INTRODUCCIÓN
En este artículo abordaré los rociadores ESFR (Early Suppression Fast-Response, respuesta veloz y supresión temprana), exponiendo aspectos básicos acerca de su desarrollo, desempeño y aplicación.
Actualmente los rociadores ESFR son ampliamente especificados y utilizados por los diseñadores e instaladores de sistemas de rociadores, cuando se trata de proteger ocupaciones de almacenaje; algunas veces de manera indiscriminada, sin considerar la pertinencia o aplicabilidad de dichos rociadores, simplemente porque en teoría es más fácil diseñar con ellos, y se abstienen de evaluar o considerar otras alternativas que podrían resultar más convenientes y económicas.
La tecnología de los rociadores ESFR fue desarrollada por Factory Mutual (así como la denominación de los mismos) en la década de 1980. Nótese que el término de “supresión” se antepone al término de “respuesta”; esto con la idea de enfatizar el objetivo que se procura cuando se instala un sistema con estos rociadores, que es suprimir el incendio. Curiosamente, en la actualidad Factory Mutual no utiliza la denominación ESFR para esta clase de rociadores.
PROPÓSITO DE LOS ROCIADORES ESFR
Los rociadores ESFR se desarrollaron para la protección de almacenajes, ocupaciones donde pueden generarse incendios de “alto desafío”, es decir, fuegos con altas tasas de combustión, propagación rápida y nubes de humo denso.
El concepto de estos rociadores es lograr la supresión del incendio operando de manera rápida y proporcionando una descarga de agua adecuada en las primeras fases del incendio, penetrando en el penacho de fuego en desarrollo y disminuyendo drásticamente la tasa de liberación de calor desde los combustibles. Si el penacho de fuego alcanza un impulso que impida que las gotas de agua lleguen al combustible incendiado, la probabilidad de supresión se reduce considerablemente.
DESARROLLO DE LOS ROCIADORES ESFR
Los rociadores ESFR se desarrollaron conjugando los conceptos de diseño de los rociadores de gota grande (large drop), ahora denominados CMSA, y de los rociadores residenciales.
Para desarrollar el rociador residencial se ideó un elemento de activación que opera más rápido que el utilizado con los rociadores spray estándar. Se trata del elemento de activación de respuesta veloz (fast response).
A la par del rociador residencial se desarrolló el rociador de gota grande (no confundir con el rociador de orificio grande); el cual tiene la capacidad para generar gotas de agua relativamente grandes que pueden penetrar el penacho de fuego y alcanzar el combustible incendiado, lo que lo hace adecuado para controlar incendios en almacenajes.
Para decirlo en pocas palabras, al juntar el elemento de activación de respuesta veloz con la cualidad de generar gotas grandes en un mismo rociador, se obtuvo el rociador ESFR. Claro, no fue simplemente tomar el rociador de gota grande y montarle el elemento fast-response; empezando que dicho rociador tenía un K-11,2 y era para instalación montante, mientras que el primer modelo de rociador ESFR era K-14 y para instalación colgante, como los mostrados en la siguiente imagen.
Después de los primeros rociadores ESFR K-14, apareció un rociador ESFR montante con K-11,2 para la protección de almacenamientos de menor altura en edificaciones un poco más pequeñas, pero con el tiempo fue descontinuado. En la actualidad, existe una variedad de rociadores ESFR, con diferentes factores K, la mayoría colgantes y algunos montantes, como los que se muestran en las imágenes siguientes.
DESEMPEÑO DE LOS ROCIADORES ESFR
Los incendios en almacenajes generan un penacho de fuego potente, con una fuerte corriente ascendente que puede llegar a impedir que se logre la supresión. Las gotas de agua que viajan a través del penacho de fuego se vaporizan antes de llegar al combustible incendiado o son alejadas de la zona incendiada arrastradas por los gases calientes, lo que disminuye la cantidad de agua que puede llegar al área en combustión.
Un penacho de fuego potente también puede hacer que se abran rociadores alejados del incendio; la descarga de dichos rociadores no puede alcanzar el fuego ni pre-humedecer el área circundante, por lo que no ayudan a lograr la supresión. La actuación de rociadores en exceso, además, trae como consecuencia un menor caudal de agua y una menor presión disponible para los rociadores más cercanos al incendio.
FACTORES QUE IMPACTAN LA SUPRESIÓN DE UN INCENDIO
En principio, la supresión temprana de un incendio está determinada por los factores siguientes:
- Sensibilidad térmica del elemento de activación del rociador
- Densidad de Descarga Requerida (Required Delivered Density, RDD)
- Densidad de Descarga Producida (Actual Delivered Density, ADD)
Un rociador ESFR debe poseer propiedades específicas relacionadas con estos tres factores, y los sistemas que no han sido diseñados para abordarlos no pueden conseguir la supresión temprana de los incendios.
Aunque parezca contradictorio, para los rociadores ESFR también aplica el concepto de densidad de descarga; claro, no de la misma forma que aplica para los rociadores CMDA.
SENSIBILIDAD TÉRMICA DE ROCIADORES
La sensibilidad térmica es una expresión medible de la capacidad de respuesta del elemento fusible de un rociador cuando se expone a condiciones de incendio. La medida más común de la sensibilidad térmica es el RTI (Response Time Index, Índice de Tiempo de Respuesta). Cuanto más bajo es el valor RTI, más sensible es el elemento fusible a los efectos de un incendio; es decir, tiene menos inercia térmica. Según la normativa concerniente, un rociador ESFR debe tener un RTI igual o menor a 50 (m/s)0,5.
DENSIDAD DE DESCARGA REQUERIDA (RDD)
La Densidad de Descarga Requerida es la medida de la cantidad de agua necesaria para suprimir un incendio en una etapa dada de su desarrollo. El valor de la RDD depende del tamaño del fuego en el momento de la operación de los rociadores, dado que a medida que el fuego se desarrolle, aumenta rápidamente la tasa de liberación de calor, lo que a su vez aumenta la RDD.
DENSIDAD DE DESCARGA PRODUCIDA (ADD)
La Densidad de Descarga Producida es una medición de la cantidad de agua descargada por los rociadores que realmente llega al fuego en alguna etapa dada de su desarrollo. La ADD es una forma de caracterizar el patrón de distribución y capacidad de penetración de las gotas de un rociador durante un evento de incendio. Cuanto más se tarde un rociador para operar, más rápido crecerá el fuego y menor será el valor de ADD. La ADD también depende del impulso del penacho de fuego, el tamaño y momentum de las gotas de agua, y la distancia que deben viajar las gotas desde el rociador.
RELACIÓN ENTRE LA RDD Y LA ADD
Por definición, la ADD debe exceder la RDD en el momento en que se activa el sistema de rociadores para que se logre la supresión del incendio. Mientras más temprano se aplique el agua a un incendio en crecimiento (mientras más rápida sea la respuesta de los rociadores), menor será la RDD y mayor será la ADD. Cuando la ADD es menor que la RDD, la descarga de los rociadores ya no es lo suficientemente eficaz para lograr la supresión temprana de un incendio.
Todo lo anterior se representa en la siguiente imagen.
Para que se alcance la supresión del incendio, los primeros rociadores deben activarse antes del tiempo en que se intersectan las dos curvas.
VENTAJAS DE LOS ROCIADORES ESFR
- Minimiza el daño que puede causar el fuego mediante una pronta supresión.
- Tolera una amplia gama de cambios de clases de mercancías dentro del almacén. De hecho, los criterios de diseño son los mismos para todas las clases de mercancías, de allí la facilidad de diseño con ellos.
- Elimina la necesidad de instalar rociadores entre estanterías (in-rack), lo que también facilita el diseño de los sistemas.
DESVENTAJAS DE LOS ROCIADORES ESFR
- Requiere un suministro de agua vigoroso, dados los caudales y presiones requeridas.
- Poca tolerancia a las desviaciones de las reglas de instalación, en vista que el desempeño de los primeros rociadores que se activan es fundamental para una supresión exitosa.
- Son muy afectados por las obstrucciones a la descarga, aspecto que puede ser pasado por alto, tanto en la etapa de diseño como de instalación de los sistemas.
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Al conocer y comprender las características, desempeño y propósito de los rociadores ESFR, se cuenta con criterios fundamentados para tomar una decisión acertada al momento de plantear la protección de una ocupación de almacenamiento con rociadores; de esa manera se evita utilizar los rociadores ESFR simplemente porque está de moda.
Ing. Luis Ybirma
Caracas – Venezuela
Fuentes:
“Automatic Sprinkler Systems Handbook”. NFPA. Fourteenth Edition. 2019.
“Sprinkler Hydraulics. A Guide to Fire System Hydraulic Calculations”. Third Edition. Harold S. Wass Jr. & Russell P. Fleming. 2020.
“NFPA Fire Protection Handbook”. Twentieth Edition. Arthur E. Cote, Editor-in-Chief. 2008.
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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