#057 FUNCIONAMIENTO DE LOS ROCIADORES

INTRODUCCIÓN

Instalar y mantener Sistemas Contra Incendios confiables, debería de ser un tema de reglamentación e implementación a nivel nacional, afortunadamente son cada vez más las industrias que se preocupan por contar con estos Sistemas Automáticos y es cada vez mayor la importancia a los sistemas de seguridad humana.

Por ello mismo nos hemos dado a la tarea de dar a conocer de una manera accesible este tópico importante que es el Funcionamiento de los Rociadores. Algunos temas a considerar serán: Definición de un Sistema Contra Incendio, Componentes de un Sistema Contra Incendio, Tipos de Rociadores, códigos aplicables, dónde se recomienda instalar rociadores, y otros aspectos.

DEFINICIÓN GENERAL

Consiste en un sistema de distribución de tuberías a través de todo un edificio, las cuales están presurizadas con agua, en el cual se conectan unas boquillas de descarga de agua, llamándoles Rociadores.

Asumiendo que este sistema está calculado e instalado en forma correcta para suministrar el flujo de agua a la presión mínima requerida según la zona a proteger, tendremos la certeza de que el sistema estará disponible y listo para la espera de su “llamada”.

Cuando el fuego inicia, a la par que se empieza a generar humo y calor, la temperatura del aire comienza a elevarse y ese mismo aire por diferencia de densidades empieza a subir a las partes altas del edificio, formando una capa de calor en donde se encuentran instalados los rociadores.

Un fuego típico puede alcanzar una temperatura de 2000°F, los rociadores instalados tienen un dispositivo de activación que normalmente pueden variar desde los 155°F hasta los 286°F.

Con estos rangos de temperatura el elemento térmico que bien pudiera ser un bulbo de cristal conteniendo un fluido que al contacto de la temperatura se expande rompiéndose y activando el rociador.

Las gotas de agua penetran en el fuego y debido al intercambio de calor la temperatura empieza a descender hasta que el fuego llega a extinguirse o bien lo llegan a controlar de tal forma que limitan el crecimiento del fuego y el desprendimiento de más calor y humo.

Mencionaremos 3 razones principales para instalar un Sistema de Protección Contra Incendio:

  • Integridad física de los ocupantes
  • Integridad estructural de los edificios

* Preservación de los contenidos

COMPONENTES DE UN SISTEMA CONTRA INCENDIO TIPICO

Para un buen desempeño del sistema contra incendio es necesario el contar con una fuente de suministro de agua ya sea por medio público o privado. Como medio público podría considerarse la red municipal de la ciudad, siempre y cuando pueda proporcionar la presión requerida por el sistema, o bien, como medio privado sería un tanque de almacenamiento de agua, cisterna, o reserva natural.

La capacidad mínima de almacenamiento dependerá del requerimiento de aplicación y flujo de agua en la zona de mayor riesgo y está referenciado al tipo de protección calculado.

Es importante tomar en cuenta que cuando hay un sistema de suministro de agua existente, como se mencionó anteriormente puede ser de algún medio público u otro, el cual es insuficiente conocer las demandas del sistema contra incendio, así mismo se deberá de proveer de la instalación de una bomba contra incendio.

Redes exteriores, válvulas de seccionamiento, Toma Siamesa, Risers, etc., son también parte de los componentes de un sistema contra incendio.

TIPOS DE ROCIADORES

En la actualidad existe una variedad de rociadores como lo son que se pueden utilizar para un sistema contra incendio, pero se tendrá que considerar cada variante aplicada en los diferentes casos. Tales pueden ser del tipo convencional, residencial, spray, aplicaciones especiales, ESFR.

Dentro de los rociadores más comunes se encuentran los siguientes:

Montante (Upright)

Colgante(Pendent)

Horizontal de Pared (Sidewall)

ESFR

Oculto(Concealed)

CÓDIGOS APLICABLES

Como se ha mencionado en el boletín anterior—Importancia de los Sistemas Contra Incendio— que dichos sistemas están basados de acuerdo a estándares o normas internacionales como es el caso de NFPA y/o compañías aseguradoras tal es el caso de FM Global. Los códigos aplicables que regirán el COMO instalarse los sistemas contra incendio pueden ser los siguientes:

*NFPA-13: Sprinkler Systems. Diseño e instalación de rociadores automáticos.

*NFPA-20: Installation Pumps. Instalación de bombas contra incendio.

*NFPA-24: Installation Fire Mains. Instalación de Redes Exteriores Contra incendio.

*NFPA-72: Fire Alarm Systems. Diseño e instalación de sistemas de notificación, supervisión y detección de humos.

También existen otros Códigos por los cuales se deberán de considerar dependiendo de los requerimientos del Propietario y/o condiciones del Edificio:

*Reglamento Local de Bomberos

*Norma Oficial Mexicana—NOM-002-STPS-2010– Condiciones de Seguridad—Prevención, Protección y Combate de Incendios en los Centros de Trabajo.

*Uniform Fire Code y Uniform Building Code

*FM Global Data Sheets

*Reglamentos específicos de las compañías de seguros

DONDE SE RECOMIENDA INSTALAR ROCIADORES

Lo relativo al DONDE instalar rociadores son requerimientos específicos de los Códigos de Construcción y Protección, tal es el caso de NFPA 101—Life Safety Code—Código de Seguridad Humana—; o bien, de los requerimientos específicos de las compañías de seguros.

Nuestra recomendación seria instalar rociadores en todo tipo de edificio, construcción, de cualquier riesgo u ocupación —Ligero, Ordinario, extraordinario-; siempre y cuando el Propietario esté dispuesto a invertir en la seguridad de las personas y su patrimonio.

Por ejemplo: edificios sin ventanas, edificios comerciales, de negocio, de diversión, de reunión, edificios de varios niveles y subterráneos, edificios industriales, mercantiles, almacenes en general, estacionamientos públicos, etc.

CONTROL Y SUPRESIÓN

Mencionare dos conceptos básicos para el funcionamiento de los rociadores: CONTROL y SUPRESIÓN.

CONTROL DEL FUEGO. – Básicamente los rociadores limitan el tamaño y desarrollo del fuego a base de una distribución adecuada de agua y que permite deprimir el calor producido por la combustión controlando la temperatura de las partes altas para evitar daños estructurales.

CONTROLAR—PREVENIR—CONFINAR

SUPRESIÓN DEL FUEGO. – A diferencia del control, los rociadores atacan directamente el fuego con una aplicación directa y suficiente de agua.

EXTINGUIR—EVITAR PROPAGACIÓN—ACCIÓN RÁPIDA

Dando así por terminado este boletín, esperamos haya sido de su interés. Le recordamos que los rociadores salvan vidas.

Baja Design Engineering

Por Arq. Cristal Moran

20 de Febrero de 2012

#052 HISTORIA DE LOS ROCIADORES

2012, Boletín #01

Introducción

Los rociadores automáticos surgieron por la necesidad de proteger inmuebles y lo que ellos contenían, de tal modo que estos lugares se protegieran por si solos, es decir, en caso de ocurrir un incendio, automáticamente estos dispositivos deberían de actuar por si “solos” activados por medio de calor proveniente del incendio. De esta manera se pretendía evitar la necesidad de haber gente en el sitio al momento del incendio, y aun mejor, se evitaba que entrara personal a combatir el fuego.

A lo largo de la historia, estos dispositivos tuvieron varios cambios, cambios significativos para su funcionamiento. Conforme fue pasando el tiempo fueron evolucionando con las tecnologías que se iban desarrollando en ese momento.

Historia de los rociadores

En 1723 Ambrose Godfrey creo lo que se conoce como el primer dispositivo para combatir incendios, el cual consistía en un barril de madera lleno con agua. Estos barriles eran colocados estratégica mente en todo el cuarto o área que se deseaba a proteger, a su vez, estos barriles estaban unidos por una serie de fusibles con la esperanza que estos fusibles fueran activados por el fuego.

De libro Layout Technician de NFSA

Como podrán darse cuenta, la desventaja de este dispositivo era que el fuego tenía que coincidir con la ubicación de alguno de estos barriles, de otra manera, no se activarían.

 Un poco después se mejoró este sistema de protección contra incendios a base de barriles llenos de agua. Lo que se propuso fue que este mismo barril lleno con agua, en lugar de dejarlo fijo en un sitio, se colocaran en un lugar estratégico de tal manera que la hora de ocurrir un evento de incendio, una persona entrenada corriera inmediatamente al lugar donde se encontraban los barriles y hacer lo que se muestra en la figura. Tomar el barril, rodarlo directamente al fuego y esperar que se encendiera el fusible pegado al barril y una vez encendido esperar a que explotara el barril para que especiera agua sobre el lugar donde el incendio se estaba llevando a cabo. Este barril estaba al igual que el anterior, cubierto de fusibles para hacer que estallara en cuanto entrara en contacto con el fuego.

Ya para 1800 se mejoraron los sistemas de protección contra incendios, tales mejoras fueron: la tubería perforada, cuerdas que actuaban como fusibles y los tapones fusibles.

John Carey mejoro un sistema de tuberías con agujeros, esta tubería estaba conectada a un tanque elevado, el cual estaba lleno de agua. ¿Pero cómo hacía que el agua no pasara por la tubería y atreves de los agujeros de tal modo que mojara todo lo que estaba abajo? He aquí la idea de Carey; un tapón obstruyendo el flujo de agua atreves del tanque era sostenido por una cuerda que a su vez estaba ligada a un sistema de pesas. Este sistema de pesas estaba unidas a un sistema de fusibles que actuaban como el seguro del tapón del tanque. ¿Como funcionaba esto?, muy simple; en caso de ocurrir un incendio, la cuerda fusible se rompía y dejaba caer la pesa a la base como se muestra en la figura de un lado, al caer la pesa, la cuerda unida a la pesa jala el tapón del tanque elevado, al elevarse el tapón, deja fluir el agua a través de la tubería de tal manera que esta fluye y apaga el incendio.

¡Muy ingenioso!, cierto?, si, realmente fue la base para los sistemas contraincendios actuales. Solo que tenía una desventaja, al ser un sistema de tuberías perforadas, al elevar el tapón del tanque, el agua fluía por todas las tuberías arrojando agua en lugares donde no hubiera fuego.

En este mismo siglo, Henry Parmelee creo el primer rociador automático funcional. Henry Parmelee era el presidente de una compañía de pianos, la cual se quemó completamente, de esta tragedia surgió uno de los más grandes inventos, el cual fue, los rociadores automáticos. Después que se quemó su fábrica de pianos estuvo buscando e ideando la manera de proteger su fábrica de futuros incendios tales como el que le había ocurrido.

La idea de Parmelee era la de unir estos rociadores a una serie de tubos. Estos rociadores era simplemente una boquilla unida a la tubería, esta boquilla tenía un tapón que estaba soldado en su orilla, esta soldadura se derretía a 160 F, al derretirse esta soldadura el tapón salía expulsado por la presión del agua y esta a su vez caía sobre el área donde el incendio se estaba llevando a cabo.

Del lado izquierdo podemos ver el rociador creado por Grinnell y de lado derecho vemos el rociador creado por Parmelee.

 Otros tipos de rociadores fueron creados en los años siguientes, los cuales se muestran en las siguientes imágenes.

De libro Layout Technician de NFSA

Con la mejora de los rociadores vino también la mejora de los sistemas de tuberías, esto en el sentido de que se podían seccionar varios lugares mediante válvulas de control.

A finales de 1800 los sistemas de rociadores eran tan confiables y redituables que las compañías de seguros ofrecían descuentos en las primas de seguros. Claro que también fue una desventaja porque cada compañía creo sus propios estándares de instalación. Fue por esto que para los 1890´s miembros de las aseguradoras y fabricantes se unieron para formar la asociación que ahora conocemos como NFPA.

Fue entonces, que, para estandarizar la instalación de los sistemas contraincendios, en 1896 se publicó el primer estándar de instalación llamado NFPA 13. Como dato curioso, fue el primer estándar de NFPA, aun así, se le número con el #13.

Fue así como varias compañías de seguros desecharon sus estándares de instalación y adoptaron él.

Ya para principios de 1900 se hicieron infinidad de mejoras en los fusibles de los rociadores y en los patrones de descarga. Anteriormente se creía que para atacar el fuego era necesario diseñar un rociador de tal manera que arrojara agua hacia el techo para mojarlo y enfriarlo y el resto del agua hacia abajo, a este tipo de rociador se le conoce como “Conventional” o “old-style”. Estos rociadores eran los que se utilizaban antes de 1955. En la imagen pueden ver como el agua es arrojada hacia arriba y hacia abajo.

Mediante estudios y pruebas se dieron cuenta que no era necesario arrojar agua hacia arriba, por lo que se creó el rociador que ahora conocemos como “standard”, este arroja toda el agua hacia debajo de tal manera que ataca el fuego con la totalidad del agua que sale por él.

Entre los años 70´s y 80´s del siglo pasado, se creó un tipo de rociador diseñado especialmente para residencias. La característica principal de este rociador es que actúa de manera más rápida de tal modo que ayuda a preservar la vida humana. Otra característica de este rociador es que el patrón de descarga del agua es diferente al rociador “standard”.

Debido a que los rociadores que se habían creado para entonces solo controlaban el fuego, se tuvo la necesidad de crear un rociador que extinguiera por completo el fuego, por lo cual se inventó el primer rociador de supresión temprana “ESFR».

Por Ing. Eduardo López

10 de Enero de 2012

Baja Design Engineering

#049 Funcionamiento de un Sistema contra incendios

2018,

Introducción

Un incendio puede llegar a ser devastador y provocar pérdidas y riesgos para las personas, por lo cual, es vital el salvaguardar las vidas humanas y evitar las pérdidas materiales, las cuales pueden generar grandes costos, incluso tener que cerrar compañías, es por ello la importancia de instalar Protección de Sistemas Contra Incendios, además conocer su funcionamiento.

Definición

El Sistema Fijo Contra Incendio es un sistema compuesto por agentes extintores de fuego, depósitos para contener agentes extintores o fuentes de abastecimiento de agentes extintores, medios de distribución del agente extintor, medios de impulsión del agente extintor y dispositivos de aplicación control, que tienen como objetivo el controlar o suprimir un incendio y no requiere de la participación humana para activarse, y aplicar el agente extintor sobre el área incendiada en caso de incendio.  (Ref. Art. 3 Definiciones, Abreviaturas y Símbolos. NMX-S-066-SCFI-2015)

Alguno de estos sistemas, <<que es nuestra recomendación considerar para la protección contra incendio de las edificaciones>>, es el sistema de rociadores automáticos contra incendio, puesto que está compuesto por tuberías subterráneas y aéreas, en las que se instalan rociadores que descargaran agua siguiendo un patrón de distribución de manera sistemática con el objetivo que operen automáticamente en caso de un incendio, vertiendo una cantidad determinada de agua sobre la superficie incendiada, de acuerdo a cálculos previamente elaborados, los cuales incluyen una o dos fuentes de abastecimiento de agua, válvulas de control, válvulas de retención, válvulas de seccionamiento y medios de impulsión.

Tipos de Sistemas de ROCIADORES. –

Sistemas húmedos

Este sistema utiliza rociadores conectados a un sistema de tuberías las cuales contienen agua suministradas por una fuente de abastecimiento de agua y cuando el rociador se activa por el calor ocasionado por el fuego, el agua descarga inmediatamente desde el rociador activado.

Sistemas Secos

Este sistema utiliza rociadores conectados a un sistema de tuberías presurizadas con aire o nitrógeno el cual se descarga cuando el rociador se activa por el calor ocasionado por el fuego, permitiendo que la Válvula de sistema seco deje entrar el agua al sistema de tuberías para ser descargado por el o los rociadores abiertos.

Sistemas de Pre-acción

Este sistema los rociadores se instalan en una tubería sometida a presión (o no necesariamente) la cual tiene un sistema suplementario de detección instalado en la misma zona de los rociadores.

Sistemas de Diluvio

En este sistema los rociadores son abiertos y el flujo del agua se controla por medios eléctricos/hidráulicos/neumáticos en la válvula del riser, que cuando opera se distribuye por todo el sistema.

Conceptos Básicos para el Funcionamiento de los ROCIADORES. –

Control del Fuego > Básicamente los rociadores limitan el tamaño y desarrollo del fuego a base de una distribución adecuada de agua y permite deprimir el calor originado por la combustión, controlando la temperatura en las partes altas del edificio para evitar dañar la estructura.

CONTROLAR – PREVENIR – CONFINAR

Supresión del Fuego > a diferencia del control, los rociadores atacan directamente el fuego con una aplicación directa y suficiente agua.

EXTINGUIR – EVITAR PROPAGACION – ACCION RAPIDA

Hay 3 razones por que hay que instalar un Sistema de Protección Contra Incendio:

  1. Integridad Física de las Personas
  2. Integridad Estructural de los Edificios
  3. Preservación de los Contenidos

En conclusión

En la actualidad la regulación e implementación de instalar y mantener los Sistemas Contra Incendio confiables ha incrementado a comparación de algunos años atrás, esto es relevante para quienes estamos trabajando día a día en este rubro.

Baja Design Engineering

Arq. Cristal Moran

Mayo de 2018

#045 HIDRANTES DE PATIO: 2 Puntos importantes

2018,

Hidrantes

Los hidrantes de patio son un apoyo para el equipo de bomberos o personal capacitado para combatir incendios. Hay una zona ambigua en el NFPA sobre si se debe calcular la cantidad de agua y también como instalarlos, realmente no es claro. Algo que si es claro es que los hidrantes pueden hacer la diferencia en el combate efectivo de un incendio.

Contexto

Hemos realizado múltiples diseños de redes exteriores y algo que siempre es un tema a discusión es su ubicación y el cálculo, el famoso cálculo de los hidrantes. ¿Por qué decimos que es famoso? Lo veremos más adelante. La ubicación de estos también es una situación que sucede se pregunta mucho debido a que cuando se diseña e instala la red exterior, no está terminado el dibujo o la instalación, es decir, en el diseño se puede proponer una ubicación asumiendo algunas distancias, sin embargo, durante el desarrollo del diseño puede cambiar distancias del diseño civil, la situación se vuelve critica cuando sucede en obra.

Ubicación

Tanto NFPA como FM no son claros en cuanto a la ubicación de los hidrantes. Existen textos donde se indica la posición con respecto uno del otro y hacia los edificios, sin embargo, no se indica hacia otras partes. Desde un punto de vista es lógico, ubicar los hidrantes a una separación considerable para el tránsito de uno a otro o la separación del edificio (esto es algo curioso, ya que, según me comentaron, la separación que debe tener un hidrante del edificio viene dada por la altura de la pared del edificio, es decir, si esa pared llegase a caer completa hacia afuera, el hidrante estaría a salvo) para este esté a salvo.

Hay otras ubicaciones de los hidrantes que no se toman en cuenta como las separaciones a vialidades, banquetas, áreas verdes, áreas encerradas con malla ciclónica o cerco decorativo. en la imagen podemos observar un hidrante de patio que está ubicado frente al Hotel Montecarlo en Las Vegas Nevada, este hidrante está rodeado por un cerco permitiéndole acceso desde la calle, esto porque el departamento de bomberos se estaciona en la calle y se conecta al hidrante para bombear agua desde ahí al camión de bomberos y del camión ellos sacan las mangueras para atacar el incendio.

La distancia de los hidrantes hacia la vialidad dependerá mucho del criterio de la autoridad competente y del diseñador. las consideraciones podrían ser: ancho de la banqueta, tipo de tránsito en la vialidad y por la banqueta, frecuencia de tránsito por la banqueta, etc.

Para su correcta ubicación tomemos en cuenta estos comentarios, así como realizar una coordinación de instalaciones y obra civil, mantener contacto obra con diseño en caso de diferencias entre lo instalado y lo proyectado, contar una autoridad competente que revise acorde las necesidades del usuario final.

Cálculo

¿Por qué es famoso el cálculo hidráulico en la red exterior? No hay en el estándar una sección que nos enseñe a calcular una red exterior, normalmente no se realiza, sin embargo, es muy solicitado.

Cuando realizamos un cálculo hidráulico en sistemas contraincendios, lo que estamos calculando es la caída de presión que se genera por el flujo de agua en las tuberías, esto se traduce en la selección de diámetros de tuberías. En la red exterior ya están dados los diámetros (de cierta manera), de acuerdo con NFPA 20 Tabla 5.25 a las bombas CI tienen un diámetro de descarga definido, por ejemplo, la bomba de 2000 GPM debe tener una tubería de descarga de 10 pulgadas (la bomba podría tener una boquilla de descarga de 8 pulgadas, pero esa es otra historia), esta es la tubería que en teoría puede contener el flujo de agua. Normalmente no se colocan tuberías más grandes, por el contrario, con un cálculo se podrían reducir diámetros (nota: para reducción de diámetros y cálculos de caídas de presión revisar cada caso particular con su diseñador de Sistemas contraincendios).

En ocasiones se nos solicita realizar un cálculo en los hidrantes para verificar la suficiencia de agua y presión del sistema. Normalmente, en las tuberías grandes no hay mucha caída de presión (podría haber excepciones) por lo que un cálculo hidráulico en la red exterior podría hasta cierto punto ser no exacta. Algunas de las variables a considerar para un cálculo hidráulico son: recorrido de las tuberías, altura de las tuberías y rociadores, factor k a utilizar, presión de cálculo (si es ESFR) o la densidad/área (en el caso de CMDA), etc. En mi opinión, un cálculo en la red exterior no puede remplazar un cálculo hidráulico de rociadores debido a las variables que acabo de mencionar.

En conclusión

Un diseño de una red exterior parece ser un trabajo fácil, sin embargo, resulta un poco más laborioso que un diseño de rociadores, esto es debido a que un diseño de rociadores es más detallado en cuanto a la información que se debe considerar para su diseño y cálculos, no deja mucho a la interpretación. Cada diseño es único, y cada uno tiene sus consideraciones especiales.

Baja Design Engineering

01 de Marzo de 2018

Por  Ing. Eduardo López

 

#042 RANGO DE TEMPERATURA DE LOS ROCIADORES

TEMPERATURA DE ROCIADORES

Como diseñador, la elección del rociador es un paso crítico para no solo un correcto funcionamiento, si no una protección adecuada para las personas o bienes. Se debe de tomar en cuenta los alrededores, ambiente y temperatura de cubierta al momento de definir la temperatura del rociador.

¿POR QUE ES IMPORTANTE ELEGIR LA TEMPERATURA ADECUADA PARA NUESTRO ROCIADOR?

Al iniciar un proyecto de sistema contra incendio, como diseñadores debemos de conocer, entre otras cosas, a que temperatura va a trabajar nuestro rociador ya que todos los rociadores tienen un rango de temperatura de activación.

Como sabemos y hemos leído en artículos anteriores, la temperatura es un factor crítico que considerar cuando elijamos los rociadores para nuestro sistema, esta dependerá de la clasificación por ocupación y de la temperatura ambiente de cubierta, y así evitar situaciones como:

  • Accionamiento accidental en caso de que se instalen en ambientes de altas temperaturas.
  • Descontrol sobre el número de rociadores que se accionaran en caso de un incendio.

¿Qué quiere decir esto? Si instaláramos un rociador con un rango de temperatura menor o muy cercana a la que existe normalmente en cubierta del edificio, este se activaría fácilmente creando un problema o incluso dañando bienes alrededor. Así también, queremos que solo se accionen los rociadores en el área cercanas al incendio

CLASIFICACIÓN POR TEMPERATURA

Los rociadores contra incendio se identifican por medio de un código de colores, este se puede ver en el bulbo o en el elemento sensible al calor. En la tabla 6.2.5.1 de la NFPA 13 se indica los rangos de temperatura según la clasificación y la temperatura máxima de cubierta para el cual puede ser instalado.

ROCIADORES CERCA DE FUENTES DE CALOR

Hay ciertas situaciones en donde un rociador con una clasificación de temperatura mayor deberá ser instalado, por ejemplo, cerca de unidades o ductos de calefacción o tragaluces entre otros, la NFPA también nos proporciona lineamiento para saber que rango de temperatura considerar y a que distancia debemos de instalar nuestros rociadores de estas unidades.

Baja Design Engineering

Por  Ing. Cassandra Y. Ramirez

30  de Enero de 2018

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