de emergencia para iluminar las áreas del edificio en caso de emergencia, por ejemplo, cuando el suministro eléctrico normal se interrumpe por un corte de la red pública o por un incendio o falla en el edificio.

En la mayoría de las instalaciones, la mayor parte de la iluminación de emergencia ilumina los caminos y salidas que van fuera del edificio: los caminos de salida. Su objetivo es facilitar la evacuación de la instalación, especialmente en caso de incendio, y reducir la tendencia de los ocupantes a entrar en pánico bajo estrés y en la oscuridad.

Debido a que el rendimiento de la iluminación de emergencia está directamente relacionado con la seguridad de la vida, los funcionarios del código exigen un cumplimiento estricto en su diseño e instalación. Diferentes interpretaciones acerca de los requisitos de iluminación de emergencia pueden fácilmente conducir a un alto costo de la instalación.

Una comprensión clara de los requisitos del código para la iluminación de emergencia, y una comprensión clara de las opiniones de los funcionarios del código sobre cualquier problema que admita interpretación, contribuirá en gran medida a evitar sorpresas costosas y embarazosas al final de la construcción.

El término «iluminación de emergencia» aparece con frecuencia en los códigos, pero en ninguna parte está definido directamente. A los efectos de este artículo, la iluminación de emergencia se refiere a los equipos de iluminación que están específicamente identificados como tales en uno de los códigos, con una excepción limitada. Cierta iluminación que debe encenderse en condiciones de emergencia en instalaciones de atención médica, pero que no está definida técnicamente como iluminación de emergencia, se trata por separado.

Las disposiciones de los diversos códigos a veces difieren con respecto a conjuntos similares de requisitos. Los diseñadores deben verificar los códigos y las ediciones vigentes, y consultar a las autoridades competentes con respecto a sus interpretaciones de requisitos ambiguos o conflictivos, antes de que comience el diseño.

Iluminación de salida de emergencia, y otra iluminación de emergencia.

Los requisitos existenciales para la iluminación de emergencia aparecen independientemente en el IBC (Código Internacional de la Edificación) y en la NFPA 101 (Código de Seguridad Humana). La sección 1008 del IBC, Iluminación de medios de salida, cubre los requisitos de iluminación para las rutas de salida. Se requiere iluminación de salida para casi todas las ocupaciones, con excepciones limitadas para los edificios agrícolas y ganaderos, unidades de vivienda en ocupaciones institucionales y la mayoría de las ocupaciones residenciales, y pasillos en ocupaciones de asamblea. La iluminación de salida debe permanecer activa siempre que el edificio esté ocupado (IBC 1008.2).

En condiciones normales, la iluminación de salida debe ser atendida por el suministro eléctrico principal del edificio. Cuando falla ese suministro, un suministro de energía de emergencia debe iluminar áreas específicas, particularmente vías que conducen a salidas, las salidas en sí mismas y las descargas de salida. El IBC permite varias opciones para la forma del sistema de energía de emergencia. Puede ser un generador en el sitio, un sistema alimentado por batería o un conjunto distribuido de baterías conectadas a luminarias individuales.

NFPA 101 proporciona un conjunto similar de requisitos. Se requiere iluminación de emergencia para la salida en todas las ocupaciones a las que se refiere el código, con la excepción de las viviendas de una o dos familias y casas de huéspedes. En general, NFPA 101 describe los requisitos de iluminación de emergencia más específicamente que el IBC.

El IBC generalmente se aplica a nuevos proyectos de construcción y renovación. Sus disposiciones normalmente no se aplican retroactivamente en los edificios existentes, excepto cuando el AHJ (autoridad que tiene jurisdicción ) determina que la seguridad pública está comprometida por las condiciones existentes (IBC 102.6). La norma NFPA 101 es exigible en los edificios existentes e incluye requisitos separados para las instalaciones nuevas y existentes para cada tipo de ocupación que aborda.

Para iluminación de emergencia, los requisitos de NFPA 101 para instalaciones nuevas y existentes son sustancialmente idénticos, con algunas excepciones. Por ejemplo, ciertos lugares de culto existentes pueden operar sin iluminación de emergencia bajo la norma NFPA 101, mientras que si se requieren para instalaciones similares (NFPA 101 12.9.9.2, 13.2.9.3).

Ubicaciones

NFPA 101 requiere iluminación de salida de emergencia en accesos de salida, en salidas y en descargas de salida. Para este propósito, el término «acceso de salida» denota solo las escaleras, pasillos, rampas, escaleras mecánicas y pasillos designados que conducen a una salida. «Salida de descarga» denota componentes de construcción designados similares que llevan a una vía pública. En un proyecto de diseño típico, estos componentes del edificio son designados por el arquitecto y se indican en los planes de seguridad. Cuando esos planes no están disponibles al principio del proceso de diseño, el diseñador puede acercarse mucho a la iluminación de salida compatible al proporcionar iluminación de emergencia en pasillos, escaleras y salidas.

El IBC requiere específicamente iluminación de emergencia en ciertos espacios que no se usan para salidas: salas eléctricas, centros de comando de incendios, salas de bombas contra incendios y salas de generadores. No se especifican características de rendimiento especiales para estas áreas. Una interpretación mínima sería que estas áreas requieren iluminación de salida. Esa solución podría ser adecuada para espacios de servicios públicos, donde la luz de emergencia proporcionaría orientación y se complementaría con lámparas portátiles que funcionan con baterías. Sin embargo, la iluminación de nivel de salida sería inadecuada para un centro de comando de incendios. Un enfoque conservador para un centro de comando de incendios podría ser proporcionar una iluminación adecuada en cada uno de los sistemas de energía normales y de emergencia, para garantizar que la falla de uno de esos sistemas no dejará el centro en la oscuridad.

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Se requieren señales de salida a lo largo de la ruta de salida, en las puertas que conducen a una ruta de salida, y en las salidas ubicadas para garantizar que una señal de salida sea visible desde no más de 100 pies o la distancia de visualización indicada de la señal de salida (IBC 1013.1). Este requisito se repite en NFPA 101 (7.10.1.5.1).

La norma NFPA 110 7.3 requiere iluminación de emergencia alimentada por batería con una iluminación promedio a nivel del piso de 3 fc en los grupos electrógenos y en el engranaje paralelo del generador (NFPA 110 7.3). Este requisito también está en NFPA 99.

La norma NFPA 99 requiere iluminación a batería en lugares donde se utiliza sedación profunda o anestesia general, con niveles de iluminación suficientes para terminar los procedimientos en la sala. Estas unidades de iluminación de batería deben funcionar durante al menos 30 minutos (NFPA 99 6.3.2.2.11). El propósito de estas luces alimentadas por batería es asegurar que el cirujano que maneja un bisturí no se quede en la oscuridad total en caso de que falle la energía normal durante un procedimiento, y proporcionar una iluminación mínima para finalizar un procedimiento en caso de que también falle la iluminación de reserva.

Técnicamente, estas luces no son luces de emergencia, ya que no hay un sistema eléctrico de emergencia definido para las instalaciones de atención médica. El NEC permite que estas unidades de iluminación se conecten al ramal crítico en lugar de a la ramal de seguridad.

Niveles de iluminación de emergencia

Los requisitos generales de rendimiento para la iluminación de emergencia se muestran en IBC 1008.3.4 y 1008.3.5 y en NFPA 101 7.9.2. Los requisitos de iluminación son idénticos en estos dos códigos. El camino de salida debe estar iluminado a un nivel promedio de 1 fc, con un nivel mínimo de 0.1 fc; la relación de nivel de iluminación máximo a mínimo debe ser 40: 1 o menos. La iluminación de emergencia debe permanecer encendida durante al menos 90 minutos. Se permite que los niveles de iluminación disminuyan a un promedio de 0.6 fc, con un mínimo de 0.06-fc, al final del período de 90 minutos.

NFPA 101 7.9.2.2 requiere que los nuevos sistemas de energía de iluminación de emergencia sean al menos los sistemas Tipo 10, Clase 1.5, Nivel 1, como se define en NFPA 110. Ese requisito se traduce en la restauración de la energía de la iluminación de emergencia dentro de los 10 segundos posteriores a la pérdida de la energía normal. para una duración de 1.5 horas, para un sistema de confiabilidad adecuado para la aplicación donde su falla podría resultar en la muerte o lesiones graves, como se describe en NFPA 110 4.4.1 y en NFPA 111 4.5.1.

Simulación iluminación de emergencia

Los requisitos de iluminación de emergencia para escaleras están sujetos a interpretación según la norma NFPA 101. La sección 7.9 contiene requisitos detallados para la iluminación del camino de salida, pero no contiene ningún requisito específico para escaleras. La Sección 7.8, Iluminación de los Medios de salida, requiere que las nuevas escaleras se iluminen a 10 fc «durante las condiciones de uso de la escalera». El análisis de los requisitos en 7.8 muestra que sus requisitos son considerablemente más estrictos que los que cubren la iluminación de emergencia en 7.9.

Por ejemplo, 7.9 permite una iluminación mínima de 0.1 fc, mientras que 7.8 requiere un mínimo de 1 fc a lo largo del camino de salida. Entonces, una interpretación razonable es que la Sección 7.8 cubre los requisitos en condiciones normales, mientras que la 7.9 cubre los requisitos de iluminación de emergencia.

Sin embargo, algunos AHJ han aplicado la regla de 10-fc sobre la iluminación de emergencia en las escaleras. Las instalaciones que usan generadores para la fuente de energía de emergencia tienen poca dificultad para cumplir con este requisito, ya que las luces de emergencia funcionan con iluminación total. Sin embargo, las instalaciones que dependen de baterías requerirán sistemas ,mas robustos o numerosas unidades de iluminación para mantener este nivel de iluminación.

Pruebas

Los requisitos de prueba para la iluminación de emergencia aparecen en NFPA 101 7.9.3. Las lámparas y las fuentes de alimentación deben probarse periódicamente para verificar que continúan funcionando de acuerdo con los requisitos del código. Todos los sistemas de iluminación de emergencia, independientemente de su fuente de alimentación, deben probarse mensualmente durante un período de al menos 30 segundos. Para el equipo de emergencia con batería, las pruebas mensuales generalmente consisten en una prueba corta de la batería y la lámpara, implementada por un interruptor de prueba en la luminaria.

Luminaria de emergencia con botón de prueba

Para los sistemas de baterías de almacenamiento y generadores, las pruebas se realizan normalmente desactivando la fuente de alimentación normal que funciona con luz de emergencia y observando que las lámparas se iluminan. Los sistemas generadores deben probarse mensualmente con un interruptor de transferencia y ejecutarse bajo carga durante al menos 30 minutos (NFPA 110 8.4.2). Las pruebas de iluminación de emergencia normalmente se realizan junto con las pruebas mensuales del sistema de energía de reserva.

Para la coordinación con las pruebas de iluminación de emergencia, sería conveniente iniciar las pruebas mensuales del generador desde el interruptor de transferencia del sistema de emergencia; sin embargo, NFPA 110 requiere que el interruptor de transferencia que inicia la prueba se cambie entre los interruptores de un mes a otro (8.4.3.1). Donde existen múltiples interruptores de transferencia, la fuente de alimentación normal para los equipos de iluminación de emergencia debe desactivarse intencionalmente para observar su funcionamiento desde el suministro de emergencia.

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Los sistemas de baterías de almacenamiento deben probarse de acuerdo con las recomendaciones del fabricante, en lugar de hacerlo de acuerdo con un programa de código obligatorio (NFPA 111 8.4.1). Para estos sistemas, puede que no sea posible coordinar las pruebas periódicas del sistema de la batería con las pruebas de iluminación de emergencia. Sin embargo, la iluminación de emergencia debe ser probada mensualmente.

Los sistemas de batería de almacenamiento y el equipo de la unidad deben probarse anualmente durante 90 minutos.

Sistema eléctrico

Los requisitos de instalación para los sistemas de energía que sirven cargas de emergencia, incluida la iluminación de emergencia, aparecen en el Artículo 700 de NEC, Sistemas de emergencia. Las fuentes de energía permitidas en virtud de los sistemas de baterías de almacenamiento IBC, los generadores en el sitio y el equipo de la unidad también están permitidas en virtud del Artículo 700, junto con los sistemas de celdas de combustible por 700.12 (A), (B), (C) y (D). Un servicio de red separado puede servir como fuente alternativa, donde su confiabilidad es aceptable para el AHJ según 700.12 (D). Se debe consultar al AHJ antes de la construcción cuando se considere un sistema de celdas de combustible o un servicio alternativo como suministro de emergencia.

El suministro eléctrico debe proporcionar energía dentro de los 10 segundos posteriores a la pérdida de la energía normal (700.12), haciéndose eco de los requisitos de respuesta de NFPA 101 y el IBC. Se requieren dispositivos de protección contra sobretensiones en todos los tableros de distribución y paneles del sistema de emergencia (700.8).

El artículo 700 requiere una separación estricta del cableado del sistema de emergencia del resto del cableado, comenzando en una sección separada del tablero de distribución vertical o desconectando el interruptor conectado a la fuente de emergencia (700.10 (B) (5) (c)). El sistema de emergencia (700.15) no puede atender los circuitos de iluminación y de alimentación que sirven para algo que no sean las cargas de emergencia requeridas. Si se requiere alimentación de reserva para otros fines, debe suministrarse desde una sección vertical, panel de control o interruptor de desconexión separados, a través de un interruptor de transferencia independiente. La capacidad del sistema debe ser adecuada para atender todas las cargas conectadas al sistema simultáneamente, o se debe proporcionar un sistema de carga para mantener el servicio a las cargas de emergencia mediante la desconexión selectiva de otras cargas (700.4 (B)).

Los dispositivos de sobrecorriente en el sistema de energía de emergencia deben coordinarse selectivamente con todos los dispositivos de flujo ascendente. La definición de «coordinación selectiva» en el NEC es bastante estricta, y requiere coordinación para el «rango completo» de los ajustes de sobrecorriente y los tiempos de operación del dispositivo. Lograr una coordinación selectiva con los interruptores de circuito requerirá una selección cuidadosa del dispositivo; De lo contrario, deben utilizarse fusibles.

Los alimentadores de sistemas de emergencia y los circuitos de control del generador deben estar protegidos contra incendios por uno de varios métodos. El equipo que sirve a los alimentadores de emergencia debe estar protegido por un sistema automático de extinción de incendios o un recinto con clasificación de 2 horas.

Ocupaciones especiales: cuidado de la salud.

La NFPA 99 y el Artículo 517 de NEC modifican ciertos requisitos para los sistemas de emergencia en instalaciones de atención médica. Esos documentos no definen un sistema eléctrico de emergencia; en su lugar, definen un sistema eléctrico esencial que consiste en un ramal de seguridad de vida, un ramal crítico y unos ramales de equipos. La iluminación de salida de emergencia es atendida por los ramales de seguridad de la vida (517.33 (A)) y otra iluminación que debe permanecer operativa para proporcionar la atención al paciente y el apoyo necesario para las funciones hospitalarias atendidas por el ramal crítico (517.34 (A)). El ramal de seguridad de vida debe cumplir con los requisitos del Artículo 700 de NEC para sistemas de emergencia, excepto cuando se modifique específicamente en el Artículo 517 (517.26).

El Artículo 517 contiene el requisito de capacidad del sistema de reserva del Artículo 700, lo que permite que el sistema se dimensione de acuerdo con la demanda máxima que la carga pueda producir (517.30 (D)). Los requisitos de coordinación selectiva están limitados a fallas que persisten por más de 0.1 segundos, según 517.30 (G), así como NFPA 99 (6.4.2.1.2.1).

La aplicabilidad de los requisitos de certificaciones contra incendios para las instalaciones de atención médica está abierta a interpretación. La NFPA 99 exime específicamente al ramal de seguridad de vida del cumplimiento de los requisitos de certificación contra incendios del Artículo 700.10 (D) bajo 6.4.2.2.1.6 y 6.5.2.2.1.5. Sin embargo, tal exención no aparece en el Artículo 517 de NEC. Las certificaciones de incendio pueden ser costosas y difíciles de aplicar después de la construcción, por lo que es prudente que el AHJ aclare si los requisitos de certificación de incendio se aplicarán durante el diseño.

Señales de «salida» iluminadas internamente.

NFPA 101 y el IBC permiten el uso de letreros de salida iluminados internamente, siempre que estén listados para el propósito y aprobados por el AHJ. Las dos tecnologías más comunes utilizadas en los signos iluminados internamente son la fotoluminiscencia y la radioluminiscencia. Ambas tecnologías ofrecen las ventajas significativas de obviar las pruebas anuales de duración de la batería y el reemplazo periódico de la batería, y ambas tienen desventajas y ventajas.

Los materiales fotoluminiscentes absorben la energía de la luz incidente y liberan lentamente esa energía como luz visible. La energía se almacena en las nubes de electrones que rodean los átomos individuales del material fotoluminiscente, en el que la luz incidente golpea a los electrones en estados de energía elevados. A medida que esos electrones vuelven a los estados de menor energía, liberan su energía almacenada como luz visible.

Letrero de salida fotoluminiscente

En la escala macroscópica, estos materiales se comportan como baterías ligeras, cargadas por luz incidente y descargadas en ambientes más oscuros. Estos materiales se aplican como las letras en las señales de salida, donde brillan para marcar el camino de egreso en baja iluminación.

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Las señales de salida fotoluminiscentes tienen una larga vida útil y requieren poco mantenimiento. Las unidades normalmente están garantizadas por 15 a 25 años. El método principal de mantenimiento es limpiar la cara del letrero, ya que el oscurecimiento de la cara reducirá directamente la salida de luz, lo que reducirá la efectividad de carga.

Las señales de salida fotoluminiscentes se deben iluminar continuamente a un nivel mínimo en condiciones normales, generalmente 5 pies, para permanecer cargadas. A medida que los códigos de energía se vuelven más restrictivos, que requieren la detección de los ocupantes, los controles de luz diurna y el control de la iluminación de salida, la aplicación de la iluminación fotoluminiscente se vuelve más difícil.

Los materiales fotoluminiscentes generalmente se cargan con luz en el extremo superior del espectro de luz visible y en el extremo inferior de la región ultravioleta. Se cargan bien bajo lámparas fluorescentes y de haluro metálico, que producen una buena cantidad de luz azul y ultravioleta. Los LED producen sustancialmente menos luz de alta energía y son menos efectivos para cargar señales de salida fotoluminiscentes que las tecnologías de iluminación más antiguas. Las señales fotoluminiscentes que deben cargarse con las luminarias LED deben estar marcadas para que sean compatibles con la iluminación LED (NFPA 101 7.10.7.2).

Los signos de salida radioluminiscentes contienen una pequeña cantidad de material radioactivo, típicamente el tritio, un isótopo radioactivo del hidrógeno. El tritio se descompone al emitir electrones de alta velocidad que inciden en un fósforo especialmente seleccionado, que brilla visiblemente en respuesta. El tritio, un gas, suele estar encerrado en un tubo de vidrio recubierto de fósforo, y el tubo está encerrado en un bloque de plástico transparente para minimizar la probabilidad de que el tritio se libere al medio ambiente. La vida útil de los signos de salida radioluminiscentes está limitada por la descomposición del tritio y por la degradación del fósforo. La vida media del tritio es de unos 12 años.

El uso de señales de salida radioluminiscentes genera requisitos adicionales de cumplimiento y registro. La presencia de materiales radiactivos en estos letreros requiere una eliminación adecuada, con costos y registros correspondientes. Con su bajo nivel de radioactividad y su larga vida media, no se cree que la iluminación con tritio suponga un peligro para la salud significativo.

El nivel de iluminación de las señales de salida autoiluminadas no se especifica en los códigos. En su lugar, estos signos están listados y etiquetados con una distancia de visualización máxima. Las señales deben colocarse para garantizar que una señal de salida sea visible dentro de la distancia de visualización indicada en todos los puntos de la ruta de salida.

Luminaria: equipo unitario con batería.

«Equipo unitario» es un término eléctrico que se usa para describir las unidades de iluminación que funcionan con baterías. Se describe en NEC 700.12 (F) (1) y 701.12 (F) (1) como una batería recargable, un cargador de batería, disposiciones para conectar lámparas conectadas o remotas, y medios para encender las lámparas de la batería cuando el suministro normal no está disponible. El término abarca tanto los accesorios de iluminación como las señales de salida. El equipo unitario puede iluminarse con la iluminación normal de la instalación y cambiar a la alimentación de la batería en situaciones de emergencia, o puede funcionar solo cuando falla el suministro normal.

Equipo unitario de emergencia con batería y botón de prueba

Los requisitos de instalación y rendimiento se describen en 700.12 (F) (2) y nuevamente en 701.12 (F) (2). En particular, el equipo unitario debe ser alimentado desde el mismo circuito de iluminación que suministra iluminación normal en su área. La iluminación alimentada por batería no puede distinguir entre la falla de un circuito derivado y la falla general del suministro normal. Bajo condiciones de falla del circuito, se iluminará hasta que sus baterías fallen. La iluminación normal conectada al mismo circuito se apagará inmediatamente. El propósito de este requisito es garantizar que el fallo del circuito que sirve de iluminación de emergencia sea obvio, e incluso puede ser inconveniente, para los ocupantes del edificio.

El equipo unitario debe instalarse de manera permanente, mientras que específicamente permite conexiones flexibles de cable y enchufe de 3 pies o menos. Las instalaciones de cable y enchufe deben diseñarse con cuidado, si es que lo hacen, ya que NEC 400.12 prohíbe específicamente los cables flexibles que penetren en techos o pisos o que estén ocultos sobre los techos.

Los requisitos de rendimiento para el equipo unitario, como se describe en NEC 700.12, son idénticos a los descritos para la iluminación de emergencia en el IBC y NFPA 101: al menos el 60% de la iluminación inicial debe mantenerse durante 90 minutos. El NEC 700 incluye un requisito adicional que el voltaje de la batería permanezca a no menos del 87.5% de su voltaje nominal durante todo el período de 90 minutos. Presumiblemente, el requisito de voltaje de descarga máxima está destinado a garantizar que las baterías no se dañen por ciclos repetidos de descarga profunda durante la exposición anual.