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CONSIDERACIONES ACERCA DEL ÁREA DE COBERTURA DE ROCIADORES

INTRODUCCIÓN

En un artículo anterior se trató el tema del Área de Cobertura de los rociadores, un parámetro esencial en el diseño de sistemas de rociadores, al cual, por lo tanto, se le tiene que prestar la debida atención. Este parámetro impacta la cantidad de rociadores contenidos en el Área de Diseño y la densidad de descarga de agua, lo que va a influir en el desempeño del sistema.

En el artículo referenciado se indica cómo se debe calcular el Área de Cobertura, cuáles son las áreas de cobertura máximas de acuerdo a la clase de ocupación y las separaciones máximas y mínimas entre rociadores. En este artículo se pretende profundizar en el tema con la intención de aclarar algunas dudas que se presentan cuando se diseña un sistema de rociadores y se realiza la distribución de los mismos.

DETERMINACIÓN DEL ÁREA DE COBERTURA

Recordemos que el área de cobertura es el área que se asume que va a impactar la descarga de agua desde un rociador cuando se abra; para efectos de la distribución de los rociadores y los cálculos en la etapa de diseño del sistema. Además, que el área de cobertura máxima de rociadores depende del tipo de construcción, el riesgo de ocupación y de la clase de rociadores utilizados. Así por ejemplo, para rociadores spray estándar, colgantes o montantes, el área de cobertura máxima puede llegar a ser 225 pie2 (20,9 m2), para riesgo Ligero; para rociadores ESFR, el área de cobertura máxima es 100 pie2 (9,3 m2), en cualquiera situación que se utilicen y para rociadores residenciales, el área de cobertura máxima es indicada en la hoja de datos del fabricante.

Para determinar el área de cobertura de un rociador particular (Ar) se debe considerar la separación entre rociadores y entre éstos y las paredes u obstrucciones. Es decir, se debe medir la distancia a los rociadores adyacentes, tanto en el mismo ramal como en los ramales vecinos, y la distancia a la pared, en caso que se trate del último rociador del ramal o del último ramal, o a las obstrucciones, en caso que las haya. A la medida en el sentido del ramal se le denomina S y a la medida en el sentido perpendicular se le denomina L. Esto está explicado en el artículo ya referenciado.

El Área de Cobertura del rociador se obtiene multiplicando la dimensión S por la dimensión L:

Ar = S x L

SEPARACIONES ENTRE ROCIADORES

Por otra parte, la norma NFPA 13 establece las separaciones máximas y mínimas permitidas entre rociadores y entre éstos y las paredes u obstrucciones, para las diferentes Clases de Ocupación; las cuales se deben tener presentes y tomar en cuenta en el proceso de diseño, al realizar la distribución de los rociadores. En ese sentido, es importante destacar que no siempre las dimensiones S y L pueden ser iguales a las separaciones máximas permitidas.

La separación máxima entre rociadores spray estándar, colgantes o montantes, para todas las Clases de Ocupación puede ser de 15 pies (4,57 m). Pero para el único caso donde aplica que la medida para S y para L sea esa separación es para una ocupación de riesgo Ligero.

Para un riesgo Ordinario, si los rociadores a lo largo del ramal se distancian 15 pies (4,57 m), la separación de los rociadores en los ramales adyacentes no puede exceder de 8,66 pies (2,64 m). Si se quiere tener una distribución cuadriculada, las distancias deben ser de 11,4 pies (3,47 m) por lado.

Para un riesgo Extra cuando la densidad de descarga es igual o mayor a 0,25 gpm/pie2, si los rociadores a lo largo del ramal se distancian 12 pies (3,66 m), la separación de los rociadores en los ramales adyacentes no puede exceder de 8,33 pies (2,54 m). Si se quiere tener una distribución cuadriculada, las distancias deben ser de 10 pies (3 m) por lado.

SEPARACIÓN A PAREDES

La separación de los rociadores a las paredes también tiene sus consideraciones. Para rociadores spray estándar, colgantes o montantes, la separación máxima a una pared puede ser de 7,5 pies (2,28 m), pero el que se pueda utilizar esa medida va a depender de la separación entre rociadores. ¿Y eso por qué? Veamos:

Supongamos un riesgo Ordinario y que los rociadores a lo largo del ramal se distancian 15 pies (4,57 m); el último ramal no puede estar separado de la pared más de 4,33 pies (1,32 m), porque si la distancia es mayor se sobrepasaría el área máxima de cobertura de los rociadores ubicados en ese ramal. (Dejo de tarea las cuentas).

Figura 1.

¿DEBEN LOS ROCIADORES CUBRIR EL ÁREA MÁXIMA?

Todo lo anterior no quiere decir que siempre haya que separar los rociadores la distancia máxima; tampoco quiere decir que los rociadores deban siempre cubrir el área máxima. Esos son los límites. La configuración de los ambientes a proteger influye mucho en estos parámetros y, a fin de cuentas, el diseñador tiene la libertad de decisión. Pero siempre se debe tratar de optimizar el diseño, buscando, en la medida de lo posible, acercarse a los límites.

¿HAY UN ÁREA MÍNIMA DE COBERTURA DE ROCIADORES?

Y a todas éstas, ¿así como hay un área máxima, hay un área mínima de cobertura? La respuesta es sí. ¿Qué cuál es? La que se obtiene cuando se utiliza la separación mínima entre rociadores. Es decir, 6’ x 6’ = 36 pie2 (3,3 m2). Y en la vecindad de las paredes sería: 6’ x 0,33’ = 2 pie2 (0,18 m2). Lógicamente, en la práctica esto sería bien raro que se diera; pero sí es importante recalcar que los rociadores no deben estar a menos de la separación mínima establecida para que no ocurra el “skipping” (en criollo, que algún rociador no se active al momento de un incendio debido a que es humedecido por un rociador vecino).

PATRÓN DE DESCARGA Y ÁREA DE COBERTURA DE ROCIADORES

Ahora, la pregunta que nos hemos planteado en alguna ocasión: ¿si el patrón de descarga de los rociadores es circular, por qué el área de cobertura se calcula como un rectángulo? Otra pregunta frecuente es: ¿qué relación guarda el diámetro del círculo de la descarga con la separación entre rociadores? ¿El rectángulo es inscrito o circunscrito al círculo? No hay duda que estas preguntas intrigan y han intrigado a más de uno.

Y es que además hay algo que parece que no encaja. Vamos a ver: un rociador spray colgante o montante puede estar listado para riesgos Ligero, Ordinario y Extra. Pero como hemos visto, el área máxima de cobertura es distinta para cada clase de riesgo. ¿Qué es lo que ocurre? ¿La descarga del rociador se comporta diferente según sea la ocupación protegida?

Y aún hay más: los ensayos demuestran que a medida que la presión en el rociador aumenta, el patrón de descarga genera un círculo más grande, tal como puede verse en las siguientes figuras.

Figura 2. Figura 3.

Las figuras 2 y 3 corresponden a un ensayo con rociador spray estándar colgante, k = 5,6, realizado en ambiente controlado sin incendio; con el rociador ubicado a 2,40 metros de altura. Los círculos son una “representación idealizada” del área mojada por el rociador (en la realidad no es tan así, mucho menos en escenarios de incendio). Los rectángulos mostrados corresponden a las áreas máximas de cobertura para riesgo Ligero (el grande) y para riesgo Ordinario (el pequeño). Como puede verse, a una presión de 7 psi (presión mínima permitida por NFPA 13), el círculo generado por el rociador cubre sólo el rectángulo pequeño, mientras que a una presión de 70 psi el círculo cubre sobradamente ambos rectángulos.

Figura 4.

La figura 4 representa los patrones de descarga de rociador spray estándar colgante, k = 5,6, a diferentes presiones (7 psi, 15 psi y 30 psi), obtenidos en ensayos realizados por el fabricante Tyco en ambiente controlado sin incendio. Aquí también puede verse que el patrón parabólico es más amplio a medida que aumenta la presión, lo que corrobora que el círculo formado en el piso por la descarga de agua desde el rociador es a su vez mayor.

Aquí se presenta otra situación intrigante y contradictoria. Sabemos que la presión en el rociador para alcanzar la densidad de descarga requerida es mayor para un riesgo Ordinario que para un riesgo Ligero (para el mismo rociador). Por otro lado, sabemos que el área máxima de cobertura es menor para un riesgo Ordinario que para un riesgo Ligero. Entonces, ¿por qué si el círculo formado por la descarga es más grande a una presión mayor, el área cubierta es menor? Suena paradójico.

Pero todo esto tiene su explicación. No hay que darle tantas vueltas. Enfocarse en el patrón de descarga del rociador para establecer el área de cobertura es erróneo. Como es erróneo el intento de distribuir los rociadores utilizando el supuesto círculo que forma la descarga de agua, colocando círculos tangentes en dos direcciones y ubicando un rociador en el centro. Porque, como se ha dicho, ¿qué diámetro va a tener el círculo a utilizar?

DENSIDAD DE DESCARGA Y COBERTURA MÁXIMA

La clave es la densidad de descarga, que es el volumen de agua por unidad de tiempo que cae sobre una superficie. El objetivo de establecer un área de cobertura máxima es “garantizar” que se obtenga la densidad prescrita en la norma NFPA 13, expresada en gpm/pie2 (lpm/m2), para lograr el control o supresión del incendio, lo cual es la finalidad del sistema de rociadores.

Los ensayos han demostrado que la densidad de descarga no es uniforme en toda el área del piso. Es mayor en las zonas más cercanas al rociador y va disminuyendo hacia el borde del patrón de descarga. Esto puede deducirse de la figura 4. Por ello, al establecer una separación y área de cobertura máxima para los rociadores se pretende que las descargas de los rociadores vecinos se solapen para obtener la densidad promedio requerida.

(En este enlace se puede ver un análisis bastante completo del patrón y la densidad descarga de los rociadores, realizado por el Ing. Jussef Liban)

EN RESUMEN…

Así que si se quiere realizar un trabajo profesional, hay que olvidarse del “patrón circular” para distribuir los rociadores; lo que hay que tomar en cuenta son las distancias de separación, tanto máximas como mínimas, y el área de cobertura máxima de acuerdo a la clase de riesgo, y en base a esos parámetros elaborar el diseño del sistema.

Espero que lo aquí expuesto ayude a despejar confusiones y sirva para que se puedan realizar proyectos de sistemas de rociadores optimizados y eficientes, fundamentados en los lineamientos de la norma NFPA 13, que a fin de cuentas, es la guía en que nos basamos los que nos dedicamos a esta especialidad de la Ingeniería.

Ing. Luis Ybirma
Caracas – Venezuela

Fuentes: NFPA Automatic Sprinkler System Handbook, Fourteenth Edition
               NFPA Fire Protection Handbook, Twentieth Edition
               El Patrón de descarga de los rociadores, Ing. Jussef Liban; Grupo 3S. Perú
               Sprinkler Spray Patterns, Tyco®, Johnson Controls

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.

   
 

Esta entrada tiene 15 comentarios

  1. Carlos

    Si tomamos el área de cobertura máxima del rociador, igual estaríamos trazando un «circulo» para verificar la cobertura, pero creo que es correcto empezar la distribución de los rociadores tomando en cuenta las distancias de la norma y despues verificar con el area de cobertura máxima, ademas los patrones de descarga otorgados por los fabricantes generalmente dan una mayor área de protección.

    1. admin-ybirma

      Hola Carlos.
      Si distribuyes los rociadores manteniendo los límites de separación máxima y de área de cobertura máxima, no necesitas verificar nada con ningún círculo…

  2. Daniel

    Hola Ingeniero Ybirma:
    Entiendo por lo antes expuesto que para un riesgo ligero, llámese oficinas, si tengo una área abierta de 8m x 6m (48m2), dicha área llevaría 4 rociadores que me cubrirían el total, ya que si coloco 2, por decir una cantidad, la misma me dejaría espacios libres sin controlar. De repente puedo colocarle 6, manteniendo las distancias minimas y máximas, pero siendo eficientes serían 4. Es lo que puedo deducir.
    Muchas gracias por su tiempo.

    1. admin-ybirma

      Hola Daniel. Gracias por escribir.
      Para riesgo ligero, el área de cobertura de rociadores puede llegar hasta 20 m2. O sea, que 48 m2 lo podrías cubrir con 3 rociadores; claro, dependería de la configuración del espacio. Como dices, probablemente el mejor arreglo sea con 4 rociadores.

      1. Daniel

        Gracias ingeniero por su pronta respuesta.
        Ahora bien si quiero reducir la cantidad de rociadores entiendo que puedo utilizar rociadores Cobertura Extendida para riesgo ligero como el Victaulic V3411, pero me queda la duda ya que estos tienen una cobertura de 37m2 (400p2) y superan los 20m2…Cómo se puede interpretar esta condición?
        Muchas Gracias nuevamente.

        1. admin-ybirma

          Sí, los rociadores de CE pueden cubrir hasta 400 pie2. El límite de 20 m2 es para rociadores estándard. Eso sí, con los rociadores CE hay que tomar en cuenta muy bien las obstrucciones.

          1. Daniel

            Muchas Gracias Ingeniero, me queda claro lo indicado. Saludos

  3. julio

    Hola, no entiendo muy bien la relación entre área de cobertura(rectángulo) y patrón de descarga (círculo)… colocando los rociadores cumpliendo la norma para un área máxima de cobertura, bastaría…?
    Gracias

    1. admin-ybirma

      Hola Julio. Gracias por escribir.
      Hay que olvidarse del círculo; cumpliendo con las distancias de separación y el área de cobertura máxima es suficiente para distribuir adecuadamente los rociadores.

  4. fernando

    Una consulta por favor: tengo un sótano (180 m2) para parqueaderos de autos y mi problema es que es un área muy irregular, cómo hago para distribuir los rociadores?

    1. admin-ybirma

      Hola Fernando. Gracias por escribir.
      La distribución de rociadores siempre se basa en los mismos principios, sin importar si el área a proteger es irregular. Hay que tomar en cuenta el área máxima de cobertura de los rociadores, las distancias máxima y mínima de separación entre rociadores y las distancias máxima y mínima a las paredes u obstrucciones; todo de acuerdo al riesgo de ocupación. Mientras se respeten esos parámetros, los rociadores estarán bien distribuidos; siempre tratando de mantener una cierta uniformidad y racionalidad que facilite el trazado de las tuberías.
      Si requiere apoyo o asesoría para ese caso puede contactarme mediante Telegram o Whatsapp.

  5. Artemio Berrocal Iglesias

    Ingeniero, Buenas tardes
    Lo tengo claro respecto de la distribución de los Rociadores, tengo duda respecto del diámetro de la tubería a utilizar; tengo una troncal vertical de 4″ para 5 pisos y para uso de los Gabinetes reduzco a 1 1/2″, de aquí puedo extender un ramal para utilizar con rociadores de 3/4″???
    Favor su atención

    1. admin-ybirma

      Hola Artemio. Gracias por escribir.
      Eso depende de si se trata de un sistema de mangueras según NFPA 14 o si las conexiones para manguera forman parte del sistema de rociadores. Si es según NFPA 14, las mangueras deberían alimentarse separadamente de los rociadores. Si son conexiones para manguera de acuerdo a NFPA 13, el diámetro mínimo del colector para derivarlas es de 2,5″, a menos que se tenga un anillo o lazo, en cuyo caso puede ser de 2″. Las derivaciones para mangueras serían como un ramal más del sistema de rociadores.

  6. jina alvarez

    Buenas tarde ing. YBIRMA
    tengo una duda según la NFPA 13 ANEXO A para habitaciones pequeñas me permite tener una mayor separación del muro a 2.7m, por lo general debería ser la mitad de la distancia admisible, en caso leve 2.3m, pero hay caso en donde por centímetros el cuarto es mas grande, por lo general propongo dos rociadores, porque e tenido la duda si en el mismo ramal puedo colocar rociadores de cobertura estandar y cobertura extendida en el mismo ramal y si se puede hacer para que rociador se diseña

    1. admin-ybirma

      Hola Jina. Gracias por escribir.
      Un aspecto que se debe tomar en cuenta, en la etapa de diseño, cuando se trata de cuartos pequeños, es estar seguros que el rociador va a poder instalarse en el lugar que se indica, que por lo general es en el centro del cuarto; resulta que ese lugar está normalmente reservado para la luminaria, entonces hay que mover el rociador a otro lugar durante la instalación, y eso cambia su área de cobertura.
      Sí se pueden mezclar rociadores de cobertura estándar con rociadores de cobertura extendida, pero hay que diseñar para el rociador más demandante (ver sección 28.2.4.9 de NFPA 13-2022).

      Sí requieres información adicional al respecto, escríbeme por e-mail o por Whatsapp.

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