PROTECCIÓN DE ALMACENES CON ROCIADORES – I

INTRODUCCIÓN

Las ocupaciones de almacenamiento son edificios, o partes de un edificio, que se usan para almacenar o albergar bienes, mercancías, líquidos combustibles, vehículos, semillas o animales. Las instalaciones de almacenamiento pueden ser edificaciones separadas y distintas o parte de una ocupación de uso múltiple. Estas ocupaciones plantean una gama de desafíos de protección contra incendios, incluyendo grandes áreas de fuego abiertas, altos valores concentrados en un área relativamente pequeña, acceso limitado para operaciones de extinción de incendios y combustibles dispuestos en configuraciones conducentes al desarrollo y propagación rápida de incendios. Ejemplos de ocupaciones de almacenamiento son almacenes, depósitos, terminales de carga, aparcamientos, hangares de aviones, elevadores de granos y áreas de almacenamiento al aire libre.

Debido a la naturaleza, cantidad y disposición de los inventarios en las ocupaciones de almacenamiento, pueden desarrollarse incendios intensos rápidamente. Afortunadamente, la incidencia de incendios en las áreas de almacenamiento es relativamente baja en comparación con otras ocupaciones. Sin embargo, cuando ocurren incendios tienden a ser muy severos y catastróficos. Desarrollar e implantar un plan exhaustivo de protección contra incendios es esencial para minimizar el potencial de pérdidas y la interrupción de las operaciones por incendios.

ESTÁNDARES DE ALMACENAMIENTO DE NFPA

La NFPA ha desarrollado normas que brindan y describen los medios y métodos eficaces para proporcionar protección contra incendios para varios tipos de ocupaciones de almacenamiento. Los requerimientos de diseño para la protección con sistema de rociadores de almacenaje interior general, almacenaje en racks, neumáticos de goma, rollos de papel, algodón embalado y otros productos se han consolidado en la norma NFPA 13, Standard for the Installation of Sprinkler Systems. Los sistemas de rociadores automáticos son la columna vertebral de una estrategia eficaz de protección contra incendios para las ocupaciones de almacenamiento. Un sistema de rociadores bien diseñado, adecuadamente instalado y correctamente mantenido es el mejor medio de control de incendios en este tipo de instalaciones.

Otras normas NFPA contienen criterios de protección para otras ocupaciones de almacenamiento, tales como NFPA 30 para el almacenamiento de líquidos combustibles, NFPA 30B para el almacenamiento de aerosoles, NFPA 400 para el almacenamiento de oxidantes, NFPA 409 para hangares de aviones, entre otras.

Las normas de la NFPA identifican el nivel mínimo aceptable de protección para las instalaciones de almacenamiento. Las operaciones internas o el tipo de construcción pueden limitar el uso de algunas tecnologías reconocidas; por lo que es importante comprender las limitaciones del esquema de protección antes de seleccionar un método de diseño.

Los requerimientos contenidos en las normas de NFPA se basan en pruebas de incendio “a escala real” y experiencias de incendios pasados; no abordan los arreglos de almacenamiento donde no hay datos de pruebas disponibles o donde no se pueden extraer conclusiones válidas de la extrapolación de datos disponibles, juicio o experiencia.

PROTECCIÓN DE ALMACENAMIENTOS EN NFPA 13

La norma NFPA 13-2016 contempla la protección con rociadores de las ocupaciones de almacenamiento entre los capítulos 12 y 21. En el capítulo 3, sección 3.9, se incluyen las definiciones relacionadas con dichas ocupaciones.

El capítulo 12 cubre las reglas básicas que se aplican a todas las ocupaciones de almacenamiento, excepto el almacenamiento misceláneo y el almacenamiento en pilas bajas (low-piled), que se tratan en el capítulo 13. El capítulo 12 también cubre la protección del almacenaje de paletas desocupadas (aquellas que se utilizan en el proceso de almacenaje de mercancías).

 
Almacenamiento de
paletas vacías
  Almacenamiento misceláneo

Los otros capítulos aplican a mercancías y configuraciones específicas de almacenamiento, tal como sigue:

  • Capítulo 14: protección de mercancías Clase I a Clase IV almacenadas sobre paletas, en pilas sólidas, cajas contenedoras (bin boxes), estanterías (shelves) o estanterías contrapuestas (back-to-back shelves).
  • Capítulo 15: protección de mercancías de plástico y de goma (excepto neumáticos de caucho) almacenados sobre paletas, en pilas sólidas, cajas contenedoras (bin boxes), estanterías (shelves) o estanterías contrapuestas (back-to-back shelves).
Almacenamiento paletizado Almacenamiento en pilas sólidas Almacenamiento en cajas contenedoras Almacenamiento en estanterías
  • Capítulo 16: protección de mercancías Clase I a Clase IV almacenadas en racks.
  • Capítulo 17: protección de mercancías de plástico y de goma (excepto neumáticos de caucho) almacenados en racks.

Almacenamiento en racks

  • Capítulo 18: protección de almacenamiento de neumáticos de caucho.

Almacenamiento de neumáticos de caucho

  • Capítulo 19: protección de rollos de papel.

Almacenamiento de rollos de papel

El Capítulo 20 proporciona los criterios para diseños especiales de protección para almacenamientos específicos para componentes plásticos de vehículos a motor; almacenamiento en tiendas de venta al detal, de algodón embalado, de archivos en cajas de cartón, de archivos compactos y de archivos en gran altura.

El Capítulo 21 presenta alternativas de diseño a los capítulos anteriores.

Al aplicar NFPA 13, lo recomendable es responder inicialmente las siguientes tres preguntas esenciales:

  1. ¿Qué se almacenará? Determinar de manera idónea la clasificación de las mercancías.
  2. ¿Cómo se almacenará? Identificar la configuración del almacenamiento.
  3. ¿Qué tan alto serán almacenadas las mercancías? Establecer la altura de almacenamiento y el espacio libre desde la parte superior de las mercancías a los rociadores.

Al proteger una ocupación de almacenamiento, la idea es que el diseñador comience con el Capítulo 12 y determine las reglas generales que aplican. Luego, el diseñador va al capítulo correspondiente para obtener el resto de los criterios de descarga.

En general, las reglas de protección están diseñadas para responder cuatro preguntas básicas:

  1. ¿Cuál es una estimación razonable del flujo de agua que se necesitará para el sistema de rociadores contra incendios?
  2. ¿A qué presión necesita estar disponible ese flujo?
  3. ¿Cuánto tiempo debe durar el flujo?
  4. Si el almacenamiento es en racks, ¿deben colocarse rociadores entre-racks o puede ser protegido sólo con rociadores en techo?

Para la mayoría de las instalaciones de almacenamiento, sólo aplican unas pocas secciones individuales de la norma. El diseñador debe identificar qué secciones se aplican a una disposición de almacenamiento determinada. Esto se hace buscando el capítulo aplicable al que dirigirse después de que se han atendido los requisitos del Capítulo 12. Después de identificar el capítulo correcto, lo siguiente es identificar la información necesaria para determinar qué tecnologías de rociadores se pueden utilizar.

APLICACIÓN DE ROCIADORES AUTOMÁTICOS

La protección automática por rociadores, complementada por operaciones manuales de extinción y buenas prácticas de almacenamiento y mantenimiento, es un medio comprobado, eficaz y práctico para proteger contra incendios las ocupaciones de almacenamiento, siempre y cuando los sistemas de rociadores se diseñen específicamente para que coincidan con los riesgos presentes.

La protección con rociadores automáticos diseñada correctamente es esencial para controlar un incendio y limitar los daños. Un factor importante que contribuye a grandes pérdidas por incendios en almacenes es la incapacidad del sistema de rociadores para controlar el fuego. Esto puede ser el resultado de un cambio en el tipo, volumen, altura o configuración del almacenamiento que eleva el nivel de riesgo más allá de aquel para el cual se diseñó el sistema de rociadores.

La tecnología actual de rociadores automáticos proporciona tres enfoques básicos para la protección de almacenamientos. Esto incluye el uso de (1) rociadores de modo control densidad/área (CMDA); (2) rociadores de modo control de aplicación específica (CMSA) y (3) rociadores de modo supresión (ESFR). Cada enfoque está asociado con diferentes tipos de rociadores, tamaños y configuraciones de instalación; proporcionando una serie de alternativas posibles para el diseño del sistema de rociadores para la mayoría de las situaciones. Los rociadores CMDA y los rociadores CMSA están diseñados para controlar un incendio y limitar su propagación hasta la llegada de personal de combate de incendios capacitado que pueda extinguirlo. El rociador ESFR es el único diseñado para extinguir un incendio.

Rociadores CMDA

Los rociadores CMDA son la tecnología más antigua utilizada para proteger las instalaciones de almacenamiento. Un indicador clave de un rociador CMDA es la descripción del área de diseño por una densidad, tal como 0,3 gpm sobre 2.000 pie2. El área de protección para cada rociador CMDA dicta la presión de operación mínima, la cual puede cambiar al cambiar su espaciamiento, a diferencia de los rociadores CMSA y ESFR que tienen una presión de operación mínima independientemente de su espaciamiento. La categoría CMDA incluye rociadores con factores K que van desde 5,6 (80,6) a 25,2 (362,9). El desempeño de estos rociadores en la protección de almacenamientos se caracteriza por el hecho de que los primeros rociadores que funcionan contienen o controlan el fuego. Mediante una combinación de pre-humedecimiento de los combustibles que rodean el área de fuego inicial y enfriamiento a nivel del techo, el fuego se limita a un área relativamente pequeña hasta que se extingue manualmente o solo.

Para el diseño con rociadores CMDA, NFPA 13-2016 proporciona curvas de diseño densidad/área en los capítulos 14 y 16; tablas de referencia en los capítulos 15, 16, 17, 18, 19 y 20, y figuras ilustrativas en el capítulo 17, las cuales deben ser utilizadas, según el caso que se esté trabajando, para seleccionar la densidad de descarga y el área de diseño.

     

Rociadores CMDA

Rociadores CMSA

Los rociadores CMSA son rociadores de modo control cuyas características de desempeño se han mejorado mediante el uso de diseños de orificio/deflector que producen gotas de agua más grandes, que penetran mejor en un penacho de fuego. Este desempeño mejorado proporciona ciertas ventajas sobre los rociadores tradicionales CMDA. El criterio de descarga para este tipo de rociadores se especifica como una cantidad de rociadores que funcionan a una presión mínima en vez de una densidad mínima y un área de diseño.

El primer rociador CMSA fue el rociador de gota grande (large drop), el cual tiene un factor K de 11,2. Más recientemente, se han desarrollado rociadores CMSA con factores K más grandes. Los requisitos de diseño y las aplicaciones de los rociadores CMSA pueden diferir y se basan en pruebas de incendio. Se debe verificar en las hojas técnicas del rociador la viabilidad y pertinencia de utilizarlo en alguna configuración de almacenamiento.

El criterio de diseño con rociadores CMSA considera la altura del techo, la configuración y el tipo de las mercancías, la altura del almacenaje, el factor k y la orientación de los rociadores a utilizar, y si el sistema es de tubería mojada o seca; en base a esa información, la NFPA 13 designa cuántos rociadores deben ser calculados y su presión mínima de operación.

     

Rociadores CMSA

Rociadores de modo supresión

Los rociadores ESFR son una desviación radical de la tecnología de rociadores de modo control y presentan su propio conjunto de fortalezas y limitaciones. La premisa fundamental de la protección con rociadores de modo supresión es que un rociador sensible, capaz de producir una descarga optimizada de alto volumen y alto momentum puede suprimir (en lugar de simplemente controlar) un incendio en una ocupación de almacenamiento. La principal ventaja de los rociadores de modo supresión es su capacidad de proteger muchos arreglos de almacenamiento en racks sin la necesidad de rociadores entre-racks. Aunque son mucho más efectivos en la protección de ese tipo de almacenamiento que los rociadores de modo de control sólo en techo, no son más efectivos que un diseño de rociadores en techo más entre-racks usando rociadores de modo control. También tienen sus propias reglas de instalación bastante complejas y sensibles.

El diseño con rociadores ESFR considera la altura del techo, el tipo y la altura de las mercancías almacenadas, el factor k y la orientación de los rociadores a utilizar; en base a esa información, la NFPA 13 designa la presión mínima de operación de los rociadores, que por lo general serán los 12 hidráulicamente más desfavorables.

Rociadores ESFR

Rociadores entre-racks

Las estructuras racks crean inherentemente obstrucciones a la elevación del calor y productos de combustión de un incendio y a la descarga de agua de un sistema de rociadores en techo. Como resultado, un incendio en almacenamiento en racks puede convertirse en un gran desafío, que puede sobrepasar a muchos sistemas de rociadores en techo. Este fenómeno se vuelve más pronunciado cuando las alturas de almacenamiento aumentan y cuando los espacios de tiro (flue spaces) horizontales y verticales se obstruyen. Los rociadores instalados entre los racks alivian esta preocupación.

Los rociadores entre-racks funcionan para contener un incendio en un área pequeña y localizada. Una vez activados, descargan agua sobre o cerca de la fuente del fuego, sin el retraso asociado con los rociadores en techo. Los rociadores entre-racks también humedecen el área cerca del fuego, reduciendo así la propagación horizontal y vertical. Igualmente, minimizan el potencial daño por agua a las existencias, ya que el agua solo se aplica al área localizada del incendio, generalmente previniendo la activación del sistema de rociadores en techo. El uso de rociadores entre-racks también reduce la demanda en el sistema de rociadores en techo y utiliza el suministro de agua de manera más eficiente.

Los rociadores instalados entre los racks pueden ser de respuesta estándar o rápida con orificios estándar o grandes. Deben usarse rociadores de temperatura ordinaria, a menos que estén cerca de fuentes de calor. Se requieren escudos para proteger contra el enfriamiento a los rociadores no activados por la descarga de agua de los rociadores ubicados más arriba, entre los racks o en el techo.

La necesidad de rociadores entre-racks depende de una serie de factores que incluyen la condición y el tipo del sistema de rociadores en techo, el tipo de mercancía y la altura de almacenamiento. En general, cuando se utilizan rociadores spray (CMDA o CMSA), se requieren rociadores entre-racks para el almacenamiento de más de 25 pies (7,6 m) de altura, independientemente de la mercancía. Para almacenaje hasta 25 pies (7,6 m), la necesidad de rociadores entre-racks varía. Cuando se utilizan rociadores ESFR, en la mayoría de los casos no se requieren rociadores entre racks.

NFPA 13 proporciona criterios para determinar si los rociadores entre-racks son necesarios, su número y disposición.

Aunque hay una serie de aspectos negativos asociados con la protección de rociadores entre-racks (los principales son el costo de instalación y la posibilidad de fugas debido a daños mecánicos), sigue siendo el método más efectivo y confiable para proteger el almacenamiento en racks.

Rociadores para niveles intermedios

CONCESIÓN PARA CHORROS DE MANGUERA

Cuando se proveen conexiones de manguera para Bomberos, se debe agregar a la demanda de agua del sistema de rociadores el caudal correspondiente indicado en la Tabla 12.8.6 de la norma NFPA 13, el cual puede ser 250 gpm, 500 gpm o 750 gpm, según la mercancía y el tipo de rociadores. Este caudal es el total requerido para conexiones interiores y exteriores, considerándose 100 gpm para las conexiones interiores y el resto para las conexiones exteriores (si se tienen).

EL ENFOQUE DE FM GLOBAL

FM Global aborda los requisitos específicos y las pautas de instalación para rociadores en almacenamientos en las Hojas de Datos 2-0, Installation Guidelines for Automatic Sprinklers y 8-9, Storage Of Class 1, 2, 3, 4 and Plastic Commodities.

FM Global aplica el formato de diseño “número de rociadores a una presión mínima dada”, para permitir que el diseño de un sistema de rociadores se base en el desempeño real del rociador seleccionado en comparación con un desempeño asumido, tal como modo control o modo supresión. Adicionalmente, los diseños a nivel de techo se basan en cinco atributos asociados con el rociador: (1) factor K, (2) orientación, (3) índice de tiempo de respuesta (RTI), (4) espaciamiento de rociadores y (5) clasificación de temperatura.

En un próximo artículo se tratará este enfoque de una manera más extensa.

Ing. Luis Ybirma
Caracas – Venezuela

 

Fuentes:  NFPA Automatic Sprinkler System Handbook, Thirteenth Edition
                NFPA Fire Protection Handbook, Twentieth Edition
                Fire Protection Engineering Magazine; 2do quarter, 2012. SFPE.
                Fire Protection Contractor magazine; January 2015
 
Notas:
1. El contenido de este artículo no es una Interpretación Formal de NFPA. Lo aquí expresado es la interpretación personal del autor y no necesariamente representa la posición oficial de las normas NFPA y sus Comités Técnicos. Por otra parte, el lector es libre de estar de acuerdo o no con lo aquí expresado.
2. Todas las imágenes y marcas comerciales que se publican en este Blog son marcas registradas por sus propietarios, y se utilizan sólo con fines didácticos.
 

 

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