#1 FR 170422 Métodos de Cálculo de tuberías en NFPA 13

Dos métodos para calcular tuberías y demanda de agua de los RACI

Existen dos métodos para calcular los diámetros de la tuberías y determinar la demanda de agua para un sistema de rociadores por NFPA 13, obviamente los dos métodos son sólo para riesgos de ocupación en un sistema de control del fuego, en riesgos por almacenamiento o mercancías, sólo se puede utilizar el segundo método.

El primer método

El más antiguo utilizado es el llamado Pipe Schedule method o método por cédula de tubería, para darle una traducción. Consiste en una técnica para determinar el diámetro de la tubería del sistema de rociadores y la demanda de agua, que ha sido empleado desde la primera determinación de diámetros de tubería por cédula, el cual fue publicado en 1905 con el nombre de “cookbook” conocido como un método de cédula de tubería.

El método por cédula de tubería fue utilizado exclusivamente hasta el comienzo de los cálculos hidráulicos y fue reducido progresivamente desde la edición de 1991 de la NFPA 13. El método sigue estando aceptable con limitadas aplicaciones, usando tablas con el número máximo de rociadores por ramal (Branchline) o cabezal principal (Main) por diámetro de tubería alimentación. Hay tablas para cada ocupación, los diseñadores son capaces de seleccionar el diámetro o diámetros de una forma rápida, basados en el número de rociadores aguas abajo de la tubería seleccionada. Por ejemplo para una ocupación de riesgo ligero un diametro de tuberia de 1 pulg es permitido para alimentar dos rociadores (ver Imagen #1,  tabla: 28.5.3.4 Ordinary Hazard Pipe Schedule NFPA 13 Ed. 2022) y un diámetro de tubería de 1 ¼ pulg es permitido para alimentar tres rociadores.  El método por cédula es limitado para sistemas existentes y sistemas nuevos o extensiones de sistemas existentes, donde los requerimientos del capítulo 19 de NFPA 13  Ed. 2022 se cumplan. Se debe usar el límite de menos de 5,000 ft2 para ocupaciones nuevas en riesgo ligeros y ordinarios o adiciones o modificaciones en sistemas existentes con método por cédula   para ocupaciones con riesgos ligeros, ordinarios y extraordinarios. 

Table

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Imagen #1

El segundo método

Es conocido como Hydraulic Design method o método de diseño hidráulico, por darle una traducción. En los sistemas de rociadores diseñados hidráulicamente, el suministro de agua es comparado con la demanda de agua necesaria para controlar o suprimir el fuego que pudiera presentarse. La demanda de agua necesaria o calculada para el sistema de rociadores deberá ser menor al suministro de agua  del sistema de rociadores. 

Este método de diseño de sistemas de rociadores hidráulicamente calculados se desarrolló entre 1940 ‘s y 1950’s.  Su primera aparición en NFPA 13 fue en la edición de 1966. Actualmente hay dos métodos de diseño hidráulico que se usan comúnmente en los diseños de sistemas de rociadores, con riesgos ligeros, ordinarios o extraordinarios (no se utilizan en ocupaciones de riesgos especiales o en ocupaciones de almacenamientos). Estos métodos son el  Density/Area design method (Método de diseño Densidad/Área) y el Room Design method (Método de diseño por cuarto), Ninguno de estos métodos aplica para sistemas de rociadores especiales o de aplicación especial. Los sistemas de rociadores protegen algunas ocupaciones de almacenamientos utilizando el método de diseño Densidad/Área pero NO utilizan las mismas curvas de Densidad/Área (ver Imagen #2,  figura: 21.4.1.2.2.1(a) Sprinkler System Design Curves – 20 ft (6.1 m) High Rack Storage – Class I Nonencapsulated Commodities – Conventional Pallets.  NFPA 13 Ed. 2022) utilizadas en riesgos por ocupación para evaluación o modificación de sistemas existentes. (ver Imagen #3,  figura: 19.3.3.1.1 Density/Area Curves for the evaluation or modification of existing.  NFPA 13 Ed. 2022)

Diagram

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Imagen #2

Chart, line chart

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Imagen #3

Conclusiones:

Es importante identificar y utilizar el método correcto en las diferentes aplicaciones de diseños de rociadores, ya que no todos los métodos descritos en NFPA 13 ed. 2022, Podrán utilizarse sin saber las limitaciones, consideraciones o incluso obsoletos en las actualizaciones de la norma. Por lo anterior siempre deberemos revisar y confirmar los métodos para calcular nuestras tuberías y la demanda de agua de los RACI.

Por Ing. Frank Guzman

#099 NFPA 13

INTRODUCCION

Cuando Frederick Grinnell trabajaba en un pequeño grupo industrial de seguros para producir reglamentaciones consensuadas para el diseño e instalación de sistemas de rociadores en 1896, era un gran momento para la protección contra incendios. Antes de eso, los sistemas de rociadores fueron instalados utilizando una gran cantidad de diámetros para tuberías y disposiciones de espaciamiento, bajo nueve normas diferentes que se encontraban en uso  únicamente en la zona de Boston. El éxito en la normalización del sistema de rociadores  condujo a esos pioneros a formar una organización que continuara con ese buen trabajo, la National Fire Protection Association (Asociación Nacional de Protección contra Incendios).

Su desarrollo histórico.

La organización responsable de la publicación de las reglamentaciones para rociadores en los primeros años fue el National Board of Fire Underwriters (NBFU), una asociación de asegurad ras de inmuebles tan fuertemente ligada a Underwriters Laboratories que alguna vez compartieron el mismo presidente. Esas reglamentaciones fueron denominadas Reglas y Reglamentaciones del Consejo Nacional de Aseguradoras de Incendio (NBFU) para equipos de rociadores, sistemas automáticos y abiertos, tal como lo recomienda la National Fire Protection Association. El  NBFU no introdujo un número en la tapa del libro que establecía las reglas para rociadores hasta 1936, cuando el documento se tituló “NBFU Pamphlet No. 13.” 

Sprinkler Equipment(NFBU Panfleto N°13- Normas del NBFU para la instalación de equipos de rociadores)

Pioneers of Progress, (Pioneros del Progreso) un libro escrito sobre el éxito del NBFU desde 1866 a 1941, incluía un apéndice que describía el sistema organizacional del NBFU y sugería que, según la nomenclatura de la actualidad, la norma para rociadores sería más adecuadamente descrita como la número 1.3 o 1-3 en lugar de 13.

El sistema del NBFU para la categorización de normas y protecciones de seguridad recomendadas reservaba la División 1 para aparatos de extinción de incendios; la División 2 para auxiliares de extinción de incendios tales como bombas, tanques y brigadas de bomberos privadas; la División 3 para líquidos inflamables; la División 4 para sólidos combustibles; la División 5 para gases peligrosos; la División 6 para polvos explosivos; la División 7 para equipos eléctricos y la División 8 para construcción. En gran medida, este sistema organizacional es aún evidente en los números asignados a las normas más antiguas tales como el NFPA 30, Código de Líquidos Inflamables y Combustibles, el NFPA 70®, Código Eléctrico Nacional, y el NFPA 72, Código Nacional de Alarmas de Incendio y Señalización. Con el paso de los  años, se han llevado a cabo algunos cambios fundamentales en el sistema de numeración, tales como la redesignación en 1986 de la NFPA 27, Norma para brigadas contra incendios industriales, a NFPA 600.

En la Categoría 1 para aparatos de extinción de incendios, la primera sub categoría fue listada  como  “Aparatos contra incendios de ayuda primaria”. Esto se convirtió en 1-0 o 1.0 o, inexplicablemente, 10. Las reglas para los sistemas de rociadores fueron listadas cuartas en esta categoría, luego de aquellas para sistemas de espuma y dióxido de carbono, y en consecuencia fueron publicadas como NBFU 13.

En 1940, cuando el NBFU aún se encontraba publicando NBFU 13, la NFPA publicó por separado un folleto que contenía tanto las reglas de la NFPA 13 como las de la NFPA 13A, y reglas para el  cuidado y mantenimiento de rociadores. Si bien ambas organizaciones publicaron el documento durante una cantidad de ediciones, la última versión de las reglas de rociadores publicada bajo el  símbolo del NBFU, fue producido en 1964. Caso 50 años después, ocasionalmente aún se encuentra alguna referencia al NBFU en las especificaciones de los proyectos.

El NFPA 13 actual (2016)

En la actualidad, el Comité Técnico de Criterios de Descarga de la NFPA 13 es responsable de los requerimientos de diseño de los rociadores automáticos y de la protección del almacenamiento contenidos en la NFPA 13.

Este comité lo forman a su vez, por los siguientes comités técnicos:

  • Comité de correlación técnico en sistemas de rociadores automáticos.
  • Comité técnico en soportería y sísmicos basados en agua para protección contra incendio.
  • Comité técnico en sistemas de tuberías privadas de agua.
  • Comité técnico en sistema de rociadores residenciales.
  • Comité técnico en criterios de descarga  en sistemas de rociadores.
  • Comité técnico en criterios de instalación en sistema de rociadores.

Los temas a que se enfrentan varían desde el aumento gradual de materiales plásticos en comercios minoristas y otras ocupaciones, al volumen creciente de artículos almacenados en estas ocupaciones. Además, existen cambios en los materiales de las estanterías y su distribución en las tiendas actuales. Sin ir más lejos, compare una tienda de suministros de la década del 60 con los supermercados de hoy en día.

Finalmente, para aquellos que les preocupa la suerte asociada al número de la norma para la instalación de sistemas de rociadores, piensen en ella como la norma 1.3 en lugar de 13. O simplemente, consideren toda la buena fortuna que trajo a través de los años en términos de vidas salvadas y propiedades protegidas con la aplicación de esta importante norma.

Por Ing. Jose Hernández

#087 CONSTRUCCIONES OBSTRUIDAS Y NO OBSTRUIDAS

Informativo Mayo 2021

Ing. Eduardo L.

¿Qué es una construcción en sci en México?

Una construcción en SCI es cualquier edificio construido sea de block, madera, vigas, polines, joist, armaduras o concreto.

De acuerdo con NFPA 2019 sección 3.3.41 tenemos dos tipos de construcciones:

  • Construcción Obstruida
  • Construcción No Obstruida

¿Qué es una obstrucción?

Es algo que impide el paso de algo

Podemos decir que:

Una construcción obstruida es una que tiene obstrucciones en su techo y una construcción no obstruida es aquella que no tiene obstrucciones en su techo.

Antes de continuar, veamos que dice NFPA 13 2019 sección 3.3.41

3.3.41.1 Construcción Obstruida.

Construcción de panel u otro tipo de construcción donde las vigas, armaduras u otros miembros impiden el fujo de calor o la distribución de agua de tal forma que afecta materialmente la habilidad de los rociadores para controlar o suprimir el fuego.

3.3.41.2 Construcción No Obstruida.

Construcción donde vigas, armaduras u otros miembros no impiden el flujo de calor o la distribución del agua de una manera que afecte materialmente la capacidad de los rociadores para controlar o suprimir un incendio.

La construcción no obstruida tiene miembros estructurales horizontales que no son sólidos, donde las aberturas son al menos el 70 por ciento del área de la sección transversal y la profundidad del miembro no excede la dimensión menor de la aberturas, o todos los tipos de construcción, con la excepción de la construcción de paneles, donde la separación de estructuras los miembros exceden los 71⁄2 pies (2.3 m) en el centro.

¿Está claro?

Vamos viendo cada uno

En el anexo del NFPA vienen los ejemplos de cada situación, omitiremos los relacionados a las construcciones de madera.

Construcciones obstruidas

Construcciones de vigas (Beam and Girder)

Techo o mezanines soportados por vigas de concreto o acero espaciados de 3ft a 7½ ft de centro a centro o bien apoyado o enmarcado en vigas. 

Construccion de Te de concreto

Se refiere, en este estándar, tes de concreto sólido que tienen piernas con un espesor nominal menor que la altura nominal.

Construcción Polines de acero

Se refiere al espacio entre miembros o múltiples separaciones entre miembros con columnas rectas o cónicas y marcos soportando polín tipo C o Z mayores a 4 pulgadas en profundidad y separados hasta 7½ pies a centros.

Construccion de Armaduras

Se refiere a miembros de curdas paralelos o con pendiente conectados por miembros abiertos que soportan un techo o un piso de mezanine con miembros superiores e inferiores mayores a 4 pulgadas en profundidad.

Construcciones obstruidas

Construcción de barras de Joist

Construcciones que utilizan joist de acero. Con material combustible o no combustible en la parte superior e inferior mayores a 4 pulgadas en profundidad.

Construcción de barras de Joist

Similar a la construcción obstruida pero aquí, los elementos no deben ser mayores a 4 pulgadas en profundidad.

Construccion de barras de Joist

Similar a la construcción obstruida pero aquí, los elementos no deben ser mayores a 4 pulgadas en profundidad.

Techos de rejilla abierta

Techos con aberturas de ¼ de pulgada o mayores en la dimensión mas pequeña, el espesor del material del techo no excede la menor de las distancias de las aberturas, y las aberturas constituyen al menos el 70% del área del techo.

Techo liso

Techos con plafón o techos con vigas o armaduras separadas a mas de 7½ pies de centro a centro.

Construcción con armaduras

Mismo caso que en la construcción obstruida solo que aquí, los miembros no deben ser mayores a 4 pulgadas.

¿QUEDO CLARO?

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#085 Atraques en tubería de polietileno.

Boletín #108 2020

Ing. Ivonn O.

En este articulo vamos a hablar de la necesidad de colocar o no colocar atraques de concreto en tubería de polietileno, exclusivamente en tubería subterránea para servicio de sistemas contra incendio de polietileno.

El polietileno es una opción para tubería plástica para red exterior subterránea, así como el PVC C900, si no sabes que son los atraques de concreto lo explicare breve mente, un atraque de concreto es una de varias opciones que existen para restringir el movimiento que se ocasiona en la tubería debido a la presión y el movimiento de agua en cambios de dirección, división del flujo tales como codos o tes, en válvulas y reducciones, esto debe revisarse de acuerdo al tipo de tubería, unión y algunos otros factores la cual puede mover, desgastar uniones o inclusive sacarlas.

El método preferido por algunos consultores y/o aseguradoras para restringir el movimiento o la fuerza que mencione arriba es el atraque de concreto, el cual es una especie de dado de concreto que tendrá características de tamaño y resistencia que deberán calcularse o revisarse, cabe mencionar que también pueden utilizarse algunas piezas listadas o aprobadas para este uso.

En resumen, lo que se intenta es contrarrestar o crear una fuerza de empuje en el sentido opuesto al del agua para equilibrar las fuerzas y la fuerza del agua no empuje las piezas esto, va a variar de la resistencia del suelo y otros factores de los que podemos hablar en otro artículo sobre el cálculo o selección de sistemas de atraques, que si no existe nos veremos en la necesidad y si es de su interés de dedicarle un espacio.

Atraques

Después de la breve introducción ¿De dónde nace la duda de si una tubería de polietileno necesita o no un atraque de concreto? ¿Como se encuentra unida la tubería de polietileno a sus accesorios?

La tubería de polietileno se une a los accesorios mediante termofusión. Lo cual es equivalente a soldar los elementos a la tubería. Pero también es posible existan transiciones a hierro dúctil u otro material, esta unión puede realizarse con juntas mecánicas o adaptadores a brida.

Unión

De acuerdo a NFPA 13 Ed.2019 Capitulo 10 o NFPA 24, mencionan en su el anexo una explicación y excepción con respecto a restringir este movimiento con atraques la excepción es que, si la tubería se encuentra soldada o con un dispositivo de unión listado para restringir el movimiento no requiere dicho atraque, además en la sección A.10.6.3. Menciona que los accesorios cementados o termofusionados como los utilizados en el CPVC se consideran con restricción por lo que no requieren atraques de concreto u otro método de restricción.

Esto es hablando específicamente de NFPA en sus ediciones más recientes, pero ¿Que dice FM Global? Curiosamente FM Global es muy puntal en el requerimiento sobre de la tubería de polietileno, esta requiere atraques de concreto inclusive los menciona como preferentes sobre otro método de restricción.

En el data sheet 3-10 en la sección 3.1.2.2.5 menciona puntualmente el uso de plásticos, donde menciona que esta permitido el uso de PVC y polietileno, en la sección de la tubería de polietileno indica que se requiere el uso de atraques de concreto, además en la tabla 1 es un compilado de materiales y uniones donde indica la necesidad de atraques de concreto, esta tabla indica que aunque los accesorios sean termofusionados se requieren atraques de concreto, la única tubería que permite no tener atraques es el acero.

Descripción de tuberías y uniones

Conclusión

NFPA permite omitir el uso de atraques de concreto siempre y cuando las uniones soporten la fuerza que generara el agua en movimiento, es decir los accesorios se encuentren termofusionados o contengan una unión aprobada o listada para el uso sin atraques.

Es importante mencionar o hacer énfasis en revisar las instrucciones o las indicaciones de cada fabricante de tubería y no olvidar que, aunque la tubería sea de polietileno si tiene una transición no termofusionada como una transición a hierro dúctil con junta mecánica o brida será requerido el atraque o cualquier otro dispositivo de restricción.

En la siguiente imagen anexo, algunas condiciones en las que se requiere atraques de concreto, aunque se puedan omitir por NFPA para tubería termofusionada, el codo para el hidrante no es un accesorio termofusionado tiene una transición o una junta mecánica por lo tanto el codo requeriría un atraque de concreto u otro método de restricción.

Atraque en hidrante de patio.

contacto@bajadesign.com.mx

#083 ¿Cómo determino la pendiente del techo?

Boletín Informativo #108 2020

¿Qué es eso de los grados? ¿Con qué se come?

Los grados o pendiente del techo es la inclinación que tiene la cubierta. La distribución y el tipo de rociadores se ven afectados por este.

Que significa cuando me dicen que la pendiente no debe exceder el 16% o 2/12. Cuantos grados es eso? Como lo determino?

¿Qué es 2/12?

Esta expresado en unidades, las que sean, pueden ser pulgadas.

Lo que expresa es que por cada 12 unidades en horizontal, sube 2 unidades en vertical.

¿Pero eso como me ayuda?

Es la pendiente

Y el 16%?

Esta indicado en el NFPA 13 2019 secciones 19.3.3.2.4 y 20.6.1.

El 16% viene de la división 2/12.

La pendiente en los edificios esta expresada en grados y en %. Si no sabes como hacer el cruce con el 2/12, aquí te decimos como.

¿Cuantos grados equivale 2/12?

Por si no recuerdan trigonometría, aquí les mostramos las fórmulas.

Ejemplo

¿Este edificio cumple con el porcentaje?

¿Para 2º, cuanto sube cada 12 unidades?

¿Cumple?

Si cumple.

Conclusion

Es importante analizar el tipo de techo que hay opara verificar que el diseño del sci sea viable en ese edificio.

Por Ing. Eduardo López

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