Tesis Electrónicas UACh - Universidad Austral de Chile

Universidad Austral de Chile
Facultad de Ciencias de la Ingeniería
Escuela de Ingeniería Civil Mecánica
“DISEÑO DE UNA RED DE AGUA PARA
ACCIONAR SPRINKLERS CONTRA INCENDIOS
PARA EL EDIFICIO LUIS CHRISTEN ADAMS”
Trabajo para optar al título de:
Ingeniero Mecánico.
Profesor Patrocinante:
Sr. Rogelio Moreno Muñoz.
Ingeniero Civil Mecánico.
M. Sc. Dr. Ingeniería Mecánica
CARLOS HUGO VELASQUEZ MANSILLA
VALDIVIA – CHILE
2014
2
DEDICATORIA
Agradecerles a mis padres Carlos Hugo y Nancy, porque creyeron en mi
y porque me sacaron adelante, dándome ejemplos dignos de superación y
entrega, porque en gran parte gracias a ustedes, hoy puedo ver alcanzada mi
meta, ya que siempre estuvieron impulsándome en los momentos más difíciles
de mi carrera, y porque el orgullo que sienten por mí, fue lo que me impulso en
ir hasta el final. Va por ustedes, por lo que valen, porque admiro su fortaleza y
por lo que han hecho de mí.
A mi novia Carolina, por tu paciencia y comprensión, por tu amor
incondicional y el apoyo constante, me inspiraste a ser mejor para tí, ahora
puedo decir que esta tesis lleva mucho de tí, gracias por estar siempre a mi
lado.
A mis hermanas Katy y Carola, cuñaos, sobrinos, primos y amigos
gracias por haber fomentado en mí el deseo de superación y el anhelo de
triunfo en la vida.
Mil palabras no bastarían para agradecerles su apoyo, su comprensión y
sus consejos en los momentos difíciles. A todos, espero no defraudarlos y
contar siempre con su valioso apoyo, sincero e incondicional.
ÍNDICE
Contenido
Página
Resumen
1
Summary
2
Introducción
3
Objetivos del Proyecto.
4
Objetivo General
Objetivos Específicos
4
4
Capítulo I
Definiciones Generales, Características y Clasificación de los
Sistemas de Rociadores.
1.1
1.2
1.2.1
1.2.2
1.2.3
1.2.4
1.2.5
1.2.6
1.2.7
1.3
1.3.1
1.3.2
1.3.3
1.3.4
1.3.5
1.3.6
1.3.7
1.3.8
1.3.9
1.4
1.4.1
1.4.2
1.4.3
1.4.4
1.4.5
1.4.6
1.4.7
Descripción
Definiciones Generales
Control del Fuego.
Supresión del Fuego.
Incendio de Alto Riesgo.
Almacenamiento en Apilamiento de Gran Altura.
Sistema Diseñado Hidráulicamente.
Material no Combustible.
Barrera Térmica.
Definiciones de los Tipos de Sistemas de Rociadores.
Sistema Anticongelante.
Sistema de Circulación en Circuito Cerrado.
Sistema Combinado de Tubería Seca y de Preacción.
Sistema de Diluvio.
Sistema de Tubería Seca.
Sistema Tipo Malla
Sistema Tipo Anillo
Sistema de Preacción.
Sistema de Tubería Húmeda.
Definiciones de los Componentes del Sistema.
Ramales.
Tuberías Principales Transversales.
Tuberías Principales de Alimentación
Acople Flexible para Tuberías, Listado.
Tubería Vertical de Alimentación.
Montante.
Dispositivos de Supervisión.
6
6
6
6
6
7
7
7
7
8
8
8
8
9
9
9
10
10
10
11
11
11
11
11
11
11
12
1.4.8
1.4.9
1.5
1.5.1
Tallo del Sistema.
Cabezal
Definiciones Referidas a los Rociadores.
Las características de un rociador que definen su capacidad para
controlar o extinguir un fuego
.
1.5.2 Según sus características de diseño y funcionamiento, los
Rociadores se definen como:
1.5.2.1
Rociadores de Respuesta Normal
1.5.2.2
Rociadores de Respuesta Rápida
1.5.2.3
Rociadores de Supresión Temprana y Respuesta Rápida
1.5.2.4
Rociadores de Gota Grande
1.5.2.5
Rociadores de Respuesta Rápida y Supresión Temprana
1.5.2.6
Rociadores de respuesta Rápida y Cobertura Extendida
1.5.2.7
Rociadores Residencial
1.5.2.8
Rociadores Convencional
1.5.3 Según su Orientación, los rociadores se definen como:
1.5.3.1
Rociadores Ocultos
1.5.3.2
Rociadores Embutidos
1.5.3.3
Rociadores Semi Embutidos
1.5.3.4
Rociadores Hacia Abajo
1.5.3.5
Rociadores Hacia Arriba
1.5.3.6
Rociadores de Pared
1.5.4 Según sean sus aplicaciones o ambientes especiales,
los rociadores se definen como:
1.5.4.1
Rociadores Resistentes a la Corrosión
1.5.4.2
Rociadores Secos
1.5.4.3
Rociadores para Almacenamiento en Estanterías
1.6
Clasificación de los Recintos Según su Destino.
1.6.1 Recintos de Riesgo Ligero (RL)
1.6.2 Recintos de Riesgo Ordinario (RO) Grupo 1
1.6.3 Recintos de Riesgo Ordinario (RO) Grupo 2
1.6.4 Recintos de Riesgo Extra (RE)
1.6.5 Recintos de Riesgo Especial
1.7
Nivel de Protección
1.7.1 Sistemas de Área Limitada.
Capítulo II
2.1
2.2
2.3
2.3.1
2.4
2.4.1
2.5
2.5.1
2.6
12
12
12
12
13
15
14
14
14
14
14
14
14
14
14
14
15
15
15
15
15
15
16
16
17
17
17
17
17
17
18
18
Hidráulica Aplicada a Sistemas Contra Incendios
Descripción
Fuentes de Presión.
Descarga de Agua a Través de Orificios.
Coeficiente de Descarga
Medición del Caudal.
Método de la Lanza para Medición de Caudales
Cálculos de Descarga de los Rociadores.
Constante de Descarga del Rociador
Procedimientos para Determinar el Cálculo Hidráulico.
19
19
20
21
22
23
24
25
26
2.6.1
2.6.2
2.7
2.7.1
2.7.2
Generalidades
Fórmula de Pérdidas por Fricción
Pérdidas secundarias.
Longitudes de Tubería Equivalente para Válvulas y Accesorios.
Formulas para Cálculo Hidráulico de Rociadores.
26
26
31
32
33
Capítulo III Requisitos de los Sistemas y de Instalación para
Rociadores Automáticos.
3.1
Descripción de los Sistemas de Rociadores
3.2
Requisitos de los sistemas.
3.2.1 Sistemas de Tubería Húmeda
3.2.1.1
Manómetros
3.2.1.2
Válvulas de Alivio
3.2.1.3
Sistemas Auxiliares
3.2.2 Sistemas de Tubería Seca
3.2.2.1
Manómetros
3.2.2.2
Dimensionamiento de los Sistemas
3.2.2.3
Dispositivos de Apertura Rápida
3.2.2.4
Localización y Protección de la Válvula Seca
3.2.2.5
Presión y Suministro de Aire
3.2.2.5.1
Mantenimiento de la Presión de Aire
3.2.2.5.2
Suministro de Aire
3.2.2.5.3
Conexión de Llenado de Aire
3.2.2.5.4
Válvula de Alivio
3.2.2.5.5
Compresor Automático de Aire
3.2.2.5.6
Presión de Aire del Sistema
3.2.3 Sistemas de Preacción y Diluvio
3.2.3.1
Manómetros
3.2.3.2
Localización y Espaciamiento de Dispositivos de Detección
3.2.3.3
Localización y Protección de las Válvulas de Control de
Agua
3.2.4 Sistemas de Preacción
3.2.4.1
Dimensionamiento de los Sistemas
3.2.4.2
Rociadores Montantes
3.2.5 Sistemas de Tubería Seca y de Preacción Combinados.
3.2.5.1
Rociadores Montantes
3.2.5.2
Dispositivos y Equipos
3.3
Requisitos de Instalación
3.4
Desarrollo de los Rociadores Automáticos.
3.5
Requisitos Básicos
3.6
Limitaciones del Área de Protección del Sistema
3.7
Selección del Tipo de Rociador
3.7.1 Temperatura de Activación.
3.7.2 Determinación del Área de Protección Cubierta
3.7.3 Área máxima de protección cubierta por un rociador.
3.7.4 Espaciamiento Entre Rociadores
35
36
36
36
36
36
37
37
37
37
37
38
38
39
39
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39
39
40
40
40
40
41
41
41
42
42
42
44
45
46
46
46
47
48
48
49
3.7.4.1
Distancia Máxima entre Rociadores
49
3.7.4.2
Distancia Máxima a la Paredes
50
3.7.4.3
Distancia Mínima desde las Paredes
50
3.7.4.4
Distancia Mínima entre Rociadores
50
3.7.5 Posición del Deflector
51
3.7.5.1
Distancia por Debajo del Cielorraso
51
3.7.5.2
Distancia del Deflector
51
3.7.6 Obstrucciones a la Descarga del Rociador
51
3.7.6.1
Obstrucciones al desarrollo del Patrón de descarga del
Rociador
52
3.7.6.2
Obstrucciones a la descarga del Rociador que evitan alcanzar
el riesgo
52
3.7.6.3
Espacio Libre Respecto del Almacenamiento
52
3.8
Instalación de Tuberías.
53
3.8.1 Válvulas de Control de los Sistemas de Rociadores
53
3.8.2 Válvulas Reductoras de Presión
53
3.8.3 Soporte de Tuberías.
54
3.8.4 Distancia Máxima Entre Soportes.
54
3.8.5 Ubicación de Soportes en Ramales.
55
3.8.6 Ubicación de Soportes en Tuberías Principales Transversales.
55
3.8.7 Soporte de alimentadores verticales
55
3.8.8 Drenaje.
57
Capítulo IV Abastecimiento de Agua a los Sistemas de Rociadores
4.1
Tipos de Abastecimiento
4.1.1 Conexiones al Abastecimiento Público de Agua
4.1.2 Interconexiones entre Abastecimientos de Aguas Privados y
Públicos.
4.1.3 Depósitos de Gravedad
4.1.4 Depósitos de Aspiración
4.1.5 Bombas contra Incendios
4.1.6 Depósitos de Presión
4.1.7 Conexiones para el Servicio de Bomberos
4.2
Influencia de Distintos Factores sobre las Necesidades de
Abastecimiento de Agua
4.2.1 Riesgos de la Actividad (incluyendo la Declaración de un Fuego
Rápido Generalizado y la Emisión Potencial de Calor)
4.2.2 Presión Inicial del Agua
4.2.3 Techos Altos y Corrientes de Aire
4.2.4 Aberturas Verticales sin Protección
4.2.5 Sistema de Tubería Seca Frente a otro de Tubería Húmeda
4.2.6 Obstáculos y Espacios Ocultos en el Suelo y en el Techo
4.3
Requisitos de Abastecimiento de Agua Para Sistemas de
Rociadores Automáticos.
4.3.1 Actividades de Riesgo Ligero
58
59
60
60
61
61
62
63
64
64
65
65
65
66
66
66
67
Capítulo V Diseño y cálculo del Sistema.
5.1
5.2
5.3
5.3.1
5.4
5.5
5.5.1
5.5.2
5.5.3
5.5.4
5.6
5.7
5.7.1
5.7.2
5.7.3
5.7.4
5.8
5.9
5.10
5.11
5.12
Consideraciones de Diseño.
Criterios de Diseño
Desarrollo del Cálculo.
Metodología del Cálculo
Fórmulas para Cálculo Hidráulico
Cálculo (Primer Piso)
Datos de Diseño
Tasa de Aplicación de Agua contra Incendio.
Selección de Splinklers.
Cálculos Hidráulicos por Tramos.
Cuadro Operativo Sistema Rociadores
Cálculo (Segundo Piso)
Datos de Diseño
Tasa de Aplicación de Agua contra Incendio.
Selección de Splinklers.
Cálculos Hidráulicos por Tramos.
Cuadro Operativo Sistema Rociadores
Diseño del Estanque
Conexión para Bomberos (Siamesa)
Especificaciones Generales del Sistema
Sistema de Detección y Alarma de Incendio
69
70
71
71
72
74
75
76
76
77
90
91
91
91
93
94
105
106
107
108
108
Capítulo VI Selección de Equipos y Componentes del Sistema
6.1
6.2
6.2.1
6.2.2
6.3
6.3.1
6.3.2
6.3.3
6.4
Selección de Bomba
Selección de Splinklers
Selección del los Splinklers Montantes, Colgantes y Empotrados.
Selección del los Splinklers de Pared Horizontales y Verticales
Válvulas
Válvula de Compuerta
Válvula de Alarma (sensor de flujo)
Válvula de Retención y Drenaje
Fittings y Accesorios
110
112
112
114
114
114
115
116
117
Capítulo VII Costos del Proyecto
7.1
7.2
Cuadro de Costos
Empresas Invitadas a la Licitación
123
123
Conclusiones.
124
Bibliografía.
127
Anexos
128
1
RESUMEN.
El presente trabajo tiene como objetivo diseñar una red de agua para
accionar splinklers contra incendios para el Edificio Luis Christen Adams, la
cual debe cumplir con ciertos aspectos de diseño y normativa legal vigente,
métodos de cálculos hidráulicos, planos y especificaciones técnicas.
La metodología de trabajo comienza con una revisión bibliográfica
respecto a la clasificación de los sistemas de rociadores, hidráulica
aplicada a sistemas contra incendios, abastecimiento de agua, requisitos
de los sistemas y de instalación. Posterior a ello se definen los parámetros
con los que se diseñara la red de agua y equipos del sistema de protección.
Otro aspecto fundamental para diseñar la red de agua para accionar
sprinklers, es el cálculo hidráulico, ya que con ello se determina la capacidad
de ésta, y así posteriormente la selección de los equipos y componentes
necesarios para su implementación.
Por último se determinarán los costos involucrados directamente en
el proyecto, siendo estos especificados en cada ítem de este trabajo.
2
SUMMARY.
This paper aims to design a network of water for fire splinklers drive for
Luis Christen Adams Building, which must meet certain design aspects and
legal regulations, methods of hydraulic calculations, drawings and specifications.
The working methodology begins with a literature review regarding the
classification of sprinkler systems, hydraulic systems applied to fire, water and
system requirements and installation. Following this the parameters with which
the water system and equipment protection system be designed are defined.
Another key to design the water network to operate sprinklers aspect is
the hydraulic calculation, as this capacity it is determined, and so subsequently
the selection of equipment and components required for implementation.
Finally the costs directly involved in the project are determined , these being
specified in each item of this work.
3
INTRODUCCION
Los incendios son una de las mayores catástrofes naturales y en muchos
casos son provocados por el hombre. Durante los últimos años han aumentado
su frecuencia, causando daños irreparables tanto en vidas humanas como en
pérdidas materiales y medioambientales.
Dentro de este campo cabe destacar los incendios en plantas
industriales, plataformas petroleras, explosiones químicas, etc., que han
producido accidentes industriales, por falta de seguridad humana y de planes
de emergencia adecuados lo que ha provocado situaciones de pérdidas
irreparables, desde la imagen de la empresa hasta desastres cuantiosos.
Es por esto que las empresas, plantas industriales, que son compañías
confiables que ofrecen productos de alta calidad, tienen la necesidad de contar
con un sistema contra incendio debido a normas internacionales de seguridad.
La protección contra incendio es un área en la que la mayoría de los
ingenieros mecánicos pueden aportar con una contribución significativa. En
muchas instalaciones, el ingeniero puede hacer las funciones de comisario o
jefe de incendios, e incluso en las grandes industrias, existe un ingeniero
dedicado a tiempo completo a la seguridad o a la protección contra incendios, el
cual debe conocer el problema de los incendios, los métodos de prevención y
los sistemas de protección.
A través de las últimas décadas se han perfeccionado lo métodos de
protección, especialmente en el campo de los rociadores automáticos, cuyo
funcionamiento permite la protección de vidas y bienes materiales dado un
siniestro de esta naturaleza. Estos sistemas permiten controlar y, en la mayoría
de los casos extinguir el incendio apoyado por medios externos, con base en
estos antecedentes y a la necesidad de combatir futuros incendios en el Edificio
Luis Christen Adams de la Facultad de Ciencias de la Ingeniería en la
4
Universidad Austral de Chile, nace la iniciativa de realizar este trabajo de
titulación en el cual se debe realizar un proyecto de ingeniería, y diseñar una
red de agua para accionar Sprinklers contra incendios para este edificio;
además, se deben considerar las normativas vigentes de protección contra
incendios.
5
Objetivos del Proyecto
Objetivo General
Diseñar una red de agua para accionar sprinklers contra incendios para
el Edificio Luis Christen Adams de la Facultad de Ciencias de la Ingeniería en la
Universidad Austral de Chile, considerando las normas vigentes de protección
contra incendios. Dicho Edificio tiene un área de 2.171 m2 y una altura total de
12 m en su parte más alta.
Objetivos Específicos
 Diseñar un Sistema de Extinción en Base a Sprinklers.
 Calcular el Consumo de Agua para Implementar Sprinklers.
 Determinar la Presión necesaria para el Funcionamiento de la Red.
 Selección de Equipos y Componentes del Sistema
 Planos de la red de Sprinklers.
 Calcular los costos asociados para la construcción e implementación de
la red de sprinklers.
6
Capítulo I
DEFINICIONES GENERALES, CARACTERÍSTICAS Y CLASIFICACIÓN DE
LOS SISTEMAS DE ROCIADORES
1.1
Descripción
Este capítulo establece la terminología de uso frecuente, en relación con
los sistemas de rociadores automáticos destinados a la protección contra
incendio en las construcciones de todo tipo. Además contiene una descripción
general de los sistemas de rociadores y establece las características que
determinan la capacidad de los rociadores para controlar o extinguir el fuego. A
su vez establece una clasificación de los sistemas de rociadores basada en el
tipo de la red, la disposición de las tuberías y el diseño del sistema, en base a la
Norma para la Instalación de Sistemas de Rociadores NFPA 13.
1.2 Definiciones Generales
1.2.1
Control del Fuego.
Limitar el tamaño de un incendio mediante la aplicación de agua para
disminuir la tasa de liberación de calor y pre-humedecer los combustibles
adyacentes, mientras se controla la temperatura de los gases a nivel del techo
para evitar daños estructurales.
1.2.2
Supresión del Fuego.
Reducción drástica de la tasa deliberación de calor de un incendio y
prevención de su reignición posterior, mediante la aplicación de agua en forma
directa y suficiente, a través de las llamas y hasta la superficie en combustión.
1.2.3 Incendio de Alto Riesgo.
Un riesgo de incendio típico, como el que se produce por incendio de
combustibles almacenados en apilamientos altos.
7
1.2.4 Almacenamiento en Apilamiento de Gran Altura.
Almacenamiento en apilamientos compactos, estibados en estanterías,
cajones o anaqueles que superen los 12 pies (3,7 m) de altura (NFPA 13 –
Sección 1.4.2: Definiciones Generales)
1.2.5 Sistema Diseñado Hidráulicamente.
Sistema de rociadores calculado, en el cual los diámetros de las tuberías
son seleccionados en base a cálculos de pérdida de presión, para proporcionar
una densidad de aplicación de agua prescrita, en galones por minuto por pié
cuadrado [(L/min)/m2], o una presión mínima de descarga o flujo por rociador
prescrita,
1.2.6 Material no Combustible.
Material que, en la forma en que se utiliza y bajo las condiciones
previstas, no se encenderá, no se quemará, no mantendrá la combustión ni
liberará vapores inflamables cuando se encuentre expuesto al calor o el fuego.
Los materiales que se informa superan la norma ASTM E l36 “Método de
Ensayo Normalizado del Comportamiento de los Materiales en un Horno
Tubular Vertical a 750°C”, deben ser considerados materiales no combustibles.
1.2.7 Barrera Térmica.
Material que limitará el incremento de la temperatura promedio de la
superficie no expuesta a no más de 250°F (121°C) luego de 15 minutos de
exposición al fuego, cumpliendo con la curva normalizada temperatura-tiempo
de la norma NFPA 251, Métodos Normalizados de Ensayo de Incendios de los
Tipos de Construcción de Edificios y Materiales.
8
1.3
Definiciones de los Tipos de Sistemas de Rociadores.
1.3.1 Sistema Anticongelante.
Sistema de rociadores de tubería húmeda, que emplea rociadores
automáticos conectados a un sistema de tuberías que contiene una solución
anticongelante y está conectado a un suministro de agua. La solución
anticongelante se descarga, seguida de agua, inmediatamente después que se
inicia la operación de los rociadores, abiertos por efecto del calor de un
incendio.
1.3.2 Sistema de Circulación en Circuito Cerrado.
Sistema de rociadores de tubería húmeda, que posee conexiones ajenas
a la protección contra incendios conectadas a sistemas de rociadores
automáticos, con tuberías dispuestas en forma de circuito cerrado, con el fin de
utilizar las tuberías de los rociadores para conducir agua para calefacción o
enfriamiento. El agua no se elimina ni se utiliza desde el sistema, sólo circula a
través de las tuberías del sistema.
1.3.3 Sistema Combinado de Tubería Seca y de Preacción.
Sistema de rociadores que emplea rociadores automáticos conectados a
un sistema de tuberías que contiene aire bajo presión, con un sistema
suplementario de detección, instalado en las mismas áreas que los rociadores.
La operación del sistema de detección, acciona dispositivos de disparo que
abren las válvulas de tubería seca simultáneamente y sin pérdida de la presión
de aire del sistema. La operación del sistema de detección abre también
válvulas de escape de aire listadas, ubicadas en el extremo de la tubería
principal de alimentación, lo que generalmente antecede a la apertura de los
rociadores. El sistema de detección sirve también como sistema automático de
alarma de incendio.
9
1.3.4 Sistema de Diluvio.
Sistema de rociadores que emplea rociadores abiertos, conectados a un
sistema de tuberías que se encuentra conectado a un suministro de agua a
través de una válvula que se abre por la operación de un sistema de detección
instalado en las mismas áreas que los rociadores. Cuando esta válvula se abre,
el agua fluye a las tuberías del sistema y se descarga desde todos los
rociadores conectados a las mismas.
1.3.5 Sistema de Tubería Seca.
Sistema de rociadores que emplea rociadores automáticos conectados a
un sistema de tuberías que contiene aire o nitrógeno bajo presión, y cuya
liberación (desde el momento de apertura de un rociador), permite que la
presión de agua abra una válvula que se conoce como válvula de tubería seca.
El agua fluye entonces hacia el sistema de tuberías y sale por los rociadores
abiertos.
1.3.6 Sistema Tipo Malla
Sistema de rociadores en el cual los cabezales paralelos están
conectados por múltiples ramales. Un rociador en operación recibe agua desde
ambos extremos de su ramal mientras que otros ramales ayudan a transferir
agua entre cabezales.
FIGURA Nº 1.1 Sistema Tipo Malla. (Nch 2095/4 parte 4: Diseño, dibujo y
cálculo)
10
1.3.7 Sistema Tipo Anillo
Sistema de rociadores en el cual se interconectan múltiples cabezales,
de manera que provean más de una vía de alimentación de agua para un
rociador en operación, y los ramales no están conectados entre sí.
FIGURA Nº 1.2 Sistema Tipo Anillo. (Nch 2095/4 parte 4: Diseño, dibujo y
cálculo)
1.3.8 Sistema de Preacción.
Sistema de rociadores que emplea rociadores automáticos conectados a
un sistema de tuberías que contiene aire, que puede o no estar bajo presión;
con un sistema de detección suplementario instalado en las mismas áreas que
los rociadores. El accionamiento del sistema de detección abre una válvula que
permite que el agua fluya dentro de las tuberías del sistema de rociadores y se
descargue desde cualquier rociador que esté abierto.
1.3.9 Sistema de Tubería Húmeda.
Sistema de rociadores que emplea rociadores automáticos conectados a
un sistema de tuberías que contiene agua y que, a su vez, se conecta a un
suministro de agua, de tal forma que el agua se descargue inmediatamente,
desde los rociadores abiertos por el calor de un incendio.
11
1.4
Definiciones de los Componentes del Sistema.
1.4.1 Ramales.
Tuberías en las cuales se colocan los rociadores, ya sea directamente o
a través de niples ascendentes o descendentes.
1.4.2 Tuberías Principales Transversales.
Tuberías que alimentan a los ramales, ya sea directamente o a través de
tuberías ascendentes o montantes.
1.4.3 Tuberías Principales de Alimentación:
Tuberías que alimentan a las tuberías principales transversales, ya sea
directamente o a través de tuberías de alimentación verticales.
1.4.4 Acople Flexible para Tuberías, Listado.
Acople o accesorio listado, que permite el desplazamiento axial, rotación
y, por lo menos, 1º de movimiento angular de la tubería sin provocar daños en
la misma. Excepción: Para tuberías de 8 pulgadas (203,2 mm.) de diámetro y
mayores, se permitirá un movimiento angular menor a 1º, pero no menor a 0,5º.
(NFPA 13 – Sección 1.4.4: Definiciones Generales)
1.4.5 Tubería Vertical de Alimentación.
Las tuberías verticales de alimentación de un sistema de rociadores.
1.4.6 Montante.
Una línea que sube verticalmente y alimenta a un rociador único.
1.4.7 Dispositivos de Supervisión.
Dispositivos dispuestos para supervisar la condición operativa del sistema de
rociadores automáticos.
12
1.4.8 Tallo del Sistema.
La tubería horizontal o vertical ubicada sobre superficie, entre el
suministro de agua y las tuberías principales (transversales o de alimentación),
que contiene una válvula de control (conectada ya sea directamente sobre la
misma o en su tubería de alimentación) y un dispositivo sensor de flujo de agua.
1.4.9 Cabezal
Tubería que alimenta los ramales, ya sea directamente o a través de
accesorios de unión.
1.5
Definiciones Referidas a los Rociadores.
1.5.1 Las características de un Rociador que definen su capacidad para
controlar o extinguir un fuego son:
a) Sensibilidad Térmica. Medida de la rapidez con que funciona el
elemento térmico, en la forma en que se encuentra instalado en un
rociador o conjunto de rociadores específico. Una medida de la
sensibilidad térmica es el Índice de Tiempo de Respuesta (RTI)
(Response Time Index) que se mide bajo condiciones de ensayo
normalizadas (NFPA 13 – Sección 1.4.5: Definiciones Generales)
b) Rango de temperaturas. En este punto se refiere a los rangos
normales de temperatura a que están destinados los rociadores
automáticos y se especifica el color con que se deben pintar los
brazos del armazón para identificar esta característica, Ver Anexo
1.
c) Diámetro del orificio. Se refiere al factor K, la descarga relativa y la
identificación de los rociadores según su diámetro de orificio, Ver
Anexo 2.
d) Orientación de la instalación
e) Características de la distribución del agua. (forma de aplicación,
mojado en las murallas, etc.)
13
1.5.2 Según sus características de diseño y funcionamiento, los
rociadores se definen como:
1.5.2.1 Rociadores de Respuesta Normal
Son aquellos que tienen un elemento térmico con un índice de tiempo de
respuesta (RTI), (Response Time Índex) igual o mayor a 80 (mt/seg). El índice
de tiempo de respuesta (RTI), es la medida de la sensibilidad del elemento
térmico de un rociador, instalado en un rociador especifico. (NFPA 13 – Sección
1.4.5: Definiciones Generales)
1.5.2.2 Rociadores de Respuesta Rápida. (QR)
Son aquellos que tienen una rápida respuesta térmica, lo que les permite
responder en una etapa temprana del inicio y desarrollo de un fuego, tienen un
elemento térmico con un índice de tiempo de respuesta (RTI), igual o menor a
50 (mt/seg).
1.5.2.3 Rociador de Supresión Temprana y Respuesta Rápida (ESFR).
Tipo de rociador de respuesta rápida, que cumple con los criterios de
2.5.1. (a) y está listado por su capacidad de proporcionar supresión de
incendios para tipos específicos de incendio de alto riesgo.
1.5.2.4 Rociador de Gota Grande.
Tipo de rociador que es capaz de producir gotas de agua grandes
características, y que está listado por su capacidad de proporcionar control de
incendios para riesgos de incendio específicos de alto riesgo.
1.5.2.5 Rociador de Respuesta Rápida y Supresión Temprana (QRES).
Tipo de rociador de respuesta rápida que cumple con los criterios de
2.5.1. (a) y está listado por su capacidad de proporcionar supresión para
incendios en riesgos de incendio específicos.
14
1.5.2.6 Rociador de Respuesta Rápida y Cobertura Extendida (QREC).
Tipo de rociador de respuesta rápida que cumple con los criterios de
2.5.1. (a) y cumple con las áreas de protección extendida definidas en el
Capítulo 4.
1.5.2.7 Rociador Residencial.
Tipo de rociador de respuesta rápida, que cumple con los criterios
de 2.5.1. (a) y ha sido investigado específicamente por su capacidad para
incrementar la supervivencia en la habitación en que se origina el incendio, y
que está listado para uso en protección de unidades habitacionales.
1.5.2.8 Rociador Convencional.
Rociadores que dirigen entre el 40 y el 60 % del total del agua
inicialmente hacia abajo y que están diseñados ya sea para ser instalados con
el deflector hacia arriba o hacia abajo.
1.5.3 Según su Orientación, los rociadores se definen como:
1.5.3.1 Rociadores Ocultos
Son Rociadores empotrados, provistos de una tapa que se desprende a
una temperatura inferior a la temperatura de apertura del rociador.
1.5.3.2 Rociadores Embutidos
Rociadores en que la totalidad o parte del cuerpo, incluyendo el extremo
roscado donde se fija el deflector (pulveriza y forma el chorro de agua
nebulizada en la zona donde haya fuego), se encuentra montado por sobre el
nivel más bajo del cielo.
15
1.5.3.3 Rociadores Semi Embutidos
Son rociadores en que la totalidad o parte del cuerpo, excluyendo el
extremo roscado donde se fija el deflector, se encuentra montado dentro de una
caja empotrada.
1.5.3.4 Rociadores Hacia Abajo
Son rociadores diseñados para ser instalados de manera tal, que la
corriente de agua va dirigida hacia abajo contra el deflector. Debido a la forma
del deflector, el chorro continuo de agua que sale del orificio de los rociadores
estándar se fragmenta y se cae en una pulverización en forma de paraguas. Ver
Anexo N°3
1.5.3.5 Rociadores Hacia Arriba
Son rociadores diseñados para ser instalados de manera tal, que la
descarga de agua está dirigida hacia arriba contra el deflector.
1.5.3.6 Rociadores de Pared
Rociadores que tienen deflectores especiales y que están diseñados
para descargar la mayor parte de agua lejos de la pared
donde están
montados, dirigiendo una pequeña porción de la descarga hacia la pared detrás
del rociador.
1.5.4 Según sean sus aplicaciones
rociadores se definen como:
o
ambientes
especiales,
los
1.5.4.1 Rociadores Resistentes a la Corrosión
Rociadores fabricados con materiales resistentes a la corrosión, o con un
baño especial, y que están destinados a ser usados en ambientes adversos.
16
1.5.4.2 Rociadores Secos
Ensamble de rociador y niple que tiene un sello en el punto de conexión
del niple con el rociador, para prevenir el ingreso de agua hasta que opere el
rociador. El propósito de los rociadores secos es evitar que el agua penetre
dentro de un área expuesta a congelamiento desde un sistema húmedo o para
ser usados en un sistema seco en posición hacia abajo.
1.5.4.3 Rociadores para Almacenamiento en Estanterías
Rociadores equipados con un escudo de protección integrado, para
evitar que sus elementos operativos, sean afectados por la descarga de
rociadores instalados en niveles más altos.
1.6
Clasificación de los Recintos Según su Destino.
La clasificación de los recintos según su destino que se presenta a
continuación está relacionada solamente con la instalación de rociadores y su
suministro de agua, en ningún caso se debe entender como relacionada con los
riesgos inherentes al uso que se da a los recintos.
1.6.1 Recintos de Riesgo Ligero (RL)
Son recintos o sectores de éstos, donde la cantidad de combustibles es
baja, y se esperan fuegos con bajos índices de liberación de calor.
1.6.2 Recintos de Riesgo Ordinario (RO) Grupo 1
Son recintos o sectores de otros recintos, donde existe baja
combustibilidad, la cantidad de combustible es moderada, su altura de
almacenamiento no excede los 2,40 (m) y se esperan fuegos con un moderado
índice de liberación de calor.
17
1.6.3 Recintos de Riesgo Ordinario (RO) Grupo 2
Son recintos o sectores de otros recintos, donde la cantidad y
combustibilidad de los contenidos es de moderada a alta, la altura de
almacenamiento no excede a 3,70 (m) y se esperan fuegos con índices de
liberación de calor que varían de moderado a alto
1.6.4 Recintos de Riesgo Extra (RE)
Son recintos o sectores de otros recintos, donde la cantidad y
combustibilidad de los contenidos es muy alta, y están presentes líquidos
inflamables, combustibles, polvo, u otros materiales, los cuales introducen la
posibilidad de desarrollar rápidamente fuegos con un alto índice de liberación
de calor.
1.6.5 Recintos de Riesgo Especial
Son recintos o sectores de otros recintos, donde existe un riesgo de
incendio que se considera grave. Ejemplos: los procesos de preparación de
algodón, fábricas de explosivos, refinerías de petróleo, fábricas de barnices y
otras actividades similares, así como líquidos inflamables.
CUADRO N° 1. Clasificación del Grupo de Recintos para almacenamiento
misceláneo con una altura igual o menor a 3,7 m.
(NFPA 13 – Sección 1.4.7: Clasificación de Recintos)
18
1.7
Nivel de Protección
Un edificio protegido por la instalación de un sistema de rociadores
automáticos debe estar provisto de rociadores en todas sus áreas. Excepción:
Cuando se permita la omisión de rociadores, en secciones específicas de esta
norma. (NFPA 13 – Sección 1.6: Nivel de Protección)
1.7.1
Sistemas de Área Limitada.
Cuando se instalen sistemas de rociadores parciales, se deben aplicar
los requisitos de esta norma allí donde resulten aplicables. En cada caso, debe
consultarse a la autoridad competente.
19
Capítulo II
HIDRÁULICA APLICADA A SISTEMAS CONTRA INCENDIOS
2.1
Descripción
La hidráulica de la protección contra incendio, es una parte de la
mecánica de fluidos; estudia el flujo de agua que pasa por las tuberías y
orificios, tales como las salidas de los hidrantes, lanzas de las mangueras o
rociadores. En este capítulo se describen las propiedades físicas del agua que
afectan a los cálculos hidráulicos y las fórmulas
utilizadas para calcular el
caudal y las pérdidas de presión en los sistemas de protección contra incendios.
2.2
Fuentes de Presión.
Las fuentes de presión que se encuentran normalmente en un sistema
hidráulico de protección contra incendios son las siguientes:
a) Gravedad: (Depósitos atmosféricos, depósitos elevados, tomas de
agua); La presión es la altura de la superficie del depósito de agua sobre
el punto considerado, medida directamente en metros o convertida a
partir de la lectura de un manómetro.
b) Bombeo: La altura es la suma de la presión de descarga de la bomba,
más menos la diferencia de altura entre el manómetro de descarga de la
bomba y el punto considerado.
c) Presión Neumática: (Depósitos de presión); La altura del agua es la del
aire del depósito, más menos cualquier diferencia de altura entre la
superficie del depósito de agua y el punto considerado.
d) Combinadas: Cualquier combinación de las fuentes mencionadas.
20
2.3
Descarga de Agua a Través de Orificios.
Cuando un líquido sale de una tubería, conducto o recipiente a través de
un orificio a la atmósfera, la presión normal se convierte en altura de velocidad.
El caudal del agua a través de un orificio puede expresarse en función de la
velocidad y de la sección, siendo la relación básica Q  a  v , del chorro.
Donde:
Q : Caudal. [m3/s]
a : Área de la sección. [m2]
v : Velocidad. [m/s]
Combinando esta ecuación con la relación de Torricelli, (Juan G. Saldarriaga,
1998) se obtiene:
Q  a 2 gh
h  pv 2,307 .
(2.1)
De aquí se deduce que, expresando el diámetro del orificio en [mm], y el
caudal en [l]. Se obtiene la siguiente expresión:
Q  0,0667d 2 pv
(2.2)
Donde:
Q : Caudal. [lt/ min]
d : Diámetro interior. [mm]
pv : Presión de velocidad. [kPa]
Las ecuaciones anteriores suponen: (1) el chorro es continuo y del
mismo diámetro que el orificio de salida y (2) que la totalidad de la altura se
convierte en presión de velocidad, uniforme en toda la sección. Pero este es un
caso teórico al que no se llega nunca, como se verá a continuación.
2.3.1 Coeficiente de Descarga
En condiciones reales con lanzas u orificios, la velocidad, considerada
como velocidad media en toda la sección del chorro, a veces es algo inferior a
la velocidad calculada a partir de la presión. Esta reducción se debe al
21
rozamiento de la lanza u orificio y se expresa mediante un coeficiente de
velocidad CV . Los valores de CV , se calculan mediante pruebas de laboratorio.
Cuando las lanzas están bien diseñadas, este coeficiente es casi constante y
aproximadamente a 0,98.
Algunas lanzas de los sistemas contra incendios están diseñadas de
modo que la sección real del chorro sea algo menor que la del orificio. Esta
diferencia se contempla mediante un coeficiente de contracción CC . Para
orificios con aristas vivas su valor es aproximadamente de 0,62.
Generalmente los coeficientes de velocidad y contracción se combinan
como un solo coeficiente de descarga denominado Cd :
Cd  CV  Cc
(2.3)
Por consiguiente la ecuación básica del caudal se puede escribir así:
Q  0,0667Cd d 2 pv
(2.4)
El coeficiente de descarga Cd se define como la relación entre la
velocidad de descarga real y la teórica. Para un orificio o lanza específica, los
valores de Cd se calculan mediante procedimientos normalizados de ensayo a
partir de esta definición. El caudal real descargado se mide con contadores o
con “depósitos tarados”. El caudal teórico se calcula con Cd  1 , midiendo con
toda precisión el diámetro del orificio o la lanza y con la presión de velocidad
medida según la ecuación del caudal.
Existen coeficientes de descarga para la salida del agua a través de
hidrantes, lanzas de mangueras, rociadores automáticos y otros orificios
corrientes de protección contra incendios. En el cuadro Nº 2 se incluyen los
valores representativos de esos coeficientes de descarga. Como antes, estos
coeficientes sólo se aplican cuando sale agua por todo el orificio o lanza con un
perfil de velocidad razonablemente uniforme.
22
CUADRO N° 2. Coeficientes de descarga típicos de lanzas de chorros
compactos. (Nch 2095/4
parte 4: Diseño, dibujo y cálculo)
Rociador normal medio ( diámetro nominal 1/2”)
0,75
Rociador normal medio ( diámetro nominal 17/32”)
0,95
Rociador de gota gorda ( diámetro nominal 0,64”)
0,9
Orificio normalizado ( aristas vivas)
0,62
Lanza de bordes lisos, en general
0,960,98
Tubos ajustables underwriter o similares
0,97
Lanzas de diluvio o de vigilancia
0,997
Tubería abierta lisa y bien redondeada
0,9
Tubería abierta, abertura con rebabas
0,8
Boca de hidrante con salida lisa y bien redondeada, a pleno
0,9
caudal
Boca de hidrante con aristas vivas
0,8
Boca de hidrante con salida cuadrada que se introduce en el
0,7
cuerpo del hidrante.
2.4
Medición del Caudal.
2.4.1 Método de la Lanza para Medición de Caudales
La velocidad de descarga se puede calcular también a partir de la
presión manométrica en la base de la lanza. La fórmula para el cálculo
establece que: (Juan G. Saldarriaga, 1998)
23
Q
0,0667d 2 p1
d
1 c  
D
(2.5)
4
2
Donde:
Q : Caudal. [l/min]
c : Coef. de descarga.
d : Diámetro de salida. [mm]
p1 : Presión manométrica en la base de la lanza. [kpa]
D : Diámetro interior del acoplamiento del manómetro. [mm]
Esta es la misma fórmula que se utiliza para calcular la descarga en un
orificio, excepto que (1) la presión manométrica en la base de la lanza se
sustituye por la presión de Pitot y (2) se añade un factor que representa la
relación entre la presión manométrica (normal) y la presión total en la base de la
lanza (que es la manométrica mas la presión de velocidad).
Cuando se utiliza la presión en la base, el manómetro se une a un
acoplamiento cercano a la lanza con un tramo recto de tubería o manguera para
eliminar las turbulencias o las inestabilidades del caudal. Para mayor precisión
de la que ofrece un acoplamiento sencillo, se puede utilizar uno piezométrico.
Con este dispositivo se conecta el manómetro a un tubo anular con pequeños
agujeros taladrados a su alrededor. La presión estática media resultante,
medida en el manómetro, es la
de la fórmula anterior.
Aunque es útil y exacto para el cálculo del caudal en dispositivos fijos, la
medida de la presión en la base de la lanza no es práctica para los chorros de
mangueras.
No obstante, como el tubo de Pitot no es útil para mediciones en boquilla
de pulverización de agua o en otros sistemas especiales, es necesario utilizar el
método de la presión en la base.
24
2.5
Cálculos de Descarga de los Rociadores.
2.5.1 Constante de Descarga del Rociador
Para simplificar los cálculos en un orificio o lanza concretos, se pueden
multiplicar las constantes de la fórmula de caudal (NFPA 13 Sección N° 6,
Planos y Cálculos), reduciéndolas a:
Q  K pv
K
Q
pv
(2.6)
Donde:
Q : Caudal. [l/min]
K : Factor K, descarga relativa
p v : Presión en bar.
La identificación de los rociadores según su diámetro de orificio debe
corresponder a lo indicado en el cuadro Nº 3.
Nota:
El factor K, la descarga relativa, y la identificación de los rociadores que
posean distintos tamaños de orificio, debe estar de acuerdo al cuadro N°3.
Excepción N°1: Se permiten rociadores listados que presenten roscas
diferentes de las indicadas en cuadro N°3.
Excepción N°2: Se permiten rociadores con un diámetro de orificio
mayor, que incrementen el flujo en un 50 por ciento respecto de un rociador con
un orificio de ½ pulgada (12,7 mm). (NFPA 13 – Sección 4-4.9: Aplicación de
los tipos de Rociadores)
Limitaciones:
Los rociadores no deben listarse para la protección de una porción de
una clase de ocupación.
Excepción N° 1: Rociadores residenciales.
Excepción N° 2: Los rociadores especiales podrán ser listados para la
protección de una característica especial de construcción, en una parte de una
25
clase de ocupación (NFPA 13 – Sección 4-4.9: Aplicación de los tipos de
Rociadores)
Para las ocupaciones de Riesgo Leve que no requieran de una descarga
de agua tan importante como la que genera un rociador con orificio nominal de
1/2 pulgada (12,7 mm) operando a 7 lb/pulg² (0,5 bar), se permite el uso de
rociadores con orificio más pequeño, si cumplen las siguientes restricciones:
a. El sistema debe calcularse hidráulicamente (NFPA 13 – Sección 6:
Planos y Cálculos)
b. Los rociadores con orificio pequeño sólo se permiten en sistemas
húmedos.
c. Para los rociadores con orificios de tamaños nominales menores a
3/8 de pulgada (9,5 mm), debe proveerse un filtro listado, del lado
del suministro de agua
CUADRO N° 3. Identificación de características de descarga de rociadores.
(NFPA 13 parte 2: Componentes y Accesorios del Sistema)
26
2.6
Procedimientos para Determinar el Cálculo Hidráulico.
2.6.1 Generalidades
Un sistema calculado para un edificio, o una ampliación calculada para
un sistema de un edificio con rociadores ya existente, sustituye a las reglas de
esta norma referidas a tabulaciones de tubos, a excepción de que todos los
sistemas sigan estando limitados por el área, y que los diámetros de las
tuberías no podrán ser menores a 1 pulgada (25,4 mm) nominal para tuberías
ferrosas ni menores a ¾ pulgada (19 mm) nominal para tuberías de cobre o
tuberías no metálicas listadas para el servicio de rociadores de lucha contra
incendios. El diámetro de las tuberías, número de rociadores por ramal y
número de ramales por tubería principal transversal, se encuentran limitados
únicamente por el abastecimiento de agua disponible. Sin embargo, deben
cumplirse las restricciones referidas al espaciamiento de los rociadores y todas
las demás reglas cubierta por ésta y otras normas aplicables. (NFPA 13 –
Sección 6: Planos y Cálculos)
CUADRO N° 4.
Tabulaciones de Tuberías para Riesgo Leve.
(NFPA 13 parte 2: Componentes y Accesorios del Sistema)
2.6.2 Fórmula de Pérdidas por Fricción
2.6.2.1 Formula de Chezy
Quizá la expresión más antigua y mejor conocida que relaciona la
velocidad con la pérdida por fricción en las tuberías es la fórmula de Chezy,
Para el cálculo se establece que: (Nch 2095/4 – Sección 2: Planos y cálculos)
27
v  c rs
(2.7)
Donde:
v : Velocidad media. [m/s]
c : Factor que depende del tipo y rugosidad de la tubería.
r : Radio hidráulico
d
, siendo d el diámetro de la tubería. [m]
4
s : Pendiente hidráulica
h
, [m]
l
Por lo tanto, reemplazando en la ecuación (3.7) y despejando h , queda
expresada en la siguiente fórmula:
vc
d h

4 l
h
4lv 2
c 2d
(2.8)
2.6.2.2 Fórmula de Darcy-Weisbach
Otra fórmula clásica para calcular la pérdida por fricción en tuberías
largas, rectas, de diámetro y rugosidad uniformes, es la establecida por Darcy
Manning, Fanning y otros. En los libros de texto esta fórmula se obtiene
analizando las fuerzas que actúan sobre una partícula de agua que se mueve
en el interior de una tubería. Llamada a menudo fórmula de Darcy-Weisbach, es
una variante de la de Chezy con un factor de fricción f que sustituye al factor
que depende del tipo y rugosidad de la tubería y que se expresa de la siguiente
forma: (NFPA 13 – Sección 6: Planos y Cálculos)
hf  f
L V2

D 2g
Donde:
h f : Pérdida de presión por rozamiento. [m]
f : Factor de Fricción de Darcy
L : Longitud de la tubería. [m]
(2.9)
28
D : Diámetro de la tubería. [m]
V : Velocidad media del flujo [m/s]
g : Aceleración de gravedad. [m/s2]
La fórmula de Darcy-Weisbach es adecuada para todos los fluidos
newtonianos (un fluido newtoniano es aquel cuya viscosidad es constante a
determinada temperatura aunque varíe la presión normal o tangencial). El factor
de fricción f es a dimensional y variable, dependiendo de la rugosidad interior
de la tubería y el número de Reynolds.
Para realizar el cálculo del factor de fricción f , se utilizan las tablas y
diagramas conocidos como diagramas de Moody.
2.6.2.3 Fórmula de Hazen Williams
Las fórmulas de caudal rozamiento que se utilizan normalmente en la
hidráulica de protección contra incendio han sido establecidas de modo
experimental. Por lo tanto las pérdidas por fricción en la tubería se deben
determinar sobre la base esta fórmula, y para ello utilizaremos la expresión
(3.9), (NFPA 13 – Sección 6: Planos y Cálculos)
4,52 Q1,85
j  1,85 4,87
C d
(2.10)
Donde:
J : Resistencia friccional en [kPa] por metro de tubería
Q : Flujo en [l/min]
d : Diámetro interior en [mm]
C : Coeficiente de pérdida por fricción.
Cálculo de pérdidas por rozamiento o fricción: La solución a los problemas
de protección contra incendios relativos a caudales y fricciones en las tuberías,
no requiere el cálculo directo mediante fórmulas, porque existen tablas y
diagramas. No obstante al usar las tablas y diagramas, que simplifiquen, hay
29
que tener gran cuidado para saber el valor de C (coeficiente de fricción). Si el
tipo o estado de una tubería requiere el uso de un C distinto, las pérdidas por
fricción obtenidas en la tabla se deben multiplicar o un factor de conversión para
hallar los resultados correctos. (NFPA 13 – Sección 6: Planos y Cálculos)
Pérdidas Primarias
(2.11)
Donde:
L: Longitud de la tubería. [pie]
J: Pérdida del Carga Fórmula de Hazen Williams
2.6.2.4
Fórmula de presión de velocidad
La presión de velocidad se debe determinar mediante la
expresión, (NFPA 13 – Sección 6: Planos y Cálculos)
PV 
2,24958
 Q2
D4
(2.12)
Donde:
PV : Presión de velocidad en [kPa]
Q : Flujo en [l/min]
D : Diámetro interior en [mm]
2.6.2.5
Fórmula de Presión Normal
La presión normal ( Pn ) se debe determinar mediante la fórmula siguiente:
(NFPA 13 – Sección 6: Planos y Cálculos)
Pn  Pt  PV
Donde:
Pn : Presión normal;
Pt : Presión total [kPa];
D : Presión de velocidad [kPa]
(2.13)
30
Cuando se use la presión normal ( Pn ) para calcular el flujo de un orificio,
se deben usar los supuestos siguientes:
a) Sólo la presión normal puede operar en cualquier salida de flujo a lo
largo de la tubería, excepto la salida del extremo. La presión total ( Pt )
puede operar en la salida del extremo. Se deben considerar salidas del
extremo, las siguientes:
-
el último rociador con flujo en el extremo de un ramal;
-
el último ramal con flujo en el extremo de un cabezal;
-
cualquier rociador donde se presente una división de flujo de un ramal
del sistema tipo malla; y
-
cualquier ramal donde se presente una división de flujo en un sistema
tipo anillo.
b) En cualquier salida de flujo a lo largo de la tubería, excepto la salida del
extremo, la presión de operación que ocasiona el flujo por la salida, es
igual a la presión total ( Pt ) menos la presión de velocidad ( PV ) en el
suministro de agua.
c) Para encontrar la presión normal ( Pn ) en cualquier salida del flujo,
excepto la salida del extremo, tomar un flujo desde la salida en cuestión
determinar la presión de velocidad ( PV ) para el flujo total en el lado de
aguas arriba.
La presión mínima de operación de cualquier rociador debe ser de 0,5
(bar) y los componentes del sistema deben ser capaces de soportar la presión
máxima de trabajo, no menor a 12,1 (bar). (NFPA 13 – Sección 6: Planos y
Cálculos)
31
2.6.2.6
Puntos Hidráulicos de Unión
Las presiones en los puntos de unión hidráulicos, se deben equilibrar
dentro de 3 kPa (0,03 bar). En los cálculos se deben incluir, la mayor presión
en el punto de unión, y los flujos totales ajustados. (NFPA 13 – Sección 6:
Planos y Cálculos)
2.7
Pérdidas secundarias.
En la mayor parte de los sistemas de flujo, la pérdida de energía primaria
se debe a la fricción del conducto. Los demás tipos de pérdidas son pequeños
en comparación, y por consiguiente se hace referencia a ellas como pérdidas
menores. Las pérdidas menores ocurren cuando hay un cambio en la sección
cruzada de la trayectoria del flujo o en la dirección de flujo, o cuando la
trayectoria del flujo se encuentra obstruida, como sucede con una válvula. La
energía se pierde bajo estas condiciones debido a fenómenos físicos bastante
complejos. (NFPA 13 – Sección 6: Planos y Cálculos)
La magnitud de las pérdidas menores se puede encontrar en muchos
documentos de referencia y se expresa de diversas maneras, siendo las más
corrientes:
a) de longitud equivalente (l/d),
b) Coeficiente de caudal (
).
c) Coeficiente de resistencia (k); está pérdida secundaria no será
expresada, ya que es bastante conocida.
Pérdidas secundarias:
(2.14)
Donde:
Lequivalente : Fittings y Accesorios. (Ver CUADRO N°5)
J: Pérdida del Carga Fórmula de Hazen Williams
32
2.7.1 Longitudes de Tubería Equivalente para Válvulas y Accesorios.
Para determinar la longitud equivalente de la tubería para las conexiones
y dispositivos se debe usar Cuadro N°5, a menos que la información de prueba
del fabricante indique que otros factores son adecuados. Para conexiones tipo
asiento, con pérdidas por fricción mayor que las mostradas en Cuadro N°4, el
incremento de pérdida por fricción se debe incluir en el cálculo hidráulico. Para
diámetros internos de tuberías, diferentes a los de la tubería de acero módulo
40, la longitud equivalente mostrada en Cuadro N°5, se debe multiplicar por un
factor derivado de la formula siguiente: (NFPA 13 – Sección 6: Planos y
Cálculos)
Diámetro interior real


 Diámetro interior de la tuberia de acero Módulo 40 


4,87
 Factor
(2.15)
El factor así obtenido se debe modificar más adelante, como se señala
en el Cuadro Nº 6.
CUADRO N° 5. Longitudes equivalentes para tuberías de acero Módulo
40.
(NFPA 13 – Sección 6: Planos y Cálculos)
33
El Cuadro N°5 solo se debe usar con factor de Hazen-Williams C= 120.
Para otros factores C, los valores del Cuadro N°4 se deben multiplicar por los
factores indicados en el Cuadro N°6.
CUADRO N° 6. Multiplicador del valor C.
(NFPA 13 – Sección 6: Planos y Cálculos)
CUADRO N° 7. Valores de C de Hazen-Williams.
(NFPA 13 – Sección 6: Planos y Cálculos)
2.7.2 Formulas para Cálculo Hidráulico de Rociadores.
2.7.2.1
Caudal Inicial
(2.16)
2.7.2.2
Número de rociadores
(2.17)
2.7.2.3
# Areas 
Número de Áreas
Superficie Ocupación
Superficie Diseño
(2.18)
34
2.7.2.4 Área Cobertura por Splinklers
# Area Cobertura por Splinklers 
Superficie Ocupación
# Splinklers
(2.19)
2.7.2.5 Flujo Unitario por Splinklers
Q1 
Caudal Q i GPM 
Cantidad de Splinklers
(2.20)
35
Capítulo III
REQUISITOS DE LOS SISTEMAS Y DE INSTALACION PARA ROCIADORES
AUTOMATICOS
3.1
Descripción de los Sistemas de Rociadores
Los sistemas de rociadores son uno de los medios más fiables para
controlar los incendios. El porcentaje de eficacia de los sistemas de rociadores
ha sido excelente durante más de 100 años que llevan utilizándose. Para
comprender mejor las posibilidades de estos sistemas, es esencial un
conocimiento previo de sus componentes y usos.
Un sistema de rociadores es un sistema integrado por tuberías
subterráneas y aéreas, diseñadas de acuerdo con las normas de ingeniería y
cuya finalidad es la protección contra incendios. La parte superior del sistema
de rociadores es una red de tuberías especialmente diseñadas hidráulicamente,
e instaladas por lo general de forma aérea, y en la cual se instalan los
rociadores siguiendo un patrón de distribución sistemático.
La válvula que controla cada alimentador vertical del sistema, está
localizada en la misma alimentación vertical o en su tubería de alimentación.
Cada alimentador vertical del sistema incluye un dispositivo que acciona una
alarma cuando el sistema está en operación. El sistema es activado por el calor
proveniente de un fuego y descarga agua sobre el área que arde. En esta
descarga sólo actúan los rociadores que están en el área que ocurre el
incendio. (NFPA 13 – Sección 3: Requerimientos del Sistemas)
Para un mejor desarrollo y comprensión de este capítulo, se ha
considerado dividirlo en dos secciones:
 Sección 1: Sistemas de Rociadores - Requisitos de los Sistemas
 Sección 2: Sistemas de Rociadores - Requisitos de Instalación
36
3.2
Requisitos de los sistemas.
En este punto se establece los requisitos que deben cumplir los sistemas
y elementos complementarios de los sistemas de rociadores.
3.2.1 Sistemas de Tubería Húmeda
3.2.1.1 Manómetros
En cada alimentador vertical del sistema se debe instalar un manómetro
certificado, los manómetros se deben instalar aguas arriba y aguas abajo de
cada válvula de alarma, cuando dichos dispositivos existan.
3.2.1.2 Válvulas de Alivio
Los sistemas de tubería húmeda tipo malla, se deben proveer de una
válvula de alivio de diámetro no menor de 6,4 mm, ajustada para operar a una
presión menor o igual de 1 210 kpa (12,1 bar).
3.2.1.3 Sistemas Auxiliares
Un sistema de tubería húmeda puede suministrar agua a un sistema
auxiliar seco de preacción o de diluvio, siempre y cuando el suministro de agua
sea suficiente.
3.2.2 Sistemas de Tubería Seca
3.2.2.1
Manómetros
Se deben instalar manómetros certificados de acuerdo a lo siguiente:
a) en una válvula seca, en el lado del agua y del aire;
b) en la bomba que suministra aire al estanque receptor de aire, cuando
exista;
c) en el estanque de almacenamiento de aire, cuando exista;
d) en cada tubería independiente, desde el suministro de aire hasta el
sistema de
tubería seca; y
e) en los dispositivos aceleradores y de escape de aire.
37
En sistemas de tubería seca sólo se deben instalar rociadores hacia arriba.
3.2.2.2
Dimensiones de los Sistemas
Las limitaciones de volumen, indica que una válvula seca no debe
controlar más de 2.839 L de capacidad del sistema.
Excepción: El volumen interior de tuberías en un sistema de tubería seca
puede exceder de 2839 Litros, en sistemas que no sean tipo malla, cuando el
diseño del sistema es tal, que permite la salida del agua por la válvula de
inspección en no más de 60 (seg), comenzando a la presión normal del aire en
el sistema y a la vez, con la válvula de inspección totalmente abierta. Las
limitaciones de volumen de 60 (seg) no se aplica a sistemas de tuberías seca
con capacidad menor o igual de 1893 litros, ni con capacidad menor o igual de
2839 litros, que estén equipados con un dispositivo de apertura rápida. Además
no se deben instalar sistemas de tubería seca tipo malla. (NFPA 13 – Sección
3: Requerimientos del Sistemas)
3.2.2.3
Dispositivos de Apertura Rápida
a) las válvulas secas de los sistemas cuya capacidad exceda los 1
893 litros, deben estar provistas de un dispositivo de apertura
rápida certificado.
b) el dispositivo de apertura rápida se debe localizar tan cerca como
sea posible de la válvula seca. El orificio de restricción y otras
partes del mecanismo de operación del dispositivo de apertura
rápida, deben ser protegidos contra el sumergimiento mediante la
conexión de éste al alimentador vertical, por encima del nivel al
cual se espera suba el agua (de cebado y de drenaje), cuando se
establezcan los niveles de la válvula seca y del dispositivo de
apertura rápida, excepto cuando las características de diseño del
dispositivo haga estos requerimientos innecesarios.
38
c) se debe instalar una válvula tipo globo de disco suave o válvula
de ángulo en la conexión entre el alimentador vertical del sistema
de tubería seca de rociadores y el dispositivo de apertura rápida.
d) se debe instalar una válvula de retención entre el dispositivo de
apertura rápida y la cámara intermedia de la válvula seca. Si el
dispositivo de apertura rápida requiere retroalimentación de
presión proveniente de la cámara intermedia, se debe colocar un
tipo de válvula que claramente indique cuando esté cerrada o
abierta, en lugar de la válvula de retención. Esta válvula debe
estar construida de manera tal que pueda ser asegurada o sellada
en posición abierta.
e) Se debe instalar un dispositivo contra inundación certificado, en la
conexión entre el alimentador vertical del sistema de rociadores y
el dispositivo de apertura rápida.
(NFPA 13 – Sección 3:
Requerimientos del Sistemas)
3.2.2.4
Localización y Protección de la Válvula Seca.
a) La válvula seca y la tubería de suministro se deben proteger
contra congelamiento y daños mecánicos.
b) La caseta de válvulas debe estar iluminada y calefaccionada. La
fuente de calor para la calefacción debe ser de acción
permanente. Para proteger la válvula seca y la tubería de
suministro contra congelamiento, no se debe usar cinta térmica en
vez de la caseta de válvulas.
c) El suministro de agua para los rociadores que protegen la caseta
de válvulas, se debe hacer desde el lado seco del sistema.
d) Se debe instalar una válvula seca de bajo diferencial, que proteja
contra la acumulación de agua por encima de la chapaleta. Se
acepta también, un dispositivo automático de señalización de
altura de nivel de agua o un dispositivo automático de drenaje.
(NFPA 13 – Sección 3: Requerimientos del Sistemas.
39
3.2.2.5 Presión y Suministro de Aire
3.2.2.5.1 Mantenimiento de la Presión de Aire
En un sistema de tubería seca la presión de aire o de nitrógeno se debe
mantener en forma permanente durante todo el año.
3.2.2.5.2 Suministro de Aire
El suministro de aire comprimido debe provenir de una fuente disponible
en todo momento y con capacidad para restablecer la presión normal de aire
del sistema en no más de 30 min.
3.2.2.5.3 Conexión de Llenado de Aire
El diámetro de la tubería de conexión entre el compresor y el sistema no
debe ser menor de 12,7 mm (½ pulgada) y debe entrar al sistema por arriba del
nivel de agua de cebado de la válvula seca. Se debe instalar una válvula de
retención en esta línea de aire e instalar una válvula de cierre del tipo disco
recambiable en el lado del suministro de dicha válvula de retención y
permanecer cerrada a menos que se esté llenando el sistema.
3.2.2.5.4 Válvula de Alivio
Se debe instalar una válvula de alivio certificada entre el compresor y la
válvula de control, ajustada para aliviar a una presión de 0,34 (bar) por encima
de la presión máxima de aire mantenida en el sistema.
3.2.2.5.5 Compresor Automático de Aire
Cuando el aire para un sistema de tubería seca es suministrado por un
compresor automático o por un sistema de aire de una planta, cualquier
dispositivo o aparato utilizado para la mantención automática de la presión de
aire, debe estar específicamente certificado para este servicio y ser capaz de
mantener la presión de aire requerida. Cuando el suministro automático de aire
alimenta a más de un sistema de tubería seca, éste se debe conectar de
40
manera tal, que permita mantener individualmente la presión de aire en cada
sistema. Se debe instalar una válvula de retención u otro dispositivo de
prevención de contraflujo positivo, en el suministro de aire de cada sistema para
prevenir el flujo de aire o de agua de un sistema a otro.
3.2.2.5.6 Presión de Aire del Sistema
La presión de aire del sistema se debe mantener de acuerdo con la hoja
de instrucciones suministrada con la válvula seca o 138 kpa (1,4 bar) por
encima de la presión de disparo calculada para dicha válvula, basada en la más
alta presión normal de suministro de agua del sistema. El rango permitido de
pérdida de aire superior a 0,1 (bar) en 24 horas, se debe corregir. (Protección
contra Incendios, Nch 2095/ 3 0f 2001).
3.2.3 Sistemas de Preacción y Diluvio
3.2.3.1
Manómetros
Se deben instalar manómetros de presión certificados, de acuerdo con lo
siguiente:
a) Encima y abajo de la válvula de Preacción y debajo de la válvula
de diluvio.
b) En la línea de suministro de aire de las válvulas de Preacción y de
diluvio.
Los sistemas de disparo hidráulicos deben estar diseñados e instalados
de acuerdo con los requisitos del fabricante y certificados para las limitaciones
de altura por sobre la válvula de diluvio o activadores de ésta, para prevenir
columnas de agua. (NFPA 13 – Sección 3: Requerimientos del Sistemas)
3.2.3.2 Localización y Espaciamiento de Dispositivos de Detección.
El espaciamiento de los dispositivos de detección, incluyendo los
rociadores automáticos empleados como detectores, debe estar de acuerdo con
su certificación y las especificaciones del fabricante.
41
3.2.3.3 Localización y Protección de las Válvulas de Control de Agua
a) el sistema de control de las válvulas de agua y la tubería de
suministro, se deben proteger contra congelamiento y daños
mecánicos.
b) la caseta de válvulas debe estar iluminada y calefaccionada. La
fuente de calor para la calefacción debe ser de acción permanente.
Para proteger la válvula de preacción y de diluvio y la tubería de
suministro contra congelamiento, no se debe usar cinta térmica en
vez de la caseta de válvulas.
(NFPA 13 – Sección 3: Requerimientos del Sistemas)
3.2.4
Sistemas de Preacción
Los sistemas de preacción se destinan principalmente a la protección de
instalaciones en que existe peligro de que el agua cause serios daños como
resultado de fugas accidentales por daños en las cabezas rociadoras o por
rotura de alguna tubería.
El sistema de preacción tiene varias ventajas sobre los sistemas de
tubería seca. La válvula se abre antes porque los detectores de incendio tienen
menor tarado térmico que los rociadores. La detección también hace sonar
automáticamente la alarma. Disminuye los daños causados por el fuego antes y
se da la alarma en el momento en que se abre la válvula. Como la tubería de
los rociadores está normalmente seca, los sistemas de acción previa no se
congelan y por lo tanto son aplicables en los casos de tubería seca.
Los mismos aparatos sensibles al calor y mecanismos de disparo se
emplean en los sistemas de acción
previa puede también emplearse para
activar sistemas de agua pulverizada o de extinción por espuma, así como la
alarma y disponer sistemas de supervisión (sistemas de señales de protección).
42
Los sistemas de preacción deben corresponder a uno de los sistemas
descritos siguientes:
a) Sistema con enclavamiento simple: son sistemas en que la tubería
de los rociadores recibe agua, con la activación de los dispositivos
de detección.
b) Sistema sin enclavamiento: son sistemas en que la tubería de los
rociadores recibe agua, con la activación de los dispositivos de
detección o de los rociadores automáticos.
c) Sistema con enclavamiento doble: son sistemas en que la tubería
de los rociadores recibe agua con la activación de los dispositivos
de detección y de los rociadores
automáticos.
En sistemas de preacción sólo se deben instalar rociadores hacia arriba.
Además el sistema de preacción descrito no debe ser del tipo de malla (NFPA
13 – Sección 3: Requerimientos del Sistemas)
3.2.4.1 Dimensiones de los Sistemas.
Cada válvula de preacción no debe controlar a mas de 1000 rociadores
automáticos.
3.2.4.2 Rociadores Montantes.
En los sistemas de Preacción únicamente deben instalarse rociadores
montantes.
3.2.5
Sistemas de Tubería Seca y de Preacción Combinados.
El propósito de los sistemas combinados de tubería seca y de preacción
es el de proporcionar un medio aceptable de suministrar agua a través de dos
válvulas de tuberías secas conectadas en paralelo a un sistema de rociadores,
de mayor tamaño que el que permite la norma, que esté servido por una sola
válvula de tubería seca.
Las características principales de los sistemas combinados son las siguientes:
43
a) En un sistema de rociadores automáticos de tubería seca que contiene
normalmente más de 600 rociadores, éstos están alineados por una
conducción de alimentación principal de gran longitud en una zona
carente de calefacción.
b) Dos válvulas de tubería seca aprobadas, conectadas en paralelo, pueden
emplearse para alimentar agua a un sistema único (de gran tamaño) de
rociadores. Se necesitan dos válvulas de 6 pulg (150 mm) de tubería
seca, interconectadas con los medios con los medios de activación para
que funciones simultáneamente, si el sistema contiene más de 600
rociadores
o más de 275 en una zona de incendio. Los sistemas
combinados deben tener dispositivos de apertura rápida en todos los
dispositivos de apertura rápida en todas las válvulas de tubería seca.
c) Un sistema de detección térmica suplementario, de características
generalmente más sensibles que la de los rociadores automáticos
mismos, instalados en las mismas zonas protegidas por los rociadores.
La entrada en acción del sistema de detección térmica, promovida por el
fuego, acciona los dispositivos de disparo que abren las válvulas de
tubería seca simultáneamente sin necesidad de perder presión de aire
del sistema. El sistema de detección de calor también para dar una
alarma automática del fuego.
d) Las válvulas de alivio de aire aprobadas, instaladas en el final de la
conducción de alimentación principal, se abren por el propio sistema de
detección de calor para acelerar el paso del agua por el sistema
generalmente con anticipación de la apertura de los rociadores.
e) Los sistemas que dispongan de más de 275 rociadores en una zona de
incendio se dividen en secciones de 275 rociadores cada una o menos,
por medio de válvulas de retención en las condiciones a la conducción de
alimentación principal. Sin embargo no puede alimentarse una cantidad
superior a 600 rociadores a través de una sola válvula de retención.
f) Se proporciona un medio para la activación manual del sistema de
detección de calor.
44
3.2.5.1Rociadores Montantes.
En los sistemas secos y de Preacción combinados, únicamente deben
instalarse rociadores montantes.
3.2.5.2 Dispositivos y Equipos
Para asegurar que el sistema funcione como está previsto, la norma para
rociadores, requiere de que después de que haya entrado en acción el sistema
de detección independiente, el agua debe llegar al rociador más alejado, en un
plazo de un minuto en los primeros 120 mm de conducción de alimentación
principal común, con un plazo total para todo el sistema de 3 minutos.
Los sistemas de tubería seca y de preacción no aparecen certificados
como unidades completas por los laboratorios de ensayos, sino que se
combinan a partir de componentes que han sido individualmente ensayados y
aprobados.
En sistemas automáticos combinado seco y de preacción, sólo se deben
instalar
rociadores hacia arriba. (NFPA 13 – Sección 3: Requerimientos del
Sistemas)
Según la norma NFPA 13 – Sección 3: Requerimientos del Sistemas) requisitos
de los sistemas y de instalación, existen otros dos sistemas que no serán
mencionados, ya que son casos especiales, que no van a la realización de este
proyecto.
3.3
Requisitos de Instalación
En este punto de requisitos de instalación solo se hará mención a los
requisitos básicos que deben cumplir los rociadores automáticos en sistemas de
tubería húmeda Tipo Malla.
Ahora de acuerdo a las características del edificio Luis Christen Adams,
que presenta una construcción con materiales resistentes y duraderos, como
paneles de maciza y madera laminada, que son revestimientos con altos
índices de combustión, además de eso no cuenta con potenciales peligros de
45
almacenamiento de combustibles, ya que estos se disponen en pequeñas
cantidades, las instalaciones eléctricas asimismo presentan un leve peligro,
aunque son antiguas; y por la superficie total de 2,330 ( mt2 ) que representa un
riesgo Leve, de acuerdo a las normativas vigentes NFPA 13 y Nch 2095 of
2001. Además se empleará rociadores de respuesta rápida (QR), y se hará uso
el sistema tipo malla para representar el diseño del sistema. Por lo tanto de aquí
en adelante se limitará el área de trabajo y será basado solamente a esta
referencia.
3.4
Desarrollo de los Rociadores Automáticos.
Los
rociadores
automáticos
son
dispositivos
para
distribuir
automáticamente agua sobre un foco de incendio, en cantidad suficiente para
dominarlo. Aunque los actuales sistemas de rociadores no están diseñados
para extinguir el fuego, muchos sistemas han conseguido hacerlo.
El agua llega a los rociadores
a través de un sistema de tuberías,
generalmente suspendidas del techo; los rociadores están situados a
determinada distancia a lo largo de ellas. El orificio de los rociadores
automáticos está normalmente cerrado por un disco o caperuza, sostenido en
su sitio por un elemento de disparo termosensible. La figura indica, en
secuencia fotográfica, el funcionamiento de un típico rociador automático de
elemento termosensible.
FIGURA Nº 3.1. Funcionamiento de Rociadores automáticos. (Nch 2095/3
parte 3: Requisitos de los sistemas y de Instalación)
46
3.5
Requisitos Básicos
Los requisitos de espaciamiento, ubicación y posición de los rociadores
se establecen sobre los principios siguientes:
a) Los rociadores instalados en la totalidad del edificio;
b) Los rociadores se ubican de manera tal de no exceder el área máxima de
cobertura de cada rociador
c) Los rociadores posicionados y ubicados de manera que proporcionen un
desempeño adecuado, con respecto al tiempo de activación y
distribución.
Las válvulas y los manómetros del sistema, se deben instalar en lugares
accesibles para su operación, inspección, pruebas y mantención. (NFPA 13 –
Sección 3: Requisitos de Instalación)
3.6
Limitaciones del Área de Protección del Sistema
La superficie máxima Global de cualquier planta protegida por
rociadores, abastecidos por una tubería vertical de alimentación del sistema de
rociadores o por una tubería vertical de alimentación del sistema de rociadores
combinada, debe ser la que sigue:
(NFPA 13 – Sección 3: Requisitos de
Instalación)

Riesgo Leve
4.831 m2

Riesgo Ordinario
4.831 m2

Riesgo Extra
- Sistema Tabulado
2.323 m2
- Calculado Hidráulicamente
3.716 m2

3.716 m2
3.7
Almacenamiento en Apilamiento Alto
Selección del Tipo de Rociador
Los rociadores se deben seleccionar para su uso como se indica en esta
sección, e instalados y espaciados, además
se señala que los siguientes
47
rociadores son solamente para instalar en sistemas de tubería húmeda y
clasificación de riesgo ligero, como a continuación se describe:
a) Rociadores Estándar Hacia Arriba y Hacia Abajo. Se permiten
rociadores de rocío orientados hacia arriba y hacia abajo, en todo
tipo de construcción y clasificación de riesgo de destino.
b) Rociadores Laterales de Pared. Los rociadores laterales de
pared, sólo se deben instalar en destinos de riesgo ligero con
cielos planos y lisos.
c) Rociadores de Gota Gorda.
d) Rociadores de Respuesta Rápida y Extinción Temprana
(ESFR). Los rociadores (ESFR) se deben instalar, sólo en edificios
con los tipos de construcción siguientes:
 Cielos lisos, vigas compuestas de elementos de acero con forma de
armadura, o elementos de madera con forma de armadura, compuestas
de tirantes de madera superior e inferior que no exceda de 102 mm y con
alma formada por tubos o barras de acero.
 Vigas de madera de dimensión nominal igual o mayor de 102 mm por
102 mm, vigas de concreto o de acero con espaciamiento entre centros
de 0,90 m a 2,30 m, ya sea soportadas sobre, o armadas en vigas.
 Los párrafos anteriores, a) y b) son aplicables a construcciones con
techos o plataformas combustibles o no combustibles.
 Construcción con paneles de cielo formados por elementos, capaces de
retener el calor para ayudar al funcionamiento de los rociadores, con un
espaciamiento entre elementos mayor de 2,30 m y limitados a una
superficie máxima de 27,9 m2.
3.7.1 Temperatura de Activación.
Deben utilizarse rociadores con temperatura de activación ordinaria en toda
la superficie de los edificios. Excepción N°1: cuando la temperatura máxima en
el cielorraso supere los 100°f (38°c), deben utilizarse rociadores con
temperaturas de activación en concordancia con las temperaturas máximas en
el cielorraso que figuran en el Cuadro N°8.
48
CUADRO N° 8. Temperatura de Activación de Rociadores sobre la Base de la
Distancia a Fuentes de Calor
(NFPA 13 – Sección 4: Requisitos de Instalación)
3.8
Áreas de Protección por Rociador
Se hará solo mención a Rociadores Normales con Deflectores, Montantes y
Pendientes.
3.8.1 Determinación del Área de Protección Cubierta
El área de protección (As) cubierta por un rociador se debe determinar de
forma siguiente:
a)
A lo Largo de los Ramales
Determinar la distancia entre rociadores (o a la pared u obstrucción en el caso
del último rociador de un ramal) aguas arriba y aguas abajo. Elegir la mayor
dimensión, entre el doble de la distancia a la pared o la distancia al siguiente
rociador. Esta dimensión se define como s.
49
b)
Entre Ramales
Determinar la distancia perpendicular entre el rociador y la línea del ramal
adyacente (o la distancia a la pared u obstrucción en el caso del último ramal)
en cada lado del ramal sobre la que dicho rociador está posicionado. Elegir la
mayor dimensión entre el doble de la distancia a la pared u obstrucción o la
distancia al siguiente rociador.
Esta dimensión se define como L. El área de protección cubierta por un rociador
se define multiplicando la dimensión S por L.
AS = S x L
3.8.2
(2.21)
Área máxima de protección cubierta por un rociador.
El área máxima de protección (AS) permitida, cubierta por un rociador,
debe estar de acuerdo con el valor indicado en el cuadro Nº5 y en ningún caso
debe exceder de 21m2.
3.8.3 Espaciamiento Entre Rociadores
3.8.3.1 Distancia Máxima entre Rociadores
La distancia máxima permitida entre rociadores, se debe basar en la
distancia de la línea central entre los rociadores de un ramal o de un ramal
adyacente. Se debe medir a lo largo de la pendiente del cielo y cumplir con el
valor indicado en esta sección y corresponder a cada tipo y estilo de rociador.
Debe ser establecida de acuerdo al cuadro Nº 9.
CUADRO N° 9 Áreas de Protección y Espaciamiento Máximo.
(NFPA 13 – Sección 4: Requisitos de Instalación)
50
3.8.3.2 Distancia Máxima a las Paredes
La distancia de los rociadores a las paredes, no debe exceder a la mitad
de la distancia máxima permitida entre rociadores indicada en el cuadro Nº 9.
3.8.3.3 Distancia Mínima Desde las Paredes.
Los rociadores se deben ubicar a un mínimo de 102 mm desde una
pared.
3.8.3.4 Distancia Mínima Entre Rociadores
El espaciamiento entre rociadores no debe ser menor de 1,80 m medido
entre centros.
3.8.5 Posición del Deflector
3.8.5.1 Distancia por Debajo del Cielorraso.
a) Bajo construcciones sin obstrucciones, la distancia entre el
deflector del rociador y el cielorraso no debe ser menor a 1
pulgada (25,4 mm) ni mayor a 12 pulgadas (305 mm).
Excepción: Los rociadores para techos (ocultos, al ras y empotrados) pueden
tener el elemento operativo por encima del cielorraso y el deflector ubicado más
cerca del cielorraso si se encuentran instalados de acuerdo con sus respectivos
listados. (NFPA 13 – Sección 4: Requisitos de Instalación)
b) Bajo construcciones obstruidas, el deflector del rociador debe
ubicarse entre 1 y 6 pulgadas (25,4 y 152 mm) por debajo de los
miembros estructurales y a una distancia máxima de 22 pulgadas
(559 mm) por debajo del cielorraso/cubierta del techo.
c) Los deflectores de los rociadores ubicados por debajo o próximos
a la cumbrera de un techo o cielorraso a dos aguas, deben
ubicarse a no más de 3 pies (0,9 m) verticalmente hacia abajo del
vértice o cumbrera (Ver Figuras 4.2(a) y 4.2 (b).)
51
FIGURA Nº 3.2. (a) Rociadores en techos a dos aguas, los ramales corren
hacia arriba de la pendiente. (NFPA 13 – Sección 4: Requisitos de Instalación)
FIGURA Nº 3.2 (b) Rociadores en techos a dos aguas, los ramales corren hacia
arriba de la pendiente. (NFPA 13 – Sección 4: Requisitos de Instalación)
3.8.5.2 Orientación del Deflector
Los deflectores de los rociadores se deben alinearse paralelos a los
cielorrasos, techos o inclinación de las escaleras.
3.8.6 Obstrucciones a la Descarga del Rociador
Los rociadores se deben ubicar de manera de reducir al grado mínimo
las obstrucciones a la descarga, o instalar rociadores adicionales para asegurar
la adecuada cobertura del riesgo. Ver Cuadro N°8
52
CUADRO N° 10 Posición de Rociadores para evitar Obstrucciones a la
Descarga
(NFPA 13 – Sección 4: Requisitos de Instalación)
FIGURA Nº 3.3 Rociador Estándar, Patrón típico de Descarga de Agua.
(NFPA 13 – Sección 4: Requisitos de Instalación)
53
3.8.6.1 Obstrucciones al Desarrollo del Patrón de descarga del Rociador.
a) Las obstrucciones continuas o discontinuas ubicadas a menos de
18 pulgadas (457 mm) por debajo del deflector del rociador que
eviten el desarrollo total del patrón deben cumplir con esta
sección.
b) Los rociadores deben ubicarse de tal manera que se encuentren a
una distancia tres veces mayor a la dimensión máxima de una
obstrucción hasta un máximo de 24 pulgadas (609 mm) (por
ejemplo, miembros estructurales, tubos, columnas, y accesorios).
3.8.6.2
Obstrucciones a la Descarga del Rociador que Evitan alcanzar
el riesgo.
a) Las obstrucciones continuas o discontinuas que interrumpan la
descarga de agua en un plano horizontal ubicado a una distancia
mayor a 18 pulgadas (457 mm) por debajo del deflector del
rociador de un modo que eviten a la distribución alcanzar el riesgo
protegido, deben cumplir con esta sección.
b) Deben instalarse rociadores por debajo de las obstrucciones fijas
que presenten un ancho mayor a 4 pies (1,2 m), tales como
conductos, cubiertas, mesas de corte y puertas elevadas.
3.8.6.3
Espacio Libre Respecto del Almacenamiento
Debe mantenerse un espacio libre de 18 pulgadas (457 mm) o mayor
entre el deflector y la parte superior del almacenamiento.
3.9 Instalación de Tuberías.
3.9.1 Válvulas de Control de los Sistemas de Rociadores
En cada sistema se debe instalar una válvula indicadora certificada,
ubicada en un lugar accesible de manera que controle todas las fuentes
54
automáticas de alimentación de agua. Cuando hay más de una fuente de
suministro de agua se debe instalar una válvula de retención en cada conexión.
Cuando un único sistema de tubería húmeda de rociadores esté
equipado con una conexión para bomberos, la válvula de alarma se considera
una válvula de retención y no se debe requerir una válvula de retención
adicional. (NFPA 13 – Sección 4: Requisitos de Instalación)
3.9.2 Válvulas Reductoras de Presión
En partes de sistemas, cuando todos los componentes no son
certificados para presiones mayores de 1 208 kPa (12,1 bar) y el potencial
existente para una presión normal de agua (condición de no incendio) excede
de 1 208 kPa (12,1 bar), se debe instalar una válvula reductora de presión
certificada, calibrada para una presión de salida que no exceda los 240 kPa (2,4
bar) de la máxima presión de entrada.
Se deben instalar manómetros en el lado de entrada y salida de cada
válvula reductora de presión. (NFPA 13 – Sección 4: Requisitos de Instalación)
3.9.3 Soporte de Tuberías.
a) Las tuberías de rociadores deben soportarse independientemente del
revestimiento del cielorraso.
Excepción: Sólo se permiten soportes articulados para tuberías de 1 ½ pulgada
(38 mm) de diámetro o menores, bajo cielorrasos de placas huecas o malla de
metal y yeso.
b) Cuando se instalen tuberías para rociadores en estanterías de
almacenamiento tal como se definen en la norma NFPA 231C, Norma
para Almacenamiento de Materiales en Estanterías; las tuberías deben
soportarse de la estructura de la estantería de almacenamiento o del
edificio.
3.9.4
Distancia Máxima Entre Soportes.
La distancia máxima entre soportes no debe superar la establecida en el
Cuadro N°11.
55
CUADRO N° 11 Distancia Máxima entre Soportes.
(NFPA 13 – Sección 4: Requisitos de Instalación)
3.9.5 Ubicación de Soportes en Ramales.
a) Esta subsección se aplica al soporte de tuberías de acero o tuberías de
cobre y sujeta a las disposiciones de Soporte de Tuberías.
b) No debe haber menos de un soporte por sección de tubería.
Excepción N° 1: Cuando los rociadores estén espaciados a una distancia menor
a 6 pies (1,8 m), se permite que los soportes se separen hasta un máximo de
12 pies (3,7 m).
Excepción N° 2: Los tramos iniciales menores que 6 pies (1,8 m) no requieren
un soporte, salvo que se encuentren en la línea terminal de un sistema de
alimentación lateral o que se haya omitido un soporte intermedio en una tubería
principal transversal.
c) La distancia entre un soporte y la línea central de un rociador montante,
no debe ser menor a 3 pulgadas (76 mm).
d) La longitud sin soporte, comprendida entre el rociador final y el último
soporte de la línea, no debe ser mayor a 36 pulgadas (914 mm) para
tuberías de 1 pulgada (2,5 cm) ni mayor a 48 pulgadas (1219 mm) para
tuberías de 1¼ pulgada.
56
e) La longitud de un brazo horizontal sin soporte conectado a un rociador,
no debe ser mayor a 24 pulgadas (610 mm) para tuberías de acero o 6
pulgadas (305 mm) para tuberías de cobre.
3.9.6 Ubicación de Soportes en Tuberías Principales Transversales.
Esta subsección se aplica al soporte de tuberías de acero únicamente, y
está sujeta a las disposiciones de Distancia Máxima entre Soportes.
a) En las tuberías principales transversales debe haber por lo menos un
soporte entre cada par de ramales.
b) No deben omitirse soportes intermedios en tuberías de cobre.
c) En el extremo de la tubería principal transversal deben instalarse
soportes trapezoidales, salvo que la tubería principal transversal se
extienda hasta el siguiente miembro estructural y cuente con un soporte
instalado en este punto, en cuyo caso se permite la omisión de un
soporte intermedio. (NFPA 13 – Sección 4: Requisitos de Instalación)
3.9.7 Soporte de alimentadores verticales
El alimentador vertical se debe soportar por medio de abrazaderas para
tubería o por colgadores, ubicados en las conexiones horizontales cerca del
alimentador vertical. En edificios de múltiples pisos, los soportes para el
alimentador vertical se deben instalar en el nivel más bajo, en cada nivel alterno
hacia arriba, arriba y debajo de cambios de dirección y en la parte más alta del
alimentador vertical. Cuando se utilicen conexiones flexibles, los soportes arriba
del nivel más bajo también deben fijar la tubería para prevenir movimientos por
una fuerza hacia arriba. Cuando los alimentadores verticales se soporten desde
el piso, éste constituye el primer nivel de soporte del alimentador vertical.
Cuando los alimentadores verticales tengan cambios de dirección o no
provengan del piso, el primer nivel del cielo encima de la desviación constituye
el primer nivel de soporte del alimentador vertical. (NFPA 13 – Sección 4:
Requisitos de Instalación)
57
3.9.8
Drenaje.
a) Todos los tubos y accesorios de los rociadores deben estar instalados de
forma tal que el sistema pueda ser drenado.
b) En sistemas de tubería húmeda, las tuberías de los rociadores pueden
instalarse a nivel.
c) En sistemas de tubería seca y partes de sistemas de Preacción sujetas a
congelamiento, los ramales deben presentar una inclinación no menor a
½ pulgada por cada 10 pies (4 mm/m) y las tuberías principales deben
presentar una inclinación no menor a ¼ pulgada por cada 10 pies (2
mm/m).
d) Las conexiones de drenaje para las tuberías verticales de alimentación y
tuberías principales del sistema, deben dimensionarse según se indica
en el Cuadro N°12:
CUADRO N° 12 Dimensionamiento del Drenaje
(NFPA 13 – Sección 4: Requisitos de Instalación)
58
Capítulo IV
ABASTECIMIENTO DE AGUA A LOS SISTEMAS DE ROCIADORES
En cualquier sistema automático de rociadores resulta imprescindible
disponer al menos de un suministro automático de agua con suficiente presión,
capacidad y fiabilidad adecuadas. Un suministro “automático” es aquel que no
depende de ninguna operación manual, como por ejemplo realizar conexiones,
manejar válvulas o arrancar bombas para suministrar agua en caso de incendio.
Hay que tener en cuenta el caudal y volumen total necesario.
Este capítulo identifica los tipos de suministros de agua que se
consideran aceptables para los sistemas de rociadores; los factores que
influyen, incluyendo los peligros que se presentan en los edificios, en la
determinación de los requisitos que deben cumplir los suministros para
rociadores y líneas de mangueras; los fundamentos en que se basa el diseño
hidráulico de los sistemas para ajustar el tamaño de las tuberías de los
rociadores a las características de los suministros disponibles de agua.
4.1
Tipos de Abastecimiento
Los sistemas de rociadores pueden suministrarse a partir de una
combinación de fuentes de abastecimiento, tales como la red municipal,
depósitos elevados, bombas, depósitos de presión, ríos, lagos, pozos, etc.
En teoría una sola fuente de abastecimiento pudiera parecer suficiente
para obtener una protección satisfactoria. Sin embargo, si existiese una sola
fuente de aprovisionamiento, esta pudiera encontrarse temporalmente fuera de
servicio; quedar inutilizada antes de que comience el incendio o antes de que
se logre extinguirlo; o, en el momento de urgencia, puede ocurrir que la presión
o su capacidad estén por debajo de lo normal. Por lo tanto, la necesidad de
disponer de una fuente de aprovisionamiento secundaria dependerá del valor y
fiabilidad de la fuente principal, de la importancia del riesgo que se desee
59
proteger, de la superficie, de la altura y del tipo de construcción del edificio, de
la actividad que se desarrolla en su interior y de la exposición a posibles
incendios exteriores.
Ocasionalmente se necesitan tres fuentes de aprovisionamiento,
especialmente cuando ni la principal ni la secundaria se consideran totalmente
satisfactorias o no inspiran suficiente confianza.
4.1.1 Conexiones al Abastecimiento Público de Agua
La fuente principal, con preferencia, de suministro de agua para los
sistemas de rociadores automáticos es la conexión a un abastecimiento
municipal de agua fiable y con capacidad y presión adecuadas. Para determinar
esta adecuación, se le debe prestar atención no solo a la capacidad y presión
normal de sistema, sino también a los probables caudales y presiones mínimos
de que se disponga en el momento más desfavorable, como puede ser en los
meses de verano, y cuando el sistema este sujeto a fuertes demandas o
durante situaciones de urgencia causadas por inundaciones o por el invierno.
Generalmente estas condiciones se denominan “bajas estacionales”.
También es importante tener en cuenta el diámetro y la disposición de las
conducciones urbanas y de las líneas de alimentación a partir del suministro
publico de agua. Una excelente forma de abastecerse es hacer la conexión a
una de las grandes conducciones principales de la red urbana que este
alimentada desde dos puntos, o a dos conducciones de un sistema de red. Las
conducciones publicas inferiores a 150 mm de diámetro nominal (6 pulgadas)
se consideran generalmente inadecuadas y no merecen confianza. Tampoco
son deseables las conexiones a condiciones de extremo ciego; si la autoridad
competente exige la instalación de contadores de agua, estos deben ser del tipo
aprobado por el servicio de incendios.
60
Es necesario efectuar pruebas de caudal y de presión en diferentes
condiciones de demanda para determinar la cantidad de agua de servicio
público que existe disponible para la protección contra incendios.
4.1.2 Interconexiones entre Abastecimientos de Aguas Privados y
Públicos.
Cuando se necesita un abastecimiento secundario para suplementar el
abastecimiento de la red pública, pueden conectarse ambos abastecimientos de
forma que alimenten a un único sistema de protección y lucha contra el fuego.
Cuando la tubería principal del servicio privado contra incendios procede
de una fuente no potable y está conectada a la red pública, se dice que los
sistemas están interconectados. En algunos lugares estas interconexiones
pueden estar prohibidas o estrictamente reguladas por las autoridades
sanitarias.
Cuando se utilice agua potable para abastecer los sistemas de
rociadores, puede ser obligatoria la instalación de válvulas de retención dobles
y de válvulas anti-reflujo en las zonas de presión reducidas. Todos estos
dispositivos pueden proteger los sistemas de abastecimiento público de agua
de peligros de contaminación, pero los proyectistas deben conocer su costo y
sus necesidades de mantenimiento así como el impacto negativo que pueden
causar sobre el abastecimiento y la presión necesaria para los sistemas de
rociadores. En la norma NFPA 24 (Norma para la Instalación del Servicio de
Bomberos de Red Privada y sus Accesorios) ofrece orientaciones para la
instalación de tales dispositivos.
4.1.3 Depósitos de Gravedad
Una buena fuente principal de abastecimiento de agua puede ser un
depósito de gravedad o elevado. Con capacidad y elevación suficiente, puede
aceptarse como suministro único. Los detalles de la construcción, calentamiento
y mantenimiento de los depósitos de gravedad se dan en la norma para
depósitos de agua para protección privada contra el fuego, (NFPA 22 Norma
para Tanques de agua para Protección Contra Incendios Privado). Para la
61
determinación de las dimensiones y elevación del depósito, debe tenerse en
cuenta el número de rociadores que pueda preverse que funcionen
simultáneamente, la duración de la operación de lucha contra el fuego, la
disposición de las tuberías de alimentación subterráneas y la provisión de
tomas de agua fijas para mangueras y conexiones para el servicio de
bomberos.
4.1.4 Depósitos de Aspiración
Con
la
aparición
de
los
sistemas
de
rociadores
diseñados
hidráulicamente, el empleo de depósitos de gravedad para la protección contra
incendios ha decrecido. La aplicación de bombas de incendio combinadas con
depósitos de aspiración ha aumentado sustancialmente. La NFPA 22 contiene
detalles respecto a este tema.
4.1.5 Bombas contra Incendios
Una bomba contra incendios para la que se disponga a la vez una buena
fuente de energía y una buena fuente de suministro de agua para bombeo por
aspiración, puede constituir una buena alimentación secundaria y en algunos
casos, puede considerarse como una fuente de abastecimiento principal.
Habiendo suficiente agua, la bomba contra incendios es capaz de mantener una
presión elevada durante largos periodos de tiempo y puede ser parte
fundamental de instalaciones que requieran mayores presiones de agua de las
que se podrían obtener por otros medios. Para más detalles sobre fuentes de
alimentación, construcción, instalación, métodos de mando y funcionamiento de
las bombas, consultar la norma NFPA 20 (Norma para la Instalación de Bombas
de Protección Contra Incendios).
La mayoría de las bombas de incendio funcionan con motores eléctricos
o diesel. Si se dispone de una fuente fiable de energía en todo momento, lo
más aconsejable es la propulsión eléctrica. En caso contrario se emplea un
motor diesel. En algunas instalaciones especiales, como por ejemplo los
hospitales, puede emplearse un generador diesel de emergencia para
suministrar energía al motor eléctrico. El empleo de una bomba de incendios
62
diesel en una instalación de este tipo elimina la necesidad de una buena parte
de la potencia del generador de emergencia.
El control automático de las bombas eléctricas centrifugas se dispone de
forma que impida frecuentes arrancadas del motor, bien iniciando el rodaje
continuo hasta su parada manual o mediante un temporizador que para
automáticamente el motor solo después de un periodo determinado de
funcionamiento.
4.1.6 Depósitos de Presión
Los depósitos de presión tienen distintas aplicaciones para la protección
por medio de rociadores automáticos. Una limitación importante es el pequeño
volumen de agua que puede guardarse en estos depósitos. Cuando se acepte
como fuente de aprovisionamiento de agua un depósito de presión pequeño, el
sistema se denomina de abastecimiento reducido.
En las situaciones en que pueda suministrarse un volumen adecuado de
agua procedente de una fuente de aprovisionamiento pública o privada, pero
cuya presión no fuera suficiente para alimentar directamente el sistema de
rociadores, el depósito de presión produce una buena presión inicial para que
entren en acción los primeros rociadores; puede emplearse este suministro
mientras las bombas de incendio arrancan automáticamente para aumentar la
presión del suministro.
En los edificios altos donde la presión de la red pública de los
abastecimientos de agua es demasiado baja para realizar una distribución
efectiva del agua a partir de los rociadores situados a mayor altura, pueden
emplearse depósitos de presión para alimentar tales rociadores durante el
tiempo necesario para que el servicio público de bomberos comience a
suministrar agua a través de sus propias conexiones.
Cualquiera de los tipos de depósitos de presión que se proponga
emplear exige una consideración especial y un análisis de la capacidad de
63
agua, de su emplazamiento y de la disposición de las conexiones al sistema de
rociadores. Generalmente, se exige una aprobación específica de todas las
instalaciones de este tipo. Para más detalles sobre construcción, instalación y
mantenimiento de los depósitos de presión (NFPA 22 Norma para Tanques de
agua para Protección Contra Incendios Privado)
4.1.7 Conexiones para el Servicio de Bomberos
Cuando se presenten circunstancias que obliguen a entrar en acción a un
considerable número de rociadores, el abastecimiento de agua tanto de la red
pública como de los depósitos propios puede no ser suficiente tanto en cuanto a
volumen como en cuanto a presión. Además, la presión de muchos servicios de
abastecimiento de agua públicos puede reducirse considerablemente al
aplicarse los chorros de extinción a partir de los hidrantes públicos o privados.
En tales casos, el servicio municipal de bomberos puede bombear agua hacia el
sistema de rociadores a través de una conexión. Por lo tanto, las conexiones
para uso exclusivo de bomberos son una parte integral de los sistemas de
rociadores.
Las conexiones para el servicio de incendios deben ser de tipo aprobado,
de fácil acceso y bien señalizadas. Cada conexión debe estar provista de una
válvula de retención, pero no de compuerta. Debe tener un drenaje adecuado y
un dispositivo de purga aprobado, entre la válvula de retención y el
acoplamiento exterior para mangueras. Otros detalles acerca de la instalación y
diámetros de las tuberías se dan en la norma NFPA 13 (Instalación de sistemas
de rociadores).
En caso de urgencia, el servicio de incendios puede bombear agua
desde los hidrantes públicos u otras fuentes a través de sus propias mangueras
hacia el sistema
de rociadores, hacia los hidrantes privados o a otras
conexiones de manguera, empleando un acoplamiento doble hembra, si las
demás conexiones para alimentación de agua tuvieran válvulas de retención o
válvulas de compuerta que puedan estar cerradas.
64
4.2
Influencia de Distintos Factores sobre las Necesidades de
Abastecimiento de Agua
El abastecimiento de agua necesario para los sistemas de rociadores
plantea cuestiones que no se resuelven con respuestas específicas, excepto
cuando los sistemas de rociadores están diseñados para que todas las cabezas
de la zona de incendio descarguen agua. Si se dispone de una fuente de
suministro de agua que pueda alimentar a todos los rociadores no hay
problema, pero un suministro de agua en estas condiciones rara vez existe,
excepto cuando se trate de sistemas pequeños. La demanda de agua de
cualquier sistema de rociadores que se prevea que entren en acción
simultáneamente, pero esto depende de tantos factores que no se puede dar
una solución matemática exacta.
La Tablas para rociadores de la NFPA, indican que en el 93 por ciento de
los incendios que se declaran en edificios dotados de rociadores, únicamente
se abren menos de 20. La experiencia indica que con un suministro de agua
suficiente, el porcentaje del mal funcionamiento de los rociadores es muy bajo.
Por lo tanto, el problema clave es el suministro de agua, especialmente en
grandes sistemas de rociadores y en sistemas que protegen riesgos superiores
a los normales. NFPA 13 (Instalación de sistemas de rociadores).
Los factores que afectan fundamentalmente al número de rociadores que
intervienen en un incendio y, por lo tanto, que deben considerarse para la
determinación de las necesidades del suministro de agua son los siguientes.
4.2.1 Riesgos de la Actividad (incluyendo la Declaración de un Fuego
Rápido Generalizado y la Emisión Potencial de Calor)
Este es el factor más importante cuya evaluación requiere su juicio
experto. Cuando exista el peligro de incendio de producción rápida y
generalizada, es generalmente necesario disponer de agua suficiente para que
funcionen todos los rociadores de una zona dada.
65
4.2.2 Presión Inicial del Agua
A una presión de 15 [psi] un rociador normal de ½” descarga 22 [gpm] en
una superficie de 130 [pies^2]. A 30 [psi] esta descarga es de 31[gpm] y a 50
[psi] de 40 [gpm]. (NFPA 13 Instalación de sistemas de rociadores, Sección
N°7: Abastecimiento de Agua).Por lo tanto a mayor presión, la descarga es
proporcionalmente mayor. Si la descarga es mayor, también lo es la posibilidad
de controlar el fuego con menor número de rociadores y por tanto, menor
cantidad de agua de la que sería necesaria si existieran más rociadores.
4.2.3 Techos Altos y Corrientes de Aire
Cuando los techos son de altura superior a la habitual, existe mayor
posibilidad de que se formen corrientes de aire que se lleven el calor, alejándolo
de los rociadores situados directamente encima del foco del incendio, lo que
produce no solamente un retraso de la aplicación del agua sino también la
apertura de rociadores distantes del punto de origen del fuego. Generalmente,
se necesitará mayor cantidad de agua cuando se den estas condiciones. Se
presta la misma situación en los locales donde se forman fácilmente corrientes
de aire, tales como los que tienen grandes aberturas en los costados por las
que el viento puede alejar el calor de los rociadores situados directamente
sobre el foco del fuego.
4.2.4 Aberturas Verticales sin Protección
Los sistemas de rociadores para los edificios de varias plantas se
calculan generalmente sobre la presunción de que el fuego puede dominarse
dentro de la planta en que se origina. Cuando existan aberturas verticales
carentes de protección por donde el fuego puede propagarse en dirección
ascendente, debe preverse que se abran más rociadores, particularmente en el
caso de que el fuego se origine cerca de las aberturas verticales. Cuando tanto
los materiales de construcción como el contenido sean de alta combustibilidad,
las zonas comunicadas deberán considerarse como un solo sector de incendio.
66
Esto significa mayor cantidad de agua, tuberías de mayor diámetro en las
conducciones de alimentación principal y en las ascendentes.
4.2.5
Sistema de Tubería Seca Frente a otro de Tubería Húmeda
Debido al retraso que significa la expulsión del aire de los sistemas de
tubería seca, al declararse un incendio debe preverse que se abrirán más
rociadores y la posibilidad de que mayor número de éstos se abran en caso de
incendio planteando una mayor demanda de agua de la que se ocasionaría en
una superficie más reducida. Para tener en cuenta este retrato, se aumenta la
superficie de proyecto en un 30 %. (NFPA 13
Instalación de sistemas de
rociadores, Sección N°7: Abastecimiento de Agua)
4.2.6 Obstáculos y Espacios Ocultos en el Suelo y en el Techo
Las vigas, luminarias y conductos de la calefacción y aire acondicionado
pueden impedir la distribución del agua hasta el punto en que haya que instalar
otros rociadores para tener en cuenta esos obstáculos, lo que hará que haya
que instalar más rociadores en esa zona. Los obstáculos sobre el suelo, como
las divisiones y mamparas, requieren un tratamiento similar.
Los espacios combustibles ocultos tienen también un serio impacto sobre
el diseño de las zonas protegidas con rociadores. Si no están protegidos,
normalmente hay que instalar el doble de rociadores en esa zona para evitar la
propagación incontrolada del fuego.
4.3
Requisitos de Abastecimiento de Agua Para Sistemas de
Rociadores Automáticos.
Dejando de lado los problemas generales que se plantean al calcular las
necesidades de abastecimiento de agua, los peligros de incendio que presentan
las distintas actividades que se desarrollan en edificios han posibilitado el
establecimiento de tablas para determinar la demanda de los sistemas de
rociadores. La actividad es el factor primordial muy por delante de otros factores
influyentes.
67
Las tablas contenidas en la Norma para rociadores de la (NFPA 13
Instalación de sistemas de rociadores, Sección N°1. 1-6 Nivel de Protección),
clasifica los riesgos de las distintas actividades con el objeto de calcular los
caudales necesarios de agua en varios grupos especificando un suministro
mínimo para cada uno de ellos.
Siempre que se empleen bombas de incendios se exige que sean de
dimensiones normalizadas y caudales adecuados. Para el funcionamiento
continuo de las mismas es necesario que la capacidad del suministro en donde
aspiran sea suficiente. En el caso de depósitos presurizados de instalación
debe cumplir los requisitos de la norma para depósitos de agua de la NFPA
(Norma para la Instalación de Bombas de Protección Contra Incendios).
Cuando se requiere una combinación de suministros, para mayor
garantía de abastecimiento, se aconseja que el caudal individual de cada uno
de ellos sea equivalente a las necesidades mínimas del sistema.
4.3.1 Actividades de Riesgo Ligero
Solamente se definirá este riesgo, ya que es el empleado para el Edificio
Luis Christen Adams de la Facultad de Ciencias de la Ingeniería en la
Universidad Austral de Chile.
Actividades de riesgo ligero son los apartamentos y viviendas, edificios
de oficinas y espacios destinados al público de restaurante y hospitales. En
estos edificios, la emisión potencial de calor es baja, los espacios se encuentran
generalmente subdivididos y un número pequeño de rociadores puede
normalmente
dominar
cualquier
fuego.
En
los
sistemas
calculados
hidráulicamente, un buen punto de partida para el cálculo de abastecimiento de
agua sería 150 gpm (586 l/min) para los rociadores mas 100 gpm (387 l/min)
para el funcionamiento de las mangueras. (NFPA 13 Instalación de sistemas de
rociadores, Sección N°5. 5.2 Método de Control de Incendios para el Riesgo de
Ocupación)
El Abastecimiento de agua para el Edificio Luis Christen Adams de la
Facultad de Ciencias de la Ingeniería en la Universidad Austral de Chile,
68
proviene de una matriz que viene de la Calle General Lagos, la cual abastece
al Campus Miraflores, de la que recibe el agua a una presión de 18 y 20 m.c.a,
diámetro de la Matriz de Asbesto de Cemento de 200 [mm], por donde llega a
una cámara ubicada en la Av. Rector Aravena, donde se reduce a una tubería
de PVC de 110 Ø mm, la cual abastece el Edificio. (Información entregada por
Sr. David Troncoso, Aguas Décima S.A., Oficina Técnica, Dirección Huemul #
519, cuidad Valdivia.)
69
Capitulo V
DISEÑO Y CALCULO DEL SISTEMA
5.1
Consideraciones de Diseño.
El proyecto busca satisfacer un aspecto de seguridad para el resguardo
de personas e inmuebles dentro del edificio dado un siniestro, mediante un
mecanismo de extinción y control del fuego, necesario y de gran efectividad en
los primeros minutos de una vez declarado un foco de incendio, donde es
posible controlar dichos puntos de incendio para su posterior extinción apoyado
en segunda instancia por otros medios de acción contra el fuego,
complementando así un procedimiento que en esencia busca tener el máximo
de protección de acuerdo a las necesidades y potenciales riesgos, no olvidando
que a medida que aumenta la seguridad existe también un alza en los costos,
de manera que se busca equilibrar la razón precio calidad, teniendo en algunos
casos un riguroso criterio de implementación, tomando precauciones y
consideraciones con la norma, como también un criterio especializado de
protección dando una buena interpretación a la realidad de la misma, sin
sobredimensionar en el acto la seguridad requerida, lo que hace un edificio más
seguro que busca cumplir las normas y necesidades de seguridad.
En base a lo anterior el proyecto surge como un estudio a la
implementación de un sistema de esta naturaleza, dado el caso en cuanto a la
infraestructura, y las características propias de un edificio ya construido, el
estimar un diseño que dé cuenta de las magnitudes que se manejan,
características hidráulicas, costos y aspectos afines que involucra el proyecto.
El diseño se basa en la Norma para Instalación de Sistemas de
Rociadores NFPA 13, de ésta se extraen las consideraciones correspondientes,
se aplican las especificaciones de diseño explicitadas en el ella, además de
una revisión de bibliografía de Mecánica de Fluidos e Hidráulica. Cabe destacar
que la norma mencionada es de proceder americano por lo que en partes del
70
procedimiento se adoptan unidades de esta naturaleza, sin embargo se da
reconocimiento de la misma cuyos alcances a nivel nacionales son tales que se
puede decir que está en su mayoría incorporada en la Nch 2095 of 200, Para la
Instalación de Rociadores.
5.2 Criterios de Diseño:
a) Dimensiones Generales Edificio:
 1 piso : 1.475 m2
 2 piso: 885 m2
b) Clasificación NFPA del Producto almacenado: Riesgo Leve
c) Clasificación Tipo Rociador : Rociador Respuesta Rápida (QR)
d) Clasificación del Sistema de Diseño: Sistema en Malla
e) Materiales y Dimensionamiento de Tuberías: ASTM 795
f) Método de Diseño: Método Hidráulico Área/Densidad
g) Distanciamiento de Splinklers:

Mínimo entre Splinklers: 1,8 m

Máximo entre Splinklers: 4,5 m

Mínima entre Splinklers y paredes: 0,1 m

Máxima entre Splinklers y paredes: 2,2 m
h) Presión Mínima requerida en el ultimo Splinklers: 7 psi
i) Diámetro Mínimo de cañería para alimentación de Splinklers: 1 pulg
j) Capacidad de autonomía Sistema : 0,5 h
k) Área Máxima cubierta por Splinklers: 225 pie2 ( 21 m2) ( Ver Anexo N°7)
71
5.3 Desarrollo del Cálculo.
5.3.1 Metodología del Cálculo
Para determinar la demanda de agua requerida por el sistema de
Splinklers del Edificio Luis Christen Adams de la Facultad de Ciencias de la
Ingeniería en la Universidad Austral de Chile se utilizara el método de
Diseño/Densidad, el cual se basa en la determinación de la densidad de agua
por unidad de área requerido para el combate eficaz de incendios, el que se
obtiene a partir de la superficie total de la instalación a proteger y la designación
del tipo de amenaza, de acuerdo a lo establecido en el siguiente grafico:
FIGURA Nº 5.1 Grafico Área/ Densidad
(NFPA 13 – Sección 5: Métodos de Diseño)
72
5.4
Fórmulas para Cálculo Hidráulico
a) Caudal Inicial
b) Número de rociadores
c) Número de Áreas
# Areas 
Superficie 1 Piso
Superficie Diseño
d) Área Cobertura por Splinklers
# Area Cobertura por Splinklers 
Superficie 1 Piso
# Splinklers
e) Caudal en el Rociador
Donde
Q : Caudal. [l/min]
K : Factor K, descarga relativa
p v : Presión en bar.
La identificación de los rociadores según su diámetro de orificio debe
corresponder a lo indicado en el Anexo Nº 2.
f) Pérdida del Carga Fórmula de Hazen Williams
4,52 Q 1,85
j  1,85 4,87
C d
73
Donde:
p : Resistencia friccional en [lb/ pulg2] por pie de tubería
Q : Flujo en [gpm]
d : Diámetro interior en [pulg]
C : Coeficiente de pérdida por fricción.
g) Pérdidas Primarias
Donde:
L: Longitud de la tubería. [pie]
J: Pérdida del Carga Fórmula de Hazen Williams
h) Pérdidas Secundarias:
Donde:
Lequivalente : Fittings y Accesorios. (Ver ANEXO 5)
J: Pérdida del Carga Fórmula de Hazen Williams
74
5.5 Cálculo (Primer Piso)
FIGURA Nº 5.2 Bosquejo Planta Primer Piso
75
5.5.1 Datos de Diseño, Según FIGURA 5.1:
Clasificación de la Ocupación
Densidad de diseño
Área de Diseño
Cobertura por Rociador
:
:
:
:
Riesgo Leve
0,07
1475 m2
279 m2
Según CUADRO N° 9, para Riesgo Leve el área Protegida debe ser no
menor a 20,9 m2 (NFPA 13 – Sección 5: Métodos de Diseño)
Numeros de Splinklers 
Según
Plano,
15.876 pie 2
 70,56  71 Rociadores
225 pie 2
Las
distancias
propuestas
cumplen
con
los
distanciamientos máximos y mínimos indicados en el punto g) de los criterios de
diseño, se requieren 74 rociadores.
Por lo cual
se determinara
para el caso más desfavorable, es decir 74
rociadores.
Número de Áreas:
# Areas 
Superficie 1 Piso
Superficie Diseño
# Areas 
1475 m 2
 5,28  6 Areas
279 m 2
# Area Cobertura por Splinklers 
Superficie 1 Piso
# Splinklers
# Area Cobertura por Splinklers 
1475 m 2
 19,9m 2
74
Dada que el área de cobertura es inferior al máximo establecido por la
Norma NFPA 13 (Ver punto (k) Criterios de Diseño, se acepta la
configuración propuesta.
76
5.5.2 Tasa de Aplicación de Agua contra Incendio.
De acuerdo a la Norma NFPA13, la ocupación de la planta del Primer
Piso cae dentro de la categoría Leve, la cual posee las siguientes
características:
 Cantidad de Combustible : Muy Baja
 Combustibilidad de Producto Almacenado : Muy Baja
 Cantidad de Calor Liberado: Baja
El grafico de Área/ Densidad mostrado en la figura 6.1 indica que para un área
de diseño de 15.876 m2
y una categoría Leve, la tasa de aplicación
corresponde a 0,07 [gpm/pie2].
Por lo tanto utilizaremos la Formula (3.16):
Caudal Inicial.
Qi  Densidad de diseño  Cobertura maxima
Q  Q(1 area Splinklers )
 1475
Q(1 area Splinklers )  0,07  
2
 0,3048
Q  185GPM
 1
   
 6
5.5.3 Selección de Splinklers.
Como se menciono anteriormente, el sistema de Splinklers está
compuesto por 6 Zonas. El sistema se compone en su totalidad de:
-
8 ramales de 5 Splinklers
-
4 ramales de 7 Splinklers
-
2 ramales de 3 Splinklers
-
14 Splinklers Laterales
Bajo el concepto de funcionamiento de 1 Zona por aplicación, cada zona
será considerada para el caso más desfavorable, es decir 7 Splinklers:
El flujo unitario por Splinklers se calcula según formula (3.20):
Q
Caudal Q i GPM 
Cantidad de Splinklers
(3.20)
77
Q
185GPM 
 26,4 GPM
7
Para el diseño del sistema se consideraran Splinklers con un coeficiente
de descarga K =5,8 (Ver CUADRO N° 3), con que se tiene la presión requerida
en el Splinklers más lejano:
Q2
P 2
K
 26,4 2
P  
2
 5,8

  P  20,72 psi

La Norma NFPA 13 fija una presión mínima de 7 psi en el Splinklers más
lejano, por lo que se considera óptima la selección. Por tanto ahora se
desarrollara el Cálculo Hidráulico por Tramos.
5.5.4 Cálculos Hidráulicos por Tramos.
FIGURA Nº 5.3 Área de Diseño
78
5.5.4.1
Tramo AB
Datos:
N° Splinklers: 1
Q A  26,4 GPM
PA  20,7 psi
L  14,10 pie
  1"
Coef. de Descarga k  5,8
C  120 (ASTM 795)
Pérdida de Carga:
4,52 Q 1,85
4,52  26,41,85
j  1,85 4,87  j 
C d
1201,85  14,87
j AB  0,274
Pérdidas Primarias
p PAB  L  J
p PAB  14,10  0,274  PPAB  3,86 psi
Pérdidas secundarias:
Accesorios Longitud Equivalente (pie) Cantidad total
Codo 90 ° 1”
0,5
2
1
Tee
1,7
2
3,4
Total
4,4
p SAB  L EQUIVALENT E  J
p SAB  (2  0,5)  ( 2  1,7)   0,274  PSAB  1,20 psi
Pérdida Total de Presión:
pTAB  PPAB  P
PTAB  5,06 psi
SAB
79
5.5.5.2
Tramo BC
Datos:
N° Splinklers: 1
L  12,1 pie
  1"
Coef. de Descarga k  5,8
C  120 (ASTM 795)
Presión en B:
p B  PPAB  P
TAB
PB  20,7  5,06 psi
PB  25,76 psi
Caudal Rociador B:
QB  K P
Q B  5,8 25,76
Q B  29,44 GPM
Caudal Tramo BC.
Q BC  Q A  Q B
Q BC  26,4  29,4
Q BC  55,8 GPM
Pérdida de Carga:
j
j AB
4,52 Q 1,85
4,52  55,81,85

j

C 1,85 d 4,87
1201,85  14,87
 0,596
Pérdidas Primarias
p PBC  L  J
p PBC  12,10  0,596  PPBC  7,21 psi
80
Pérdidas secundarias:
Accesorios Longitud Equivalente (pie)
1 Te
1,7
p SBC  L EQUIVALENTE  J
p SBC  1,7  0,596  PSBC  1,01 psi
Pérdida Total de Presión:
pTBC  PPBC  P
SBC
PTBC  8,22 psi
5.5.5.3
Tramo CD
Datos:
N° Splinklers: 1
L  10,17 pie
  1"
Coef. de Descarga k  5,8
C  120 (AS TM 795)
Presión en C:
pC  PB  P
TBC
PC  25,7  8,22 psi
PC  33.9 psi
Caudal Rociador C:
QC  K P
QC  5,8 33.9
QC  33.7 GPM
81
Caudal Tramo CD.
QCD  QBC  Q C
QCD  55,8  29,4
QCD  85,2 GPM
Pérdida de Carga:
j
jCD
4,52 Q1,85
4,52  85,21,85

j

C 1,85d 4,87
1201,85  14,87
 0,428
Pérdidas Primarias
p PCD  L  J
p PCD  12,10  0,428  PPCD  5,17 psi
Pérdidas secundarias:
Accesorios Longitud Equivalente (pie)
1 Te
1,7
p SCD  L EQUIVALENTE  J
p SCD  1,7  0,428  PSCD  0,72 psi
Pérdida Total de Presión:
pTCD  PPCD  P
SCD
PTCD  5,89 psi
5.5.5.4
Tramo DE
Datos:
N° Splinklers: 1
L  4,1 pie
  1"
Coef. de Descarga k  5,8
C  120 (AS TM 795)
82
Presión en D:
p D  PC  P
TCD
PD  33,9  5,89 psi
PD  39,79 psi
Caudal Rociador D:
QD  K P
QD  5,8 39,79
QD  36,59 GPM
Caudal Tramo DE.
QDE  QCD  Q D
QDE  85,2  36,59
QDE  121,79 GPM
Pérdida de Carga:
j
j DE
4,52 Q1,85
4,52  121,791,85

j

C 1,85d 4,87
1201,85  14,87
 0,318
Pérdidas Primarias
p PDE  L  J
p PDE  4,1  0,318  PPDE  1,30 psi
Pérdidas secundarias:
Accesorios Longitud Equivalente (pie)
1 Tee
1,7
p SDE  L EQUIVALENTE  J
p SDE  1,7  0,318  PSDE  0,54 psi
Pérdida Total de Presión:
pTDE  PPDE  P
PTDE  1,84 psi
SDE
83
5.5.5.5
Tramo FE
Datos:
N° Splinklers: 1
L  4,5 pie
  1,5"
Coef. de Descarga k  5,8
C  120 (AS TM 795)
Presión en E:
p E  PD  P
TDE
PE  39,79  1,84 psi
PE  41,63 psi
Caudal Rociador E:
QE  K P
QE  5,8 41,63
QE  27,42 GPM
Caudal Tramo FE.
QFE  QDE  Q E
QFE  121,79  27,42
QFE  149,21 GPM
Pérdida de Carga:
j
j DE
4,52 Q1,85
4,52  149,211,85

j

C 1,85d 4,87
1201,85  1,5 4,87
 0,938
Pérdidas Primarias
p PFE  L  J
p PFE  4,5  0,918  PPFE  4,13 psi
84
Pérdidas secundarias:
p SFE  L EQUIVALENTE  J
p SFE  0
Pérdida Total de Presión:
pTFE  PPFE  P
SFE
PTFE  4,13 psi
5.5.5.6
Tramo GF
Datos:
N° Splinklers: 1
L  14,7 pie
  2,0"
Coef. de Descarga k  5,8
C  120 (AS TM 795)
Presión en F:
p F  PE  P
TFE
PF  41,63  4,13 psi
PF  45,76 psi
Caudal Rociador F:
QF  K P
QF  5,8 45,76
QF  29,2 GPM
Caudal Tramo GF.
QGF  QFE  Q F
QGF  149,2  29,2
QGF  178,4 GPM
85
Pérdida de Carga:
4,52 Q1,85
4,52  178,41,85
j  1,85 4,87  j 
C d
1201,85  2 4,87
jGF  0,322
Pérdidas Primarias
p PGF  L  J
p PGF  14,7  0,322  PPGF  4,73 psi
Pérdidas secundarias:
p SGF  L EQUIVALENTE  J
p SGF  0
Pérdida Total de Presión:
pTGF  PPGF  P
SGF
PTGF  4,73 psi
5.5.5.7
Tramo HG
Datos:
N° Splinklers: 1
L  117,7 pie
  2"
Coef. de Descarga k  5,8
C  120 (AS TM 795)
Presión en G:
pG  PF  P
TGF
PG  45,76  4,73 psi
PG  50,49 psi
86
Caudal Rociador G:
QG  K P
QG  5,8 50,49
QG  12,90 GPM
Caudal Tramo HG.
QHG  QFG  Q G
QHG  178,4  12,90
QHG  191,3 GPM
Pérdida de Carga:
j
j DE
4,52 Q1,85
4,52  191,31,85

j

C 1,85d 4,87
1201,85  2 4,87
 0,366
Pérdidas Primarias
p PHG  L  J
p PHG  117,7  0,366  PPHG  43,07 psi
Pérdidas secundarias:
Accesorios
Longitud Equivalente (pie)
1 Codo 90° 2” 1,1
p SHG  L EQUIVALENTE  J
p SHG  1,1  0,366
PSHG  0,40 psi
Pérdida Total de Presión:
pTHG  PPHG  P
PTHG  43,47 psi
SHG
87
5.5.5.8
Tramo IH
Datos:
N° Splinklers: 1
L  1,6 pie
  2"
Coef. de Descarga k  5,8
C  120 (AS TM 795)
Presión en G:
p H  PG  P
THG
PH  50,49  43,47 psi
PH  93,96 psi
Caudal del Tramo HG = Caudal del Tramos IH
Caudal Tramo IH.
QIH  191,3 GPM
Pérdida de Carga:
j
j IH
4,52 Q1,85
4,52  191,31,85

j

C 1,85d 4,87
1201,85  2 4,87
 0,366
Pérdidas Primarias
p PIH  L  J
p PIH  1,6  0,366  PPIH  0,58 psi
Pérdidas secundarias:
Accesorios Longitud Equivalente (pie) Cantidad total
Codo 90 ° 2”
1,7
2
3,4
Válvula Reten.
2,7
1
2,7
Válvula Comp.
0,4
1
0,4
Total
6,5
88
p SIH  L EQUIVALENTE  J
p SIH  6,5  0,366
PSIH  2,39 psi
Pérdida Total de Presión:
pTIH  PPIH  P
SIH
PTIH  2,98 psi
5.5.5.9
Tramo JI
Datos:
N° Splinklers: 1
L  94,4 pie
  4"
Coef. de Descarga k  5,8
C  120 (AS TM 795)
Presión en I:
p I  PH  P
TIH
PI  93,96  2,98 psi
PI  96,94 psi
Caudal del Tramo IH = Caudal del Tramos IJ
Caudal Tramo IJ.
QJI  191,3 GPM
Pérdida de Carga:
4,52 Q1,85
4,52  191,31,85
j  1,85 4,87  j 
C d
1201,85  4 4,87
j JI  0,0125
Pérdidas Primarias
p PJI  L  J
p PJI  94,4  0,0125  PPJI  1,18 psi
89
Pérdidas secundarias:
Accesorios
Longitud Equivalente (pie) Cantidad total
Codo 90 ° 4”
Codo 45° 4”
Válvula Reten.
Válvula Comp.
10
4
22
1
6
4
1
2
Total
60
16
22
2
100
p SJI  L EQUIVALENTE  J
p SJI  100  0,0125
PSJI  1,25 psi
Pérdida Total de Presión:
pTJI  PPJI  P
SJI
PTJI  2,43 psi
5.5.10 Cálculo de Requerimientos Totales del Sistema Planta Primer Piso.
Presión total (J):
PT  PI  PJI
PT  96,94  2,43 psi
P  99,37psi
T
Caudal Total (J):
Q  191,3 GPM
T
 En unidades SI:
Presión total (J):
P  69,8 m.c.a
T
Caudal Total (HI):
l
Q  12,1  
T
s
90
5.6
Cuadro Operativo Sistema Rociadores
CUADRO N° 13 Cuadro Operativo Sistema de Rociadores Planta Primer
Piso.
(NFPA 13 – Sección 8: Aceptación del Sistema)
91
5.7
Cálculo (Segundo Piso)
FIGURA Nº 5.4 Bosquejo Planta Segundo Piso
5.7.1 Datos de Diseño, Según FIGURA 5.1:
Clasificación de la Ocupación
Densidad de diseño
Área de Diseño
Cobertura por Rociador
:
:
:
:
Riesgo Leve
0,07
885 m2
279 m2
Según CUADRO N° 9, para Riesgo Leve el área Protegida debe ser no
menor a 20,9 m2 (225 pie2) (NFPA 13 – Sección 5: Métodos de Diseño)
Numeros de Splinklers 
9,203 pie2
 40,90  41 Rociadores
225 pie2
Según Plano de Segundo Piso, Las distancias propuestas cumplen con
los distanciamientos máximos y mínimos indicados en el punto g) de los
criterios de diseño, se requieren 42 rociadores.
92
Por lo cual
se determinará
para el caso más desfavorable, es decir 42
rociadores.
Número de Áreas:
# Areas 
Superficie 2 Piso
Superficie Diseño
# Areas 
855 m 2
 3,06  4Areas
279 m 2
# Area Cobertura por Splinklers 
Superficie 2 Piso
# Splinklers
# Area Cobertura por Splinklers 
855 m 2
 20.3m 2
42
Dada que el área de cobertura es inferior al máximo establecido por la
Norma NFPA 13 (Ver punto (k) Criterios de Diseño, se acepta la
configuración propuesta.
5.7.2 Tasa de Aplicación de Agua contra Incendio.
De acuerdo a la Norma NFPA13, la ocupación de la planta del Segundo
Piso cae dentro de la categoría Leve, la cual posee las siguientes
características:
 Cantidad de Combustible : Muy Baja
 Combustibilidad de Producto Almacenado : Muy Baja
 Cantidad de Calor Liberado: Baja
El grafico de Área/ Densidad mostrado en la figura 6.1 indica que para un área
de diseño de 885 m2 y una categoría Leve, la tasa de aplicación corresponde a
0,07 [gpm/pie2]. Por lo tanto utilizaremos la Formula (3.16):
Caudal Inicial.
Qi  Densidad de diseño  Cobertura maxima
93
Q  Q(1 area Splinklers )
 855
Q (1 area Splinklers )  0,07  
2
 0,3048
Q  161GPM
 1
   
 4
5.7.3 Selección de Splinklers.
Como se menciono anteriormente, el sistema de Splinklers está
compuesto por 4 Zonas. El sistema se compone en su totalidad de:
-
6 ramales de 4 Splinklers
-
2 ramales de 6 Splinklers
-
6 Splinklers Laterales
Bajo el concepto de funcionamiento de 1 Zona por aplicación, cada zona
será considerada para el caso más desfavorable, es decir 6 Splinklers:
El flujo unitario por Splinklers se calcula según formula (3.20):
Q
Caudal Q i GPM 
 26,4 GPM
Cantidad de Splinklers
Q
161GPM
 26,8 GPM
6
Para el diseño del sistema se consideraran Splinklers con un coeficiente
de descarga K =5,8 (Ver CUADRO N° 3), con que se tiene la presión requerida
en el Splinklers más lejano:
Q2
K2
 26,8 2
P  
2
 5,8
P

  P  24,42 psi

La Norma NFPA 13 fija una presión mínima de 7 psi en el Splinklers más lejano,
por lo que se considera óptima la selección. Por tanto ahora se desarrollara el
Cálculo Hidráulico por Tramos.
94
5.7.4 Cálculos Hidráulicos por Tramos.
FIGURA Nº 5.5 Área de Diseño Segundo Piso
5.7.4.1
Tramo AB
Datos:
N° Splinklers: 1
Q A  26,8 GPM
PA  24,4 psi
L  13,12 pie
  11/2" "
Coef. de Descarga k  5,8
C  120 (ASTM 795)
Pérdida de Carga:
j
j AB
4,52 Q1,85
4,52  26,81,85

j

C 1,85d 4,87
1201,85  1,5 4,87
 0,039
Pérdidas Primarias
p PAB  L  J
p PAB  13,12  0,039 PPAB  0,51 psi
Pérdidas secundarias:
95
Accesorios Longitud Equivalente (pie) Cantidad total
Valv. Drenaje
0,4
1
0,4
Tee
2,8
2
5,6
Total
6,0
p SAB  L EQUIVALENT E  J
p SAB  6.0  0,039 PSAB  0,23 psi
Pérdida Total de Presión:
pTAB  PPAB  P
SAB
PTAB  0,74 psi
5.7.4.2
Tramo BC
Datos:
N° Splinklers: 1
L  13,1 pie
  1"
Coef. de Descarga k  5,8
C  120 (ASTM 795)
Presión en B:
p B  PA  P
TAB
PB  24,4  0,74 psi
PB  25,14 psi
Caudal Rociador B:
QB  K P
QB  5,8 25,14
QB  29,08 GPM
Caudal Tramo BC.
96
QBC  Q A  Q B
QBC  26,8  29,08
QBC  55,88 GPM
Pérdida de Carga:
j
j AB
4,52 Q1,85
4,52  55,881,85

j

C 1,85d 4,87
1201,85  14,87
 1,099
Pérdidas Primarias
p PBC  L  J
p PBC  13,10  1,099  PPBC  14,4 psi
Pérdidas secundarias:
Accesorios Longitud Equivalente (pie)
2 Te 1”
1,7
p SBC  L EQUIVALENT E  J
p SBC  3,4  1,099  PSBC  3,7 psi
Pérdida Total de Presión:
pTBC  PPBC  P
SBC
PTBC  17,8 psi
5.7.4.3
Tramo CD
Datos:
N° Splinklers: 1
L  13,1 pie
  11/2"
Coef. de Descarga k  5,8
C  120 (ASTM 795)
97
Presión en C:
pC  PB  P
TBC
PC  25,1  17,8 psi
PC  42,9 psi
Caudal Rociador C:
QC  K P
QC  5,8 42,9
QC  33.7 GPM
Caudal Tramo CD.
QCD  QBC  Q C
QCD  55,8  33,7
QCD  89,5 GPM
Pérdida de Carga:
j
jCD
4,52 Q1,85
4,52  89,51,85

j

C 1,85d 4,87
1201,85  1,5 4,87
 0,364
Pérdidas Primarias
p PCD  L  J
p PCD  13,10  0,364  PPCD  4,77 psi
Pérdidas secundarias:
Accesorios Longitud Equivalente (pie)
2 Te 1 ½”
2,3
p SCD  L EQUIVALENT E  J
p SCD  2  2,3  0,364  PSCD  1,67 psi
Pérdida Total de Presión:
pTCD  PPCD  P
PTCD  6,44 psi
SCD
98
5.7.4.4
Tramo DE
Datos:
N° Splinklers: 1
L  13,1 pie
  2"
Coef. de Descarga k  5,8
C  120 (ASTM 795)
Presión en D:
p D  PC  P
TCD
PD  42,9  6,44 psi
PD  49,34 psi
Caudal Rociador D:
QD  K P
QD  5,8 49,34
QD  40,74 GPM
Caudal Tramo DE.
QDE  QCD  Q D
QDE  89,5  40,74
QDE  130,24 GPM
Pérdida de Carga:
4,52 Q1,85
4,52  130,241,85
j  1,85 4,87  j 
C d
1201,85  2 4,87
j DE  0,179
Pérdidas Primarias
p PDE  L  J
p PDE  13,1  0,179  PPDE  2,35 psi
Pérdidas secundarias:
Accesorios Longitud Equivalente (pie)
1 Tee 2”
2,8
99
p SDE  L EQUIVALENT E  J
p SDE  2,8  0,179  PSDE  0,50 psi
Pérdida Total de Presión:
pTDE  PPDE  P
SDE
PTDE  2,85 psi
5.7.4.5
Tramo FE
Datos:
N° Splinklers: 1
L  13,1 pie
  2"
Coef. de Descarga k  5,8
C  120 (ASTM 795)
Presión en E:
p E  PD  P
TDE
PE  49,34  2,85 psi
PE  52,19 psi
Caudal Rociador E:
QE  K P
QE  5,8 52,19
QE  41,9 GPM
Caudal Tramo FE.
QFE  QDE  Q E
QFE  130,24  41,9
QFE  172,14 GPM
Pérdida de Carga:
4,52 Q1,85
4,52  172,141,85
j  1,85 4,87  j 
C d
1201,85  2 4,87
j DE  0,301
100
Pérdidas Primarias
p PFE  L  J
p PFE  13,1  0,301  PPFE  3,94 psi
Pérdidas secundarias:
Accesorios Longitud Equivalente (pie)
1 Tee 2”
2,8
p SFE  L EQUIVALENT E  J
p SFE  2,8  0,301  PSFE  0,85 psi
Pérdida Total de Presión:
pTFE  PPFE  P
SFE
PTFE  4,78 psi
5.7.4.6
Tramo GF
Datos:
N° Splinklers: 1
L  88,2 pie
  2,0"
Coef. de Descarga k  5,8
C  120 (ASTM 795)
Presión en F:
p F  PE  P
TFE
PF  52,19  4,78 psi
PF  56,97 psi
Caudal Rociador F:
QF  K P
QF  5,8 56,97
QF  43,77 GPM
101
Caudal Tramo GF.
QGF  QFE  Q F
QGF  172,1  43,77
QGF  215,88 GPM
Pérdida de Carga:
j
jGF
4,52 Q1,85
4,52  215,81,85

j

C 1,85d 4,87
1201,85  2 4,87
 0,258
Pérdidas Primarias
p PGF  L  J
p PGF  88,2  0,258  PPGF  22,75 psi
Pérdidas secundarias:
Accesorios Longitud Equivalente (pie) Cantidad total
Codo 90 ° 2”
1,7
4
6,8
Tee 2”
3,5
1
3,5
Total
10,3
p SGF  L EQUIVALENT E  J
p SGF  10,3  0,258
PSGF  2,65 psi
Pérdida Total de Presión:
pTGF  PPGF  P
SGF
PTGF  25,40 psi
5.7.4.7
Tramo HG
Datos:
N° Splinklers: 1
L  1,6 pie
  2"
Coef. de Descarga k  5,8
C  120 (ASTM 795)
102
Presión en G:
pG  PF  P
TGF
PG  56,97  25,40 psi
PG  82,37 psi
Caudal del Tramo HG = Caudal del Tramos GF
Caudal Tramo HG.
QHG  215,88 GPM
Pérdida de Carga:
j
j DE
4,52 Q1,85
4,52  215,881,85

j

C 1,85d 4,87
1201,85  2 4,87
 0,258
Pérdidas Primarias
p PHG  L  J
p PHG  1,6  0,258  PPHG  0,41 psi
Pérdidas secundarias:
Accesorios Longitud Equivalente (pie) Cantidad total
Codo 90 ° 2”
1,7
2
3,4
Válvula Reten.
2,7
1
2,7
Válvula Comp.
0,4
1
0,4
Total
6,5
p SHG  L EQUIVALENT E  J
p SHG  6,5  0,258
PSHG  1,67 psi
Pérdida Total de Presión:
pTHG  PPHG  P
PTHG  2,09 psi
SHG
103
5.7.4.8
Tramo IH
Datos:
N° Splinklers: 1
L  97,4 pie
  4"
Coef. de Descarga k  5,8
C  120 (ASTM 795)
Presión en G:
p H  PG  P
THG
PH  82,37  2,09 psi
PH  84,46 psi
Caudal del Tramo HG = Caudal del Tramos IH
Caudal Tramo IH.
QIH  191,3 GPM
Pérdida de Carga:
j
j IH
4,52 Q1,85
4,52  191,31,85

j

C 1,85d 4,87
1201,85  4 4,87
 0,0125
Pérdidas Primarias
p PIH  L  J
p PIH  97,4  0,0125  PPIH  1,22 psi
Pérdidas secundarias:
Accesorios
Codo 90 ° 4”
Codo 45° 4”
Válvula Reten.
Válvula Comp.
Longitud Equivalente (pie) Cantidad total
10
4
22
1
6
4
1
2
Total
60
16
22
2
100
104
p SIH  L EQUIVALENT E  J
p SIH  100  0,0125
PSIH  0,125 psi
Pérdida Total de Presión:
pTIH  PPIH  P
SIH
PTIH  1,34 psi
5.7.4.9 Cálculo de Requerimientos Totales del Sistema Planta Segundo
Piso.
Presión total (I):
PT  PJ  PJI
PT  87,02  1,34 psi
P  88,36 psi
T
Caudal Total (J):
Q  215,88 GPM
T
 En unidades SI:
Presión total (J):
P  62,1 m.c.a
T
Caudal Total (HI):
l
Q  13,6  
T
s
105
5.8
Cuadro Operativo Sistema Rociadores
CUADRO N° 14 Cuadro Operativo Sistema de Rociadores Planta
Segundo Piso.
(NFPA 13 – Sección 8: Aceptación del Sistema)
Por lo tanto para la selección de la bomba se considera la presión y
caudal calculadas para el rociador más desfavorable, considerando las pérdidas
de presión que trae consigo, sean éstas de fricción como de forma. Se
determinará el Promedio de los cálculos realizados de la planta del Primer y
Segundo Piso del Edificio Luis Christen Adams de la Facultad de Ciencias de la
Ingeniería en la Universidad Austral de Chile.
106
CUADRO N° 15. Resumen Final de Cálculos Hidráulicos
5.9
Diseño del Estanque
En el diseño del estanque se considera que el caudal con que se cuenta
es capaz de abastecer el sistema, El estanque debe tener un sistema de cierre
de paso al llegar a completar el nivel de agua, este es un sistema sencillo que
mantiene el sistema lleno en todo momento y al ponerse en funcionamiento el
sistema asegura el paso de agua desde la matriz al estanque, para luego
abastecer el sistema de rociadores automático.
Dado este caudal y considerando una autonomía de 0,5 [h] de agua de
combate de incendio, el Volumen del estanque de agua se define de la
siguiente forma (NFPA 13 – Sección 6: Planos y Cálculos)
VTK  Q T  t
(3.21)
Donde:
VTK  Volumen Tanque
m
Q T  Caudal  
h
t  Tiempo h 
Por lo tanto:
VTK  Q T  t
 
VTK  46,26  0,5  VTK  23.13 m 3
Para el correcto funcionamiento del sistema, por medida de Seguridad
se emplearan 2 Estanques con la Capacidad de 46 m3
para albergar la
107
autonomía total del sistema en caso de existir una mantención para uno de los
estanques, por lo que el otro Estanque será capaz de abastecer el caudal
requerido en caso de riesgo de incendio. Ver en Plano N°1
FIGURA Nº 5.5 Diseño de Estanques N°1 y N° 2 de 46 m3
5.10 Conexión para Bomberos (Siamesa)
Se deberá instalar una conexión para bomberos desde la red perimetral,
con una entrada gemela con dos bocas de 70 mm., provistas de acoplamiento
storz, con tapa y cadena de seguridad, ubicada donde se indica en el Plano N°1
y en el detalle N°9 del plano N°3. Esta entrada tendrá doble clapeta de
retención y alimentará toda la red de rociadores.
Además se debe instalar un letrero en bronce que diga “Red de
rociadores para uso de Bomberos presión máxima 12 Bares”.
FIGURA Nº 5.6 Toma Siamesas doble Clapeta, uso exclusivo Bomberos
108
5.11 Especificaciones Generales del Sistema
 Para el correcto funcionamiento del Sistema de Contra Incendios para el
Edificio Luis Christen Adams de la Facultad de Ciencias de la Ingeniería
en la Universidad Austral de Chile se debe seleccionar una Bomba
NFPA20, Como medida de seguridad para mantener estable el sistema y
compensar las pérdidas de presión se consideran 2 bombas con
similares características, El funcionamientos de estos dispositivos es de
manera alternada, partiendo primero la Bomba N°1 y posteriormente la
N° 2 y así sucesivamente. Las Características son :
 Q = 12,85 [ l/s]
 TDH = 69,95 [m.c.a]
 Se tiene que todos los puntos de consumo cumplen con las presiones y
caudales especificadas en las Normas NFPA.
 Se requiere 2 Estanques de 46 m3 de capacidad.
5.12 Sistema de Detección y Alarma de Incendio.
De un modo general, el conjunto de las salas del Edificio, deberán estar
supervisados por un Sistema de Detección y Alarma de Incendio. Para este
proyecto se recomienda utilizar detectores de humo y detectores térmicos. Los
detectores
principal.
deberán estar conectados al sistema de alarma de incendio
Este
sistema
de
detección
de
incendio
deberá,
mediante
enclavamientos eléctricos, interrumpir el suministro eléctrico de los equipos de
conexión eléctrica, tales como, computadores, sistema de ventilación, aire
acondicionado y
calefacción, cuando éste detecte un incendio dentro del
recinto.
El sistema de alarmas debe contemplar el monitoreo de las válvulas,
sensores de flujo y otros elementos. Además, se deben instalar dispositivos de
alarma
sonoras o visuales (sirenas y luces estroboscópicas) y pulsadores
manuales en las distintas salas y accesos.
109
Para este proyecto, a nivel de recomendación básica, se prevee utilizar
en el Sistema de Detección y Alarma de Incendio, a lo menos, los siguientes
elementos (NFPA 70 National Electric Code , NFPA 71 Central Station Service
for Signaling Systems ,NFPA 72 Protective Signaling Systems) :
 Panel Central de Detección de Incendio
 Detectores de llama UV / IR (Ultravioleta / Infrarrojo), antiexplosión, Clase
I, Div 1.
 Detectores de humo, antiexplosión, Clase 1, Div 1.
 Detectores térmicos
 Pulsadores 2
 Alarmas sonoras y luminosas
 Módulos de monitoreo y control
Adicionalmente, se poseerá de extintores de CO2 portátiles, que deben ser
ubicados en los accesos a salas de equipos energizados, distanciados a no
más de 45 m entre ellos.
FIGURA Nº 5.7 Extintores Portátil de Incendio de Mano, Polvo Químico Seco PQS
Fuegos Tipo A-B-C
110
Capítulo VI
SELECCIÓN DE EQUIPOS Y COMPONENTES DEL SISTEMA
6.1
Selección de Bomba
Según Requerimientos:
Presión: 65,95 [m.c.a]
Caudal: 46,26 [m3 /h]
Por lo tanto se selecciona la siguiente Bomba Marca Ebara (España), Serie 3M3P 50-200/15.
FIGURA Nº 6.1 Bomba Ebara Serie 3M-3P
111
FIGURA Nº 6.2 Curva Característica de Bomba Ebara Serie 3M-3P
112
6.2
Selección de Splinklers
6.2.1
Selección del los Splinklers Montantes, Colgantes y Empotrados.
Según Requerimientos:
 Cobertura Normal y de Respuesta Rápida
 T° de accionamiento para Riesgo Ligero
 Orificio de Descarga de ½ “ ( 12,7 mm)
FIGURA Nº 6.3 Splinklers Montantes, Colgantes y Empotrados.
Rociador empotrado colgante de respuesta rápida AGQR
Llave de montaje: Llave de rociador modelo AG2
Información de la instalación:
113
FIGURA Nº 6.4 Detalle de Instalación
Temperaturas nominales
Especificaciones del Splinklers
Anber Globe AGQR
Modelo
: AGQR
Tipo del rociador
: Colgante
Orificio del rociador
: Normal ½ pulg (12,7 mm)
Temperatura Nominal : Normal Ampolla Naranja
Factor k
: 5,8
114
6.2.2
Selección del los Splinklers de Pared Horizontales y Verticales
Según Requerimientos:
 Cobertura Normal y de Respuesta Normal
 T° de accionamiento para Riesgo Ligero
 Orificio de Descarga de ½ “ ( 12,7 mm)
FIGURA Nº 6.5 Descripción General Splinklers
6.3
Válvulas
6.3.1 Válvula de Compuerta
FIGURA Nº 6.6 Válvula de Compuerta
115
6.3.2 Válvula de Alarma (sensor de flujo)
VSR-F Interruptor de alarma para flujo de agua, de tipo paleta con retardo.
FIGURA Nº 6.7 Válvula de Alarma
Homologaciones:
UL, ULC, CSFM, FM, LPCB, NYMEA, Marca CE
Presión de servicio:
Hasta 450 psi (31 bares)
116
Caudal mínimo para alarma:
10 gpm (38 lpm)
Subida máxima:
18 pies/s (5,5 m/s)
Especificaciones ambientales:
Adecuado para uso en interiores o exteriores con junta de fábrica y carcasa
moldeada.
A 4/IP55 Cerramiento clasificado, utilizar con los accesorios adecuados.
Temperaturas:
40°F/120°F, 4,5°C/49°C talada en fábrica.
Tamaños disponibles:
Tubería de acero tipo 10 a 40, tamaños 2" a 8".
Tubería BS 1387, 50mm a 200mm
Servicio:
Rociador automático NFPA-13
Residencia uni o bifamiliar NFPA-13D
Edificio residencial hasta cuatro plantas NFPA-13R
NFPA-72
6.3.3 Válvula de Retención y Drenaje
FIGURA Nº 6.8 Válvula de Retención
117
FIGURA Nº 6.9 Válvula de Drenaje (Purga)
6.4
Fittings y Accesorios
 Cañería – Fittings – Accesorios ASTM A795
 Medidas: 1” – 1 ½” – 2” - 3" – 4” ISO R65, HILO BSP

Largo: 6 mts
118
FIGURA Nº 6.10 Fittings y Accesorios
119
Capítulo VII
COSTOS DEL PROYECTO
A continuación se presentan los costos involucrados en el proyecto para
la implementación del Diseño de una Red de Agua para Accionar Sprinklers
contra Incendios para el Edificio Luis Christen Adams de la Facultad de
Ciencias de la Ingeniería en la Universidad Austral de Chile, en la cual se
indican los ítems correspondientes a cada área del proyecto.
CUADRO N°16. Costos Totales del Proyecto
PROYECTO INSTALACION DE RED DE INCENDIOS PARA EDIFICIO LUIS
CHRISTEN ADAMS
VALOR
SUB
UNIT.
TOTALES
3
69.898
209.694
mt.
10
45.109
451.090
Cañería 2 1/2" ASTM A-106 s/c sch 40
mt.
4
26.089
104.356
Cañería 2 " ASTM A-106 s/c sch 40
mt.
34
23.121
786.114
Cañería 1 1/2" ASTM A-106 s/c sch 40
mt.
30
13.791
413.730
Cañería 1" ASTM A-106 s/c sch 40
mt.
66
13.791
910.206
Soportación Antisísmica cañería 2 1/2"
c/u
42
18.856
42.760
Soportación cañería 6"
c/u
6
4.784
28.704
Soportación cañería 4"
c/u
16
10.976
175.616
Soportación cañería 2 1/2"
c/u
28
6.417
179.676
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
CANTIDAD
Cañería 6" ASTM A-106 s /c sch 40
mt.
Cañería 4" ASTM A-106 s /c sch 40
CAÑERIAS Y FITTING
120
Soportación cañería 2"
c/u
46
6.417
295.182
Codo 6" x 90° ranurado
c/u
4
24.690
98.760
Codo 4" x 90° ranurado
c/u
9
15.740
141.660
Codo 21/2" x 90° ranurado
c/u
21
9.850
206.850
Codo 2" x 90° ranurado
c/u
16
6.474
103.584
Codo 1 1/2" x 90° Roscado HI NPT
c/u
24
12.540
300.960
Codo 1" x 90° Roscado HI NPT
c/u
44
12.540
551.760
Codo 1" x 45° Roscado HI NPT
c/u
125
9.962
1.245.250
Codo 4" x 45° ranurado
c/u
4
24.560
98.240
Red. Conc 6" x 4" Ranurada
c/u
2
43.061
86.122
Red. Conc 4" x 2 1/2" Ranurada
c/u
5
22.528
112.640
Red. Conc 4" x 2" Ranurada
c/u
5
22.528
112.640
Red. Conc 2 1/2" x 2" Ranurada
c/u
6
15.201
91.206
Red. Conc 2" x 1 1/2" Ranurada
c/u
10
7.326
73.260
Red. Conc 2" x 1" Ranurada
c/u
26
2.588
67.288
Red. Conc 1 1/2" x 1" Roscada
c/u
102
1.640
167.280
Red. Conc 1" x 1/2" Roscada
c/u
150
1.871
280.650
Unión Flexible 6"
c/u
2
17.365
34.730
Unión Flexible 4"
c/u
12
14.105
169.260
Unión Flexible 2 1/2"
c/u
36
9.667
348.012
Unión Flexible 2"
c/u
41
4.981
204.221
Unión Flexible 1 1/2"
c/u
24
4.655
111.720
Unión Rígida 2 1/2"
c/u
11
3.899
42.889
Tapa Cap. 6" Ranurada
c/u
1
12.806
12.806
Tapa Cap 4" Ranurada
c/u
6
10.471
62.826
Tapa Cap 2 1/2" Roscada
c/u
2
9.633
19.266
Tapa Cap 2" Ranurada
c/u
6
8.543
51.258
Tapa Cap 1 1/2" Ranurada
c/u
6
7.219
43.314
CAÑERIAS Y FITTING
8.435.580
VALVULAS
Válvula de mariposa 6"
c/u
2
1.299.01
2.598.042
Válvula de mariposa 4"
c/u
6
654.398
3.926.388
Válvula de mariposa 2 1/2"
c/u
4
654.398
2.617.592
Siamesa de bomberos 4"x 3" x 3"
c/u
1
450.306
450.306
Válvula de Bola para drenaje 1"
c/u
8
64.169
513.352
Válvula de ángulo de 2"
c/u
4
67.265
269.060
Válvula de ángulo de 1 1/2"
c/u
8
48.760
390.080
121
Válvula de retención tipo Check 2"
c/u
8
332.382
2.659.056
Válvula retención tipo Check 4"
c/u
4
391.949
1.567.796
Válvula de retención 6"
c/u
1
445.100
445.100
Válvula de retención 4"
c/u
6
374.125
2.244.750
Válvula de retención 2 1/2"
c/u
12
285.600
3.427.200
Válvula de retención 2"
c/u
8
184.766
1.478.128
Gabinete Mangueras
c/u
3
326.613
979.839
Copla Storz 2 1/2" toma de bomberos C/ tapa
c/u
3
48.633
145.899
VALVULAS
23.712.588
ROCIADORES
Sprinklers
tipo
pendent,
ø1/2",
K=
5.8,
respuesta rápida, cobertura estandar (28 m2),
C/U
144
48197
6.940.368
C/U
14
52631
736.834
C/U
18
48197
867.546
decorado semi-embutido blanco, 68º C Tº de
activación
Sprinklers
tipo
sidewall,
ø1/2",
K=
5.8,
respuesta rápida, cobertura estandar (21 m2),
decorado semi-embutido blanco, 68º C Tº de
activación
Sprinklers
tipo
Uprightl,
ø1/2",
K=
5.8,
respuesta rápida, cobertura estandar (21 m2),
decorado semi-embutido blanco, 68º C Tº de
activación
ROCIADORES
8.544.748
BOMBAS Y EQUIPOS DE CONTROL
Placas anti vortice
C/U
2
155.243
310.486
Bomba Jockey con tablero de control
C/U
2
3.895.600
7.791.240
Sensor de flujo 6"
C/U
1
60.538
60.538
Sensor de flujo 4"
C/U
2
60.513
121.026
Sensor de flujo 2 1/2"
C/U
6
57.210
343.260
Sensor de flujo 2"
C/U
2
57.210
114.420
Sensor de estado de Valvula 6"
C/U
1
143.895
143.895
Sensor de estado de Valvula 4"
C/U
2
101.230
202.460
Sensor de nivel de estanque de agua max
C/U
2
27.582
55.164
Sensor de nivel de estanque de agua medio
C/U
2
48.126
96.252
Sensor de presion calibrado a 5 bar
C/U
2
201.259
402.518
122
BOMBAS Y EQUIPOS DE CONTROL
9.641.259
MATERIALES MENORES
Lubricante
C/U
8
6.847
54.776
Gasket sanitario
C/U
48
2.597
124.656
Teflon 3/4"
C/U
65
568
36.920
Teflon 1/2"
C/U
58
360
20.880
Lija metal N° 120
C/U
50
112
5.600
Lija metal N° 80
C/U
50
112
5.600
Brocha 3"
C/U
8
1.984
15.872
Brocha 2"
C/U
8
1.450
11.600
EPP
C/U
4
41.230
164.920
Varios
Gl.
1
108.973
108.973
MATERIALES MENORES
549.797
OBRAS CIVILES
Excavaciones
M3
588
4.500
2.646.000
Fabricación Sala de bombas
Gl
1
7.250.641
7.250.641
Fabricación acceso a Sala de bombas
Gl
1
341.350
341.350
Fabricación recinto Manifold
c/u
2
420.940
841.880
OBRAS CIVILES
11.079.871
FAENAS
Instalacion de faenas
Gl.
1
935.000
935.000
Conexión instalacines de faenas
Gl.
1
652.310
652.310
FAENAS
1.587.310
OBRAS COMPLEMENTARIAS
Tramites e inscripción
Gl.
1
1.269.800
1.269.800
Planimetría
Gl.
1
684.310
684.310
Revisor externo
Gl.
1
750.000
750.000
Fabricación manual operaciones
Gl.
1
260.000
260.000
Rotulación equipos e instalaciones
Gl.
1
410.280
410.280
Obras anexas
Gl.
1
240.200
240.200
OBRAS COMPLEMENTARIAS
3.614.590
NETO
67.165.743
IVA 19%
12.761.491
TOTAL
79.927.234
123
7.1
Empresas Invitadas a la Licitación
Podrán participar empresas instaladoras que tengan experiencia en montaje
de cañerías de acero y especialmente en montaje de redes. Para ello deberán
contar con los certificados de obras ejecutadas.
Cuando deba proveerse equipos el mandante deberá dar su aprobación y
certificar su calidad de distribuidores o instaladores autorizados por el fabricante
de los equipos que ofrecen, deberán certificar su capacidad técnica para
completar todas las etapas del montaje de esos equipos y deberán mostrar un
stock de repuestos para todos los equipos ofertados.
124
Conclusiones.
En aspectos generales se logra dar una solución al problema de diseño
de una red de agua para accionar sprinklers contra incendios para el Edificio
Luis Christen Adams de la Facultad de Ciencias de la Ingeniería en la
Universidad Austral de Chile, mediante procedimientos y aplicaciones bajo
principios de Mecánica de Fluidos y protección contra incendios, aplicando
criterios de diseño, apoyado en la normativa vigente para el desarrollo de
sistemas de ésta naturaleza, en este caso, la Norma para la Instalación de
Sistemas de Rociadores automáticos de la NFPA 13, norma americana y base
para la formación de la Norma Chilena, la cual es la principal referencia en ésta
materia.
Con respecto a lo anterior se puede decir que para un diseño óptimo
existen dos aspectos básicos en cuanto a referencias a considerar, los cuales
van a un mismo fin, dar al diseño una fundamentación científica y razonable,
con las cuales es necesario abordar un problema de ésta naturaleza. Primero
mencionar la Normativa existente para instalación de estos sistemas, la cual
entrega las pautas y criterios a cumplir, ésta establece los modelos y procesos
competentes a cada caso. La función del diseñador es llevar esta
reglamentación al caso particular y modelar el sistema bajo la norma, aplicando
un criterio de diseño confiable que sea capaz de representar el caso real en
cuestión. La revisión acabada en este aspecto es de vital importancia, sobre
todo cuando se trata de seguridad de las personas, ya sea en cualquier área.
Un segundo aspecto a considerar son los conceptos y tópicos existentes
sobre el tema en desarrollo, una buena ingeniería radica en saber aplicar dichos
conocimientos, dando soluciones a los casos, acompañado de modelar y aplicar
restricciones de acuerdo al caso real.
Con respecto al consumo de agua del sistema, es un punto fundamental
ya que le da al sistema la característica de operable, además de que su valor
125
representa el nivel de protección con el que cuenta en el proyecto. El criterio de
riesgo leve, fue el predominante en el cálculo de consumo de agua del sistema,
considerado según la NFPA. El caudal mencionado es el necesario para
accionar el sistema y, de acuerdo a los parámetros considerados, capaz de
controlar y llegar a extinguir el incendio, con un valor de 12,85 l/s (203GPM).
Para esto se tiene que el sistema de abastecimiento es capaz de cubrir dicha
solicitud dado a que su condición de abastecimiento es 14,2 l/s, y con una
mínima de 8,2 l/s.
Dicho lo anterior el estanque definido viene a cumplir la normativa de
abastecimiento de agua y considera que el sistema cuenta con un suministro
confiable, que una vez puesto en marcha el sistema, es recuperado mediante el
ingreso de agua al estanque desde la matriz del edificio, operando de manera
conjunta siendo capaz de abastecer a los rociadores por un lapso de 20 a 30
min. Apoyado más tarde por otros medios de extinción de incendios.
Al hablar de presión se tiene en cuenta la presión promedio máxima y
mínima del edificio (primer y segundo piso),
que el sistema entrega como
condición de funcionamiento normal de los rociadores, la máxima ubicada al
comienzo del sistema con un valor de 93,5psi, y la mínima en el rociador más
desfavorable con 20,7 psi, cuyo rango satisface las condiciones de operación
de los rociadores, los cuales se han seleccionado para cumplir dicho
requerimiento dentro de la norma.
Las pérdidas del sistema obedecen al diseño, el cual fue diseñado
previamente mediante un modelo razonado es función de la distancia de
separación de los rociadores, además de definir cada tubería descrita en la
norma, esto es: los ramales en donde se montan los rociadores, la tubería
transversal que alimenta a la los anteriores y la tubería vertical de
abastecimiento. Luego de esto se especifican los diámetros correspondientes
de manera de obtener un sistema con óptimas condiciones de funcionamiento,
126
esta especificación obedece a la magnitud del sistema y es de carácter previo a
los cálculos, pudiendo variar si se consideran cálculos de presión desfavorables
dando mejoras según sea posible.
Las válvulas y accesorios del sistema se seleccionan de acuerdo a los
requerimientos del sistema y sus funciones en el sistema, teniendo en cuenta
que sean las más adecuadas. Es aquí donde entra en acción la información de
los productos con que cuenta el mercado en cuanto a la real existencia de
productos, sus características y la ventaja que pudieran tener en el sistema
calculado. Es necesario entonces una familiarización con los catálogos y
proveedores, lo cual nos da una mayor claridad a la hora de la selección de
componentes.
Con respecto al proceso de diseño, se considera que en el trabajo se
puede apreciar claramente una metodología ingenieril, propia de cada proceso,
comenzando con un problema no estructurado, del cual se debe indagar en
temática y procedimientos para ver sus posibles soluciones, seleccionando así
la que de mejor manera cumple con los criterios. Esto se lleva a un diseño para
luego dar paso a los cálculos respectivos que nos entregan la magnitud del
sistema y los requerimientos para la posterior selección de los componentes,
para finalmente expresar los costos que el sistema significa.
El costo total del proyecto asciende a la cantidad de $67. 165.743 + IVA,
involucrando los costos de materiales, obras civiles, mano de obra, etc. Es una
alta suma para la implementación, por lo que se aconseja invitar a licitar a
Empresas.
Al finalizar ésta memoria se puede afirmar haber alcanzado los objetivos
planteados en un principio y asimismo concluir con respecto a los distintos
tópicos expresados en el desarrollo teórico y práctico.
127
Bibliografía.
-
Norma Chilena Oficial; Nch 2095 of 2001. Protección contra Incendios.
-
NFPA 13; Norma para la Instalación de Sistemas de Rociadores. Edición
1996, Asociación Nacional de Protección contra Incendios.
-
NFPA 20; Norma para la Instalación de Bombas de Protección contra
Incendios. Edición 1996, Asociación Nacional de Protección contra
Incendios.
-
NFPA 22; Norma para Tanques de Agua
para Protección Contra
Incendios Privado.
-
Saldarriaga V. Juan G.; “Hidráulica de Tuberías”, Editorial Mc. Graw-Hill,
Tercera Edición, año 1998.
-
Mataix, Claudio; “Mecánica de los Fluidos y Máquinas Hidráulicas”, Ed.
Harla. 2º Ed. 1982.Reimpresión año 1997.
-
Viltor L. Streeter; “Mecánica de Fluidos”, Ed. Mc. Graw - Hill. Novena
edición, año 2000.
-
Aguas Décima S.A., Oficina Técnica, Dirección Huemul # 519, cuidad
Valdivia
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ANEXOS
Anexo 1. RANGO DE TEMPERATURAS, CLASIFICACION Y COLORES DE
IDENTIFICACION. (Nch 2095/ 2 OF 2001)
Anexo 2. IDENTIFICACION DE CARACTERISTICAS DE DESCARGA DE
LOS ROCIADORES. (Nch 2095/ 2 of 2001)
129
Anexo Nº 3. TABLA DE LONGITUD EQUIVALENTES EN PUG X PIE DE
TUBERIA, ACERO CEDULA 40.
(NFPA 13 parte 6: Planos y Cálculos)
Anexo N°4. LISTA DE RECINTOS DE RIESGO LIGERO, (Nch 2095/ 1 of
2001)
130
Anexo N°5. TABLA DE LONGITUD EQUIVALENTES
131
Anexo N° 6. DISTANCIA MÁXIMA ENTRE COLGADORES.
(Nch 2095/3 parte 3: Requisitos de los sistemas y de Instalación)
Anexo N° 7. RANGOS DE TEMPERATURA
(NFPA 13 parte 3: Requerimientos del Sistema)
132
Anexo N° 8. AREA PROTEGIDA Y ESPACIAMIENTO MAXIMO.
(NFPA 13 parte 4: Requisitos de Instalación)
Anexo N° 9. DISTANCIA MAXIMA ENTRE SOPORTES.
(NFPA 13 parte 4: Requisitos de Instalación)