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#109 #2 FR 030424 Densidad en mecánica de fluidos vs densidad de RAC

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

Te compartimos este video donde platicamos de la densidad.

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

#102 #2 EX 120122 Pre-acción, ¿qué es eso?

12 Ene 2022

El otro día me marco por teléfono una compañera de trabajo para que la apoyara en contestar unas dudas que tenía ella en relación a los sistemas de pre-acción. Su duda surgió al momento de seleccionar el compresor para mantener presión dentro del sistema. Había algo que no se lograba visualizar. Si mi sistema de pre-acción es eléctrico/eléctrico:

¿Por qué es necesario que mi sistema tenga aire comprimido? 

Para contestar esta pregunta es necesario regresarnos un poco a los conceptos de un sistema contraincendios tipo pre-acción.

Los sistemas de pre-acción de clasifican en:

Nota: el sistema de diluvio lo consideremos seco ya que no tiene agua.

Investigando en los libros de sistemas contra incendios nos topamos con el “Fire Protection Handbook” edición 20 donde, en la sección 16 pagina 35 del capitulo 3 del volumen 2, nos indica que tanto los sistemas secos como los de pre acción están cargados con aire a presión en lugar de agua.

En el sistema seco el aire mantiene cerrada la válvula para que esta no se abra con la presión del agua. Ahí ya una relación de presiones y tamaños de orificios que permiten que haya una presión menor en el lado del aire y una presión mayor en el lado del agua.  Al quebrarse el bulbo o derretirse el fusible, la presión del aire cae permitiendo que la presión del agua le gane a la presión del aire, por lo tanto, la válvula del riser se abre y deja pasar el agua. El agua llena las tuberías hasta que encuentra el punto por donde saldrá para combatir el fuego. En este tipo de sistemas, el rociador se abre, el agua pasa.

En el sistema de pre acción ocurre algo parecido, pero con una condición extra. El agua no pasa hasta que una señal extra es enviada.

Se dice que el sistema de pre acción estándar es lo mismo que el sistema seco, no hay condición. Es lo que en ingles conocemos como “non-interlock”.

El sistema de acción simple opera de la siguiente forma:

  1. El suministro de agua se retiene por medio de una válvula de pre acción.
  2. El sistema está equipado con un sistema de detección suplementario.
  3. El funcionamiento del sistema de detección permite que la válvula de pre acción se abra automáticamente y admita agua en la red de tuberías.
  4. El agua no se descargará del sistema hasta que un incendio haya generado una cantidad suficiente de calor para hacer que uno o dos rociadores funcionen.

El sistema de acción doble es básicamente como opera el sistema de acción simple y el sistema seco. Además de la caída de presión que registra un sistema seco, se debe enviar una señal a la válvula para que esta se abra. La válvula no se abre con la caída de presión. En el caso contrario, se le puede enviar una señal a la válvula de que se abra, pero esta no se abrirá por que hay una diferencia de presión en el lado de las tuberías con rociadores, entonces, quiere decir que no se ha activado ningún rociador y el sistema esperara a que haya caída de presión de aire para dejar pasar el agua.

Visto todo lo anterior, el sistema necesita aire comprimidos por esta razón:

  1. Se utiliza para monitorear la integridad del sistema. Si se presenta una fuga de aire, la presión bajará y enviará una alarma que indicará que hay una baja de presión en el sistema. Recordemos que la válvula del riser se abre con una señal eléctrica.
    1. En el de acción simple solo se necesita la señal del detector.
    2. En el de acción doble se necesita la señal del detector y la caída de presión.   

En resumen, como lo entiendo, la acción simple deja pasar el agua una vez recibida la señal, la de acción doble acción no deja pasar el agua hasta que dos condiciones de apliquen.

Por Eduardo López

BDE

#100 Riesgo por Ocupación y Almacenamiento

INTRODUCCION

Para quienes están y estamos involucrados en el rubro de los Sistemas de Protección Contra Incendio, es un privilegio el poder proteger las vidas y propiedades de cualquier devastación que pudiera ocasionar un incendio. Para lo cual, es de suma importancia tener un claro conocimiento y entendimiento sobre la inflamabilidad de todas aquellas cosas que se quieren proteger, de lo contrario sería imposible poder cumplir con esta meta. 

Es por eso, que nos hemos dado a la tarea de hacerles llegar un tema de gran importancia; el cómo son clasificados los edificios y su contenido; para así, poder proveer un apropiado nivel de protección contra incendio tal como lo describen los códigos y estándares.

Uno de los estándares en donde se puede obtener esta información es en la NFPA 13, y en la actualidad dicha norma contiene 3 clasificaciones básicas de Riesgo por ocupaciones y, 7 clasificaciones básicas de Riesgo por Contenidos y almacenamiento (Commodities).

RIESGOS POR OCUPACION

La clasificación de Riesgo por ocupación para NFPA 13 es dirigida de una manera muy diferente a como lo hacen los códigos de construcción hasta incluso en otros documentos de NFPA; ya que, los códigos de construcción generalmente se rigen por el uso, tamaño y tipo de construcción de un edificio.  En cambio, NFPA 13 es muy clara al indicar por medio de estas clasificaciones ciertas reglas a utilizar para el diseño, instalación y suministro de un sistema de rociadores contra incendio. 

En el capítulo 5 de la NFPA 13 edición 2010, sección 5.1, se menciona que la clasificación de riesgos por ocupación está definida por la OPERACIÓN que tiene el edificio, en donde se evalúa área por área las diferentes operaciones con la cantidad de combustibilidad que tienen sus elementos.  Teniendo en consideración la geometría, ventilación y finalmente la interacción que puede resultar de la descarga de un rociador en los elementos combustibles.

CLASIFICACION DE RIESGOS POR OCUPACION:

FACTORES QUE AFECTAN LAS CLASIFICACIONES:

RESUMIENDO:

FACTORES QUE AFECTANRIESGO LIGERORIESGO ORGINARIO GPO 1RIESGO ORDINARIO GPO 2RIESGO EXTRA ORGINARIO GPO 1RIESGO EXTRA ORGINARIO GPO 2
COMBUSTIBILIDAD DEL PRODUCTOBAJABAJAMODERADA A ALTAMUY ALTAMUY ALTA
CANTIDAD DE PRODUCTOS COMBUSTIBLESBAJAMODERADA (MAX. ALTURA 8-FT)MODERADA A ALTA (MAX. ALTURA 12-FT)MUY ALTAMUY ALTA
TASA DE LIBERACION DE CALORBAJAMODERADA A ALTAMODERADA A ALTAALTA (RAPIDO DESARROLLO DE INCENDIO)ALTA (RAPIDO DESARROLLO DE INCENDIO)
LIQUIDOS FLAMABLESNINGUNONINGUNONINGUNA (O MUY LIMITADA)POCA (O NADA)MODERADA A SUSTANCIAL
PROTECCION DE LOS COMBUSTIBLESNINGUNANINGUNANINGUNANINGUNAANTICIPADA

RIESGO LIGERO

Ejemplos:

  1. Iglesias
  2. Museos
  3. Hospitales
  4. Residencias
  5. Librerías

RIESGO ORDINARIO 1

Ejemplos:

RIESGO ORDINARIO 2

Ejemplos:

  1. Metalmecánica
  2. Talleres de reparación
  3. Oficinas postales
  4. Fábricas de papel
  5. Fabricación de neumáticos

RIESGO EXTRAORDINARIO 1

Ejemplos:

  1. Manufactura de Madera y Tablacel
  2. Líneas de montaje con equipos hidráulicos
  3. Aserraderos
  4. Tapizado con espuma de plástico
  5. Manufactura de textiles
  6. (algodón, sintéticos, lana y yute)

RIESGO EXTRAORDINARIO 2

Ejemplos:

  1. Proceso de Plásticos
  2. Barnices y Pinturas por Inmersión
  3. Pulverización de Líquidos inflamables

RIESGO POR CONTENIDO

La protección para clasificaciones de riesgo por contenidos es muy diferente a la protección para las clasificaciones por ocupación.  Lo primero que se tiene que conocer es que para la NFPA todas las cosas que se almacenan en un edificio se le llama “commodities”, siendo estas 7 clasificaciones en la norma NFPA 13. 

En el capítulo 5, sección 5.6 menciona que la clasificación por contenidos se refiere a los productos o materiales que se almacenan en un espacio, área, y a los factores que afectan su estabilidad en caso de fuego.  Tales como sus formas de almacenamiento, (racks, pallets, apilados), geometría, encapsulados, combinación de varios materiales, etc.

RIESGOS POR CONTENIDO:

  1. CLASE I
  2. CLASE II
  3. CLASE III
  4. CLASE IV
  5. PLASTICOS GRUPO A
  6. PLASTICOS GRUPO B
  7. PLASTICOS GRUPO C

CLASE I

Productos no combustibles almacenados en cajas de cartón ordinario de una sola capa de cartón.

Ejemplos:

CLASE II

Misma que la Clase I, pero en empaque más sustancial

Ejemplos:

CLASE III

Productos hechos de combustibles ordinarios tales como:

Ejemplos:

CLASE IV

PRODUCTOS DE PLASTICOS Y HULES

Los plásticos y hules están divididos dentro de 3 categorías dependiendo de sus características de combustión:

  1. Grupo A
  2. Grupo B
  3. Grupo C

Algunos ejemplos de cada uno de estos grupos son los siguientes:

Grupo A

Ejemplos:

PRODUCTOS DE PLASTICOS Y HULES

Grupo B

Grupo C

Otros temas importantes a considerar son: encapsulación, contenidos/productos mixtos, tarimas de plástico, etc.

Una vez que se obtiene la clasificación se procede a determinar el criterio del diseño, y adquirir lo siguiente:

Te compartimos este webminar de rociadores ESFR donde podras conocer mas a detalle este tipo de rociadores. No olvides suscribirte al canal para poder verlo.

Por Arq. Cristal Moran

#098 Principios y Funcionamiento de los Paneles de Sistemas de Alarmas Contra Incendios

INTRODUCCION

¿Qué es un Sistema de Alarma Contra Incendio?

Es un sistema constituido por un panel principal, dispositivos iniciadores (detectores de humo, detectores de calor), dispositivos supervisores (detectores de flujo, sup. de válvulas) e indicadores de alarma (sirenas, estrobos) en un arreglo tal que cualquier cambio de estado de los dispositivos iniciadores o de supervisión resulta en la activación de los dispositivos de notificación, cabe señalar que los dispositivos conectados al panel siempre están siendo vigilados por este mismo para en caso de cualquier problema solucionarlo lo antes posible.

Para poder entender el funcionamiento del sistema de alarmas de una manera más sencilla tenemos que comenzar por comprender como funciona su cerebro, es decir, el panel.

¿Qué es un panel de sistema de alarmas contra incendio?

Es el cerebro del sistema, este suministra la energía a los dispositivos y monitorea el estado de todos sus componentes, contiene circuitos lógicos para interpretar las entradas y enrutar las salidas, también desempeña otro tipo de tareas más específicas explicadas más adelante.

TIPOS DE PANELES DE ALARMAS CONTRA INCENDIO

 SEÑALES QUE MANEJA UN PANEL DE ALARMAS CONTRA INCENDIO

Señal de Alarma. – Es una señal proveniente de algún dispositivo que nos indica la presencia de humo o fuego.

Señal Supervisora. – Es una señal que indica la necesidad de una acción en conexión con la supervisión de rondines de vigilancia, equipo o sistemas de supresión o las condiciones de mantenimiento de los equipos o sistemas relacionados.

Señal de falla o problema. – Una señal iniciada por el sistema de alarma de incendio indicativa de falla en un circuito o en un componente

EJEMPLO DE UN SISTEMA DE ALARMAS BASICO CONECTADO A UN PANEL

En la imagen se muestra el sistema de alarma contra incendio típico conectado a un panel de control direccionable.

El funcionamiento de sistemas de alarmas se puede explicar de manera sencilla en dos puntos:

ARQUITECTURA BASICA DE UN SISTEMA DE ALARMAS CONTRA INCENDIO

Los paneles pueden se programados de dos maneras distintas:

Actualmente los principales distribuidores de los diversos sistemas están poniendo ciertos tipos de llaves a estos para evitar que cualquier persona pueda programar un panel sin estar capacitado, se necesita llevar un curso impartido por el fabricante y acreditarlo para que se pueda obtener la llave mencionada y poder acceder a la programación del panel, así de cierta manera se intenta garantizar que el cliente tendrá un servicio de calidad.

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Por Ing. Manuel Almejo

#096 NFPA 72 “National Fire Alarm and Signaling Code”

Ahora nos toca hablar un poco sobre el NFPA 72, como hemos podido observar a lo largo de las publicaciones de los distintos boletines, la NFPA cuenta con una gran cantidad de códigos para las distintas áreas que engloban la cultura contra incendio.

Es importante tomar a cada código del NFPA por lo que realmente es, en este caso en particular, debemos de tomar al NFPA 72 como una guía de instalación para los sistemas de alarma contra incendio; ¿por qué? Se preguntarán, pues porque es exactamente lo que es, el NFPA 72 a lo largo de sus 14 capítulos, nos establecen una guía con los requerimientos mínimos para instalación, pruebas y mantenimiento de nuestros sistemas de alarma contra incendio. En el medio encontramos muy comúnmente que el NFPA 72 es considerado un código de requerimientos, cuando en realidad no lo es.

El desarrollo de los estándares de la NFPA en su área de señalización se remonta a 1898 bajo del nombre de “Comisión de alarmas de incendio termoeléctricas”. La edición de 1905 de la NBFU (“NationalBoard of Fire Underwriters”) 71A “Reglas y Requerimientos para la construcción, instalación y uso de sistemas de señalización utilizados para la transmisión de señales que afecten que indiquen riesgo de incendio”, en conjunto con documentos relacionados desarrollados desde 1903 crearon los primeros estándares de señalización que se publicaron en conjunto con la NFPA . Los sucesores de estas primeras ediciones se han consolidado en lo que hoy conocemos como NFPA72.

Propósito. El propósito de este código es definir los medios de iniciación, transmisión, notificación, y señalización; los niveles de rendimiento y fiabilidad de diferentes sistemas de alarmas contra incendio, sistemas de alarmas de supervisión, sistemas de reporte de alarma publica, equipo de alerta de incendio, sistemas de comunicación de emergencia y todos los componentes que conllevan.

NFPA 72

“no nos indica si el predio a proteger debe o no debe contar con un sistema de alarma…”

A quienes esta dirigido el código?

Ingenieros y diseñadores, instaladores y distribuidores de sistemas contra incendios, constructores, autoridades de la construcción, oficiales de bomberos, personal de seguridad, administradores de edificios y todo aquel que diseñe, revise, evalúe, o instale sistema de alarmas de incendio.

El código NFPA 72 le ayudará a:

Aplicaciones NFPA 72

  1. Los sistemas de Alarmas se Clasifican de la siguiente manera:
    1. Sistema de Alarmas Contra Incendio
    2. Sistemas de Alarmas Como Estaciones de Supervisión
    3. Sistemas de Alarmas Para Reportar Emergencias Publicas
  2. Sistemas Para Comunicar Emergencias se clasifican como:
    1. Sistemas de comunicación de emergencia unilateral
    2. Sistemas de comunicación de emergencia bilateral

Cambios históricos en la NFPA 2010 72 abrir el camino a una nueva era en sistemas de señalización.

En la revisión del Código más extensa desde 1993, el alcance y organización del NFPA72 2010 se han expandido más allá del enfoque principal en los sistemas de alarma contra incendios para incluir también los requisitos para los sistemas de notificación masiva utilizan para emergencias climáticas, actos terroristas, biológicos, químicos y emergencias nucleares; y otras amenazas. Esta ampliación de la cobertura se refleja en el título del nuevo Código: Alarma de Incendio Nacional y el Código de señalización.

Nuevo capítulo sobre los sistemas de comunicaciones de emergencia responde a las preocupaciones de hoy.

Además de las normas actualizadas para los sistemas de  voceo/alarma de  emergencia de incendio, este nuevo capítulo incluye por primera vez disposiciones para:

Otras revisiones y adiciones importantes que afectan a aumentar la protección:

Circuitos y rutas – Un nuevo capítulo combina las necesidades existentes y nuevas, consolida las normas básicas de cableado y el funcionamiento del circuito en una única ubicación.


Inteligibilidad de la voz – Revisión de los métodos de instalación y disposición de pruebas, más un nuevo y extenso anexo con una guía detallada para la realización de pruebas.

De señalización para las personas con problemas auditivos – Mejora de la seguridad en las áreas de dormir, incluye nuevas reglas que demandan señalización de baja frecuencia para las personas con pérdida auditiva de leve a severa, y táctil, así como la señalización visible para las personas con pérdida auditiva profunda.

Colocación de los detectores de humo – La separación de actualización y los requisitos de colocación para el nivel de techos con vigas y los nuevos requisitos para la separación pendiente techos con vigas

Aumentar la protección a nuevas alturas!  NFPA 72 2010: Alarma de Incendio Nacional y el Código de señalización en la actualidad.

Por Ing. Manuel Almejo

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