INTRODUCCIÓN

En un artículo anterior se describió y comentó de manera general el abordaje de la protección contra incendios mediante rociadores automáticos para las ocupaciones de almacenamiento en la norma NFPA 13. Este artículo tratará aspectos básicos relacionados con la protección de almacenes con rociadores CMDA.

La opción de protección de almacenes con rociadores CMDA puede significar en muchos casos que resulten diseños de sistemas más económicos, en comparación con las otras opciones (rociadores CMSA y ESFR), dado que para algunas mercancías y configuraciones de almacenamiento se manejarían menores caudales y presiones, lo que implicaría una bomba de menor capacidad, tuberías de menor diámetro y un reservorio de agua de menor volumen.

GENERALIDADES ACERCA DE ROCIADORES CMDA

Un rociador CMDA (Control Mode Density/Area) es un tipo de rociador pulverizador (spray sprinkler) previsto para proveer control de incendios en aplicaciones de almacenamiento utilizando los criterios de densidad/área. Esta es la definición dada en la norma NFPA 13.

El método de diseño densidad/área significa que se pretende garantizar la descarga mínima de un caudal de agua por unidad de área de piso (gpm/pie²), sobre un área de piso determinada (pie²), conocida como área de operación.

El término CMDA es empleado cuando se aborda la protección de almacenes. Los rociadores pulverizadores que se utilizan en ocupaciones comunes (comercios, industrias, oficinas y otras) también podrían considerarse rociadores CMDA. Sin embargo, generalmente no se utiliza esa terminología en esos casos.

DESEMPEÑO DE LOS ROCIADORES CMDA

El desempeño de estos rociadores en la protección de almacenes 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 el enfriamiento a nivel del techo, el fuego se limita a un área relativamente pequeña hasta que se extingue manualmente o solo.

PATRÓN DE DESCARGA DE LOS ROCIADORES CMDA

Hasta 1953 sólo existía un tipo de rociador, el que actualmente se conoce como rociador convencional (también llamado rociador “estilo antiguo”). Ese año apareció el rociador de pulverización (spray sprinkler). Debido a sus características y ventajas, en 1955 el rociador spray se convirtió en el rociador «estándar» referenciado por la NFPA, limitando al rociador convencional a usos y aplicaciones particulares.

El rociador spray descarga el 100% de su agua hacia el piso en un patrón en forma de paraguas; contrario al rociador convencional, que descarga una parte del agua (entre 40% y 60%) hacia el techo. Su deflector está diseñado para producir gotas de agua en tres tamaños: gotas pequeñas que absorben el calor y ayudan a mantener baja la temperatura en el techo; gotas medianas que atraviesan el penacho de fuego y mojan los combustibles adyacentes y gotas más grandes que logran llegar a los combustibles incendiados para controlar o suprimir (en algunos casos) el fuego.

Patrones de descarga de rociador convencional (sombreado) y de rociador estándar (trazo parabólico)

ÁREA DE COBERTURA PARA ROCIADORES CMDA

Los rociadores CMDA están diseñados para instalarse a las distancias y con áreas de cobertura máximas permitidas por NFPA 13, como puede apreciarse en la siguiente tabla:

Nótese que si se quiere obtener un arreglo cuadriculado, para cumplir con el área máxima nunca se pueden separar los rociadores la distancia máxima en las 2 direcciones.

FACTOR K Y CLASES DE ROCIADORES CMDA

La categoría de rociadores CMDA incluye factores K que van desde 5,6 hasta 25,2; y pueden ser de cuatro clases:

a) cobertura normal, respuesta normal;
b) cobertura normal, respuesta rápida;
c) cobertura extendida, respuesta normal y
d) cobertura extendida, respuesta rápida.

Los rociadores de respuesta rápida son idénticos a los de respuesta normal, excepto por el mecanismo de activación, que permite que operen en menos tiempo, cuando el fuego aún es pequeño.

Para utilizarse en almacenes, los rociadores CMDA deben estar listados para tal fin. Este requerimiento no aplica para los rociadores con K-5,6 o K-8, donde esté permitido utilizarlos, en cuyo caso deberían estar listados para riesgo Ordinario o Extra.

Los rociadores de cobertura extendida producen la misma distribución en forma de paraguas y gotas de agua de tres tamaños como el rociador spray normal; sin embargo, descargan el agua sobre un área más grande, lo que permite usar menos rociadores para cubrir un ambiente determinado.

Existen modelos de rociadores de cobertura extendida listados para utilizarse en la protección de almacenes, como los mostrados en las siguientes imágenes:

CONDICIONES GENERALES APLICABLES A ROCIADORES CMDA EN LA PROTECCIÓN DE ALMACENES

Para la protección de almacenes con rociadores CMDA, la norma NFPA 13 establece los siguientes criterios básicos relacionados con el factor K de los rociadores a utilizar:

1. Cuando la densidad de descarga requerida sea de 0,2 gpm/pie² o menos, se pueden utilizar rociadores de respuesta estándar con un factor K-5,6 o mayor.
2. Para aplicaciones de almacenamiento con densidades requeridas de más de 0,2 gpm/pie² hasta 0,34 gpm/pie² se debe usar rociadores de respuesta estándar con un factor K-8 o mayor.
3. Para aplicaciones de almacenamiento con densidades requeridas mayores a 0,34 gpm/pie² se debe utilizar rociadores de respuesta estándar con un factor K-11,2 o mayor que estén listados para aplicaciones de almacenamiento.

PRUEBAS DE ROCIADORES CMDA CON DISTINTOS FACTORES K 

Las pruebas y la experiencia en incendios han demostrado que los rociadores K-5,6 o K-8 no producen tantas gotas de agua grandes que serían ideales para desarrollar un buen momentum, que es fundamental para lograr el control de los incendios; mientras que los rociadores con orificios más grandes (K-11,2 o mayores) han demostrado que sí generan gotas de agua con suficiente momentum, por lo que funcionan mejor durante los incendios de almacenamiento con fuertes penachos de fuego. Es por eso que se ha limitado el uso de los rociadores K-5,6 y K-8 al almacenamiento de mercancías menos desafiantes.

Seguidamente se muestran algunas comparaciones de pruebas de incendio, utilizando densidades de descarga constantes, que demuestran la ventaja de los rociadores de factor K-11,2 y K-16,8 sobre rociadores de factor K-5,6 e incluso de factor K-8:

USO DE ROCIADORES CMDA DE RESPUESTA RÁPIDA 

En la protección de almacenamientos se puede utilizar rociadores CMDA de respuesta rápida sólo cuando estén listados para tal uso.

Los incendios en almacenes se caracterizan por su desarrollo rápido con altas tasas de liberación de calor. Inclusive, una vez que el sistema de rociadores ha logrado controlar el incendio, pero antes de la extinción final, el fuego seguirá liberando calor.

Debido a lo anterior y a la sensibilidad de los rociadores de respuesta rápida, durante un incendio puede abrir una cantidad de rociadores mayor a la considerada en los cálculos hidráulicos, con la posibilidad de que algunos se activen lejos del fuego, lo que causaría la sobrecarga del sistema y tal vez no sería capaz de controlar el incendio.

No obstante, algunos rociadores CMDA de respuesta rápida han sido probados y listados para su uso en la protección de ciertas configuraciones de almacenamiento. Algunos fabricantes han demostrado que siempre que se sigan sus instrucciones y la protección se limite a las mercancías bajo los cuales han sido probados, esos rociadores serán capaces de mantener el control del incendio.

Rociador de repuesta rápida K-11,2 listado para almacenajes

ÍNDICE DE TEMPERATURA Y DENSIDAD DE DESCARGA DE ROCIADORES CMDA 

La mayoría de los criterios de descarga de densidad/área se desarrollaron a partir de pruebas de incendio a gran escala. En muchas de esas pruebas los rociadores de índice de temperatura alta, con factores K-8 o 5,6 tendían a abrir en menor cantidad para controlar el incendio, en comparación con los rociadores de temperatura normal con el mismo tamaño de orificio. En base a ese hecho, la norma NFPA 13 prescribe densidades de descarga menores cuando se utilizan rociadores de temperatura alta.

Si se utilizan rociadores de temperatura intermedia, la densidad de diseño debe ser la misma que para rociadores de temperatura ordinaria.

FACTOR K Y DENSIDAD DE DESCARGA DE ROCIADORES CMDA

Se permite que los rociadores de temperatura ordinaria e intermedia con factores K-11,2 o mayores utilicen las densidades para rociadores de temperatura alta.

Cuando se desarrollaron los rociadores K-11,2 y más grandes, las pruebas de incendio a gran escala mostraron que los rociadores de temperatura ordinaria de esos tamaños de orificio funcionaron mejor que los rociadores de temperatura alta de factor K-5,6 o K-8.

La mejor calidad de la descarga de agua asociada con los rociadores de orificio más grandes proporcionó un mejor control del incendio y una reducción en el número de rociadores activados.

En las siguientes imágenes se muestran algunas comparaciones de pruebas de incendio utilizando rociadores con diferentes clasificaciones de temperatura.

ROCIADORES ENTRE ESTANTERÍAS (IN-RACKS)

En general, cuando se utilizan rociadores CMDA para la protección de almacenes se requieren rociadores entre estanterías (in-racks sprinklers) 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 estanterías varía dependiendo de la mercancía y de la configuración del almacenaje.

La norma NFPA 13 aborda las opciones de protección que incorporan rociadores entre estanterías en el capítulo 25, donde proporciona los criterios de diseño y requerimientos de instalación para las diferentes tecnologías de rociadores.

Ing. Luis Ybirma
Caracas – Venezuela

Fuentes: NFPA Automatic Sprinkler System Handbook, Fourteenth Edition
                NFPA Fire Protection Handbook, Twentieth Edition
               “The Effect of Large Orifice Sprinklers on High-Challenge Fires”. Supplement 2, Automatic Sprinkler Systems Handbook, 2007

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, en todo o en parte, con lo aquí expresado.
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