CODIGO DE PRACTICA Manual de procedimientos de instalaciones

Dispositivos utilizados para alarmas con o sin monitoreo Grupo Seguridad Electrónica Falsas Alarmas

CAPITULO 6

(C. F. REISZ, miembros del Grupo SEFA y extractado de varias fuentes)

BARRERAS INFRARROJAS LINEALES PARA EXTERIOR E INTERIOR DE HACES INFRARROJOS – PRINCIPIOS BASICOS

Una barrera fotoelectronica de haz comprende dos componentes principales, un transmisor de luz infrarroja y un receptor. Cuando un intruso interrumpe la señal entre el transmisor y el receptor, se inicia una señal de salida de alarma.

Los haces fotoeléctricos son uno de las primeras formas de detección electrónica de intrusos. Su simplicidad de operación, acoplado con numerosos componentes y adelantos en el diseño, aseguran que ellas sean populares aun hoy. Cuando se los usa en forma exterior, no obstante, su efectividad depende enormemente de cómo estas barreras de haces, superan condiciones ambientales, tales como lluvia, neblina, polvo y nieve. Es importante entender la naturaleza de la luz infrarroja y las características de los dispositivos en si mismo, para obtener los mejores resultados de los haces fotoeléctricos. Es posible hacer un sumario de las características fundamentales de los haces fotoeléctricos, del siguiente modo: El haz infrarrojo en los fotoeléctricos es un haz de luz invisible producido por un LED infrarrojo pulsante, que tiene una longitud de onda de 890 µm (micrómetros) (vea la figura 1) Las ventajas de utilizar una luz con esta longitud de onda son: • Invisibilidad (incluso durante la noche) • Pequeña absorción o distorsión de la luz en el aire, o por neblina,

niebla, etc. (Nota: Se utiliza fotografía infrarroja en la fotografía satelital o aérea, por estas razones para fines de cartografía, defensa, etc.).

Fig. -1- Espectro de ondas electromagnéticas

• Los fotodetectores infrarrojos (receptores) son más eficientes en el

espectro infrarrojo de los transmisores (ver fig. 2).

Fig. -2- Espectro de Sensibilidad

La utilización de una fuente de luz infrarroja es preferida frente a las luces de tungsteno provistas de un filtro infrarrojo, debido a su bajo consumo, perdida de la generación de calor, expectativa de vida útil prolongada y bajos requerimientos de mantenimiento.

La expectativa de vida útil de un LED transmisor esta estimada como mejor que 100.000 horas (11 años).

Efectos del ambiente atmosférico hostil

Los cambios ambientales circundantes pueden afectar un haz infrarrojo pulsante. Esto debe tenerse en cuenta especialmente en instalaciones exteriores donde las condiciones del tiempo pueden afectar a los infrarrojos a menudo mas que a la luz visible. Los haces fotoeléctricos son afectados por las condiciones meteorológicas, del siguiente modo: • Turbulencia del aire originado por el calor.

Cuando se produce una turbulencia del aire causada por viento o calor, el factor de deflexión cambia y crea problemas potenciales a los haces fotoeléctricos, particularmente cuando se los utiliza en líneas largas. El fenómeno de la turbulencia del aire se destaca con mayor importancia a las horas de fuerte luz solar. Los efectos son los mismos que se originan cuando uno ve una imagen distorsionada sobre una autopista recalentada- Es importante considerar este efecto en los sistemas de haces infrarrojos durante la etapa de diseño del sistema.

• Partículas acarreadas por el aire.

El polvo, los cristales de sal, el agua, el vapor, y la polución, pueden ser hallados y considerados como partículas acarreadas en el aire. Estas partículas, pueden afectar la dispersión y absorción del infrarrojo.

• Absorción a través del aire.

Aun el aire puro afecta la transparencia de la luz. El uso de una longitud de onda de .89 micrones, en los haces, tendrá una perdida pequeña o nula a través del aire, donde, una longitud de onda de 1.8 micrones de infrarrojo experimentara un corte total del haz. Esto es, por lo tanto, un dato critico al seleccionar la longitud de onda apropiada para utilizar en haces fotoeléctricos exteriores.

• Tolerancia de Sensibilidad.

En áreas donde se experimenta regularmente con niebla espesa, es importante recordar que las perdidas de transmisión se incrementan en una relación equivalente al cuadrado de la distancia. Si el rango de la instalación es duplicado, la fuerza del haz de transmisión se reducirá en un factor de 4. Como un ejemplo, imaginemos un semáforo de transito de color rojo bajo condiciones de neblina, esta sera, la distancia máxima de la longitud de la zona.

• Circuito de descalificación por la niebla.

Para prevenir alarmas no deseadas originadas en la niebla, empresas como Security Enclosures ® incluyen u circuito especial de descalificación por niebla. Este dispositivo monitorea los niveles de transmisión que llegan al receptor y cuando los niveles de señal caen a niveles extremadamente bajos, un relay de salida es energizado para permitir señalización remota de esta condición. Esta salida, también es utilizada para indicar una reducción de la señal, cuando el haz sea bloqueado o mal alineado. El umbral de funcionamiento, mediante este dispositivo puede ser calibrado para el punto adecuado para activar una alarma. Esto proveerá un aviso temprano en instalaciones de alta seguridad.

• Disturbios provocados por fuentes de luz cercanas.

Hay muchas fuentes de luz que irradian infrarrojo en el ambiente natural, incluyendo rayo, relámpagos y el sol.

La luz artificial, como la luz alta de los automóviles y las luces de las calles también general infrarrojo a una longitud de onda similar. Los cabezales receptores que utiliza Security Enclosures ® por ejemplo, contienen un filtro de espectro angosto, que filtra toda fuente de luz excepto la cercana infrarroja. . Este filtro reduce el potencial de las falsas alarmas o el enceguecimiento del detector por otras fuentes de

Infrarrojo. Si la fuente de luz es extremadamente fuerte, como ser la luz directa del sol, todos los fotosensores del sistema de detección se saturan, dando una señal de alarma. Esta condición puede mejorarse y reducirse considerablemente utilizando un receptor con un ángulo angosto de recepción.

La distancia entre el fotosensor receptor y el lente, determina el ángulo en el cual la luz entrara en el sistema óptico. A mayor longitud focal, menor campo de visión. Debe utilizarse una longitud focal más larga para enfocar la energía del LED transmisor en un haz concentrado. Análogamente, el fotosensor receptor tendrá también un ángulo de recepción angosto para reducir potenciales interferencias procedentes de fuentes de luz extrañas.

Barrera detectora de sensores infrarrojos activos tipo múltiple. Detección tipo cortina vertical con array de sensores ubicados en postes.

Este sistema perimetral de detección de intrusos, llamado en plaza como la serie Rednet ®, esta integrado por un conjunto de fotohaces dirigidos a un conjunto de fotodetectores infrarrojos, diseñados para combinar altos niveles de detección de intruso, con bajo potencial de falsas alarmas. El sistema utiliza la transmisión infrarroja, para sincronizar los transmisores y detectores evitando la necesidad de una sincronización cableada entre las torretas de alojamiento de los transmisores y los receptores. El sistema que muestra la figura siguiente, dispone de dos torretas dentro de las cuales, en una de ellas hay 4 transmisores de alta potencia y en la otra 4 receptores. Como detalle único, cada transmisor opera con todos los receptores en forma simultanea sincronizada y todos

Barreras montadas en pedestales tipo torreta

con 16 haces combinados tipo “Pared Infrarroja”.

los receptores son operados por todos los transmisores, con reconocimiento individual y múltiple combinada. Esta combinación crea 1 diagrama de “red” de dieciséis haces, los cuales son difíciles de violar.

La distancia mínima de operación es de 10 mts. y la máxima es de 100 mts. El sistema utiliza el procedimiento llamado de “respuesta graduada de alarmas”, que es una técnica de reducción de las falsas alarmas, manteniendo altos niveles de eficiencia. El sistema continuamente monitorea los 16 haces individuales del plano de detección, y cuando cualquiera de dos haces adyacentes entre si son interrumpidos simultáneamente, una respuesta de alarma (que ocurre en menos de 40 ms.) se producirá. No obstante, si uno solo de los haces fuese interrumpido, el tiempo de respuesta de dicho haz se modificara automáticamente a un nivel mas lento (500 ms.). Esta técnica permitirá que el sistema detecte tanto a intrusos caminando erguidos a alta velocidad, como a aquellos que intenten traspasar la barrera cuerpo a tierra arrastrándose lentamente por los haces más bajos, mientras que los niveles de falsas alarmas se reducen para el traspaso de pájaros. Por ultimo cabe agregar que el sistema utilizado para la codificación de cada uno de los 16 haces el de PPC (pulse positioning coding) de 4 canales. Posee calefactores internos para zonas frías, y dispone de dos relays de operación: uno es de alarma y el otro de detección de neblina. Barrera detectora de sensores infrarrojos activos tipo simple.

Barreras de un solo haz o de dos o cuatro haces en un mismo gabinete. Estos dispositivos, bi-estáticos, también llamados de haz infrarrojo activo, integrados por un elemento emisor de luz y un elemento receptor de luz, han sido desarrollados entre los detectores de intrusión de más vieja data.

Vista Barrera Infrarroja de doble haz para 100 Mts, montada sobre pedestal

Al principio, consistían en una fuente de luz visible, con un lente convergente situada frente al elemento emisor, alejado del elemento receptor, solo algunos metros y un receptor del haz de luz construido mediante una fotocelda o fotoresistor ubicada detrás de otro lente convergente invertido. Dada la alta dispersión angular de estos detectores incipientes, solía colocarse mas de un receptor, distribuido de tal forma de formar una cortina vertical (u horizontal) para "asegurar" el sector de posible transito y disminuir las posibilidades de traspaso por las áreas de los extremos. Como segundo recurso, también se colocaba una barrera invertida (es decir en sentido opuesto a la primera) donde también se colocaban varios receptores, logrando un efecto cortina o pared virtual, muy difícil de violar. Desafortunadamente, por tratarse (los transmisores) de elementos a filamento de alto consumo, debían llevar unas fuentes de alimentación y baterías de mucha capacidad y el alcance llegaba a menos de 25 mts. A medida que la tecnología avanzo, se cambio las lamparas de filamento por diodos emisores de luz infrarroja y fotodetectores de estado sólido, compatibles, y de muy bajo consumo.

Los equipos de barrera infrarroja contemporáneos, alcanzan desde unos pocos metros hasta mas de 200 mts., en los modelos standard. Se fabrican de 1, 2 y 4 haces en un mismo bloque y existen fabricantes que apilan unidades para formar columnas, que proveen desde 8 hasta 20 haces. para lograr que los haces no interfieran entre si, el recurso utilizado es la modulación del haz mediante una señal o código que cada receptor descifra, reconociendo su propio haz acompañante.

Asimismo, los receptores pueden estar ubicados en ambas puntas de la cortina vertical (barrera infrarroja cortina) y también es posible que los mismos estén interconectados en una combinación matricial, del tipo compuerta "Y”, a fin de que la alarma sea activada cuando se interrumpe mas de un haz simultaneo. Para conseguir el efecto de compuerta "Y" de tipo simultaneo o de compuerta "Y" secuencial no temporizado, o secuencial por memoria temporal, es necesario contar con dispositivos adicionales, no integrados dentro del gabinete de las barreras pero si que pueden estar en un gabinete al pie de la barrera o en la Central de Alarma correspondiente. Los fabricantes de estos elementos (Barreras) actualmente los hacen con características especiales tales como: LED indicador de alarma; LED indicador de alineación; Confirmación visual de nivel de alineación óptica; Periodo de interrupción de haz ajustable; Conector para monitoreo de nivel de alineación; Calefactor integrado; Diseño antiescarcha y antigoteo; Control Automático de Ganancia;

Selector de frecuencia de haz; Memoria de Alarmas; Circuito retransmisor; Contactos tipo C (inversor) libres de potencial; Arneses de montaje superficial o sobre pedestal de caño; y Contacto trampa antidesarme, entre otras. Barreras Fotoeléctricas para anti-cruce cumbrera portón.

INSTALACIÓN

Debe tenerse especial cuidado en el procedimiento de montaje de los equipos, ya que requieren estar montados sobre una superficie o pedestal, libre de vibraciones; absolutamente firmes e inmovilizados, con los cables que llegan a ellos colocados dentro de una cañería robusta, de metal liso o corrugado (en este caso de acero con vaina de PVC interna o externa, para proveer estanqueidad). La practica aconseja que la primer línea (mas baja) de estas barreras este a no mas de 0.30 mts de altura, si se trata de la cumbrera de una medianera y que la línea detectora este alineada con el filo exterior de dicha pared. En cambio, si se trata de una instalación de cruzamiento en un área parquizada, puede estar colocada entre 0.50 y 1.20 mts. de altura, si se trata de un solo haz. En cambio, si se trata de una configuración de múltiples haces (Cortina vertical), la línea mas baja deberá estar a no mas de 0.30 mts. y las demás lineas estarán superpuestas a distancias de 0.40 mts. una de otras. No hay recomendación especifica de cuantas barreras deberán integrar una "cortina de Barreras" ; este detalle dependerá del nivel de vulnerabilidad y del riesgo a proteger. Al decidir cuantas barreras configuraran la instalación deberá considerarse los dos tipos de intrusión existentes: la "intrusión deliberada" y la

"intrusión ocasional"; para el primer tipo, el conjunto de barreras apiladas deberá cubrir un plano vertical de al menos 2 metros, mientras que para el segundo, a menudo bastara con una sola barrera.

PRECAUCIONES ESPECIALES

Dado que las condiciones ambientales, como ser lluvia, granizo, neblina, llovizna, nevisca, nieve, nubes de polvo, tormentas de arena, etc. influyen directamente en la "obscuración" o "interrupción" del haz de las barreras, debe considerarse, la instalación de barreras que tengan un alcance mayor al de la distancia entre los dos extremos previstos para la zona; por ejemplo, se tratara de utilizar una barrera cuya cobertura siempre sea al menos un 30% mayor que la distancia a sensar y se preferirán las de haces modulados por distintas frecuencia a fin de que las barreras no puedan ser engañadas por fuentes infrarrojas ajenas, ya sea por efecto Tyndall o directas. En los extremos, si hay continuidad lineal de mas de una barrera, para cubrir un área mayor, deberán "solaparse" o sea superponerse en al menos dos metros. El terreno donde se instalen deberá ser nivelado de modo que no queden baches o depresiones o lagunas por debajo de las cuales pueda deslizarse un intruso. También deberá realizarse un procedimiento "cosmético" de eliminación de toda la maleza o pasto crecido debajo del recorrido de las lineas detectoras o de ramas o follaje que al soplar el viento, puedan interrumpir los haces. No deberán instalarse barreras infrarrojas en lugares donde el terreno tenga una forma irregular en su perímetro, salvo que se dejen grandes áreas exteriores a las barreras sin proteger. Una vez instalados, deberá realizarse un mantenimiento preventivo mensual, de limpieza exterior y de verificación de alineación y sensibilidad. Detectores infrarrojos pasivos para exteriores - Barreras Pasivas -.

Detector infrarrojo pasivo de largo alcance

tipo “Cortina vertical” para exteriores.

Son contados los detectores infrarrojos pasivos de movimiento para exteriores, que se obtienen en plaza y sobre todo por su bajo rechazo a las alarmas inocentes; no obstante, algunas marcas de prestigio reconocido, ofrecen modelos diseñados para trabajar con un elevado margen de inmunidad contra falsas alarmas. No obstante, cualquier fuente radiante de emisión infrarroja que tenga una energía superior a 1 joulio (medido a 30 mts.) podrá iniciar una secuencia de disparo, si se encuentra en movimiento siguiendo una trayectoria transversal a los haces detectores (Zonas de detección). Si bien hay detectores de esta naturaleza, con patrón de detección gran angular, nos concentraremos en aquellos que sean utilizables como barreras de detección exterior de largo alcance.

La unidad que se exhibe en la figura anterior, tiene un rango de detección de hasta 100 mts, con una apertura en el extremo mas alejado, de 3 mts de ancho; dispone de un sistema de procesamiento dual, que permite reconocer estímulos de energía calórica que atraviesen los haces observados, en una disposición de zona dual, aun en la mas completa obscuridad; tiene un consumo promedio similar al de los otros sistemas perimetrales: 25 mA. ; están construidos con una cubierta exterior robusta del dispositivo óptico de observación es un modelo patentado exclusivamente y dispone de sistema de espejos plateados-dorados; su alineación, con respecto al área de trabajo es sumamente fácil; esta clasificado en cuanto a su estanqueidad, como IP64 y dispone en su gabinete de un soporte de movimiento universal integrado; también se ha tenido en cuenta en su construcción, las recomendaciones de UL en cuanto a una absoluta inmunidad a señales de RFI/EMI.

Detector infrarrojo pasivo de exteriores tipo cortina Como característica destacada, podemos decir que esta unidad no requiere de un transmisor, como las barreras fotoelectrónicas comunes o láser y por ello su implementacion es menos complicada. Cuando se lo monta en el lugar de operación, debe tenerse especial cuidad que la superficie del terreno en los 100 mts. no tenga obstáculos o promontorios fijos que podrían cegar al detector en la parte trasera de dichos obstáculos.

La detección se activa por el monitorado de los cambios en el nivel infrarrojo entre un intruso y el “fondo” (plano mas alejado), dentro de los 20 campos de visión del detector.

DIAGRAMA ZONAS DE DETECCION IRP EXTERIOR TIPO CORTINA

Los procesadores electrónicos duales utilizan la técnica de sensado de doble perfil, para activar la detección y cuando están combinados con el sensor de elemento cuádruple “en línea”, provee excepcional estabilidad operacional. Los planos o zonas de protección, como podrá apreciarse en la figura siguiente, son 20 (5 quad).

DETECTORES TIPO BARRERA INFRARROJA DE INTERIORES Estas barreras funcionan y utilizan la misma tecnología que sus similares, destinadas a instalacion a la intemperie y que están descritos en los párrafos precedentes. La única diferencia radica en que en las barreras interiores se suelen colocar espejos que rebotan el haz en ciertas direcciones deseadas para una cobertura no lineal. En este caso debe tenerse especial cuidado en seleccionar una barrera cuyo alcance lineal sea un 33% superior por cada espejo que se instale, ya que la perdida de alcance por difracción y absorción es de ese valor. Se admitirán solo hasta tres espejos en cada haz.