109 03 Abril 2024
Densidad en mecánica de fluidos vs Densidad en RAC
Un término muy utilizado en el diseño de los sistemas de rociadores y que además es confuso para las personas que no están familiarizados con los diseños de sistemas de rociadores, ya sea porque van comenzando o porque simplemente ellos conocen este término en sus clases de mecánica de fluidos en la universidad y/o también aquellos que están familiarizados con el término en sus diseños o proyectos relacionados con un fluido en calculos distintos a los de los diseños de rociadores, el término al que nos referimos es la densidad. En este artículo explicaremos el término densidad tanto en la ciencia de la mecánica de fluidos cómo en los sistemas de rociadores y ustedes podrán identificar que, aunque el nombre del término es el mismo, NO significa lo mismo, dependiendo de dónde y para que lo estamos utilizando.
Densidad en mecánica de fluidos
Es la magnitud que que expresa la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo, su unidad de medida en el sistema internacional es el kilogramo por metro cúbico (Kg/M3). En sistema inglés es libras por pie cubico (Lb/ft3)
Esta propiedad de los fluidos nos indica la cantidad de masa que se encuentra en una unidad de volumen de una sustancia ya sea gaseosa, líquida o sólida. La densidad entonces se expresa como la división entre la masa que tiene una sustancia y el volumen que está ocupando y se representa con la letra griega rho (r)
r = m/V
r = Densidad
m = Masa
V = Volumen
La densidad varía con la presión y la temperatura de una determinada sustancia. Lo anterior se presenta debido a que los cambios de temperatura y/o presión pueden hacer que una sustancia se expanda o se comprima, pudiendo así encontrar una cantidad diferente de masa en una unidad de volumen.
Por dar el ejemplo del fluido más conocido y utilizado en los sistemas de protección contra incendio la densidad del agua, a 4°C y una atmósfera de presión, es constante y sus valores en las unidades más utilizadas son:
Densidad en RAC
El término densidad que se utiliza en los diseños de rociadores, se refiere simplemente a la cantidad de agua que se requiere en un área específica denominada área remota, esta cantidad de agua es considerada suficiente para controlar el posible incendio que se pueda presentar en un riesgo específico ya sea ligero, ordinario o extraordinario. La unidad de medida en sistema inglés, para la densidad es galones por minuto (gpm) entre pies cuadrados (ft2). En sistema internacional es milímetros por minuto (mm/min). La densidad nos sirve para calcular el flujo o gasto de los rociadores, con la siguiente formula:
Q = D x A
Q = flujo en galones por minuto (gpm)
D = Densidad (gpm/ft2)
A = Area Remota (ft2)
La densidad es el método de diseño más comúnmente utilizado para realizar cálculos por ocupación de riesgos ligeros, ordinarios y extraordinarios. El criterio o la densidad deberá ser seleccionada de la figura 19.2.3.1.1 Density/Area Curves for the Evaluation or Modification of Existing Systems de NFPA 13 Ed. 2022 que se muestra en la imagen #1.
Imagen #1
Considerando como ejemplo que protegeremos un riesgo extraordinario grupo #1 Seleccionamos de la figura el punto más bajo, donde se intersectan el área de operación de los rociadores y la densidad, en este caso obtenemos 0.30 gpm/ft2 sobre los 2500 ft2 más remotos, si hacemos la multiplicación de la densidad por el área, obtenemos la cantidad de agua, flujo o gasto necesario para controlar el fuego que se puede presentar.
Q = D x A
D = 0.30 gpm/ft2
A = 2,500 ft2
Q = 0.30 gpm/ft2 x 2,500 ft2 = 750 gpm
Ahora ya sabemos la diferencia del término densidad si lo aplicamos en los diseños de rociadores y/o si lo aplicamos en mecánica de fluidos. Sabiendo esta diferencia nosotros podríamos plantear y resolver con seguridad el término densidad en los diferentes retos que necesitemos trabajar ya sea en cálculos hidráulicos de rociadores o en cálculos de la densidad de un fluido.
Ing. Juan F. Guzmán
Baja Design Engineering
