Método de Cálculo Según Norma NFPA

PONTIFICIA UNVERSIDAD CATÓLICA DEL ECUADOR Sede Manabí Campus Portoviejo Módulo de “Instalaciones Hidrosanitarias en edificos” – Octavo Semestre

“Redes de distribución contra incendios”.

AUTORES:  Félix Mera John Enrique  Mendoza Merizalde Bryan Javier  Rodríguez Mera Milton Daniel

CATEDRÁTICO: Ing. Civil Víctor Vera

Fecha de exposición: Lunes, 27 de enero de 2014

Portoviejo

Manabí

Ecuador

RED DE DISTRIBUCIÓN CONTRA INCENDIOS INTRODUCCIÓN Las instalaciones de protección contra incendios en determinados tipos de edificios requieren el almacenamiento y distribución de agua hasta puntos cercanos a las zonas habitadas para su uso en caso de un posible fuego accidental. Dichos sistemas por definición, mantienen el agua estancada hasta el momento de uso. ARREGLO GENERAL La configuración del sistema de distribución de agua contra incendio, consistirá en una red o malla, formada por lazos cerrados alrededor de las diferentes secciones o bloques de una instalación. En el caso particular de muelles, el sistema de distribución de agua podrá consistir en una tubería única a lo largo de toda la longitud del muelle. REQUERIMIENTOS GENERALES En el diseño de redes de distribución deberán observarse los siguientes requerimientos:  El dimensionamiento de la red principal de tuberías será el resultado del cálculo hidráulico correspondiente, considerando como caudal de diseño el requerido en la sección o bloque con mayor demanda de una instalación.  La velocidad del agua en las tuberías principales de la red de distribución, no será mayor de 3 m/s (10 pies/s).  Las tuberías principales de la red no serán de diámetro inferior a 200 milímetros (8 pulgadas), en aquellos casos en que el caudal de diseño sea superior a 227 m3/h (1000 gpm). Para caudales inferiores o iguales a 227 m3/h (1.000 gpm), las tuberías principales de la red no podrán ser de un diámetro inferior a 150 milímetros (6 pulgadas).  Las tuberías principales de la red de agua contra incendios, se tendrán a niveles del terreno, convenientemente soportados y anclados de acuerdo a normas y prácticos aprobadas de ingeniería. Las tuberías principales se enterrarán únicamente en puntos críticos, tales como cruces con carreteras o vías de acceso. Cuando se determine que las tuberías y/o ramales interiores pueden estar sometidos a daños por incendio/explosión, serán enterrados o protegidos adecuadamente.  Las tuberías serán de acero al carbono.  No se instalarán conexiones permanentes a la red de agua contra incendio, para usos diferentes al de combate de incendios.  En red principal no se utilizarán tuberías de longitudes mayores de 300 metros (1.000 pies) a las que se conecten monitores, hidrantes, sistemas de rociadores y/o sistemas de agua pulverizada, sin válvulas de seccionamiento.  La red de distribución deberá disponer de una cantidad suficiente de venteos y drenajes en los puntos altos y bajos, respectivamente. Estas conexiones se mantendrán normalmente cerradas, con tapones roscados o bridas ciegas.  En la red de agua contra incendio, deberán instalarse manómetros ubicados en sitios estratégicos, con el fin de facilitar en cualquier momento la rápida  comprobación de la presión en el sistema.

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En edificios, laboratorios, talleres, depósitos y almacenes, el tendido de la red de agua contra incendio, deberá tener una ruta diferente a las tuberías de servicio, tales como vapor y gas.

TERMINOLOGÍA ESPECÍFICA

• Boca de incendio equipada (BIE) Equipo completo de protección y extinción de incendios, que se instala de forma fija sobre la pared y se conecta a una red de abastecimiento de agua. Está compuesta de los siguientes elementos: manguera y soporte giratorio abatible, manómetro, válvula y boquilla lanza. • Depósito contra incendios Almacenamiento de agua, en cantidad suficiente para satisfacer las necesidades de agua de hidrantes, rociadores, BIE´s u otros elementos finales del sistema durante un tiempo determinado por las características y usos de los edificios. • Columna seca Conducción normalmente vacía, que partiendo de la fachada del edificio discurre generalmente por la caja de la escalera y está provista de bocas de salida en pisos y de toma de alimentación en la fachada para conexión de los equipos del Servicio de Extinción de Incendios, que es el que proporciona a la conducción la presión y el caudal de agua necesarios para la extinción del incendio. • Detector de humo Dispositivos que captan la presencia de humo y cuando el valor de ese fenómeno sobrepasa un umbral prefijado se genera una señal de alarma que es transmitida a la central de control y señalización, generalmente como cambio de consumo o tensión en la línea de detección. Según la clasificación de la NTP 215 Detectores de humo (Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo). Los detectores de humos suelen clasificarse en seis grupos: -Fotoeléctricos • De haz de rayos proyectados. • De haz de rayos reflejados. • De partículas alfa. • De partículas beta. De puente de resistencia. — De análisis de muestra. — Combinados. — Taguchi con semiconductor. • Biocidas Los biocidas son plaguicidas de uso no agrícola. Es decir, son sustancias o mezcla de sustancias (productos) destinados a matar -por medios químicos o biológicos- organismos vivos. • Biocapa Comunidad de organismos que viven y se reproducen formando una capa que se adhiere a superficies NORMAS N.F.P.A. La NFPA es una de las principales fuentes de normas y códigos para la protección contra incendios, y que se han entretejido en la legislación a todos los niveles del gobierno. Los códigos y normas son preparados por técnicos de composición equilibrada para representar de forma justa todos los puntos de vista, y se encargan de preparar unas normas de seguridad contra

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incendios que resulten equitativas sin un gasto prohibitivo, sin interferencia con procedimientos ya establecidos. Las principales normas NFPA son las siguientes: NFPA 1 - 101.- Identificación las áreas mayor riesgo. NFPA 10.- Distribución de extintores. NFPA 13- Instalación sistema rociadores automáticos NFPA 14.- Prueba hidrostática para tuberías y tanques. NFPA 20.- Instalación de bombas de agua. NFPA 22.- Diseño e instalación de tanques para agua. NFPA 24.- Instalación de tomas de agua y tuberías. NFPA 25.- Evaluación y mantenimiento de sistemas. NFPA 72.- Diseño de sistemas de detección y alarmas. NFPA 72E.- Instalación detectores de humo y calor. NFPA 231.- Áreas de almacenamiento en general. AGENTES EXTINTORES Agua Su mecanismo consiste en quitar calor al fuego ya que toma grandes cantidades de calor al evaporarse. Se utiliza específicamente en fuegos clase A. Anhídrido Carbónico (CO2) Desplaza el oxigeno del área en combustión, como es inerte y más pesado que el aire, actúa por sofocación. El CO2 es apto para fuegos clase B y C. Espumas Consisten en una masa de burbujas rellenas de gas que se forman a partir de soluciones acuosas de agentes espumantes de distintas formulas. Es apta para fuegos clase A y clase B. Agentes halogenados Son hidrocarburos en los que uno átomo de hidrógeno han sido sustituidos por átomos de halógeno. Los halógenos son: flúor, cloro, bromo y yodo. Son aptos para fuegos clase B y C. Polvos Químicos Extingue por sofocación, se interpone entre el aire ambiente y la sustancia en combustión. El polvo químico triclase ABC es un producto químico cuyo elemento fundamental es el fosfato de amonio. Son aptos para fuegos clase A, B y C. CLASIFICACIÓN DE LOS FUEGOS Se clasifican según sus agentes extintores: Clase A Son los fuegos en materiales combustibles sólidos comunes, tales como: madera, papel, textiles, cauchos y plásticos termoestables. Clase B Son los fuegos de líquidos inflamables y/o combustibles, gases, grasas, alquitrán, bases de aceite para pinturas, solventes, lacas, alcoholes, gases inflamables y plásticos termoplásticos. Clase C

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Son los fuegos sobre equipos eléctricos energizados y donde la conductividad eléctrica del medio de extinción es importante. Clase D Son los fuegos en metales combustibles tales como Magnesio, Sodio, Litio, Potasio, Circonio, Titanio, etc. CLASIFICACIÓN DE LAS OCUPACIONES Esta clasificación se refiere a la instalación de rociadores y a su abastecimiento de agua. Ocupaciones de Riesgo Leve (RL) Ocupaciones donde la cantidad y/o combustibilidad de los contenidos es baja y se esperan incendios con bajo índice de liberación de calor Ocupaciones de Riesgo Ordinario (RO) Riesgo Ordinario grupo 1.- Donde la combustibilidad es baja, la cantidad de los combustibles es moderada, las pilas de almacenamiento no pasen los 2.4m de altura. Riesgo Ordinario grupo 2.- Donde la combustibilidad es baja, la cantidad de los combustibles es de moderada a alta, las pilas de almacenamiento no pasen los 3.70m de altura. Ocupaciones de Riesgo Extra (RE) Donde la cantidad y combustibilidad de los contenidos es muy alta y están presentes líquidos inflamables o combustibles. Riesgo Extra grupo 1.- Lo descrito anteriormente con la presencia de poco o ningún liquido inflamable o combustible Riesgo Extra grupo 2.- Lo descrito anteriormente con cantidades moderadas a considerables de líquidos inflamables o combustible, o donde se resguarden cantidades importantes de líquidos combustibles. SISTEMAS DE AGUA CONTRA INCENDIOS Los sistemas de protección contra incendios constituyen un conjunto de equipamientos diversos integrados en la estructura de los edificios. La protección contra incendios en edificios, se basa en dos tipos de medidas: • Medidas de protección pasiva. • Medidas de protección activa. Medidas de protección pasiva: Son medidas que tratan de minimizar los efectos dañinos del incendio una vez que este se ha producido. Básicamente están encaminadas a limitar la distribución de llamas y humo a lo largo del edificio y a permitir la evacuación ordenada y rápida del mismo. Algunos ejemplos de estas medidas son: •Recubrimiento de las estructuras (para maximizar el tiempo antes del colapso por la deformación por temperatura). • Puertas cortafuegos. • Dimensiones y características de las vías de evacuación. • Señalizaciones e iluminación de emergencia. • Compartimentación de sectores de fuego. 4

Medidas de protección activa: Son medidas diseñadas para asegurar la extinción de cualquier conato de incendio lo más rápidamente posible y evitar así su extensión en el edificio. Dentro de este apartado se han de considerar dos tipos de medidas: a) Medidas de detección de incendios, que suelen estar basadas en la detección de humos (iónicos u ópticos) o de aumento de temperatura. b) Medidas de extinción de incendios, que pueden ser manuales o automáticos: • Manuales: Extintores, Bocas de incendio equipadas (BIE), Hidrantes, Columna seca. • Automáticos: Dotados de sistemas de diversos productos para extinción: — Agua (Sprinklers, cortinas de agua, espumas, agua pulverizada). — Gases (Halones (actualmente en desuso), dióxido de carbono). — Polvo (Normal o polivalente). Partes de un Sistema contra incendios de agua. - Abastecimiento de agua. - Grupo de bombeo. - Red distribución agua: Tubería, siamesa, Gabinetes. - Sistema de Detección. - Sistema de Extinción.

TIPOS DE SISTEMAS DE AGUA Sistemas Manuales: Bocas de incendio equipadas (BIE) y los hidrantes En la siguiente figura, se observa un esquema simplificado de este tipo de instalaciones, donde se aprecia el depósito (1), el sistema de bombeo (2) y la red de distribución de agua (3) dentro del edificio. También se observa la conexión de los circuitos interiores al aporte directo de agua de la red pública de suministro (4). Y una posible conexión a un camión cisterna, que pudiera suministrar agua extra en caso de ser necesario (5).

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Sistemas Automáticos: Sprinklers (rociadores), cortinas de agua o sistemas de agua pulverizada En el caso de sistemas automáticos, la descripción de las instalaciones (figura 2) es similar al caso anterior de sistemas manuales, pero en este caso se incorpora un presostato (6), que envía una señal a una centralita (7) que activa las bombas, (8) en caso necesario. Si se produce un incendio la salida de agua, se realiza por el elemento rociador final (9).

CRITERIOS DE SELECCIÓN El tipo de sistema a instalar en un edificio depende del uso (administrativo, comercial, hospitalario, residencial, etc.), las dimensiones (altura de evacuación y metros cuadrados), y las características técnicas de los locales (tipos de fuegos posibles, carga térmica, etc.) Fuentes de Suministro de Agua Siempre que sea posible, la fuente de suministro de agua se especificará, como un suministro ilimitado de agua proveniente de fuentes naturales, tales como lagos, mares o ríos. Cuando el suministro de agua sea limitado, deberá disponerse de facilidades de almacenamiento construidas de acuerdo a prácticas o normas de ingeniería aprobadas, que garantice el requerimiento establecido. No deberán existir conexiones permanentes entre el sistema de almacenamiento de agua contra incendio y otros sistemas o procesos, que permitan la utilización del agua contra incendio para otros propósitos. Capacidad Cuando la fuente de suministro de agua sea limitada, se requiere una capacidad de almacenamiento mínima de seis (6) horas, a la demanda máxima de diseño de la instalación. Esta se determinará para el incendio único mayor en la sección o bloque que requiera el máximo consumo de agua. Aquellas instalaciones de producción en donde se haya determinado la necesidad de un sistema de agua contra incendio y que estén ubicadas en zonas remotas donde no exista una fuente ilimitada de agua, podrán tener una capacidad de almacenamiento mínimo de tres (3) horas a la demanda máxima de diseño. Esta condición aplicará solamente a las instalaciones individuales de producción ubicadas en tierra firme. Adicionalmente, deberán preverse facilidades de almacenamiento de agua, para garantizar el suministro de agua contra incendio durante el período de mantenimiento del tanque o reservorio. 6

Requerimientos de Agua Los requerimientos o caudales de agua contra incendio para las diferentes secciones de una instalación, se determinan normalmente en función de tasas mínimas de aplicación. Estas tasas han sido establecidas tomando en cuenta, entre otros factores: la separación entre equipos, el tipo de riesgo presente y la naturaleza de los productos involucrados. El requerimiento total de agua para una instalación estará dado por la suma de los requerimientos de agua para los sistemas fijos o semifijos de espuma, agua pulverizada y/o rociadores, etc, requeridos para la protección de equipos y control de emergencias de una determinada sección. La aplicación de agua contra incendios en una instalación podrá realizarse a partir de hidrantes, monitores, sistemas automáticos de rociadores y/o sistemas de agua pulverizada. Materiales Los requisitos que debemos exigir a los materiales son de dos tipos; que sean resistentes a la acción de los biocidas, y que eviten o al menos no favorezcan la aparición de la biocapa. Circulación del agua en el sistema Tradicionalmente los sistemas contra incendios se han diseñado como instalaciones cerradas, que en algunos casos sólo se activan en caso de incendio, y con la destrucción del elemento final, esta situación hace muy difícil o incluso imposible la realización de un posible tratamiento de desinfección de las redes. Por tanto, como criterio general es recomendable disponer de sistemas que permitan la completa circulación del agua por las redes de distribución del sistema, disponiendo, en el mejor caso de una red de recirculación completa que permita devolver el agua al aljibe de almacenamiento, o en todo caso, si esto no es posible por los requisitos de funcionamiento del sistema, que disponga de un grifo de vaciado al final de cada ramal de manera que se permita asegurar el tratamiento de toda la red en caso de ser necesario. Las bocas de incendio equipadas de manguera podrían emplearse para realizar el tratamiento, pudiendo aprovechar cualquier operación de prueba hidráulica. Es recomendable disponer siempre de un punto de muestreo en un punto alejado del aljibe o punto de suministro de agua al sistema, y válvulas de drenaje que permitan vaciar la instalación al completo en caso de ser necesario. NOTA: El vaciado completo de un sistema contra incendios deja sin protección el edificio y puede plantear problemas en caso de incendio en ese instante por lo que se recomienda determinar qué tipo de medidas de protección alternativas serian consideradas válidas. 4 Contaminación de otros sistemas Los sistemas contra incendios que comparten circuitos de agua destinados a otros usos pueden resultar una fuente de contaminación, ya que por su propia función, están destinados a almacenar el agua estancada por largos periodos de tiempo, por ello es fundamental asegurar que las uniones de estos tipos de equipos con otras instalaciones se encuentren perfectamente protegidas, esto se puede conseguir con una válvula antiretorno de bola o similar, o bien, si se desea máxima protección mediante un desconector (figura 3). Estos equipos suelen ser sistemas preintegrados que se insertan en la red y disponen de un juego de presostatos de manera que cuando la presión en el circuito “sucio” es superior a la del circuito a proteger (agua de red u otra instalación del edificio) se cierran las válvulas (1) y (2) abriendo la válvula (3) para vaciar la “T” de desaguado y permitir la completa desconexión de ambos circuitos. 7

En la siguiente fotografía se observa una instalación contra incendios alimentada directamente de red, que si bien está dotada de válvulas antiretorno, no se puede considerar segura desde un punto de vista higiénico. Este tipo de instalaciones en algunos casos incluso incumple la normativa de protección contra incendios pero tal como demuestra la fotografía son situaciones posibles e incluso relativamente comunes.

Limpieza y programa de mantenimiento La limpieza y desinfección de mantenimiento tiene como objeto garantizar la calidad microbiológica del agua durante el funcionamiento normal de la instalación. Se corresponderá con los programas de tratamiento especificados en el artículo 8.2 Real Decreto 865/2003 para las instalaciones de menor probabilidad de proliferación y dispersión de Legionella. Puede realizarse con cloro o cualquier otro tipo de biocida autorizado, sistemas físicos o físicoquímicos de probada eficacia. Para mantener la calidad físico-química y microbiológica del agua de un sistema contra incendios dotado de un depósito donde se puede instalar un sistema como el descrito en la figura

SISTEMA DE ROCIADORES Características de un rociador Son las que definen su capacidad para controlar o extinguir un incendio y estas son: - Sensibilidad térmica. Según la sensibilidad térmica hay dos tipos: De respuesta rápida y de respuesta estándar - Temperatura de activación - Diámetro de orificio - Orientación de instalación - Características de la distribución del agua

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Característica de descarga de rociadores El factor k, la descarga relativa, y la identificación de los rociadores que posean distintos tamaños de orificio se detallan en la tabla a continuación:

Rociadores automáticos Son dispositivos que descargan agua automáticamente sobre el punto incendiado, en cantidad suficiente para extinguirlo totalmente o impedir su propagación. El agua llega a los rociadores a través de un sistema de tuberías, generalmente suspendidas del techo. Las principales funciones de los rociadores son: - Proteger vidas y bienes. - Proteger las estructuras de edificios que no colapsen. Se dividen: Rociadores modo de control.- Su misión es controlar y aislar el incendio. No están diseñados para apagar los incendios, solo lo controlan. Estos pueden ser de respuesta rápida y respuesta estándar y a su vez pueden ser montantes o colgantes. Rociadores modo de supresión.- Su misión es suprimir el incendio. Si están diseñados para apagar los incendios. Estos pueden ser de respuesta rápida y respuesta estándar y a su vez pueden ser montantes o colgantes.

A continuación se detallan las temperaturas de activación normalizada de este tipo de rociador:

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Áreas máximas a proteger La tabla siguiente nos indica las máximas áreas que pueden cubrir un sistema de rociadores

El área máxima de cobertura permitida para un rociador no debe superar los 400ft2 Rociadores en Estanterías o El área máxima protegida por un único sistema de rociadores en estanterías, no debe ser mayor de 40.000ft2 incluyendo pasillos, sin tener en cuenta el número de niveles de los rociadores en las estanterías. o Los rociadores en estanterías deben ser de temperatura normal de 1/2” (12.7mm) o 7/32” (13.5mm). o El espacio vertical mínimo entre el deflector del rociador y el nivel más alto de almacenaje será 6”. o La separación máxima entre rociadores debe ser 10ft. o El primer nivel de rociadores en estanterías debe ubicarse a una altura igual o mayor que la altura que la mitad de la altura del almacenamiento o Deben operar a una presión mínima de 15 psi. o Cuando se existan rociadores en estanterías debe instalarse válvulas de control y drenaje independientes para los rociadores del techo y las estanterías. o Cuando se instale un nivel intermedio de rociadores en estanterías, la demanda de agua debe basarse en la operación simultánea de los 4 rociadores adyacentes de mayor demanda hidráulica.

Partes de un sistema de rociadores Ramales (E).- Tuberías donde se colocan los rociadores, directamente o a través de niples. Tuberías principales transversales (C).-Tuberías que alimentan a los ramales, directamente o a través de tuberías ascendentes o montantes. Tuberías principales de alimentación (B).- Tuberías que alimentan a las tuberías principales transversales. Acople flexible para tuberías (D).- Acople, que permite el desplazamiento axial, rotación y, por lo menos 1° de rotación angular de la tubería. Tubería vertical de alimentación (A).- Las tuberías verticales de alimentación de un sistema de rociadores. Montante.- Una línea que alimenta a un rociador. Dispositivos de supervisión.- Dispositivos para revisar la condición operativa del sistema de rociadores. 10

Tallo del sistema (F).- La tubería vertical u horizontal ubicada sobre la superficie, entre el suministro de agua y las tuberías principales, que contiene una válvula de control y un dispositivo sensor de flujo de agua. Método de cálculo según norma NFPA Se tiene un edificio destinado al funcionamiento de oficinas, localizado aproximadamente en el kilómetro 1.5 de la avenida Juan Tanca Marengo en la ciudadela cooperativa de viviendas Guayaquil. El mismo cuenta con un área de terreno de 1292.72 m2; consta de seis plantas distribuidas en un sótano destinado para parqueadero de clientes con una capacidad de 35 puestos, aquí se encontrará el cuarto de bombas del sistema de combate contra incendios y el sistema hidroneumático para consumo diario, la cisterna, el cuarto eléctrico, baños, zona de tableros de transferencia y el cuarto para el generador eléctrico. La planta baja estará destinada a show room o mostrador de los diferentes productos que la compañía dueña del edificio promocionará, encontrándose en está planta también un cuarto eléctrico, cuarto de datos, baños y oficinas varias, en tanto que el mezanine estará destinado a salones para capacitación, conteniendo también un cuarto eléctrico, cuarto de datos y baños al igual que la planta baja. El primer, segundo y tercer piso estarán destinados exclusivamente a oficinas varias de administración como logística, facturación, crédito, cobranzas, sala de reuniones, sala de capacitación, ventas internas, ventas provinciales, recursos humanos, marketing, departamento legal, bodega de papeles, bodega de tramoyas, cuarto de racks y central de voz, recepción, cuarto eléctrico, baños, gerencia, presidencia, bodega de archivos. Se conoce del plano arquitectónico, que el área de mayor influencia de un rociador se encontrará en el segundo piso. 1. Análisis del riesgo Según las ocupaciones de riesgo, descrita anteriormente, este proyecto está enfocado a un edificio de oficinas donde la combustibilidad y la cantidad de material combustible son bajas y donde se esperan incendios con bajo índice de liberación de calor, por consiguiente el tipo de riesgo para un edificio de oficinas se lo define como “riesgo leve o ligero” 2. Método de extinción a utilizar El tipo de fuego que se puede producir y desarrollar por materiales combustibles que se pueden encontrar en dicha edificación tales como madera, cartón, papel, plástico, equipos electrónicos como computadoras, impresoras, máquinas fotocopiadoras y equipos de audio y video es de “clase A” el cuál se lo combatirá con el método de “extinción por enfriamiento”, método que consiste en la reducción de la temperatura a base de materiales líquidos como el agua. Además se podrá combinar este método, utilizando sustancias químicas mediante “extintores de polvo químico seco”. 3. Selección del sistema de rociadores a utilizar

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En este proyecto en particular se seleccionó un sistema de rociadores automáticos conectados a una red de tuberías que contenga agua y que a su vez se conecte a un suministro de agua de tal forma que el agua se descargue inmediatamente desde los rociadores abiertos por el calor de un incendio es decir se seleccionó un “sistema de rociadores de tubería húmeda”. 4. Determinación del caudal requerido  Determinación de los requerimientos del sistema La distribución en general del edificio en las respectivas plantas es la siguiente:  SÓTANO  PLANTA PISO 1  PLANTA BAJA  PLANTA PISO 2  MEZZANINE  PLANTA PISO 3  Requisitos de la demanda de agua: Método tabulado Para determinar los requisitos mínimos de suministro de agua de las Ocupaciones de Riesgo Leve o Ligero protegidas por sistemas de tuberías dimensionadas de acuerdo con el método de tablas debe utilizarse la tabla siguiente:

 Requisitos de la demanda de agua: Método hidráulico Los requisitos mínimos de suministro de agua para un sistema de rociadores diseñado hidráulicamente para el control de incendios de un riesgo de ocupación, debe determinarse adicionando al suministro de agua para rociadores partir de la curva de área/densidad la demanda para chorros de mangueras de la Tabla siguiente según la norma NFPA 13. Este suministro debe estar disponible durante el tiempo mínimo disponible.

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Como el riesgo en un edificio de oficinas es leve o ligero, se puede observar que en la Tabla, se tiene un flujo de “100 gpm” para mangueras interiores y exteriores y como en el diseño de este proyecto se consideró dos cajetines de mangueras en el tercer piso, donde es el área de mayor riesgo, por lo tanto, se va a obtener un flujo de mangueras internas y externas de “200 gpm” en total y con una duración de 45 minutos. 5. Cálculo del caudal necesario en el sistema de bombeo El área de operación de rociadores (la superficie máxima sobre la que se supone, a efectos de diseño, que se descargará agua cuando la instalación de rociadores entre en funcionamiento en caso de incendio), según datos del plano arquitectónico, es de 279 m2 y seleccionando el tipo de rociador a utilizar, uno tipo estándar de ½”, De la curva área/densidad para una ocupación de riesgo leve o ligero, con un área de diseño de 3000 ft2 (279 m2) y haciendo coincidir dicho valor en la curva, se obtiene una densidad de 0.07 gpm/ft2, se tiene el caudal necesario en el área de operación de los rociadores, tal como se muestra a continuación

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1) Caudal de agua necesaria en red de rociadores: Se calcula mediante la siguiente expresión: QTR = Ad x ρ Donde: QTR= Caudal necesario en la red de rociadores Ad= Área de operación de rociadores Ρ= Densidad obtenida de la curva de área densidad

2) Determinar número de rociadores Datos: Caudal total rociadores = 210 gpm Rociador de ½” Estándar Presión de trabajo del rociador= 10 Psi Del siguiente gráfico, o bien de la tabla, se conoce que para un rociador estándar de 10 PSI de presión, descargaría 18 gpm

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Por lo tanto:

3) Caudal total en el sistema Para determinar el caudal total en el sistema de bombeo para abastecer el sistema de rociadores y cajetines de mangueras en un edificio de oficinas, se utilizará la siguiente fórmula:

Entonces:

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6. Fuente de suministro de agua El tipo de abastecimiento de agua para este sistema de protección contra incendio es de cisterna enterrada. Anteriormente se determinó un caudal de 500 gpm con una duración de 45 minutos para este proyecto, estos valores permiten determinar la capacidad de la fuente de abastecimiento. El volumen del reservorio para el abastecimiento de agua es el siguiente:

7. Dimensión y selección de tuberías Los diámetros de las redes de distribución de tuberías deben estar de acuerdo con la tabla siguiente según la norma NFPA:

-Se utilizará entonces, tuberías de 2 ½” que según el plano arquitectónico tienen una longitud de 5.5 m -De acuerdo al caudal (500 gpm) necesario en la tabla siguiente, para la succión y descarga de la bomba centrífuga se utilizará un diámetro de 5”, sin embargo la tubería con este diámetro no es comercial en nuestro medio, por lo tanto se seleccionó una tubería de “diámetro 6 pulg” con una longitud, de acuerdo al plano arquitectónico de 67.5 m.

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-Además se utilizarán en los siguientes accesorios: 15 m de tubería de goma o caucho de 1 ½”

13 tee de 6”

3 codos de 90° acero de 2 ½”

2 Válvulas de compuerta de 6”

1 Tee acero de 2 ½”

1 Válvula check de 6”

8. Cálculo de cabezal dinámico tota (TDH) Para realizar los cálculos correspondientes, se realizó un bosquejo de cómo va a ser el diseño de la planta donde se encuentra el punto más crítico en este diseño de sistema de protección contra incendio , que en este caso es el cajetín de mangueras que se encuentra en el tercer piso.

Luego de haber obtenido un esquema del diseño y el requerimiento de agua para el sistema de protección contra incendio, se procede a calcular el cabezal dinámico total (TDH) por medio de la siguiente fórmula: TDH = ΔZ + ΔP + Hf Dónde: TDH = Cabezal Dinámico Total, en metros ΔZ = Delta Altura, en metros ΔP = Delta Presión (Presión rociador más lejano), en metros Hf = Perdidas por Fricción por cada 100 pies de tubería, en metros Delta altura (ΔZ), es la distancia vertical entre el nivel del líquido en el reservorio de succión y el punto de entrega libre del líquido (cajetines de mangueras), por lo tanto el valor de ΔZ = 20.7 m. Sabiendo que el punto más crítico en el sistema contra incendio es el cajetín de mangueras y se encuentra en el tercer piso, se puede decir que el valor ΔP es igual a 65 PSI (45.77 m), este es el valor mínimo con el que trabaja el cajetín de mangueras. Las pérdidas de fricción son obtenidas usando el método de longitud equivalente, usando las siguientes Tablas. Esta longitud es adicionada a la longitud de la tubería, que se la obtiene a partir de los planos de las tuberías, a esta suma se le multiplica un factor de 17

fricción que depende del diámetro y flujo de agua que circula en las tuberías y se lo divide por cada 100 ft de longitud, de esta manera se obtiene el total de pérdidas por fricción en las tuberías. Longitudes equivalentes de accesorios en tubería de acero (pie por cada 100 pies)

Perdidas por fricción en tuberías de acero (pie por cada 100 pies)

Perdidas por fricción en tuberías de goma o caucho (pie por cada 100 pies)

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Para el cálculo de las pérdidas por fricción y menores, se utilizó el método anteriormente descrito en clases de la fórmula de flamant, que dependiendo del caudal en (gpm), el coeficiente C y la longitud equivalente tanto de los accesorios como de las tuberías, obteníamos el valor de la pérdida de carga:

Acero de 6" de diámetro Flujo en tubería Longitud de Tubería

500 gpm 221.46 ft

Accesorio o tubo Cantidad Codos 90° Tee Válvula de compuerta Válvula check

Long. Equivalente unidad Longitud total unidad 9 15 ft 135 ft 13 31 ft 403 ft 2 3.5 ft 7 ft 1 39 ft 39 ft

(L)Total ----> J ------>

805.46 ft 1.66 ft/100ft Hf= j*L/100 = Hf1=

13.37 ft 4.08 m

Goma o caucho de 1 1/2" de diámetro Flujo en tubería Longitud de Tubería

100 gpm 49.21 ft

(L)Total ----> J ------>

49.21 ft 85 ft/100ft Hf= j*L/100 = Hf3=

41.83 ft 12.75 m

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Acero de 2 1/2" de diámetro Flujo en tubería Longitud de Tubería Accesorio o tubo Codos 90° Tee

100 gpm 18.05 ft Cantidad

Long. Equivalente unidad Longitud total unidad 3 6.5 ft 19.5 ft 1 14 ft 14 ft

(L)Total ----> J ------>

51.55 ft 7.11 ft/100ft Hf= j*L/100 = Hf2=

3.67 ft 1.12 m

La pérdida de carga total del sistema es de: Hft= Hf1+Hf2+Hf3 =4.08m + 1.12m +12.75m = 17.95 m Por lo tanto el cabezal dinámico total, es de: TDH = ΔZ + ΔP + Hf = 20.7 m + 45.77m + 17.95 m = 84.42 m 9. Selección de rociadores Los rociadores automáticos se clasifican según la temperatura a que actúan, que se obtiene por medio de pruebas normalizadas en las que se sumerge el rociador en un líquido cuya temperatura se eleva muy lentamente hasta que el rociador reacciona, de acuerdo con la tabla

Anteriormente, se mencionó que el rociador que se seleccionó es de ½” de tipo estándar y que la presión de descarga es de 10 Psi, además las normas NFPA 13 dan los criterios a utilizarse en el momento de realizar el esquema de los rociadores, por lo que a continuación se mencionan los detalles del rociador en las diferentes áreas a proteger:

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10. Selección de cajetines de mangueras Por requisito del cuerpos de bomberos de que los edificios de oficina tienen cajetines de mangueras de 100 gpm a una presión de 65 Psi, por lo que se utiliza un sistema de gabinetes tipo II, teniendo en cuenta que las mangueras preconectadas en sistemas de clase II tienen longitudes de 50 pies (15.24 m), 70 pies (21.34 m) y 100 pies (30.48 m), por lo que se seleccionaron cajetines de mangueras de 50 pies (15.24 m) de longitud, ya que el edificio está protegido por rociadores en su totalidad. 11. Selección del tipo de exintores En la siguiente figura se puede observar que tipos de extintores se deben utilizar para contrarrestar el incendio en las diferentes clases de fuego:

Se analizó el tipo de material combustible y se determinó que tipo de extintor tendrán las áreas no protegidas por sistemas de rociadores y cajetines de manguera de cada planta, tal como se puede apreciar en la siguiente tabla:

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CONCLUSIONES  La existencia y utilización de las normas de la NFPA, son la mejor herramienta al momento de diseñar, construir e instalar un sistema contra incendios, ya que nos permite tener consideraciones técnicas para diferentes situaciones que se puedan presentar.  Otra herramienta fundamental que se debe tomar en cuenta son la variedad de métodos de evaluación de riesgo que existen y que nos son útiles, cuando queramos saber si las consideraciones hechas para la selección del método de extinción de incendio, fueron suficientes.  Al momento de diseñar el sistema contra incendio, las normas de la NFPA son muy conservadoras, esto por esto que si lo hacemos siguiendo las recomendaciones que nos da la norma, tendremos un buen margen de seguridad en nuestro sistema. RECOMENDACIONES  No tener restricciones técnicas y económicas al momento de contratar la instalación de un sistema contra incendios, ya que al momento de un siniestro esto se verá reflejado en las perdidas.  Es necesario tomar conciencia de la importancia que tiene un sistema contra incendio en la vida de una fábrica, por ende debemos evitar aprobar de manera fraudulenta las inspecciones que el cuerpo de bomberos realiza anualmente.

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