#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

#086 ¿Qué punto debo seleccionar de la curva densidad/área?

Mayo 2021

Ing. Eduardo L.

Curva Densidad / Área

Del NFPA 13 podemos obtener esta grafica. Nos describe las 5 clasificaciones por ocupación que hay dentro del estándar.

Es importante entender la selección del punto dentro de la curva (que en este caso es recta).

Podemos seleccionar dos puntos:

  • El más bajo
  • El más alto

El más bajo

Corresponde a la parte baja de la curva. Esto nos permite descargar más agua por rociador en menos metros cuadrados. Esto se debe a que se cuenta con un suministro de presión suficiente que me permite descargar en el punto mas alejado (en cantidad de agua) de la curva sobre el eje X.

Por ejemplo:

OH 2 – 0.20 gpm/sq.ft. sobre un área de 1500 sq.ft.

o

EH 1 – 0.30 gpm/sq.ft. sobre un área de 2500 sq.ft.

El más alto

Corresponde a la parte superior de la curva. Esto nos permite descargar agua en más metros cuadrados pero con la ventaja de una presión menor.

Siguiendo el mismo ejemplo:

OH 2 – 0.15 gpm/sq.ft. sobre un área de 4000 sq.ft.

o

EH 1 – 0.20 gpm/sq.ft. sobre un área de 5000 sq.ft.

Es el mismo riesgo pero con diferente punto de la gráfica.

Entonces, ¿Cuál selecciono?

Depende.

Depende de las condiciones que tengas ya sea mucha agua o mucha presión.

¿Quieres saber más?

Te invitamos a que tomes nuestro curso de clasificación de riesgos.

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

#080 ¿Qué Rociador uso?: Densidades y Rociadores

Boletín de Ingeniería #105 2020

La pregunta que todos nos hacemos:

Ya tengo el criterio de diseño, pero ahora…

¿Qué rociador utilizo?

Primero lo primero

Son 3 cosas que debemos identificar

  • Densidad
  • Rociador
  • Presión

Las densidades están dadas por la figura de Densidad/Área del NFPA 13

Figura 19.3.3.1.1 del NFPA 13 edición 2019, página 13-162

El rociador que utilizaremos para densidad/área serán del K5.6, K8.0 al K11.2

Utilizar rociadores menores de 5.6 se clasifican para residencias o aplicaciones menores a riesgo ligero y rociadores arriba de 11.2 son tomados para almacenamientos con presiones y aplicaciones especificas.

La presión mínima que pide NFPA sección 27.2.4.11.1 es de 7 psi.

Algunos rociadores tiene presiones mínimas de aplicación. Para este ejercicio tomaremos como base 7 psi.

Del NFPA 13 edición 2012 podemos rescatar esta información que nos sirve para darnos una idea de las densidades en relación a los rociadores. ver siguiente imagen.

Sección 12.1.13* del NFPA 13 edición 2002, página 13-108

Muy bien, ¿pero entonces puedo usar un K11.2 con una densidad de 0.2 según la tabla?

Técnicamente si, en la practica no tanto, eso es lo que quiero explicar.

Cálculos

Haremos unos cálculos rápidos para ejemplificar algunos conceptos.

Para una densidad de 0.20gpm/sq.ft ¿que rociador es el ideal?

Rociador K5.6 a una presión de 7 psi. Q=5.6√7=14.81 gpm. Este es el flujo por rociador que me pide un K5.6.

Rociador K8.0 a una presión de 7 psi.  Q=8.0√7=21.16 gpm. Este es el flujo por rociador que me pide un K5.6.

Rociador K11.2 a una presión de 7 psi.  Q=11.2√7=29.63 gpm. Este es el flujo por rociador que me pide un K5.6.

Un rociador que ocupa más agua se traduce en una tubería más grande.

Ahora supón que el rociador esta a 100 sq.ft. Q=0.20 gpm/(sq,ft) x 100sq,ft = 20gpm. Esto quiere decir que el rociador necesita al menos 20 gpm.

El rociador ideal es el K8.0.

Asumiremos ahora una densidad de 0.10 /1500

Ahora supón que el rociador esta a 100 sq.ft. Q=0.10 gpm/(sq,ft) x100sq,ft=10gpm. Esto quiere decir que el rociador necesita al menos 10 gpm.

El rociador ideal es el K5.6

Resumen

Ejercicio 1

Si tengo una densidad de 0.25 y una área por rociador de 90 sq.ft. Requiero una cantidad de agua de 22.5 gpm, de acuerdo con la tabla de densidades y factores K puedo usar un K8.0 como mínimo o mayor.

Puedo usar el K8.0?

No, porque el K8.0 me da un flujo de 21.16 < 22.5 requerido, por lo tanto, tendría que utilizar el K11.2.

Ejercicio 2

Si tengo una densidad de 0.18 y una área por rociador de 94 sq.ft. ¿Qué rociador debo utilizar?

0.18 * 94 = 16.92 gpm

De acuerdo con la tabla de densidades, 0.18 < 0.20, por lo tanto, el rociador mínimo es el 5.6.

Puedo usarlo?

No, el K5.6 me da 14.81 gpm y requerimos 16.92 gpm, por lo tanto, el rociador a utilizar es el K8.0.

Los datos presentados aquí son interpretación del ingeniero quien realiza el documento.

Si requieren una interpretación formal, contactar a colaboradores de NFPA.

Por. Ing. Eduardo López

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#079 VK514 Panorama General

Boletín #104 2020

Realizamos esta radiografía del rociador VK514 de Viking para poder interpretar bien lo que nos dice su ficha técnica. esto fue lo que desarrollamos. 26 feb 2020. Por Ing. Eduardo López

  • Listado UL y Aprobado por FM Global
  • 1″ NPT, similar al K22
  • Presión máxima 175 psi
  • 3-3/16″ altura
  • Factor K 28.0
  • Fusible Metálico
  • Temperatura: 165oF Ordinario, 205oF Intermedio

Comparación de deflectores con respecto al K25 y K22

Elimina el uso de rociadores in-racks cuando se protege “high piled storage” de ciertos tipos de materiales.

«High piled storage»

Es cualquier almacenamiento alto en el cual se apilen cosas ya sea sólido, en rack, piso, estantes.

Las alturas de las que habla la ficha son las siguientes:

Esta diseñado para proteger los siguientes riesgos:

  • Paletizado
  • Almacenaje Paletizado Sólido
  • Almacenamiento de Racks abiertos simples, dobles y portátiles (no contenedores abiertos por arriba o repisas solidas)

El tamaño de pasillo entre almacenamientos es como sigue:

Materiales de almacenamientos que protege el rociador

  • Productos encapsulado o no encapsulado clase 1, 2, 3 y 4
  • UL listed para protección de productos encartonado no expandido grupo de plásticos A
  • FM Approved para protección de productos encartonado no expandido de plásticos

Ejemplos,. No utilizar como tal, solo son ilustrativos:

Riesgo y cálculos

La ficha técnica nos da 4 opciones para cálculo del rociador:

  • Opción #1. Por UL nos permite calcular la clase 4 de productos encapsulados o no encapsulado y encartonado, grupo A de plásticos no expandidos. Para pasillos de 6ft.
  • Opción #2. Por FM Global nos permite calcular clase 1 a 4 de plásticos encartonados no expandidos. Tiene 3 opciones de cálculo. Para pasillos de 6ft.
  • Opción #3. Por FM Global nos permite calcular clase 1 a 4 de plásticos encartonados no expandidos. Para pasillos de 8ft.

Opción #1

  • Edificio de 48 pies de altura
  • Almacenamientos de 43 pies de altura
  • Pasillos de 6 pies

Riesgo

Clase I-IV commodities encapsulado o no encapsulado y encartonado, grupo A plásticos no expandidos.

K28 @ 35 psi

Q=K√P

Q=28√35=165.65gpm

165.65 x 12 = 1987.8 gpm

1987.8 gpm + 250 gpm = 2237.8 gpm

2237.8 gpm x 60 min = 134268.16 galones

Nota importante: Son datos teóricos. Se debe hacer un cálculo hidráulico con los datos reales de una distribución y bomba. Estos datos son solamente de referencia.

Opción #2

  • FM Global
  • Edificio de 50 pies de altura
  • Almacenamientos de 45 pies de altura
  • Pasillos de 6 pies
  • Pendiente de la cubierta hasta 10 grados.

Riesgo

Clase I-IV Cartoned unexpanded plastics

Cálculo 1

Cálculo 1 se refiere a que esta opción tiene tres presiones para que se calcule y cada una depende del numero de rociadores en el área remota.

K28 @ 40 psi

Q=K√P

Q=28√40=177.08gpm

177.08 x 10 = 1770.8 gpm

1770.8 gpm + 250 gpm = 2020.8 gpm

2020.8 gpm x 60 min = 121252.52 galones

Nota importante: Son datos teóricos. Se debe hacer un cálculo hidráulico con los datos reales de una distribución y bomba. Estos datos son solamente de referencia.

Cálculo 2

K28 @ 80 psi

Q=K√P

Q=28√80=250.43gpm

250.43 x 4 = 1001.75 gpm

1001.75 gpm + 250 gpm = 1251.75 gpm

1251.75 gpm x 60 min = 75105.50 galones

Nota importante: Son datos teóricos. Se debe hacer un cálculo hidráulico con los datos reales de una distribución y bomba. Estos datos son solamente de referencia.

Ver siguiente cálculo

Cálculo 3

K28 @ 40 psi

Q=K√P

Q=28√40=177.08gpm

177.08 * 9 = 1593.72 gpm

1593.72 gpm + 250 gpm = 1843.72 gpm

1843.72 gpm x 60 min = 110623.2 galones

Nota importante: Son datos teóricos. Se debe hacer un cálculo hidráulico con los datos reales de una distribución y bomba. Estos datos son solamente de referencia.

Opción #3

  • FM Global
  • Edificio de 55 pies de altura
  • Almacenamientos de 50 pies de altura
  • Pasillos de 8 pies
  • Pendiente de la cubierta hasta 10 grados.

Riesgo

Clase I-IV Cartoned unexpanded plastics.

K28 @ 80 psi

Q=K√P

Q=28√80=250.43 gpm

250.43 x 9 = 2253.9 gpm

2253.9 gpm + 250 gpm = 2503.95 gpm

2503.95 gpm x 60 min = 150237.39 galones

Nota importante: Son datos teóricos. Se debe hacer un cálculo hidráulico con los datos reales de una distribución y bomba. Estos datos son solamente de referencia.

Resumen

Los datos presentados aquí son TEÓRICOS, se debe hacer un diseño real para determinar los datos reales de un diseño.

Aquí no se considera la presión de la bomba, tampoco se considera diferencias de nivel ni distancias entre el cuarto de bombas y el sistema de rociadores.

por Ing. Eduardo López

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