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Curso instalaciones rociadores uba 9 2010
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  • La temperatura limite mencionada, en areas externas se podrá bajar con protección de cañerias por soterrado, calefaccion de redes, aislacion y calefaccion de la reserva de agua, etc. La temperatura de 40°C para el punto de inflamacion es un limite que lo da la temperatura ambiente maxima en la zona del riesgo a analizar y por ello se usa en la división de las categorias de los liquidos inflamables a combustibles. Por debajo de dicha temperatura no se garantiza la posibilidad de extincion (solo enfriamiento) Los metales y materiales que reaccionan con el agua no se pueden apagar con esta. Obviamente, el agua es el agente extintor optimo para todos los materiales solidos de base carbono por la gran capacidad del agua en absorber el calor
  • Realizar un paneo histórico del desarrollo del rociador desde 1870
  • El Estándar tiene K=5,5 a 5,8. y conexión ½”. Para requerimientos con mayor densidad, se utiliza conexión de ¾” y K=8 (psi)
  • Conexión : 3/4” , Respuesta Standard, K: 16,8 (psi), K: 24,2 (KPa) Recomendado cuando se permite rociadores en cielorraso solamente, con altura de apilado de hasta 6m, altura de cielorraso hasta 8m y según el tipo de mercadería y rack
  • De respuesta rápida, conexión: ¾”, Pendiente, aprobado por ULCanada como respuesta standard, y para diseño hidraulico con 140m2 o 5 rociadores, lo que resulte mayor
  • Conexión ¾”, posición horizontal, solo para cielorrasos lisos.

Curso instalaciones rociadores uba 9 2010 Curso instalaciones rociadores uba 9 2010 Presentation Transcript

  • MODULO INSTALACIONES CONTRA INCENDIO A BASE DE ROCIADORES AUTOMATICOS UBA Septiembre 2010
  • UNIDADES UTILIZADAS
    • Metro (m), Kilogramo masa (Kg), Segundo (s)
    • Unidad de Fuerza: Newton = 1Kg * 1m/s2
    • 1 Kgr (fuerza) = 9,81 Newton
    • Unidad de Presión: 1 Pa (Pascal)= 1 Newton/m2
    • 1 Baria = 100.000 Pa = 100 KPa = 0,1MPa
    • 1 Baria = 1,02 Atmosferas
    • 1 psi (libras/pulg2) = 0,0689 Baria
    • 1 Galon = 3,785 litros (dm3) (galon USA)
    • 1 l/min/m2 = 1 mm/min
    • 1 Caloria = 4.185 Joule
  • Porque El Agua
    • AGUA - Razones de su Uso:
    • Disponibilidad
    • Capacidad Calórica: (1 Cal/Kg.°C -y 600 Cal/Kg pasar de liquido a vapor )
    • Almacenaje: liquido
    • No perecedero
    • Cualquier incendio de magnitud necesita agua:
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  • INDICE
    • Analisis de los Riesgos
    • Agua: sus limitaciones
    • Objetivos del Diseño
    • Rociadores: su efectividad
    • Quien exige rociadores
    • Diseño: Determinacion del Riesgo, Area y densidad de aplicación
    • Componentes del sistema: Rociadores
    • Metodos de Calculo requerimiento de agua
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  • ANALISIS DEL RIESGO
    • a)Factores Externos:
      • Clima: Temperaturas máximas y mínimas
      • Geografía: Altitud
      • Humedad
      • Atmosfera salina Disponibilidad de agua
      • Disponibilidad de Energia Electrica
      • Efecto Sismico
      • --Cuerpo de Bomberos cercano
  • ANALISIS DEL RIESGO
    • b)Factores Internos
    • Áreas de Producción
    • Aéreas de Servicio: Hospitales, Escuelas..
    • Almacenamientos
    • Viviendas
  • ANALISIS DEL RIESGO DEFINICIONES
      • El capitulo 5 de NFPA 13 Ed. 2007 define
      • Riesgo Leve :
          • Ocupaciones donde cantidad y combustibilidad de contenidos es baja y la tasa de liberación de calor esperable también
          • Ej. Oficinas, Iglesias, Clubes, restaurantes
      • Riesgo Ordinario :
          • Ocupaciones donde cantidad y combustibilidad de contenidos es de moderada a alta y la tasa de liberación de calor esperable también
          • Ej. Taller mecánico, Plantas de electrónica, Lavanderías
      • Riesgo Alto :
          • Ocupaciones donde cantidad y combustibilidad de contenidos es alta, la probabilidad de desarrollo muy rápido del fuego y con alta tasa de liberación de calor también
          • Ej. Hangares, Manufacturas de espumas plásticas
      • Riesgo Muy Alto :
          • Ocupaciones donde cantidad y combustibilidad de contenidos es alta, con presencia de combustibles líquidos; alta probabilidad de desarrollo muy rápido del fuego y con alta tasa de liberación de calor
          • Ej. Preparación de Barnices y Pinturas
  • ANALISIS DEL RIESGO
      • Almacenamientos
        • El tipo de material almacenado y la altura de almacenaje definen el riesgo y los requerimientos de protección (NFPA 13)
  • ANALISIS DEL RIESGO
      • Almacenamientos
    • La ley 19587 en su Decreto 351 considera el tipo de material desde R2 hasta R5, y la Carga Combustible en Kg de madera en vez de la altura
  • AGENTE EXTINTOR AGUA
    • AGUA: Limitaciones
    • Temperatura mínima: 0°C
    • Líquidos Inflamables con punto de inflamación menor a 40°C
    • Materiales susceptibles al agua (Mg, P, K)
  • AGENTE EXTINTOR AGUA
    • AGUA – APLICACIONES
    • Chorro Pleno: para llegar lejos en un incendio descontrolado
    • Niebla: Para proteger al bombero y obtener eficiencia en la absorción de calor
    • Niebla: mas pequeña la gota mas eficiencia
  • AGENTE EXTINTOR AGUA
    • PROPIEDADES:
    • De 20°C a 100°C: 80 Cal/kg
    • Transformada en Vapor: 600 Cal/kg
    • 1 kg de vapor de agua: 1,5 m3
    • 0,3kg de vapor => 0,45m3 => 12% O2
    • Logro inertizar
  • AGUA: Objetivos de Diseño
    • Extinción : Se logra por alguno de los siguientes métodos:
      • Enfriamiento de Superficie
      • Ahogamiento por vapor
      • Emulsificacion
      • Dilucion
      • Combinacion de los anteriores
      • Densidades de Aplicación de 6 a 20 l/min*m2
  • AGUA Objetivos de Diseño
    • Control de la Combustión : Donde se controla el incendio hasta que se consuma el combustible en juego.
    • De tratarse de líquidos inflamables o gases, las tasas de aplicación de agua son altas en el orden de no menos de 20 l/min*m2 (20mm/min)
    • Protección por Exposición : Enfriamiento de estructuras o recipientes para evitar su colapso
    • Densidad Típica: De 4 a 10 l/min*m2
  • AGUA Objetivos de Diseño
    • Prevención de Incendios : Aplicar agua para diluir, disolver o dispersar vapores o gases inflamables que podrían alcanzar un área de riesgo
    • En todos estos casos se debe realizar un Control del agua descargada para evitar polución, transferencia de daños a áreas adyacentes por transporte de líquidos inflamables
  • INSTALACIONES FIJAS
    • Rociadores Automáticos: Húmeda – Seca
    • Sistemas Preaccion
    • Rociadores Abiertos
    • Sistemas Diluvio: Control, Extinción, Enfriamiento.
    • Sistemas de Niebla (Water Mist)
  • ROCIADORES AUTOMATICOS
    • Efectividad :
    • Distribuye agua pulverizada en el foco de incendio a la densidad necesaria en forma automática en función del aumento de temperatura permitiendo el CONTROL del incendio sin intervención humana.
    • El 95% de los incendios se controla con 20 rociadores o menos.
  • ROCIADORES AUTOMATICOS Distribución Típica de Agua
  • ROCIADORES AUTOMATICOS Distribución de Agua Según Presión
  • Rociador Standard Distribución de Agua a 7psi (0,5bar)
  • Rociador Standard Distribución de Agua a 70 psi (5 bar)
  • Rociador Standard Distribución de Agua a 175psi (12,8bar)
  • ROCIADORES AUTOMATICOS Distribución de agua en Rociador Estilo Antiguo y Moderno (Regadera – Spray)
  • ROCIADORES AUTOMATICOS Acción del Calor
  • ROCIADORES AUTOMATICOS
    • Quien exige :
    • Ley 19587 Dto. 351/79
    • Código de Edificación de CABA
    • Códigos Locales
    • Proyecto Nuevo Código de Edificación
    • Normas Internacionales: NFPA 1 y 101
    • Codigos Locales
  • ROCIADORES AUTOMATICOS
    • Dto. 351/79:
    • Llevara rociadores todo Uso ubicado en 2° subsuelo y hacia abajo, excepto R5 a R7
    • Local Comercial, Industria, Deposito R3 con sector de incendio mayor a 1000m2. (o si cuenta con PB y mas de 2 pisos y supera 900m2.)
    • Ídem anterior para Uso R4 si > 1500m2
  • ROCIADORES AUTOMATICOS
    • DISEÑO DEL SISTEMA: Norma NFPA 13
    • Etapa N°1 :
    • Análisis del Riesgo :
    • Uso: Procesos o Servicios : Riesgos:
      • Liviano o Leve
      • Ordinario I ó II
      • Peligroso o Alto Riesgo I ó II
  • ROCIADORES AUTOMATICOS
    • Almacenajes :
      • Clase 1
      • Clase 2
      • Clase 3
      • Clase 4
      • Plásticos
      • La altura incrementa la densidad de agua a descargar
  • ROCIADORES AUTOMATICOS
    • Combustibles Líquidos o Inflamables:
      • Se rigen por otras normas: NFPA 30, NFPA 11(Espuma Baja Exp), NFPA 15(Sist. de Agua Pulverizada), NFPA 16(Rociadores de Espuma)
      • La aplicación de agua apunta al enfriamiento y absorción del calor generado
  • ROCIADORES AUTOMATICOS Tipo de RIESGO
      • Riesgo Liviano : Ocupaciones donde la cantidad y/o combustibilidad de los contenidos es baja y la tasa de liberación de calor esperada es baja
      • Riesgo Ordinario (Grupo I): Ocupaciones donde la combustibilidad es baja, cantidad de combustible es moderada, cantidad de apilado no excede 2,4 m y la tasa de liberación de calor esperada es moderada.
  • ROCIADORES AUTOMATICOS
    • Riesgo Ordinario (Grupo II): Ocupaciones donde la cantidad y combustibilidad de los contenidos son de moderada a alta, donde el apilado de los contenidos con moderada tasa de liberación de calor esperada no excede 3,7m (12 pie) y el apilado de contenidos con alta tasa de liberación de calor no excede 2,4m (8 pie)
  • ROCIADORES AUTOMATICOS
    • Riesgo Peligroso (Grupo I): Ocupaciones donde la cantidad y combustibilidad de los contenidos es muy alta y polvo, fibras u otros materiales están presentes introduciendo la probabilidad de un rápido desarrollo del fuego con altas tasas de liberación de calor, pero con poco o nada de líquidos combustibles o inflamables
  • ROCIADORES AUTOMATICOS
    • Riesgo Peligroso (Grupo II): Ocupaciones con moderado a importante cantidad de líquidos combustibles o inflamables o donde la “protección” de los combustibles es extensa
    • Mercaderías – Clasificación:
    • Clase I : Productos NO Combustibles que cumplen UNO de los siguientes criterios:
  • ROCIADORES AUTOMATICOS
    • 1) Ubicados directamente en paletas de madera
    • 2) Ubicados en cartón corrugado de simple capa con o sin divisores de cartón (simple), con o sin paleta
    • 3) Envoltura termo contraíble o de papel como una unidad de carga con o sin paleta.
  • ROCIADORES AUTOMATICOS
    • Clase II : Productos NO combustibles en armazones de madera, cajas de madera solida, cartón corrugado de múltiple capas, o material de empaque de combustibilidad equivalente, con o sin paleta
    • Clase III : Productos elaborados con madera, papel o fibras naturales, o plásticos Grupo C, con o sin cartón, cajas o armazones, y con o sin paletas. Este grupo puede contener una cantidad limitada (5% en peso o volumen) de plásticos Grupo A o B.
  • ROCIADORES AUTOMATICOS
    • Clase IV : Productos con o sin paletas, que cumplen alguno de los siguientes criterios :
      • 1)Construidos parcial o totalmente en plásticos Grupo B
      • 2) Consiste en material plástico Grupo A de fluir libre
      • 3) Contiene dentro de si o en su empaque una cantidad apreciable (5 a 15% en peso ó 5 a 25% en volumen) de plásticos Grupo A
  • ROCIADORES AUTOMATICOS
    • Plásticos:
      • Gr. A: ABS, EPDM, Goma natural si expandida
      • Gr. B: Celulósicos, Goma Natural, Nylon,
      • Gr. C: Fluoroplasticos, PVC (<20% de plastificante)
      • Otros Usos Especificos
  • ROCIADORES AUTOMATICOS
    • La Norma NFPA 13 tiene una clasificación por uso, y es la que seguiremos como norma de aplicación.
  • Rociadores Automáticos
    • Etapa N°2:
    • Determinación de la Densidad de Aplicación de Agua y
    • Determinación de la Superficie de Diseño donde se descargara la densidad de Agua determinada (captulo 11 de NFPA 13)
  • ROCIADORES AUTOMATICOS Densidad de Aplicación según Riesgo
  • Rociadores: Densidad de Aplicación
    • La Superficie a considerar puede variar según la configuración del techo y el riesgo
    • Las Compañías Aseguradoras (EEUU) pueden requerir mas densidad o superficie (en general para riesgos especiales)
    • En altos riesgos como Almacenes, la densidad depende de la conjunción: tipo de mercadería, altura de almacenajes, altura a cielorraso, tipo de rack, etc.
  • Rociadores: Densidad de Aplicación
    • Las curvas anteriores son para el rociador “estándar”: conexión de ½”, orificio de salida de 12 mm con K= 5,6 (si P en psi)) (8 si P en KPa), temperatura de operación: 70 °C, tiempo de respuesta estándar
    • Los demás rociadores son de aplicación especial según la aprobación lograda
    • Q [gpm]= K*raíz(P[psi]) -- Q[l/m]= K*raíz(P[KPa])
    • K: definido por el orificio de salida y su forma
  • CURVA CAUDAL PRESION DE ROCIADORES
  • Rociadores
    • NOTA:
    • Dado que se mencionan rociadores de respuesta “standard” y de “respuesta rapida” , cabe explicar el indice usado:
    • RTI: Response Time Index: Indice de Tiempo de Respuesta.
    • Si RTI <50 [metro-seg]1/2: Respuesta Rapida
    • Si RTI > 80 [metro-seg]1/2: Standard
  • Sistemas de Rociadores: Componentes
    • Rociadores
    • Cañerías sobre nivel
    • Accesorios
    • Uniones de Cañerías y Accesorios
    • Soportes
    • Válvulas
    • Conexión para Bomberos
    • Alarmas de Flujo de Agua
  • Componentes: Presiones de Trabajo
    • Los componentes de la instalación serán del rango adecuado para la máxima presión de trabajo del sistema, pero en ningún caso serán para una presión menor de 1,2 MPa. para los componentes sobre nivel y 1,05 MPa para componentes subterráneos
  • ROCIADORES AUTOMATICOS Rociador Spray Erguido
  • ROCIADOR SPRAY PENDIENTE
  • ROCIADOR SIDEWAL (de Pared)
  • ROCIADOR SIDEWAL HORIZONTAL
  • ROCIADOR EMBUTIDO
  • ROCIADOR OCULTO
  • ROCIADOR OCULTO
  • ROCIADORES AUTOMATICOS
    • Rociadores Especiales :
    • Los rociadores antes mostrados son todos para la protección de Riesgos Leves u Ordinarios, típicos para protección de Oficinas, Hoteles, plantas industriales de Riesgos Ordinarios, Depósitos clasificados como Ordinarios de baja altura.
  • Rociador Automático Erguido para Depositos con Apilado Alto K:16,8
  • Rociador Automático Cobertura Extendida (ECOH)– Riesgos Ordinarios, K=14
  • Rociador ECOH
    • Solo puede usarse en cielorrasos SIN obstrucciones, o NO combustibles con obstrucciones, en ningún caso con pendiente mayor al 16,7%
  • Rociador ECOH
  • Rociador Sidewal Cobertura Extendida Respuesta Rapida K=8 para Riesgos Leves – Cubre hasta 4,9m x 7,3m a 0,24MPa, descarga 182 l/min (36m2)
  • Distribución de Agua del Sidewal ECHSW
  • Rociador “Central” ON-OFF Riesgo Leve
  • Rociador ON-OFF Activado
  • ROCIADORES: Densidades y Superficie de Diseño RIESGO Superf. Diseño Densidad GPM/p2 Densidad L/min*m2 Leve 139 m2 0,1 4,1 Ordinario I 139 m2 0,15 6,1 Ordinario II 139 m2 0,2 8,2 Alto I 232 m2 0,3 12 Alto II 232 m2 0,4 16,4
  • Demanda de Agua para Bocas de Incendio con Rociadores -por NFPA 13 Cap. 11 Uso Bocas de Incendio Internas Bocas de Incendio Externas Tiempo de Operación Leve 0 a 100 GPM 100 GPM 30 minutos Ordinario O a 100 GPM 250 GPM 60 a 90 minutos Peligroso O a 100 GPM 500 GPM 90 a 120 min
  • Rociadores Automáticos: Elección de la Temperatura
  • Rociadores: Temperatura
    • En techos metálicos sin aislación la temperatura será elevada
    • En zonas donde haya equipos de calefacción habrá áreas con alta temperatura
    • En Hornos a proteger se usaran rociadores de alta temperatura, y también en Campanas de cocina y sus conductos de extracción
  • Rociador: Área de Protección
    • Etapa 3 :
    • El área protegida por un rociador esta definida por:
    • a) A lo largo del ramal la distancia entre rociadores o el doble desde aquel a la pared, y llamaremos S
    • b) la distancia entre ramales, o el doble si medimos a la pared, y llamaremos L
    • El área será: A r = S x L
  • Rociadores: Área máxima de Cobertura
    • El área máxima de cobertura depende del tipo y estilo de rociador. Ningún rociador podrá tener un área de cobertura mayor a 400 p2 (37m2) (8.5.2.2.2 NFPA 13 Ed 2002)
  • Rociadores Standard: Área y Distancia Máxima en Usos Riesgo Leve (8.6.2.2.1(a) NFPA 13) Tipo de Construcción Sistema Área (m2) Distancia (m) No combustible, o combustible sin obstrucciones y miembros >0,90m entre centros Por Tabla 18,60 (200p2) 4,60 Ídem anterior Con calculo hidráulico 20,9 4,60 Combustible obstruida con miembros > 0,90 e/ centros todos 15,60 4,60 Combustible con miembros < 0,90m entre centros todos 12,10 4,60 Altillos combustibles……. todos 11,10 Ver norma
  • Rociadores Standard: Área y Distancia Máxima en Usos Riesgos Ordinario (8.6.2.2.1(b) ) Construcción Sistema Superficie m2 Distancia m Todas Todos 12,1 4,60
  • Rociadores Standard: Área y Distancia Máxima en Usos Riesgos Alto 1 y 2 (8.6.2.2.1(c)) Construcción Sistema Superficie m2 Distancia m Todas Hidráulicamente Calculado Densidad > 10,2 l/minxm2 9,30 3,70 Todas Hidráulicamente Calculado Densidad < 10,2 l/minxm2 12,1 4,60
  • Rociadores Standard: Distancias
    • Distancia Máxima a Pared : la mitad de la máxima entre rociadores en la misma dirección
    • Distancia Mínima entre Rociadores : Será de 1,80 m salvo lo que permite la norma para cada tipo de rociador para que no se mojen (8.6.3.4)
    • Posición del Deflector : será siempre paralela al cielorraso, techo o plano de escalera
    • Distancia del Deflector al Cielorraso : En cielorrasos sin obstrucciones la distancia mínima será de 0,025m y la máxima de 0,30m (8.6.4.1)
  • ENSAYOS DE ALPERT
  • Temperaturas en Cielorraso
    • De acuerdo a los ensayos de Alpert en 1972 para fuegos estables en grandes espacios estos arrojan resultados que muestran la relación de la altura con la temperatura de la pluma y su variación en el sentido radial.
    • También determinó la “altura” de la cama caliente de gases que se desplazan por el cielorraso que oscila entre 3% y no mas del 6%
  • CURVAS TEMPERATURA-ALTURA-RADIO- FUEGO de 17MW
    • MODULO 2
  • Rociador Determinación del Área de Diseño
    • La norma NFPA 13 acepta 2 métodos de calculo:
    • Método de Diseño del Recinto : Aplicable en general a un recinto “separado por paredes resistentes al fuego” con superficie menor al área de diseño mínima. La densidad será la correspondiente al área de diseño dada por la tabla
  • Rociador: Determinación del Área de Diseño
    • Método del Área de Diseño : Sera el área de un rectángulo con un lado minimo de1,2 veces la raíz cuadrada del área de diseño, medido sobre el ramal con rociadores . Pueden incluirse rociadores a ambos lados del troncal. El numero de rociadores surge de dividir el área de diseño por el área cubierta por el rociador. Cualquier fracción se lleva al numero entero mayor . (14.4.4.1.1.)
    • El área de diseño se ubicara en el punto hidraulicamente mas alejado del sistema (demandante de mayor presión)
  • ELECCION DEL AREA DE DISEÑO
  • Elección del Área de Diseño
  • Numero de Rociadores a Considerar
    • Asumimos un area remota de 139m2 (Ordinario I) y un area por rociador de 10,9 m2
    • Rociadores a considerar: 139/10,9= 12,75 > >13
    • Lado mayor del rectangulo: 1,2*raiz(139)= 14,15m
    • Distancia entre rociadores sobre ramal: 3,60 m
    • Rociadores sobre ramal que entran en el area:=
    • = 14,15/3,6= 3,93 > 4 rociadores
    • Debemos abarcar 3 ramales (12 rociadores) mas 1 rociador en el cuarto ramal.
  • Ubicación de los Rociadores
    • El rociador numero 13 se debe ubicar, en los sistemas en “árbol” en el ramal siguiente hacia la alimentación y tomar el mas cercano al troncal de alimentación
  • Rociadores
    • Sistema de Cañería en Grilla : Se deben elaborar no menos de 3 juegos de cálculos para determinar el área mas demandante en perdida de presión para calcular la presión necesaria en la fuente de agua. Para los programas de computación que muestren el pico de demanda en perdida de presión bastara un calculo hidráulico
    • Tienen sentido para instalaciones grandes donde hay muchos ramales que alimentan a ambos extremos
  • Esquema de Grilla
  • Rociadores: Presión Mínima de Diseño
    • El rociador mas alejado deberá tener una presión tal que descargue el caudal que surge de la densidad mínima por el área de cobertura del rociador: q= Ar*Densidad
    • Si la densidad es de 6,1 l/m2*min y el rociador cubre 12 m2, el caudal será: 73,2l/min-
    • La Presión minima será de 0,5 bar= 0,05MPa (7psi)
    • Si Q=k*raiz(P)
    • Un rociador con K=80 requerirá una presión de P=(Q/k)2 =83KPa = 0,83 kg/cm2 = 0,83 bar
    • Es mayor que la minima
  • LEY DE BERNOULLI
  • LEY DE BERNOULLI
    • En todo fluido incompresible que circula en forma estable por una cañeria, sin fricción, por el principio de conservación de la energia, la suma de: la presión de velocidad, la presion normal y la altura de presion es una constante para cualquier particula en la cañería.
    • Dado que en la realidad no hay fluidos sin fricción, en la formula incorporamos el termino “perdidas por fricción” para mantener la constante
  • LEY DE BERNOULLI
  • LEY DE BERNOULLI
    • V A: Velocidad del agua en el punto A
    • V B: Velocidad en el punto B (extremo de la cañeria)
    • P A: Presión normal en el punto A
    • P B: Presion normal en el punto B
    • W: Peso especifico del liquido
    • Z A: Cota (altura) del punto A respecto al plano de referencia
    • Z B: Idem anterior para el punto B
    • h AB: Perdida de energia (presion) entre el punto A y el B
  • DIMENSIONES
    • Se deben usar las unidades del sistema metrico para que sea congruente la formula. V2/2g= m2/seg/m/seg2= m
    • P/W= Newton/m2/Newton/m3= m
    • Z= m
  • CALCULOS HIDRAULICOS
    • De la ecuacion de Bernoulli vemos que se tiene siempre como dato el caudal (l/min) y al fijar el diametro de la cañeria tenemos la velocidad.
    • Asimismo lo que necesitamos encontrar es la presión minima necesaria en el orificio de salida para lograr el caudal necesario y ademas definir o la altura del tanque elevado que alimentará a un sistema de rociadores o la presión que debe suministrar una bomba para el caudal calculado en función del riesgo
  • CAUDAL POR ORIFICIO
    • El caudal por un ORIFICIO viene dado por la ecuación :
    • Q= C*A*(V)
    • Donde:
    • C: Coeficiente de forma del orificio (adimensional)
    • A: area del orificio (m2)
    • V: velocidad del liquido (m2/seg)
    • Q: caudal en m3/seg
  • CAUDAL POR ORIFICIO
    • La Velocidad está ligada a la presión Normal en el orificio por:
    • P= (V) 2 /2*g [presion en Newton/m 2 ]: N/m 2
    • g: aceleración de la gravedad: 9,81 m/s 2
    • Por lo que el caudal resultará:
    • Q=C*A*raiz(P/2g)
    • Al valor: C*A incluyendo el coeficiente dimensional por las unidades usadas se denomina: K : coeficiente de descarga
  • CAUDAL POR ORIFICIO
    • Por razones tecnicas el K de los rociadores automaticos los da el fabricante para las unidades metricas pero con Q en l/min . Por ejemplo un rociador con salida de 12,5 mm tiene un K=8 para la presión medida en Kpa, K=80 si la presión se la mide en barias, y K=5,6 si es en unidades inglesas (gpm y psi)
  • CALCULO DE LA PERDIDA DE FRICCION
    • Teniendo el caudal a descargar por el orificio y la presión necesaria para que salga dicho caudal nos queda determinar las perdidas generadas por la friccion del agua en las cañerias para sumarla a la anterior y considerar los cambios de altura para obtener la presión final.
    • Para los sistemas contra incendio a base de agua la norma NFPA 13 utiliza la formula de Hazen y Williams que es valida para regimenes turbulentos
  • Rociadores: Calculo de Perdida de Fricción por Hazen y Williams
  • Formula de Hazen y Williams
    • Donde:
    • Pm = perdida por fricción en bar por metro lineal de cañeria: Esto incluye la longitud equivalente de los accesorios
    • Q= caudal en l/min
    • C= coeficiente de fricción adimensional
    • D= diámetro interno del caño en mm
  • Cálculos Hidráulicos- Puntos a Tener en Cuenta
    • El diámetro mínimo de los caños es de 1” para acero y ¾” para cobre o cañería no metálica
    • Puntos hidráulicos de unión: La presión se balanceará a una diferencia máxima de 3 KPa (0,03 bar – 0,5 psi)
    • Longitud Equivalente de válvulas y accesorios: Se usaran datos de tablas reconocidas o dados por el fabricante
    • El coeficiente C para cañería de acero será 120
  • Cálculos Hidráulicos – Exigencia de NFPA 13
    • Perdidas por Fricción:
    • Los tés y cruces en el sentido del cambio de dirección se consideraran en el tramo de caño de menor diámetro o caudal (en el sentido de flujo: te mas caño)
    • No se exige incluir la perdida de fricción en tés o cruces con flujo a través.
    • Usar longitud equivalente de codo estándar en todo cambio brusco de dirección, y codo radio largo para cambios de dirección en uniones soldadas o bridadas
    • No se requiere calcular la perdida por fricción del accesorio donde se conecta el rociador.
  • Calculos Hidráulicos - Consideraciones
    • Perdidas por Velocidad :
    • La norma NFPA no exige que se tenga en cuenta las pérdidas por “cambios de velocidad”, la que asume son bajas, (limitando la velocidad a no mas de 6 m/s) pero lo que se recomienda es adicionar un factor de “Seguridad” al final del cálculo.
    • Notese que dH= (V) 2 /2g, si V=2 m/s
    • dH= 0,2 m columna de agua
  • Cálculos Hidráulicos Presiones Limites
    • La presión mínima en el rociador no será inferior a 50 KPa (7 psi)
    • La presión máxima no superara el valor de 1,2 MPa (175 psi)
    • La presión de la red no será mayor que el valor anterior
  • Rociadores: Esquema de Calculo
  • Calculo Hidráulico
    • Etapa N°4 :
    • El calculo arranca desde el rociador A del ramal 1 (el ultimo y mas alejado) determinando el caudal de descarga Q en funcion de la densidad minima y la superficie que cubre el rociador según el PROYECTO y con el K de éste la presión minima necesaria PARA LOGRAR DICHO CAUDAL.
    • Luego calculamos la perdida de carga del tramo de cañería A-B, sumamos esta presión al valor anterior y ahora con dicho valor calculamos el caudal de descarga del rociador B (Qb= K*raiz(Pb)
    • Repetimos la operación para los nodos C y D que son rociadores que descargan agua en el area de diseño.
    • Luego calculamos la perdida de carga del caño D-1 si tienen el mismo diametro, o del tramo D-E y luego el E-1 si difiere. incluyendo el codo del nodo 5 y determinando la presión en dicho punto.
    • Ahora asummos el ramal A como un “orificio” que descarga el caudal suma de los 4 rociadores y calculamos su K.
    • Luego calculamos la perdida de carga del caño D-1 si tienen el mismo diametro, o del tramo D-E y luego el E-1 si difiere.
    • Para este ultimo debemos incluir el codo (o Te) del nodo 1 y determinar la presión en dicho punto. La llamamos P1.
    • Ahora asumimos el ramal 1 como un “orificio” que descarga el caudal suma de los 4 rociadores y calculamos su K. K1= Qramal/raiz(P1)
  • Calculo Hidráulico
    • Lo llamamos K1
    • Luego calculamos la perdida por fricción del tramo 1-2 y determinamos la presión en el nodo 2. Aquí debemos incorporar el accesorio –codo o Te- que haya en el tramo pasando el nodo que alimenta el ramal 2.
    • Con esta presión y asumiendo que el K del ramal 2 es el mismo que el del primer ramal pues los ramales son iguales, determinamos el caudal de descarga de “dicho ramal”. Q2= K1* raiz(P2)
    • De aquí en mas se repite la operación con los ramales que descargan agua que son 3.
    • Para el rociador “adicional” que puede aparecer en el cuarto ramal hay que determinar por prueba y error la presión y el caudal.
    • Desde dicho punto hasta la fuente de agua es un calculo normal.
    • Para el rociador “adicional” que puede aparecer en el cuarto ramal hay que determinar por prueba y error la presión y el caudal.
    • Suponemos que descargara por ejemplo el caudal del rociador D-3 y calculamos la perdida de presion desde el nodo 4 hasta el rociador D-4. Si la presion resultante (P4 menos dP por friccion) coincide con la necesaria para que el rociador D-4 descargue el caudal adoptado se valida el calculo. Si en cambio difiere se aumentará o disminuirá hasta equilibrar la presion y el caudal
    • Desde el nodo 4 debemos calcular ahora las perdidas de presion en los diferentes tramos de cañeria con diferentes diametros si los hubiere (tendremos tantos pasos como cambios de diametros haya ya que el caudal por rociadores no varía
  • ESQUEMA TIPICO DE INSTALACION
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  • Esquema de la Instalacion
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  • Sistema en Grilla Calculo Hidráulico
  • Sistemas en Grilla
    • Se justifican en sistemas grandes donde la cantidad de ramales permiten reemplazar las cañerías troncales o colaborar con ellas al suministro de agua al área de incendio. El calculo hidráulico es complejo por lo que se utilizan software de diseño para realizar dicho calculo.
    • El método es iterativo
  • Sistema en Grilla Area Mas Demandante
  • Area mas Demandante
  • Diametros de Cañerias – Rociadores Guia de Estimacion Caño Diametro Riesgo Leve Riesgo Ordinario Riesgo Alto 1” 2 2 1 1 ¼” 3 3 2 1 ½” 5 5 4 2” 10 10 8 2 ½” 30 20 15 3” 60 40 27 4” Lim por Area 100 55 5” 160 90 6” 275 150
  • Calculo Hidráulico Presión en la Fuente de Agua
    • Teniendo la presión total al pie de la fuente de agua y el caudal real erogado podemos ya elegir la bomba centrifuga adecuada a nuestra instalación o determinar la altura de nuestro tanque elevado
    • Vale aclarar que si se alimentan bocas de incendio sumaremos el caudal requerido en este punto, debiendo verificar cual de las presiones es la mayor
    • Como las bombas centrifugas listadas tienen un caudal nominal y presión nominal , buscaremos la que nos de los valores necesarios dentro del rango del 90% al 140% del campo del caudal nominal
  • Rociadores Standard: Obstrucciones
  • Rociadores Standard: Obstrucciones
    • Para Ocupaciones Leve u Ordinario, con cielorrasos no combustibles (o combustibilidad limitada =1950 Cal) donde hay desniveles en cielorraso de menos de 0,90m se podrá considerarlo liso pero teniendo en cuenta los limites fijados por Obstrucciones (figura anterior)
  • Rociadores Standard: Obstrucciones
    • Construcciones con Obstrucciones: El deflector se ubicara según alguno de los siguientes arreglos
    • a) dentro del plano horizontal de 2 a 15 cm debajo del miembro estructural y a no mas de 56cm bajo el cielorraso
    • b) Por arriba de la parte inferior de la obstrucción, a no mas de 56cm del cielorraso, y respetando la relación “distancia – altura” de la tabla siguiente:
  • Rociadores Standard: Obstrucciones Posición del Deflector
  • Rociador Estándar Distancia a la Obstrucción Distancia A horizontal a la obstrucción (m) Distancia B máxima del deflector arriba del fondo (m) Menos de 0,30 0 De 0,30 a < 0,45 0,06 De >0,45 a < 0,60 0,09 De > 0,60 a < 0,90 0,18 De > 0,90 a <1,20 0,25 De > 1,20 a < 1,50 0,40 Mas de 1,50 0,46
  • Rociadores Standard: Obstrucciones
    • c) Construcción de vigas prefabricadas (viga Te) con las almas separadas a menos de 2,30m pero a mas de 0,90m, el deflector se ubicara en el plano horizontal de la parte inferior de la viga (o a no mas de 0,02m arriba), no importa la distancia al cielorraso, pero respetando la tabla anterior
  • Rociadores Standard: Distancias
    • Techos a dos Aguas : La distancia (vertical) desde el deflector a la cumbrera no debe ser mayor que 0,90m. En techos muy empinados podrá superarse para lograr una distancia Mínima horizontal de 0,60m desde el deflector a las obstrucciones.
    • Techo diente de sierra : la distancia máxima desde el deflector a la cumbrera será de 0,90m medidos a lo largo del techo
  • Rociadores Standard: Obstrucciones
    • Cualquier obstrucción que supera 1,20m de ancho llevara rociadores debajo. Para las menores se deberá tener en cuenta el efecto obstructor antes mencionado
    • Obstrucciones de hasta 0,46m de ancho debajo del rociador que impida el desarrollo del patrón de descarga deberá cumplir con lo siguiente:
    • La distancia del rociador a la obstrucción será no menor a 3 veces la dimensión de esta con una distancia mínima de 0,60m
  • Rociadores: Obstrucciones
  • Rociadores: Obstrucciones
    • Luz Mínima en Depósitos : La distancia mínima entre el rociador y la parte superior del almacenaje será de 0,46 m o mayor si así se exige en otros puntos de la norma.
  • Rociador Sidewall Standard
    • El área máxima de cobertura no excederá 18,20 m2, pero respetara los valores de la tabla adjunta:
  • Rociador Sidewal Standard Riesgo Leve Riesgo Ordinario Combustible Incombustible Combustible Incombustible Distancia entre rociadores (m) 4,25 4,25 3,05 3,05 Distancia a pared opuesta (m) 3,65 3,65 3,05 3,05 Área Máxima 11,16 m2 18,22 m2 7,45 m2 9,3 m2
    • MODULO N° 3
  • Instalación de Rociadores: Componentes
    • Etapa N° 4
    • Elección de los Componentes
  • Cañerías Aéreas del Sistema
    • Serán de acero, norma ASTM A-53, A-135, A-795 o equivalentes (IRAM 2502).
    • Si roscadas: cedula 40
    • Soldadas o ranuradas por deformación: cedula 10 (caño 6” espesor 3,5 mm) en cualquier caso aptas hasta 2MPa
    • Cañerías de CPVC listadas para usos Leves
  • Accesorios
    • De fundición diámetro 2” y menores, serie estándar se aceptan para presiones de hasta 2MPa
    • De fundición maleable serie estándar hasta 6” para presiones de hasta 2MPa
    • Accesorios listados se podrán usar hasta la presión limite fijada en el listado.
    • Si la presión excede 1,2MPa los accesorios que no cumplan con lo anterior serán extra pesados
  • Accesorios
    • No se usaran cuplas roscadas para unir caños de mas de 2” de diámetro
    • Cañerías soldadas: El procedimiento de soldadura debe estar certificado y el soldador calificado para la ejecución de los mismos (AWS B2.1, Especificación para procedimiento de Soldadura y Calificación de Cumplimiento)
  • Sistema de Rociadores: Soportes
    • Serán diseñados para cumplir los siguientes requisitos:
    • a) Soportar 5 veces el peso del tramo de caño con agua mas una carga de 115 kg en cada punto.
    • b) Los puntos de soporte serán adecuados para soportar el sistema
    • c) El espaciamiento entre soportes no excederá los valores de la tabla adjunta
  • Rociadores Distancia Máxima entre Soportes (en Pies)
  • Rociadores Distancias de Soportes
    • Habrá no menos de 1 soporte por sección de caño. Si los rociadores están separados menos de 1,80m se permite llevar la distancia hasta 3,70m.
    • La distancia desde el rociador extremo al soporte no superara 0,90m para caño de 1”, 1,20m para caño de 1 ¼”, y 1,50m para caño de 1 ½” y mayores.
    • Para extremos que alimentan rociador debajo de un cielorraso la distancia máxima se reduce a 0,30m
  • Rociadores: Soportes
    • Las montantes se soportaran por grampas o fijaciones en las conexiones horizontales dentro de los 0,60m.
    • En edificios de varios pisos las subidas se soportaran con fijación en el nivel inferior, en cada nivel intermedio, arriba y debajo de cualquier desvío, y en el nivel superior.
    • En cualquier caso la distancia máxima entre soportes no superara los 7,60m
  • Rociadores: Soportes
    • En las instalaciones realizadas en áreas con riesgo sísmico se utilizaran conexiones flexibles listadas en caños de 2 ½” y mayores para permitir el movimiento diferencial entre secciones del edificio.
    • Se analizara cada caso según lo requerido por la norma NFPA 13
    • La carga horizontal máxima para el calculo por efecto sísmico es Fh= 0,5*Peso*1,15
  • Rociadores: Soportes en Extremos
  • Soportes Típicos
  • Sistemas de Rociadores: Limitación del Área por Sistema
    • La máxima área de un piso, en cualquier piso, a ser protegida por rociadores alimentados por una subida (montante) de un sistema de rociadores será la siguiente:
    • Riesgo Leve: 4800m2
    • Riesgo Ordinario: 4800m2
    • Riesgo Alto: 3700m2
    • Depósitos con Apilado en Altura (>3,70m): 3700m2
  • Limitación del Área por Sistema Válvula de Control
    • Cada sistema así limitado contara con su válvula seccionadora (de control) que deberá ser “listada” (certificada) para su uso, y con indicador de posición local o remoto
    • Las válvulas serán para una presión mínima de trabajo de 1,2 MPa. O de la serie adecuada si la presión es mayor.
    • El tiempo de cierre de las válvulas no será menor a 5 segundos (evita golpe de ariete)
  • Alarmas de Flujo de Agua
    • Cada sistema deberá contar con un aparato listado para su uso que con cualquier flujo de agua igual o mayor al que genere el mas pequeño de los rociadores allí instalado sea capaz de dar una alarma acústica dentro de los 5 minutos desde que el flujo se inicie, y continúe hasta que el flujo pare La alarma deberá escucharse en el predio
    • Se dispondrá una cañería de mínimo 1” terminada en un buje, resistente a la corrosión con orificio calibrado, que permita el flujo del rociador mas pequeño para probar las alarmas
  • Dispositivos de Detección de Flujo de Agua
    • Sistemas Húmedos : Los aparatos de alarma consistirán en una válvula de retención de alarma u otro aparato de alarma para detectar flujo de agua, listados, con sus correspondientes accesorios para lograr el cometido de dar alarma
    • Sistemas Diluvio y Preacción : Los aparatos de alarma serán actuados independientemente por el sistema de detección y por el flujo de agua
    • Las cañerías a los mencionados dispositivos deben ser de acero galvanizado o material resistente a la corrosión
  • Manómetros
    • Se dispondrá un manómetro en cada alimentador al sistema de rociadores.
    • En las válvulas de retención de alarma se dispondrá un manómetro arriba y debajo de la misma.
    • Se dispondrá manómetro en cada drenaje principal, en cada drenaje de válvula de control de piso y en la entrada y salida de cada válvula reductora de presión.
    • Cada manómetro tendrá válvula de cierre y dispositivo de drenaje, y su rango será como mínimo el doble de la presión de trabajo
  • Drenajes del Sistema
    • El drenaje del alimentador principal se dimensionara según lo siguiente:
    • Para alimentador de 2”: ¾”
    • Para alimentador hasta 3”: 1 ¼” o >
    • Para 4” y mayor: 2”
    • Estos drenajes permiten probar la alimentación de la fuente de agua.
    • Se dispondrán drenajes auxiliares en aquellos tramos del sistema que no puedan vaciarse por el drenaje principal
  • Drenaje Principal Esquema
  • Pruebas de Aceptación del Sistema
    • Lavado de Cañerías : Las cañerías subterráneas serán limpiadas mediante un flujo de agua que deberá ser alguna de:
    • a) Lo que arroja el calculo incluyendo mangueras
    • b) El flujo que permita una velocidad de 3m/s en la cañería
    • Prueba Hidrostática : Se realizara a una presión mínima de 13,8 bar (1,38MPa) por 2 horas sin presentar perdidas ( o 3,5 bar por arriba de la presión de trabajo si se supera la anterior)
  • Pruebas Operacionales
    • Se probaran todos los dispositivos de Alarma por flujo de agua verificando su correcta operación en toda su secuencia
    • Drenaje Principal: Se abrirá completamente la válvula registrando la presión estática y residual en el sistema
    • Válvulas de Control: se abrirán y cerraran bajo presión para verificar su correcta operación
    • Válvulas Reductoras: se verificara su operación a flujo total y no flujo
  • Cañeria de Acero-Perdida de Carga a V= 2m/seg
    • Caño 1”: 23% (23 m col. Agua en 100m)
    • Caño 2”: 11%
    • Caño 3”: 6,7%
    • Caño 4”: 5%
    • Caño 6”: 3%
    • Caño 8”: 2,1%
    • Codo a 90° (standard): equivale a 30 diametros
    • Te flujo lateral: equivale a 60 diametros
    • Valvula Esclusa: 6 diametros
    • Valvula de Retencion: 60 diametros
  • BIBLIOGRAFIA
    • Manual de la Proteccion Contra Incendio de la NFPA, editado por MAPFRE (en español)
    • Proteccion de Edificios Contra Incendio – Ed. Alsina
    • Manual de Instalaciones Contra Incendio de Suay Belenguer (España)
  • NORMAS Y LEYES DE APLICACION
    • Ley 19587 Decreto 351/79
    • Código de Edificación
    • Proyecto de Nuevo Código de Edificación
    • Códigos Municipales locales
    • Ley 13660 Decreto 10877/60
    • Manual de Protección Contra Incendio (Hándbook of Fire Protection) editado por NFPA, en español
  • NORMAS INTERNACIONALES
    • NFPA 13: Norma para la Instalación de Sistemas de Rociadores Automáticos
    • NFPA 15: Norma para la Instalación de Sistemas de Agua Pulverizada para la Protección Contra Incendio
  • NORMAS INTERNACIONALES
    • NFPA 20: Norma para la Instalación de Bombas Estacionarias para la Protección Contra Incendio
    • Norma NFPA 22: Norma para los Tanques de Agua de los Sistemas de Protección Contra Incendio Privados
    • Norma NFPA 24: Norma para la Instalaion de Troncales de Servicio Privado de Incendio (Incluye bocas externas)
    • NFPA 750: Norma para la Instalación de Sistemas de Niebla
    • NFPA 1: Código de Prevención de Incendio
    • NFPA 101: Código de Seguridad de Vida