SISTEMAS DE ROCIADORES RESIDENCIALES SEGÚN NFPA 13D

INTRODUCCIÓN

En anteriores artículos se trató el tema de los rociadores residenciales y de la normativa relacionada con ellos. Continuando con esta serie, el presente artículo tratará acerca de los sistemas basados en ese tipo de rociadores y diseñados de acuerdo a la norma NFPA 13D; exponiendo sus características más resaltantes y diferenciadoras y los aspectos relacionados con los enfoques de diseño y de cálculo que aplican a los mismos.

Ya sabemos que la norma NFPA 13D, Standard for the Installation of Sprinkler Systems in One- and Two-Family Dwellings and Manufactured Homes, cubre el diseño, instalación y mantenimiento de sistemas de rociadores para la protección contra incendios en viviendas de una y dos familias y “casas prefabricadas”.

Los sistemas de rociadores residenciales se centran específicamente en la seguridad de la vida, con la protección de la propiedad como un objetivo secundario. Se busca mantener las condiciones de supervivencia en el cuarto de origen del incendio, evitando que se alcance la etapa de combustión súbita generalizada (flash-over), y mantener bajos los niveles de monóxido de carbono y de humo.

Los sistemas de rociadores residenciales diseñados e instalados de acuerdo con la norma NFPA 13D se han optimizado para minimizar su costo mientras se mantiene un grado aceptable de seguridad para las personas, de manera de alentar su instalación.

ASPECTOS PARTICULARES DE LOS SISTEMAS DE ROCIADORES

Para los sistemas de rociadores de acuerdo a la norma NFPA 13D no se requiere que la bomba (si se tiene), tanques, válvulas, manómetros, colgadores y dispositivos de detección de flujo sean listados. Los rociadores sí deben ser listados como residenciales. Tampoco se requiere que el tanque de almacenamiento de agua cumpla con la norma NFPA 22. NFPA 13D permite el uso de cualquier bomba, no necesariamente tiene que ser una bomba contra incendios.

El sistema de rociadores y el servicio de agua doméstica pueden utilizar tuberías comunes, denominadas tuberías multipropósito. Es decir, las mismas tuberías que surten a los implementos domésticos (lavadora, fregadero, etc.) pueden alimentar a los rociadores instalados. En este caso, además de las consabidas configuraciones de los sistemas de rociadores (tipo “árbol”, tipo “lazo” y tipo “malla”), se acepta la configuración tipo “red” (network), en la cual a cada rociador llegan 3 tuberías.

La norma requiere que se tenga una válvula de control que permita cerrar tanto el sistema de agua doméstico como el sistema de rociadores. Si se tienen válvulas de control separadas, la del sistema de rociadores debe ser supervisada. El sistema debe tener una válvula para drenaje después de la válvula de control, de tamaño mínimo de Ø1/2” (15 mm).

En hogares que no cuenten con detectores o alarmas de humo de acuerdo a NFPA 72 se debe proporcionar una alarma local por flujo de agua en los sistemas de rociadores. La intención de esta alarma es que pueda ser audible en el exterior de la edificación.

La prueba hidrostática que se realiza al sistema es a la presión de funcionamiento normal, sin evidencia de fugas, lo cual se determinará mediante una caída de presión en un manómetro durante un período de 2 horas o mediante la verificación visual de las tuberías.

SUMINISTRO DE AGUA

El sistema de rociadores debe contar con al menos un suministro automático de agua.

La reserva de agua mínima que se debe almacenar debe ser igual a la demanda del sistema multiplicada por 10 minutos, a menos que la unidad de vivienda tenga un área menor a 186 m2 (2.000 pie2) y sea de un solo nivel, en cuyo caso la reserva mínima puede ser igual a la demanda multiplicada por 7 minutos. Se permite que la reserva de agua (10 o 7 minutos) pueda ser cubierta con una combinación entre el agua almacenada y la tasa de llenado del tanque, si esto se realiza automáticamente.

Las fuentes de suministro de agua aceptables son:

  1. Una conexión a un sistema confiable de abastecimiento de agua con o sin una bomba operada automáticamente
  2. Un tanque elevado
  3. Un tanque de presión diseñado según los estándares de la ASME, con una fuente de presión confiable
  4. Un reservorio de agua almacenada con una bomba operada automáticamente
  5. Un pozo con una bomba de suficiente capacidad y presión para satisfacer la demanda del sistema

 

Cuando una bomba es la fuente de presión para el suministro de agua se debe cumplir lo siguiente:

  • Se debe proporcionar una conexión de prueba aguas abajo de la bomba que cree un flujo de agua igual al del rociador de factor K más pequeño en el sistema
  • Los motores de corriente alterna deben operar con 240 Voltios y ser cableados de acuerdo con NFPA 70
  • Todos los medios de desconexión de la bomba deberán ser aprobados
  • La bomba debe ubicarse a más de 4 cms (1,52”) del suelo

 

La norma NFPA 13D no requiere que se tenga una conexión para Bomberos en el sistema de rociadores.

COBERTURA POR ROCIADORES

Se deben instalar rociadores en todas las áreas de la residencia, excepto donde se permite su omisión. Los espacios donde se pueden omitir son los siguientes:

  1. Baños con un área máxima de 5,1 m2 (55 pies2).
  2. Armarios de ropa, armarios de sábanas y despensas con área no mayor a 2,1 m2 (24 pies2) y cuyas paredes y techos estén revestidos con materiales no combustibles o de combustión limitada.
  3. Garajes, porches abiertos, cocheras y estructuras similares.
  4. Áticos con o sin almacenamiento, cuartos de equipos en aleros, cuartos de máquinas de ascensores, espacios ocultos dedicados exclusivamente y que contienen solo equipos de ventilación, pozos de ascensores, pasadizos y otros espacios ocultos no destinados a fines de vida.
  5. Proyecciones cubiertas y sin calefacción del edificio en las entradas/salidas, siempre que la unidad de vivienda tenga otro medio de salida.

Las anteriores son áreas donde la ocurrencia de incendios es relativamente rara o donde los incendios no resultan en un alto porcentaje de muertes. Las exenciones no se basan únicamente en dónde es probable que se originen incendios; también se permiten exenciones para áreas donde se originan incendios pero que estadísticamente no conducen a un cantidad significativa de muertes o lesiones, y para áreas que son imprácticas para proteger de manera rentable.

ROCIADORES Y TIPOS DE SISTEMAS

Los sistemas de rociadores residenciales pueden ser de tubería mojada, tubería seca o de pre-acción. Para los sistemas de tubería seca o de pre-acción de doble bloqueo, el tiempo de descarga de agua en el rociador más remoto no debe ser mayor a 15 segundos.

Donde las tuberías puedan ser mantenidas por encima de 4 °C (40 °F), el sistema debe ser de tubería mojada. Cuando no sea posible, el sistema debe protegerse contra la congelación mediante el uso de uno de los siguientes métodos:

  • Sistema de tubería seca o sistema de pre-acción
  • Sistema con anticongelante
  • Rociadores spray colgantes o de pared secos listados, que se extiendan desde la tubería en áreas con calefacción a áreas sin calefacción no destinadas a fines de vivienda.
  • Rociadores residenciales colgantes o de pared secos que se extiendan desde la tubería en áreas con calefacción a áreas sin calefacción.

 

Sólo se deben usar rociadores residenciales listados a menos que la norma permita otro tipo. Para sistemas de tubería seca o de pre-acción, los rociadores a utilizar deben estar específicamente listados para el tipo particular de sistema.

Se pueden utilizar rociadores spray de respuesta rápida (quick-response) en armarios mecánicos, saunas y baños de vapor.

Cuando la temperatura máxima del techo no supere los 38 °C (100 °F) se pueden utilizar rociadores de temperatura ordinaria o intermedia. Si la temperatura máxima del techo está entre 38 °C y 65 °C (101 °F y 150 °F) los rociadores deben ser de temperatura intermedia.

LOCALIZACIÓN Y COBERTURA DE ROCIADORES

Los rociadores colgantes y montantes que no tengan asignada una separación del techo en su listado, su deflector debe quedar ubicado entre 25 y 100 mm (1” a 4”) del techo, mientras que los rociadores laterales que no tengan asignada una separación en su listado, se deben ubicar entre 100 y 150 mm (4” a 6”) del techo. Por lo general, los fabricantes establecen el criterio de posicionamiento para cada modelo de rociador, lo cual forma parte de los requisitos del listado.

La norma NFPA 13D establece los criterios para la localización y área de cobertura de los rociadores, de acuerdo al tipo de techo, si es liso, con obstrucciones, inclinado, etc. También establece los criterios de localización de los rociadores para evitar las obstrucciones a la descarga y las obstrucciones contra la pared, tanto para los rociadores colgantes y montantes como los rociadores laterales. Es importante enfatizar que el patrón de descarga de los rociadores residenciales es distinto al patrón de los rociadores spray y las obstrucciones pueden evitar que se alcance el objetivo de mojar las paredes.

DIMENSIONAMIENTO DE TUBERÍAS

Los diámetros de las tuberías se determinan mediante un análisis hidráulico que verifica que el suministro de agua puede entregar suficiente caudal y presión a los rociadores, teniendo en cuenta la pérdida por fricción y los cambios de elevación entre el suministro de agua y los rociadores hidráulicamente más exigentes.

El diámetro mínimo para las tuberías de acero es de Ø1”. El diámetro mínimo de las tuberías de otros materiales es de Ø3/4”. En los sistemas tipo “red” se permiten tuberías Ø1/2”.

Las tuberías se dimensionan utilizando una de las siguientes técnicas:

  • El método de cálculo simplificado, que sólo se puede utilizar para conexiones a una tubería matriz del acueducto público de al menos Ø4” (100 mm). Aplica sólo para sistemas tipo “árbol”.
  • El método prescriptivo de dimensionamiento de tuberías. La tubería se dimensiona determinando la presión disponible para compensar las pérdidas de fricción en el sistema. Toda la tubería tiene que ser del mismo diámetro. No aplica para tuberías de acero.
  • El procedimiento de cálculo hidráulico por NFPA 13 (obligatorio para sistemas tipo “lazo”, “malla” o “red”, y para aducciones de menos Ø4”).
  • Las instrucciones de instalación listadas del fabricante (sistemas pre-diseñados).

 

Si el suministro es desde una red pública o privada de Ø4” o mayor se puede utilizar la presión estática para los cálculos hidráulicos.

ENFOQUE DE CÁLCULO

Los criterios de diseño para sistemas de rociadores residenciales son una desviación radical de los métodos convencionales de densidad/área de NFPA 13.

El sistema debe proporcionar al menos el flujo requerido para producir una densidad de descarga mínima de 0,05 gpm/ft2 o la del listado del rociador, la que resulte mayor, a través de los rociadores de diseño. Por otro lado, la presión mínima de operación de cualquier rociador debe ser la mayor entre la presión mínima especificada en su listado o 7 psi (0,5 bar).

Los requerimientos mínimos de presión y flujo deben satisfacerse al mismo tiempo que se cumplen con la fórmula q = K(p)0,5. No todos los rociadores residenciales están listados con las mismas densidades mínimas de descarga. Además, muchos rociadores residenciales tienen múltiples criterios de diseño dependiendo del área cubierta por el rociador. Si un rociador con factor K de 4,3 está listado para cubrir un área de 18 pies x 18 pies (5,5 m x 5,5 m) a 16,2 gpm (61 lpm), la presión mínima requerida es 14,2 psi. Del mismo modo, si un rociador con un factor K de 5,6 cubre un área de 12 pies x 12 pies (3,7 m x 3,7 m), se requiere que el flujo sea por lo menos de 14,8 gpm (56 lpm), aun cuando un flujo de 7,2 gpm (27 lpm) satisfaría el criterio de densidad. En este caso resultaría una densidad mayor a 0,05 gpm/pie2.

El cálculo del sistema de rociadores se basa en la operación de los dos rociadores más demandantes hidráulicamente dentro de un compartimento de la vivienda, incluso si se tienen más de dos rociadores en el mismo. Si todos los compartimentos de la vivienda están protegidos con un solo rociador, entonces sólo se calcula el caudal y la presión para el rociador más exigente, que no necesariamente será el más alejado del suministro de agua. El rociador más remoto podría no ser el más demandante hidráulicamente, dependería de los tipos de rociadores utilizados; en un espacio más cercano al suministro podría haber un rociador que cubre un área más grande.

Las pruebas han demostrado que dos rociadores son suficientes para controlar un incendio durante el tiempo que se considera necesario para evacuar una vivienda protegida de acuerdo a NFPA 13D. Limitar el área de diseño a dos rociadores controla el costo del sistema y mantiene baja la demanda del suministro de agua.

 

Ing. Luis Ybirma
Caracas – Venezuela

Fuentes:
– Fire Protection Handbook, twentieth edition. NFPA, 2008
– Automatic Sprinkler Systems for Residential Occupancies Handbook, fourth edition. NFPA, 2015
– NFPA 13D: Standard for the Installation of Sprinkler Systems in One- and Two-Family Dwellings and Manufactured Homes, ed. 2019.
– NFPA 13R: Standard for the Installation of Sprinkler Systems in Low-Rise Residential Occupancies, ed. 2019.
– Automatic Sprinkler and Standpipe Systems, John L. Bryan, 2006

 

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 e informativos.

Artículo Anterior
  •  
  •  
  •  
  •