presentacion sistema contra incendios

1

SISTEMAS CONTRA INCENDIO

2

CONCEPTOS BASICOS:

FIRE CONTROLLimitar el tamaño del fuego por medio de una distribución de agua, deprimiendo o controlando el desprendimiento de calor y pre-humedeciendo los combustibles adyacentes. En la medida de que este control sucede, se evitan los daños estructurales al edificio.

FIRE SUPPRESSIONReduce en forma drástica y rápida el fuego y el desprendimiento de calor de los combustibles envueltos con la aplicación suficiente y directa de agua a la llama o a la superficie combustible, previniendo además el crecimiento.

3

CONCEPTOS BASICOS:

Pregunta:Porque entonces se diseñan sistemas de “Control” cuando los sistemas de “Supresión” minimizan el fuego y los daños por humos?

La respuesta es compleja: Un sistema de supresión requiere altos volúmenes de agua, incluyen tuberías mas grandes, equipos de bombeos de alta capacidad y están basados a unas circunstancias específicas de almacenamientos, alturas de edificios, entre otras cosas. Por otro lado, los sistemas de supresión AUN no se han desarrollado para condiciones de “Non-Storage”

4

Fu

ego

/ D

esp

ren

dim

ien

to d

e C

alo

r (B

TU)

Tiempo (seg)

Fire Control

Fire Suppression

El fuego empieza a crecer hasta que el sistema empieza a operar.

FIRE CONTROL VS FIRE SUPPRESION

5

Antes de proceder a discutir la alternativa de “Control” o “Supresión” es importante revisar algunas propiedades fundamentales del agua como un “agente extintor”.

El agua puede ser un agente extintor muy efectivo en la mayor parte de los combustibles sólidos, y puede afectar el suministro de oxígeno necesario para soportar la combustión, puede enfriar la llama y puede modificar los combustibles envueltos. Dependiendo de la “forma” en la aplicación de agua, es posible esperar una reducción del fuego en forma considerable y evitar daños mayores.

AGUA

6

El proceso es el siguiente:

Hay una transeferencia de calor entre el fuego y el agua aplicada, en esta acción, cuando el agua empieza a ganar el calor desalojado por el fuego, el control o supresión de fuego: “empieza”. Cuando la ganancia de calor del agua es mayor que la producción de calor generado, entonces se “da” la extinción del fuego.

Entra mas pequeñas sean las gotas de agua que entran en contacto con el fuego, mas contundente es el intercambio de calor, porque esas gotas se evaporan mas rápido enfriando la llama, pero estas gotas NO penetran a la superficie del fuego. Las gotas pequeñas no son efectivas en fuegos de “Alto-Riesgo” debido a que pueden “caer” en rociadores adyacentes retrazando la acción de éstos.

EL AGUA COMO AGENTE EXTINTOR

7

Las gotas de agua que penetran hasta la superficie de combustión son las que están en un rango de 0.30 a 2.0 mm. Estos “rocíos” de agua son mas efectivos en fuegos de “Alto-Riesgo” Para estos casos hay rociadores especiales.

QUE CARACTERISTICAS AFECTAN EL DESEMPEÑO DE UN ROCIADOR??

1. Sensibilidad Térmica2. Temperatura de Operación3. Tamaño de Orificio4. Orientacion de Montaje (deflector)5. Característica de su patrón de Mojado6. Alguna otra Condición Especial.

EL AGUA COMO AGENTE EXTINTOR

8

Basicamente porque existen diferentes condiciones de riesgo. Los fabricantes se están moviendo en la idea de que cada vez se operen menos rociadores para controlar o suprimir un fuego.Ahora las zonas de diseño de rociadores van desde los 1,200 ft2, cuando hace varios años la zona de diseño mínima era de 5,000 ft2. esto hace que se desarrollen rociadores de diferentes tipos, orificios, orientación, etc.,

PORQUE EXISTEN TANTOS TIPOS DE ROCIADORES

9

LARGE DROP??Es un rociador que descarga gotas grandes de agua en forma directa sobre el fuego, desarrollado en los 70’s. Es un rociador diseñado en modo de “control” pero que no es de “supresión” a pesar de manejar gotas grandes de agua. Es característico ver los “dientes” mas espaciados en el deflector, lo que permite esas gotas grandes.

ESFR??Desarrollado a fines de los 80’s por FM-Global. Unico rociador diseñado para suprimir fuegos.Produce gotas grandes para penetrar en el fuego de manera rápida y temprana. Este rociador permite en algunos casos, evitar la utilizacion de rociadores intermedios en racks.El rociador ESFR tiene una reglas de instalación muy específicas y críticas para su uen funcionamiento.

TIPOS DE ROCIADORES

10

HAZARD AND COMMODITY CLASSIFICATION

SIN DUDA ALGUNA no hay un concepto mas importante para un diseño de sistemas de rociadores que la apropiada CLASIFICACION DEL RIESGO.

El RIESGO debe ser cuidadosamente determinado para definir el tipo de protección adecuado y concluír con el diseño del suministro de agua ya sea para un sistema de control o supresión de fuego.

Cuando el RIESGO no se ha identificado correctamente, podríamos tener una mala selección de tuberías, rociadores, espaciamientos, bomba y tanque.

CLASIFICACION DEL RIESGO.

11

EXISTEN MUCHOS FACTORES que afectan la clasificación del RIESGO…

• Combustibilidad del producto (HRR)• La cantidad de producto en el espacio• El volúmen de ese producto• La altura de almacenamientos• La forma (geometría) del espacio• La ventilación que pueda existir• Las actividades que se presentan• El tipo de contrucción• Etc.-

CLASIFICACION DEL RIESGO.

12

QUE DEBEMOS SABER O DEFINIR PARA TENER LA SEGURIDAD DE QUE EL SISTEMA TRABAJARA CORRECTAMENTE ?:

• El flujo de agua necesario para combatir el fuego.• El número de rociadores que deberán abrir (densidad)• El espaciamiento máximo entre rociadores.• Definir el área hidráulica remota• Temperatura de operación del rociador• Requerimientos de In-rack sprinklers?• Obstrucciones• Gabientes interiores y/o hidrantes exteriores• Reserva de agua contraincendio• Rociadores especiales?


13

OCCUPANCY CLASSIFICATION?COMMODITY CLASSIFICATION?

NFPA menciona que la clasificación por “ocupación” está definida por la OPERACION que tiene el edificio, en donde se evalúa área por área, las diferentes operaciones con la cantidad de combustibilidad (HRR) que tienen sus elementos. Tomando en cuenta la geometría y ventilación y finalmente la interacción que puede resultar entre la descarga de agua de un rociador en los elementos combustibles.

La clasificación por “Contenidos” se refiere a los materiales que se almacenan en el espacio, y tienen que ver con todos los factores que afectan su estabilidad en caso de fuego. Se analizan por formas de almacenamiento (racks, pallets, apilados), geometria, tipo de material, combinación de varios materiales, etc.


http://www.nfpa.org/index.asp

14

Existe una guía llamada “OWNER’S INFORMATION CERTIFICATE” en donde se especifica lo siguiente:

1. Tipo de Construcción.2. Ocupaciones especiales? Hangares, aeropuertos, terminales

marinas, plantas de generación, etc.3. Materiales especiales que se manejan? Combustibles líquidos

aerosoles, nitratos filmicos, piroxilinas, gases comprimidos, pallets vacios, etc.

4. Operaciones especiales? Cocinas, solventes, pinturas, incineradores, etc.

5. Se manejan almacenes temporales en zonas de producción mayores a 12Ft ?

6. Existen almacenamientos? Materiales, tipos, alturas, etc.

Despues de llenar el formulario, se procede a evaluar el tipo de Riesgo.


OWNER’S INFORMATION CERTIFICATE

15

OCCUPANCY CLASSIFICATION:

• LIGHT HAZARD• ORDINAY HAZARD GROUP-1• ORDINARY HAZARD GROUP-2• EXTRA ORDINARY HAZARD GROUP-1• EXTRA ORDINARY HAZARD GROUP-2• MIXED OCCUPANCIES


OCCUPANCY CLASSIFICATION

16

GRAFICA / DENSIDADES


17

La clasificación de contenidos viene referenciada en NFPA-13 en el Capítulo-12 “General Requirements for Storage”.

Se mencionan 7 tipos de clasificación de “contenidos”

• Clase I• Clase II• Clase III• Clase IV• Plasticos Grupo A• Plasticos Grupo B• Plasticos Grupo C


COMMODITY CLASSIFICATION

18

Aunque existen estas 7 clasificaciones, solo hay 5 (cinco) sets de requerimientos de rociadores para proteger estos almacenamientos y que están descritas en el Capítulo mencionado.

Los diferentes requerimientos de protección de contenidos, tienen referencias en las siguientes condiciones:

El material que será almacenadoLa frecuencia de ese almacenamientoLa altura y el arreglo de esos materialesEl espacio entre la parte alta de ese almacén y la cubierta del edificio

La clasificación esta basada primariamente en el tipo y cantidad de material almacenado y en el tipo o el producto en el que se “empaca”



19

GRAFICA DE DENSIDADES COMMODITIES CLASE I A CLASE IV:



20

Encapsulación?

Un tema relevante dentro de la clasificación de riesgo es el tipo de “EMPAQUE”, el cual según NFPA es lo que se define como el “Método de empacar” que consiste en hojas de plástico completamente cerradas a los lados y en la parte de arriba de una tarima que contiene materiales combustibles o paquetes de materiales combustibles.

Bandas o envolturas plásticas alrededor de materiales no se considera una “encapsulación”. Tampoco cuando un empaque contiene agujeros que exceden el 50% del área de la cubierta, no se considera como “encapsulado”.

La encapsulación afecta el diseño de los rociadores pero NO afecta la clasificación del “commodity”.


ENCAPSULACION

21

Clasificaciones Dudosas??

Cuando hay presencia de plásticos que son tratados con aditivos o resinas, o barnices, o quizá algunos muebles de madera que contienen cierta cantidad de plástico, hace dificil clasificarla a detalle.

El calor de combustión de combustibles ordinarios como papel o madera alcanzan calores de 6,000 a 8,000 btu/lb, en cambio los plásticos varía entre 12,000 y 20,000 btu/lb.

Cuando haya duda, podemos hacer dos cosas:

Enviar una muestra a un laboratorio o bien clasificarla con el riesgo máximo.

Un tema similar son las Ocupaciones Mixtas, en estos casos se deberá tomar el riesgo mayor.


CLASIFICACIONES DUDOSAS

22

SISTEMAS AUTOMATICOS DE ROCIADORES

23

AUTOMATIC SPRINKLER SYSTEMS

EL PRIMER DOCUMENTO Emitido por NFPA fué en 1896, se titulaba: “Rules and Regulations of the National Board of Fire Underwriters for Sprinkler Equipments, Automatic and Open Systems as Recommended by the national Fire Protection Association”.

Esta publicación evolucionó convirtiendose en lo que hoy en día se le conoce como NFPA-13 “Standard for the Installation of Sprinkler Systems”.

Los fundamentos principales siguen permaneciendo en estos últimos 100 años, lo que ha cambiado son las adaptaciones a los criterios de diseño debido a los avances de la tecnología contra fuego.

Otro concepto que esta siendo desarrollado son las tecnologías de “water spray protection”, “foam extinguishing agents and systems” y últimamente “water mist suppression system”

INTRODUCCION

24


NFPA NO tiene una definición específica para el concepto de “sprinkler” pero SI tiene definiciones para los distintos tipos de sprinklers.

Aunque básicamente un sprinkler es un dispositivo diseñado para descargar agua sobre una área específica y es activado cuando el fuego genera la cantidad suficiente de calor para abrirse.

El utilizar “elementos o filamentos térmicos” ya sea metálicos o de bulbo de cristal , es un concepto que data de fines de 1860 y es hasta 1875 cuando el concepto “Automático” es aceptado.

Hasta 1978 la estadística mostraba que un fuego era contenido, controlado o suprimido con máximo 4 sprinklers operando con una efectividad del 65%. Hoy en dia hasta el 85% de los fuegos son controlados por máximo 2 sprinklers.

INTRODUCCION

25


Es un combinación de un sistema de tuberías (subterráneas y/o superficiales) que se encuentran instaladas (o no) alrededor de un edificio.

La tubería se encuentra presurizada con agua para ser utilizada contra fuego, la cual es suministrada por una fuente suficiente en gasto y presión adecuada para decargar por los dispositivos que estan en contacto con la superficie a proteger.

Tipos de sistemas:

• Húmedo• Seco• Pre-Acción• Diluvio.

SISTEMA DE SPRINKLERS:

26

SISTEMA HUMEDO

ComúnEconómicoSimpleMenor Mantenimiento

En un sistema húmedo, los sprinklers están conectados a un sistema de tuberías conteniendo agua y este sistema a su vez se alimenta de una fuente de suministro de agua confiable y suficiente para operar a las condiciones requeridas, lo que permite una descarga de agua en el momento en que un sprinkler se abre.

27

SISTEMA HUMEDO

El sistema humedo es el mas simple y mas comun dentro del los sistemas de sprinklers.Son mayormente utilizados en fabricas, bodegas, oficinas donde el potencial para congelamiento no existe.

Un sistema de tuberias humedo puede emplear una valvula de retencion junto con un indicador de flujo y alarma electrica, o bien, para para instalaciones que requieran alarma mecanica.

28

SISTEMA SECO

CARACTERISTICAS:

• Proteger areas frías• Mayor costo de instalación• Mantenimiento periódico alto (relativo a wet-pipe)• Mayor limitación en Area de Diseño

En un sistema seco, los sprinklers están conectados a un sistema de tuberías conteniendo aire o gas inerte a presión hasta el punto de válvula (Riser) donde, este sistema a su vez se alimenta de una fuente de suministro de agua confiable y suficiente para operar a las condiciones requeridas

29

SISTEMA SECO

Los sistemas SECOS son frecuentemente utilizados en áreas sujetas a temperaturas de congelamiento tales como áreas de refrigeración y carga.

La operación del sistema es similar a los sistemas húmedos, excepto porque el sistema de tuberías esta cargado con aire o nitrógeno en lugar de agua. El sistema esta completamente diseñado de manera tal que su mantenimiento sea rápido y fácil y a su vez, que rara vez se requiera. Todos los componentes del sistema son de conexión rápida (fast-acting), de uso rudo y durables suficientes para proveer años de operación confiable.

30

SISTEMA PRE-ACCION

En este sistema los sprinklers se instalan en una tuberia sometidada a presion (no necesariamente) la cual tiene un sistema suplementario de deteccion instalado en la misma zona que los sprinklers.

SINGLE INTERLOCKNON-INTERLOCKDOUBLE INTERLOCK

31

Los sistemas de pre-acción son mayormente utilizados para casos de descarga de agua accidental o para acelerar la acción de grandes sistemas SECOS. Instalaciones comunes incluyen cuartos de computo, cuartos de control, bibliotecas y congeladores.

SISTEMA PRE-ACCION

32

SISTEMA DILUVIO

En este sistema los sprinklers son abiertos y el flujo de agua se controla por medios electricos/hidraulicos en la valvula del riser que cuando opera se distribuye por todo el sistema

SPRINKLES ABIERTOSSISTEMA SUPERVISADOCONTROL MANUAL

33

SISTEMA DILUVIO

Los sistems de diluvio proveen un rapido y total humedecimiento de las areas protegidas y son frecuentemente utilizados en areas de extra-riesgo tales como hangares aereos, plantas de generacion electrica y plantas petroquimicas.

Los sistemas de diluvio pueden incluir sistemas manuales, neumaticos hidraulicos y cualquier tipo de sistemas de relevacion electricos.

34

LINEAMIENTOS PARA INSTALAR SPRINKLERS

1. SOLO SE PERMITE INSTALAR SPRINKLERS NUEVOS.

2. NO SE PERMITE RAYAR/PINTAR SPRINKLERS

3. LA DISTANCIA DEL SPRINKLER A UN ALMACENAMIENTO DEBE SER AL MENOS DE 18” O DE 36” CUANDO SE TRATE DE ESFR O LARGE-DROP

4. EL DEFLECTOR DEL SPRINKLER DEBE ESTAR ORIENTADO PARALELAMENTE A LA CUBIERTA

5. LA COVERTURA MAXIMA DE UN SPRINKLER ESPECIAL DEBE SER DE 400-SQ.FT. (EXTENDED COVERAGE)

6. PARA ZONAS GENERALES (OCUPACION) UTILICE SPRINKLER DE TEMPERATURA INTERMEDIA

7. PARA ALMACENAMIENTOS O EXTRA-HAZZARD UTILICE SPRINKLERS DE TEMPERATURA INTERMEDIA O ALTA.

35

POSICIONES DE SPRINKLERS

LA POSICION DE LOS SPRINKLERS ESTA DETERMINADA POR LA DISTANCIA DEL DEFLECTOR A LA CUBIERTA.

PARA CONSTRUCCIONES SIN OBSTRUCCIONES SE RECOMIENDA INSTALARLO 12”MAX DEBAJO DE CUBIERTA

PARA CONSTRUCCIONES CON OBSTRUCCIONES DE CUALQUIER TIPO, SE RECOMIENDA INSTALARLOS ENTRE 1” Y 6” DEBAJO DE LOS MIEMBROS ESTRUCTURALES O BIEN HASTA 22” MAXIMO DEBAJO DE CUBIERTA. (CHECAR EXCEPCIONES)

36

LAS SIGUIENTES CARACTERISTICAS DE LOS SPRINKLERS DEFINEN SU HABILIDAD PARA CONTROLAR O EXTINGUIR UN FUEGO:

• SENSIBILIDAD TERMICA (RESPUESTA)

• TEMPERATURA DE APERTURA

• TAMAÑO DE ORIFICIO

• ORIENTACION

• CARACTERISTICAS ESPECIALES

37

OBSTRUCCION DE SPRINKLERS

LA FUNCION PRIMARIA DE UN SPRINKLER ES EL SUMINISTRAR UN ROCIO DE AGUA A CIERTAS CARACTERISTICAS DE FLUJO/PRESION EN UN RADIO DE COVERTURA ESPECIFICA. CUALQUIER OBSTRUCCION EN SU OPERACION RESULTA EN UN DESARROLLO DEFICIENTE Y LIMITA SU HABILIDAD PARA CONTROLAR/SUPRIMIR EL INCENDIO

VERIFICAR NFPA-13 CAPITULO # 8 PARA DETERMINAR LAS DISTANCIAS Y CLAROS MINIMOS EN LA UBICACION DE LOS SPRINKLERS CON RESPECTO A OBSTRUCCIONES QUE PUEDAN LIMITAR SU OPERACION

38

ESPACIAMIENTO DE SPRINKLERS

TYPEOF

CONSTN

LIGHT HAZARDORDINARY HAZARD

EXTRA HAZARDHIGH PILED STORAGE

AREASQ.FT.

SPACINGFT

AREASQ.FT.

SPACINGFT

AREASQ.FT.

SPACINGFT

AREASQ.FT.

SPACINGFT

Non-Combustible obstructed and

unobstructed and Combustible unobstructed

225 15 130 15 100 12 100 12

Combustible obstructed

168 15 130 15 100 12 100 12

39

CARACTERISTICAS TIPICAS DE SPRINKLERS

K-FACTORRANGE NOMINAL

“K”FACTOR

% OF NOMINAL AT ½”DIAM

5.6 K-FACTOR

THREAD TYPE

US Units METRIC UnitsINCHES

NPT

1.3 – 1.5 1.9 – 2.2 1.4 25 ½”

1.8 – 2.0 2.6 – 2.9 1.9 33.3 ½”

2.6 – 2.9 3.8 – 4.2 2.8 50 ½”

4.0 – 4.4 5.9 – 6.4 4.2 75 ½”

5.3 – 5.8 7.6 – 8.4 5.6 100 ½”

7.4 – 8.2 10.7 –11.8 8.0 140 ½” & ¾”

11.0 – 11.5 15.9 –16.6 11.2 200 ½” & ¾”

13.5 – 14.5 19.5 – 20.9 14.0 250 ¾”

16.0 – 17.6 23.1 – 25.4 16.8 300 ¾”

18.6 – 20.6 27.2 – 30.1 19.6 350 1”

21.3 –23.5 31.1 – 34.3 22.4 400 1”

23.9 –26.5 34.9 –38.7 25.2 450 1”

26.6 – 29.4 38.9 – 43.0 28.0 500 1”

40

TEMPERATURAS TIPICAS DE SPRINKLERS

MAXIMUM CEILING TEMPERATURE

TEMPERATURE RATING

TEMP.CLASSIF.

FRAME COLOR

BULB COLOR°F °C °F °C

100 38 135-170 57-77 ORDINARY

BLACK ORN/C

ORANGEORRED

150 66 175-225

79-107

INTERMEDIATE WHITEYELLOW

ORGREEN

225 107 250-300

121-149

HIGH BLUE BLUE

300 149 325-375

163-191

EXTRA HIGH RED PURPLE

375 191 400-475

204-246

VERY EXTRA HIGH GREEN BLACK

475 246 500-575

260-302

ULTRA HIGH ORANGE BLACK

625 329 650 343 ULTRA HIGH ORANGE BLACK

41

SPRINKLERS DEFINIDOS POR SU DESEMPEÑO

• SPRAY STANDARD

• OLD STYLE/CONVENTIONAL

• FAST RESPONSE

• RESIDENTIAL

• EXTENDED COVERAGE

• QUICK RESPONSE (QR)

• QUICK RESPONSE EXTENDED COVERAGE (QREC)

• LARGE DROP

• EARLY SUPPRESION FAST RESPONSE (ESFR)

• OPEN SPRINKLERS

• NOZZLES

• SPECIAL SPRINKLERS

42

SPRINKLERS DEFINIDOS POR SU ORIENTACION

• CONCEALED

• FLUSH

• RECESSED

• SIDEWALL• VERTICAL• HORIZONTAL• CONCEALED• RECESSED

• PENDENT

• UPRIGHT

43

SPRINKLERS DEFINIDOS POR SU APLICACION ESPECIAL

• CORROSION RESISTANT

• DRY

• INTERMEDIATE LEVEL / RACK STORAGE

• ORNAMENTAL/DECORATIVE• RECESSED• CONCEALED• FLUSH

44

PATRON DE MOJADO TIPICOUPRIGTH SPRINKLER

45

SUMINISTRO DE AGUA Y CALCULOS

46

El suministro de agua para la lucha contra incendio es un tema primordial.

A principios de 1800 las tuberias en la ciudad eran de madera, y se utilizaban “tapones” reservados para la protección contra incendio. Estos tapones estaban localizados a lo largo de esas tuberías rudimentarias. Estos métodos por supuesto no eran los mejores, pero era lo mas aproximado a lo que hoy en día son los circuitos subterráneos de protección contra incendio.

A través del tiempo las canalizaciones de redes contra incendio se han ido modernizando para entregar agua en el flujo requerido y a la presión requerida.

INTRODUCCION

47

El suministro de agua en condiciones adecuadas puede ser realizado en diferentes formas:

• Un sistema de sprinklers alimentado de una red municipal

• Un sistema de sprinklers alimentado de una red especial compartida con otros usuarios y para uso exclusivo de sistema contra incendio.

• Un sistema de sprinklers alimentado de una red autónoma.

48

Cuando se tiene evaluada la forma del “suministro de agua”, se tiene que evaluar la capacidad de ese suministro.

Un tema es la disponibilidad del suministro de agua y otro es la demanda requerida por el sistema de sprinklers.

Los métodos para determinar el suministro de agua son:

• Prueba de flujo• Gráfica matemática (basado en una medición)

• La selección apropiada del suministro de agua para poder combatir un fuego, es un tema primario.

49

Cuando se cuenta con una reserva de agua y un equipo de bombeo tenemos la mitad de la información requerida para saber si ese suministro es el adecuado.

La otra mitad de la información es tratar de determinar la demanda requerida de agua y hacer una gráfica si el sistema disponible es el adecuado. Es decir finalmente esto nos dirá si el equipo de bombeo es el adecuado y si el volúmen del tanque es el requerido.

Para determinar la segunda parte de este tema, la siguiente información es necesaria:

• Flujo requerido para controlar o suprimir el incendio• La presión requerida para manejar el flujo• El tiempo requerido para manejar flujo y presión hasta extinguir el

fuego.

50

Cuando se tiene esta información podemos estimar y comparar los valores de las dos partes y concluír su eficiencia.

El primer paso es determinar el tipo de sistema a evaluar.

• Húmedo, seco, pre-accion, diluvio?• Sprinklers de respuesta estandar? Quick Response?• Tipo de riesgo?

Vamos a realizar un ejercicio típico.

51

Requerimos un sistema de protección contra incendio para controlar un fuego que puede darse en una clasificación de riesgo tipo Ordinario Tipo-2.

Según la tabla de NFPA-13 Figura 11.2.3.1.1 “Density/Area Curves” tenemos que un punto de diseño puede ser 0.20 gpm/ft2 sobre una superficie de diseño de 2,000 ft2.

Sistema Tipo Húmedo.

Utilizando un sprinkler K-5.60.

Según la Tabla # 8.6.2.2.1 (b) “Protection Areas and Maximum Spacing for ordinary Hazard”, tenemos que un sprinkler puede proteger hasta 130-ft2.

52

Determinamos ahora el numero total de sprinklers para ser calculados en esa superficio de 2,000 ft2.

# Sprinklers = Superficie / Cobertura por sprinklers

= 2,000 / 130 => 15.4 16 Sprinklers.

El flujo requerido de agua en un mundo ideal (sin considerar la resistencia o pérdidas de presión debidas a características de fricción en tuberías) puede ser considerada con la siguiente relación:

Qm = d x S

Qm = Flujo en GPMd = Densidad (0.20)S = Superficie (2,000)

53

Qm = 0.20 gpm/ft2 x 2,000 ft2

Qm = 400 gpm

Si consideramos un factor que varía entre el 15 y el 25% de perdidas de presión en la tubería, tendríamos la siguiente relación.

ETF = Qs x N x F + “Hose Allowance”

El término “Hose Allowance” viene definido en NFPA-13 y de acuerdo a diferentes condiciones podríamos utilizar la regla general de la Tabla # 11.2.3.1.2 “Hose Stream Allowance” que dice que para un riesgo ordinario requerimos 250 gpm adicionales. Este término tiene que ver con un flujo de agua adicional que puede ser requerido en forma MANUAL en el combate al incendio. Gabinetes de manguera o hidrantes exteriores pueden ser utilizados en este propósito.

54


ETF = Flujo estimado total, en gpmQs = Flujo Ideal en gpm por cada sprinklerN = Número de sprinklers a calcularF = Factor de fricción (utilizaremos un 20%)HA = 250 gpm

La demanda de agua por sprinkler puede ser determinado con:

Qs = K√P

K = 5.60 (Factor del sprinkler)P = Presión mínima de operación del sprinkler remoto.

55

La presión mínima de operación del sprinkler definida por NFPA = 7-psi. utilizando este valor tendriamos:

Qs = K√P Qs = 5.60√7

Qs = 14.82 gpm

Si el alcance de cada rociador es de 130-ft2 como definimos anteriormente, entonces tendríamos una densidad de :

d = Qs/Ss = 14.82/130 => 0.11 gpm/ft2

Lo cual es menor a nuestro requerimiento de una densidad de 0.20.

En este caso tendríamos que hacer una reversión para encontrar el flujo por rociador, la cual la podemos conocer por:

56

Qs = d x Ss = 0.20gpm/ft2 x 130 ft2 = 26 gpm requeridos en cada rociador.

aplicando este valor a la fórmula anterior, tenemos:

Qs = K√P, despejando la presión….

P = 21.6 psi

Entonces finalmente tenemos que:


ETF = 26gpm x 16 Sprinklers x 1.20 + 250 gpm

ETF = 794.20 gpm

57

El Volúmen de agua requerido vendría a ser calculado en base a la Tabla # 11.3.1.2 “Water Supply Duration” de NFPA-13 que dice que para un riesgo ordinario tipo-2 se requiere un rango de 60 a 90 minutos de duración de agua.

En este caso:

Vol = ETF x 60 => 749.2 gpm x 60m => 44,952 Galones de Agua.

Con el flujo de agua requerido, el paso siguiente es determinar la presión requerida en el “suministro de agua”

Ya definimos antes que la presión requerida en el sprinkler REMOTO es de 21.60 psi

58

El siguiente paso es definir la pérdida de presión definida por la diferencia de altura.

Si consideramos que el suministro de agua se realiza a 1-ft del nivel de piso y la altura del sprinkler es de 30-ft, tendremos una diferencia de altura de 29ft (valor “h”)

Pe = 0.433 psi/ft x h = 0.433 x 29 Pe = 12.47 psi

PERDIDAS DE FRICCION.Aunque consideramos un 20% de pérdidas de fricción, una relación de 0.15 psi/ft por la la longitud de tuberia + longitud equivalente es un dato nominal (llamado “regla del dedo gordo”)

59

Si tuvieramos el plano del sistema propuesto, y sabemos que desde el punto de suministro de agua al sprinkler hay un cabezal de 100ft de tubo de 4”diam + una longitud equivalente de 60ft en accesorios tales como codos, tee’s y válvulas, tendriamos:

Pf = (100 + 60) x 0.15 => 24-psi

La longitud equivalente es dimensionada en la tabla #22.4.3.1.1 de NFPA-13.

Entonces:

EPD = Ps + Pe + Pf = 21.60 + 12.47 + 24 => 58.07-Psi

60

Con estos dos datos podemos concluír que el requerimiento de agua para el sistema propuesto es de: 749.20 gpm @ 58.07 Psi.

Este es el dato que debemos revisar con el “suministro de agua”

Este es el dato que debemos confrontar con el equipo de bombeo disponible.

Al hacer esta confrontacion de “Requerido Vs. Disponible” se presupone un colchón de presión de al menos 10-psi o el 10% de esta diferencia de presión (la que sea mayor) entre la presión disponible y la presión requerida. Con la idea de que en campo el sistema de tuberías pueda sufrir algún cambio.

61

Definitivamente este cálculo es una determinación rápida y con un rango de error posible, pero es una herramienta que nos permite revisar en forma muy rápida los requerimientos de un sistema de protección contra fuego.

Actualmente existen programas que calculan por medio de iteraciones (basadas en la fórmula de Hazen-Williams), todos los flujos en tuberías que toman en cuenta diámetros exactos, accesorios, elevaciones, factor K, sprinklers específicos calcular y tipos de materiales para evaluar los requerimientos de agua y con los datos del “source water” nos hace una gráfica de disponibilidad Vs requerimientos.

62

Esta es la carátula típica de una hoja de cálculo

63

Resúmen del cálculo Hidráulico

64

Gráfica del Sistema

65

EQUIPOS DE BOMBEO

66

Los equipos de Bombeo para Proteccion Contra Incendio deben ser revisados de acuerdo al código NFPA-20 “Installation of Stationary Pumps for Fire Protection”.

Un Punto primordial a revisar es que bajo cualquier arreglo de tuberías., el nivel de agua disponible DEBE llegar al ojo del impulsor en forma natural (sin cargas negativas de succión).

NFPA NO contempla arreglos de bombeo donde la bomba “succione” agua de la fuente primaria de abastecimiento.

Bajo este supuesto tenemos los siguientes equipos disponibles:

67

Tipos de Bombas Contra Incendio

• En Línea • Succión al Extremo• Carcaza Partida• Turbina Vertical

68

Bomba En Línea

Capacidades hasta 1,500 GPM. Ofrecen ahorro de espacio,

montaje “En Línea” con la tubería de succión y descarga.

El elemento rotativo se puede remover sin afectar la tubería de succión y descarga.

Excelente en aplicaciones de remplazo donde no se tiene suficiente espacio en el cuatro de bombas.

69

Bomba Con Succión al Extremo(End Suction)

Generalmente listadas hasta 1,000 GPM, están en desarrollo para listarse hasta 1500 GPM.

La bomba tiene descarga vertical superior, el peso de la tubería de descarga se centra en la caja de la bomba.

Esta bomba tiene facilidad de mantenimiento por la parte posterior si mover las tuberías.

Disponibles con accionador eléctrico y diesel.

70

Bomba de Carcaza Partida(Split Case)

La bomba de carcaza partida está dividida horizontalmente con respecto al centro de línea del eje de la bomba.

Disponible en flujos desde 100 GPM hasta 5000 GPM , con presiones hasta de 640 PSI con el modelo de dos pasos Serie 8200.

Puedes suministrarse con rotación CW o CCW con accionador eléctrico o diesel.

71

Bomba Tipo Turbina Vertical

Las bombas de Turbina Vertical son listadas por U.L. y aprobadas por F.M. Desde 250 GPM hasta 5000 GPM.

NFPA #20 estipula que no se puede usar una bomba horizontal cuando se tiene un nivel de agua inferior al nivel del impulsor (suction lift).

Hay disponibilidad con accionador Eléctrico y Diesel.

Consultar a fabrica para aplicaciones con agua salada o columnas mayores de 50’ de longitud.

72

Bomba Jockey(Para Mantenimiento de Presión)

• Mantener la red presurizada• No es para atacar incendios• Capacidad suficiente solos para reponer fugas y

recuperar la presión en la red• No es un equipo listado• Operación automática

73

Criterio de Comportamiento

74

Cuarto Tipico de Bombas

75

Conexiones Tipicas

76

Prueba de Equipos de Bombeo

Se realizará de Acuerdo a los Lineamientos del Fabricante

El equipo debe Probarse Como MINIMO 6 veces en Automático y 6 veces en forma Manual.

El Motor Diesel debe estar encendido al menos 45-seg. Un Motor Electrico requiere 5 minutos.

La prueba se dividirá entre ambos bancos de baterías.

Se debe llenar el Reporte Correspondiente.

Se deben establecer los Parámetros de Arranque y Paro.

78

Tanques de Almacenamiento Diseño para todos los codigos y estándares de

ingeniería nacional relevantes como se solicita: AWWA D103-97, NFPA-22 (1998), Factory Mutual, API 12B,

ASCE, UBC, SBC, BOCA, diseño estándar Columbian Diseño para cualquier zona sismica,vientos

extremos, peso de cubiertas y para futura expanción

Tamaños estándares de 4,000 galones a 2.4 millones de galones

Diseños de Cimentacion disponible

79

Materiales de Fabricación Acero al carbón para ASTM A570 grado 33

para hoja o ASTM A36 para plato y formas estructurales

El estándar Típico: Cubierta: calibre 12 Base/fondo: calibre 10 o 12 Paredes laterales: desde calibre 12 hasta 5/16”

Disponible en Acero Inoxidable

80

Materiales de Fabricación

Tornillos y Tuercas Tornillos y Tuercas

galvanizadas (hot deeped) de 1/2”

Tornillos Poly-Capped en cubiertas y paredes laterales en tanques epoxicos

Tuercas encapsuladas opcionales para la base/fondo y cubierta interior

Respaldo de neopreno en arandelas de Acero en la base/fondo y conecciones de tornillos en pared lateral

Sellantes y Empaques Los empaques estándar

son construidos de EPDM Empaques con forma

especial son usados al super-ponerse

Empaques disponibles de diseño especial para aplicaciones severas

Cantidad limitada de sellador (para uniones de dos empaques)

81

Componentes y Accesorios Domo central con ventilación tipo

hongo Entrada Hombre (Registro)

cuadrado con cubierta de 24” Dren de flujo para limpieza de

24”x46” Tornilleria ancha si se requiere o

solicita Escalera exterior galvanizada

OSHA con canastilla de seguridad,el resto de la plataforma y ascenso como se requiera o solicite

Escalera interior montada en pared

Ascenso con sistema de seguridad

Pasamanos perimetral Indicador de nivel de liquidos

82

Recubrimientos El interior y los 2 lados de

la base/fondo reciben 2 aplicaciones de Trico-Bond 478

Trico –Bond 478 es un Amino-Curado térmico,en suspension líquida epoxica

Trico-Bond 478 es NFS aprobado para agua potable

El promedio total de grosor seco de la capa es 5.0 mils

83

Conexiones Comunes

84

MANTENIMIENTO PROGRAMADO

DE SISTEMAS CONTRAINCENDIO

85

Sistemas de Bombeo

Sistema de Rociadores

Valvulas y Conexiones

Loops Privados del Sistema de Distribución

Tanques de Agua

Sistemas Especiales

86

ES UNA GUIA VITAL DEL

FUNCIONAMIENTO, OPERACION Y

MANTENIMIENTO PROGRAMADO DE LOS

SISTEMAS Y SUS COMPONENTES

SUMINISTRANDO PASO-POR-PASO UN

PROCEDIMIENTO EFECTIVO PARA SU

DESEMPEÑO OPORTUNO.

87

ES NECESARIO EVALUAR EL SISTEMA COMPLETO CONFORME A LAS RECOMENDACIONES DE NFPA-

25 RESPECTO A TODOS LOS COMPONENETES DEL SISTEMA INTEGRAL CONTRAINCENDIO,

DESDE LA FUENTE DE SUMINISTRO DE AGUA, EL EQUIPO DE BOMBEO, LA RED PRIVADA

CONTRAINCENDIO, HIDRANTES, SPRINKLERS, GABINETES, ALARMAS, SISTEMAS ESPECIALES,

ETC.

88

SEMANAL

EN TEMPERATURAS ALTAS CHECAR QUE EL CALOR DENTRO DEL CUARTO DE BOMBAS ESTE DENTRO DEL LIMITE OPERACIONAL DEL EQUIPO DE BOMBEO.

CHECAR VISUALMENTE EL SISTEMA DE BOMBEO PARA ASEGURARSE QUE TODO EL CONJUNTO INCLUIDAS LAS TUBERIAS PAREZCAN EN CONDICIONES DE OPERACION.

VERIFICAR LOS INDICADORES DE PRESION Y LOS CONTROLADORES EN MODO AUTOMATICO.

VERIFICAR VALVULAS EN ESTADO “ABIERTO”VERIFICAR QUE LA VALVULA DEL CABEZAL DE PRUEBAS O

MEDIDOR DE FLUJO ESTE EN ESTADO “CERRADO”INTEGRIDAD DE LOS SPRINKLERS DENTRO DEL CUARTO DE

BOMBASVERIFICAR ANCLAJES Y SOPORTERIAS.NIVEL DE COMBUSTIBLE EN EL TANQUE (AL MENOS ¾ DEL

VOLUMEN TOTAL)

89

SEMANALVERIFICAR LA BOMBA EN OPERACIONCHECAR EMPAQUES EN BUEN ESTADO Y EL SISTEMA DE

ENFRIAMEINTOVERIFICAR OPERACION DE INDICADORES DE PRESIONVERIFICAR LA VELOCIDAD DEL GOVERNADOR O RPM DEL

MOTOR ELECTRICOVERIFICAR AMPERAJES/VOLTAJES (MOTOR ELECTRICO)VERIFICAR EL “TIMER” DEL CONTROLADOR Y SU GRAFICA

RESPECTIVAVERIFICAR QUE LAS ALARMAS DE LOS CONTROLADORES SE

ENCUENTREN EN ESTADO CORRECTO Y FUNCIONAL.

ANUALMENTEMISMA RUTINA SEMANAL +CONDUCIR UNA PRUEBA DE FLUJO PARA CHECAR EL ESTADO

DE LA BOMBA RESPECTO A SU GRAFICA DE COMPORTAMIENTO GASTO-VS-PRESION.

VERIFICAR EL SET-POINT DE LA VALVULA DE RELEVO DE PRESION

90

ANNUAL

SERVICIO AL MOTORSERVICIO A LA TRASMISION MECANICA / COPLESSERVICIO AL SISTEMA HIDRAULICOSERVICIO AL SISTEMA ELECTRICOSERVICIO A LOS CONTROLADORESSERVICIO A LOS COMPONENTES DEL MOTOR DE

COMBUSTION

LA RECOMENDACION PRINCIPAL ES QUE CUANDO SE REALIZAN LAS INSPECCIONES Y PRUEBAS, SE VERIFIQUE LA INTEGRIDAD DEL SISTEMA Y SE PROCEDA A REALIZAR LOS AJUSTES NECESARIOS.

91

PARA UN SISTEMA DE SPRINKLERS, LAS INSPECCIONES SON EXAMENES VISUALES VERIFICANDO SU INTEGRIDAD Y QUE APAREZCA BAJO CONDICIONES DE OPERACION Y LIBRES DE DAÑOS FISICOS.

ESTA INSPECCION ES GENERALMENTE REALIZADA CAMINANDO A TRAVES DEL SISTEMA A NIVEL DE PISO Y UTILIZANDO LAS FORMAS SEÑALADAS POR NFPA-25 PARA REPORTAR LAS CONDICIONES ENCONTRADAS Y LLEVAR UN RECORD ESTADISTICO.

92

SEMANAL INSPECCIONAR LAS VALVULAS DE CONTROL EN RISERS. INSPECCIONAR LAS VALVULAS DE LA RED EXTERIOR Y POSTES

INDICADORES VERIFICANDO SU STATUS “ABIERTO”VERIFICAR QUE LOS SPRINKLER NO SE ENCUENTREN DAÑADOS O

BLOQUEADOS POR ALGUN ALMACENAMIENTO IMPROPIO O POR ELEMENTOS ESTRUCTURALES NUEVOS.

MENSUAL INSPECCIONAR TOMAS SIAMESAS, VISIBLES, NO-BLOQUEADAS Y CON

ROSCAS EN BUEN ESTADO. INSPECCIONAR LAS VALVULAS DE CONTROL EN RISERS. INSPECCIONAR LAS VALVULAS DE LA RED EXTERIOR Y POSTES

INDICADORES VERIFICANDO SU STATUS “ABIERTO”VERIFICAR QUE LOS SPRINKLER NO SE ENCUENTREN DAÑADOS O

BLOQUEADOS POR ALGUN ALMACENAMIENTO IMPROPIO O POR ELEMENTOS ESTRUCTURALES NUEVOS

VERIFICAR SPRINKLERS EN STOCKREVISAR LOS MANOMETROS INDICADORES DE PRESIONVERIFICAR QUE LAS VALVULAS Y CONEXIONES NO PRESENTEN

GOTERAS

93

AL CUARTO MESMISMA RUTINA MENSUAL + VERIFICAR SEÑALAMIENTOS EN TODO EL

SISTEMA, COMO EL RISER, VALVULAS DE PRUEBA, GABINETES, EXTINTORES, ETC.

SEMESTRALMISMA RUTINA MENSUAL +ABRIR Y CERRAR VALVULAS BAJO PRESION.

ANNUALMISMA RUTINA MENSUAL + INSPECCIONAR QUE LOS SPRINKLERS SE ENCUENTREN LIBRES DE

CORROSION INSPECCIONAR QUE LAS TUBERIAS MANTENGAN SU INTEGRIDAD,

RELATIVA A SU ALINEACION, SOPORTES, CORROSION, ETC.VERIFICAR SOPORTERIA Y QUE LA TUBERIA DE SPRINKLERS NO SEA

UTILIZADA PARA CARGAR ELEMENTOS EXTRAÑOSVERIFICAR CONDICIONES PARA EFECTOS DE CONGELAMIENTOS.

**VERIFICAR RUTINAS CADA 5-AÑOS

94

AL CUARTO MESVERIFICAR MANOMETROS ARRIBA Y ABAJO DE LA VALVULA CHECK

ALARMA, ABRIENDO Y CERRANDO LA VALVULA DE DREN PARA ESTABILIZAR PRESIONES.

ABRIR LA VALVULA DE INSPECCION Y PRUEBAS PARA CHECAR EL CORRECTO FUNCIONAMIENTO DE LAS ALARMAS MECANICAS O DEL SISTEMA DE MONITOREO.

SEMESTRAL Y ANUALMISMA RUTINA CUATRI-MESTRAL

CADA 5 AÑOSMISMA RUTINA CUATRI-MESTRAL +HACER UNA LIMPIEZA INTERNA DE LA TUBERIA (FLUSHING TOTAL)REMOVER ALGUNOS SPRINKLERS DE ALTA-TEMPERATURA Y

ENVIARLOS AL LABORATORIO DE PRUEBAS, SI SU COMPORTAMIENTO ES REGULAR PERMANECEN EN CASO CONTRARIO SE CAMBIAN TODOS.

CAMBIO DE INDICADORES DE PRESION

**VERIFICAR RUTINAS AL AÑO #20 Y #50.

95

Revisar el capitulo #9 del nfpa-25 donde basicamente marca:

Inspeccionar/probar/mantener:

nivel de agua del tanque temperatura del agua no menor a 4ºC (en zonas de

congelamiento) status de las valvulas de llenado y succion a la bomba escalera y pasamanos en buen estado Pintura de tanque alarmas de bajo nivel codo de sobrellenado limpieza de cono de venteo Revision de pintura interior al 5to. aÑo.

presentacion sistema contra incendios

Education