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Explosión vs Flamazo

#106 EL 02062023

La diferencia entre una explosión y un flamazo radica principalmente en la forma en que se liberan y propagan la energía.

Una explosión es una liberación repentina y violenta de energía en la cual se generan altas presiones y temperaturas. Esto ocurre generalmente cuando una sustancia, como un combustible o un explosivo, reacciona de manera rápida y exotérmica, liberando grandes cantidades de gas, calor y, a menudo, produciendo una onda de choque. Las explosiones pueden ser causadas por diferentes factores, como una reacción química descontrolada, la ignición de una mezcla explosiva o el mal manejo de sustancias inflamables.

Por otro lado, un flamazo es una liberación rápida y visible de energía en forma de una llama brillante y momentánea. Es más superficial y menos violento que una explosión. Los flamazos generalmente ocurren cuando se enciende repentinamente un combustible gaseoso, líquido o en aerosol, y se produce una combustión instantánea en presencia de oxígeno. Un flamazo puede ocurrir, por ejemplo, al encender una estufa de gas, prender un fósforo o encender un mechero.

En resumen, mientras que una explosión implica una liberación brusca y violenta de energía que produce una onda de choque y puede causar daños significativos, un flamazo es una combustión instantánea y visible que genera una llama brillante pero menos destructiva

Qué puede provocar una explosión?

Una explosión puede ser provocada por diversas causas, y estas pueden variar dependiendo del contexto. Algunas de las causas comunes de las explosiones incluyen:

  1. Combustibles y gases inflamables: La presencia de sustancias combustibles, como gasolina, propano, butano, explosivos, polvo combustible u otros productos químicos volátiles, puede provocar explosiones si se encuentran en condiciones adecuadas de concentración, mezcla con el aire y fuente de ignición.
  2. Ignición de mezclas explosivas: Si hay una mezcla adecuada de un combustible y un oxidante en el aire, como gas y oxígeno, y se produce una fuente de ignición, como una chispa, una llama abierta o una temperatura alta, puede ocurrir una explosión.
  3. Reacciones químicas descontroladas: En algunos casos, las reacciones químicas pueden volverse inestables y desencadenar una liberación repentina de energía. Esto puede suceder en procesos industriales, laboratorios o en la manipulación incorrecta de sustancias químicas.
  4. Fallos en equipos o sistemas: Los fallos en equipos o sistemas pueden generar condiciones peligrosas que conducen a una explosión. Por ejemplo, una fuga de gas en una tubería o una falla en un equipo de contención pueden acumular combustibles y causar una explosión si se produce una fuente de ignición.
  5. Calor extremo: El calor extremo puede causar la ruptura de recipientes a presión, como cilindros de gas, generando una explosión. Esto puede ocurrir en situaciones como incendios estructurales, incendios en plantas industriales o accidentes en instalaciones de almacenamiento de sustancias peligrosas.

Es importante tener en cuenta que estas son solo algunas de las posibles causas de explosiones y que cada situación puede ser única. Además, es fundamental tomar las precauciones adecuadas en entornos potencialmente peligrosos y seguir las normas de seguridad correspondientes para prevenir accidentes.

Qué puede provocar un flamazo?

Un flamazo puede ser provocado por la presencia de combustibles inflamables y una fuente de ignición. Algunas situaciones comunes que pueden dar lugar a un flamazo incluyen:

  1. Encendido de gas: Al encender una estufa de gas, un calentador de agua o una parrilla, si hay una acumulación de gas y se produce una chispa o una llama piloto, puede ocurrir un flamazo.
  2. Ignición de líquidos inflamables: Cuando se manejan líquidos inflamables como gasolina, disolventes o productos químicos volátiles, si hay una fuente de ignición cercana, como una chispa o una llama abierta, puede generarse un flamazo al entrar en contacto con el combustible.
  3. Aerosoles inflamables: Los aerosoles, como los desodorantes en aerosol, los productos para el cabello o los insecticidas, contienen propelentes inflamables. Si se rocían en presencia de una fuente de ignición, como una llama o un objeto caliente, puede ocurrir un flamazo.
  4. Mal uso de fuego abierto: El mal manejo de fuego abierto, como prender un fósforo o un encendedor de manera descuidada, puede generar un flamazo si se produce una combustión instantánea del combustible presente en el área.
  5. Soldadura y corte: En operaciones de soldadura o corte con herramientas como sopletes, si los combustibles o materiales cercanos son inflamables y entran en contacto con la fuente de calor, puede producirse un flamazo.

Es importante destacar que un flamazo generalmente es una reacción de combustión localizada y momentánea, y no implica la liberación violenta y expansiva de energía que caracteriza a una explosión. Sin embargo, los flamazos pueden ser peligrosos y causar lesiones si no se toman las precauciones adecuadas y no se manejan de manera segura los combustibles inflamables y las fuentes de ignición.

Ing. Eduardo López

NICET III, CFPS, CETRACI

Baja Design Engineering
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Ángulos de la vertical para sísmicos – Eso cómo se lee?

#105 EL 25052023

Estas acostumbrado a calcular soportes sísmicos? si la respuesta es no, deja te platico de un termino que es confuso.

  • “Less than 90 degrees from Vertical”
  • Menos de 90 grados de la Vertical.

NFPA tiene una tabla (Tabla 18.5.2.3 NFPA 2022) donde nos indica unos números con los cuales debemos dividir la carga que ese sísmico deberá cargar según el ángulo de instalación. Mira la siguiente imagen. La vertical es la línea imaginaria que obtenemos del tubo al que le vamos a poner el sísmico. Los 90 grados es el ángulo máximo al que se pondrá el elemento a soportar sísmicamente al tubo del sistema contra incendios.

Si el soporte sísmico está próximo a los 90 grados, la capacidad de carga aumenta, o mejor dicho, la capacidad de carga es para la cual fue diseñado.

Así es como se vería el ángulo de un sísmico.

Para qué me sirve conocer el ángulo del sísmico?

Principalmente para conocer si el soporte es el adecuado para soportar la carga del movimiento del tubo.

Los software de cálculo tienen la sección de indicar el ángulo, y por qué? para poder hacer el ajuste que les comentaba al inicio. El ángulo se puede determinar con un corte de la estructura y conociendo la ubicación y altura del cabezal o ramal.

Cero grados es un ángulo que no es aceptable para un sísmico lateral, un ángulo de noventa grados es difícil de conseguir ya que estaríamos hablando de que el tubo está al mismo nivel de la estructura a la cual se sujetará.

Ejemplo de sísmico longitudinal con un ángulo aceptable.

Ejemplo de sísmico longitudinal con un ángulo no aceptable. La foto se tomó por debajo, sin embargo, se puede apreciar bien que el ángulo del soporte longitudinal está casi a cero grados. En esta posición, el soporte no cumple con su función.

Aquí muestro unos ejemplos de ángulos que no están correctos.

Lateral parece bien, pero el Longitudinal está a casi 0 grados
Aquí vemos otro ángulo del sísmico Longitudinal
Otro sísmico más largo
Otro ángulo

A continuación te muestro los diferentes ángulos con respecto a la vertical.

Cero grados. Trabajaría como pendulo.
A 15 Grados. Sigue funcionando como péndulo
A 30 Grados. Está ya ofreciendo resistencia.
A 45 grados. Ofrece mas resistencia.
A 60 grados. Pasan dos cosas, ayuda más a la resistencia pero el brazo se hace más largo.
A 75 Grados. La unica forma que se podria colcoar es que el tubo este muy cerca a la estructura, de otra forma el brazo sería demasaido largo.
A 90 Grados está muy difícil que encontremos uno, pero si lo hay, ofrece más resistencia al movimiento, pero el tubo tendría que estar pegado a la estructura.

Es importante que se diseñen los soportes sísmicos. No se dejen a la interpretación en la instalación.

Ing. Eduardo López

CETRACI, CFPS, NICET

Baja Design Engineering
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Estructura vs Rociadores

#104 EL 08052023

El rociador es una “cosititita” que se ubica debajo del techo. Este ayuda a proteger el inmueble en caso de un incendio, y se activa de forma automática. Cuando decimos que es automático nos referimos a que no se necesita de una persona que esté en ese momento para activarlo. Este se activa por diferencia de temperatura mas la presión del agua dentro de las tuberías que provocan el flujo de agua de forma automática.

Pero esta publicación no es para hablarte solamente del rociador. Queremos platicarte por qué es importante que el rociador se module con la estructura. Muchas empresas de diseño no le dan la importancia que debe y permiten que el diseño se realice sin considerar la estructura con el argumento de que en campo se resolverá. Lo que en realidad no te dicen es que en campo lo que se resolverá son todos los faltantes que no te consideró en la cotización.

Al no haber coordinación de rociadores y estructura, en campo se deben hacer muchas consideraciones para que los rociadores no se vean afectados por la estructura. Cuando decimos afectaciones nos referimos a las obstrucciones.

Diseño de Rociadores

Una situación común en los diseños es que no se cuente con la estructura. Esto se debe a varias situaciones.

  • Todas las especialidades comenzaron al mismo tiempo y por lo tanto no tienes forma de comenzar si la estructura también va comenzando.
  • El estructurista no envía la información porque, como nos dijeron una vez, “lo tuyo son unos tubitos”. Tubitos? tubitos cuando le pasamos al cliente la orden de cambio por las obstrucciones.
  • Es un lugar existente y no cuentan con los planos asbuilt y el diseñador no considera hacer toma de medidas de la estructura.
  • No esta completa la información de la estructura.

Todos comienzan al mismo tiempo

Estos casos son poco probables debido a que normalmente las instalaciones mecánicas llegan al proyecto cuando ya hay un diseño arquitectónico y estructural. Puede llegar a pasar, pero muy poco.

No envían la estructura

Todos somos celosos de nuestro trabajo y no nos gusta que nos presionen y menos que nos estén pidiendo cosas. Cuando la estructura se hace al mismo tiempo si representa un problema porque así como nosotros podemos cambiar cosas, el estructurista también. Si observa que por las instalaciones debe poner refuerzos, eso hace que revisemos de nuevo nuestro diseño.

Una situación actual. La estructura se está diseñando con unos refuerzos que conocemos como Liga joist (Ver imagen). Si bien es un elemento pequeño, cuando es un rociador ESFR debemos poner especial atención, ya que es la diferencia entre poner 5 ramales o 4 ramales.

Es un lugar existente

Nos pasó una vez. Nuestra empresa hermana cotizó una instalación. El diseño o ingeniería lo realizó otra firma de ingeniería. No consideraron estructura, así que pusieron rociadores sin esta. Al hacer la revisión, nos dimos cuenta que no estaba la estructura, la solicitamos y nos dimos cuenta que el sistema podía rotarse 90 grados y con eso podíamos crear un ahorro, quitar soportes trapecio y colocar soporte tipo pera. Esto significó un gran ahorro para el cliente.

No está completa la información

Cuando no está completa la información sucede que no estamos seguros al 100% si un rociador estará obstruido o sí alguna tubería tendrá un “offset”. Cuando estamos diseñando desde un inicio todas las especialidades, es necesario estar pendiente de las actualizaciones de las ingenierías. Mira las imágenes.

Se colocó un rociador en un área que estaba descubierta, sin embargo, en la instalación se encontró que se colocó una subestructura para colgar accesorios. No hubo coordinación entre el sistema contra incendios y la estructura. Esto provoca que se tengan que mover los rociadores o la subestructura. Sea cual sea, genera un costo que se puede evitar en papel.

Si bien aquí el desvío en la tubería se debió a un error del ingeniero, un “strut” puede causar el mismo efecto, un desvío de la tubería que tal vez no se considera en el diseño y que se debe adecuar en campo. Si piensas que un desvío así no afecta en la instalación, piensa que es tubería de 2 pulgadas y 50 ramales. 50 veces 4 codos + coples + riser niple para hacer el “offset”. Pon número a eso y verás que si tiene impacto.

Si comienzas a diseñar, no se te olvide pedir la estructura. Si eres instalador y estas cotizando la instalación, pide que te manden la estructura en los planos del sistema contra incendios.

Te comparto este vídeo donde te platico de la importancia de la estructura cuando diseñamos rociadores.

bajadesignengineeringblog

Eduardo López

Ingeniero Mecánico, NICET, CFPS, CETRACI

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#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 las 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. 

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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)

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Imagen #2

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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

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#102 Pre-acción, ¿qué es eso?

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

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