INTRODUCCIÓN

En este escrito se pretende señalar, de manera general, los aspectos básicos a considerar durante el proceso de selección de los rociadores contra incendios para alguna aplicación específica.

Una vez que se ha establecido que una edificación va a protegerse con un sistema de rociadores contra incendios, la decisión fundamental que debe tomarse es qué tipo de rociador seleccionar e instalar.

Seleccionar el rociador adecuado para una situación específica puede que no sea tan sencillo. Con los diferentes tamaños de orificios, las clasificaciones de temperatura, orientaciones de instalación, diseños de deflectores y las características de respuesta, hay muchos modelos de rociadores para elegir.

¿DE QUÉ DEPENDE LA SELECCIÓN DEL ROCIADOR CONTRA INCENDIOS?

La selección de un tipo de rociador dependerá principalmente de la clase de ocupación a proteger. El proceso también implica observar los atributos significativos del ambiente, determinar la ubicación de las tuberías del sistema y tener en cuenta las exigencias estéticas del propietario.

En muchos casos, la disposición del ambiente determinará qué tipo de rociador es el adecuado. Por ejemplo, un sótano de estacionamiento necesita tener rociadores montantes para que los deflectores queden cerca del techo. Un corredor exterior se protege de manera más eficiente con rociadores de pared, según la geometría de ese espacio.

No es posible usar un mismo tipo de rociador en el diseño de sistemas para todas las construcciones y para la protección de todas las clases de riesgo. En cierta medida, eso es aplicable sólo a los rociadores pulverizadores (spray), montantes y colgantes, que son los tipos más comunes y se pueden usar en casi todas las ocupaciones y tipos de construcción.

Otros tipos de rociadores tienen limitaciones específicas. Por ejemplo, los rociadores de cobertura extendida y los de pared sólo se pueden instalar bajo techos lisos y planos. Otro ejemplo son los rociadores ESFR, que están destinados a ocupaciones de almacenamiento.

ANTECEDENTES DE LOS ROCIADORES CONTRA INCENDIOS

Hasta 1953 sólo existía un tipo de rociador, el que actualmente se conoce como rociador convencional (también llamado “estilo antiguo”). Ese año apareció el rociador pulverizador (spray). Debido a sus características y ventajas, en 1955 el rociador spray se convirtió en el rociador «estándar» referenciado por la norma NFPA 13, limitando al rociador convencional a usos en construcciones con techo y estructura de madera y otras aplicaciones particulares. Entonces, elegir un tipo de rociador era relativamente simple, había que escoger entre esos dos tipos.

(En este artículo puede verse una breve historia de la evolución de los rociadores)

PRIMER ROCIADOR ESPECÍFICO PARA ALMACENAMIENTOS

A finales de los años 70, apareció el rociador de Gota Grande (Large-Drop), ideado para controlar incendios en almacenajes de estanterías altas. Ahora se disponía de tres alternativas, pero, como se ha dicho, el rociador de Gota Grande tenía un uso específico. Para las demás ocupaciones seguían existiendo dos alternativas.

UN ROCIADOR PARA LAS VIVIENDAS

En 1981, se desarrolló el rociador residencial para combatir los incendios que se generan específicamente en las ocupaciones residenciales, con el criterio de diseño de mantener condiciones de supervivencia en el cuarto de origen del incendio. Estos rociadores incorporan un enlace fusible de respuesta veloz (fast-response). Hasta ese momento, en las residencias se utilizaba el rociador spray normalizado.

UN ROCIADOR SPRAY DE ACTIVACIÓN MÁS RÁPIDA

A partir de las investigaciones que llevaron al desarrollo del rociador residencial, se incorporó el fusible de respuesta veloz a los rociadores spray, obteniéndose el rociador de respuesta rápida (Quick-response sprinkler), ideal para ser utilizado con el propósito de mejorar la seguridad de la vida de los ocupantes en sitios como oficinas, hospitales, hoteles, etc.

INNOVACIÓN EN ROCIADORES PARA ALMACENAMIENTOS

En 1984, Factory Mutual inició el programa de investigación que condujo al desarrollo e introducción de los rociadores de Respuesta Veloz y Supresión Temprana (Early Suppression – Fast Response, ESFR), los cuales se aprobaron a partir del año 1988, destinados para aplicación en protección de almacenajes.

En el desarrollo de los rociadores ESFR se combinan los conceptos de diseño del rociador de Gota Grande y el rociador residencial. El rociador ESFR original era un rociador colgante con un orificio de factor K–14. Posteriormente se han desarrollado otros modelos (algunos montantes) con diferentes factores K.

Más recientemente, se ha definido el tipo de rociador CMSA (Control Mode Specific Application) para la protección de almacenamientos. Este es un rociador listado para operar a una presión mínima establecida, con un número específico de rociadores operando bajo un esquema de protección dado. Este tipo de rociadores está destinado para aplicación en almacenajes. Actualmente, el rociador de Gota Grande está catalogado como un rociador CMSA.

ORGANIZANDO LA TECNOLOGÍA DE LOS ROCIADORES CONTRA INCENDIOS

Básicamente, los rociadores contra incendios constan de tres partes diferentes que se pueden variar para obtener un desempeño diferente. Estas partes son: el elemento de activación, el deflector y el orificio.

(En este artículo puede ver información relacionada con las partes de un rociador).

MECANISMO DE ACTIVACIÓN DE LOS ROCIADORES CONTRA INCENDIOS

Se reconocen dos tipos diferentes de mecanismo de activación: Respuesta Veloz (Fast Response) y Respuesta Normal (Standard Response).

Un rociador de respuesta veloz se define como uno que tiene un Índice de Tiempo de Respuesta (RTI) de 50 (m/s)½ [90 (ft/s)½] o menos; mientras que un rociador de respuesta normal se define como uno que tiene un RTI de 80 (m/s)½ [145 (ft/s)½] o más. El RTI se utiliza para describir comparativamente la sensibilidad del elemento térmico del rociador. Es de esperarse que un rociador de respuesta veloz opere más rápido que un rociador de respuesta normal dadas las mismas condiciones.

(En este artículo  puede ver información relacionada con el RTI y los rociadores de respuesta veloz).

TAMAÑO DEL ORIFICIO DE LOS ROCIADORES CONTRA INCENDIOS

A partir del rociador spray, con orificio de ؽ”, los orificios de los rociadores se han ido incrementando. Hay varios factores que pueden impulsar el uso de rociadores de orificios más grandes, pero el más importante es la capacidad de lograr caudales mayores a la misma presión. Es decir, lograr los caudales necesarios para el control de incendios a presiones más bajas.

A medida que los incendios se vuelven más desafiantes la cantidad de agua que se necesita obtener del rociador para controlar el fuego aumenta. Para que aumente el caudal, es necesario que aumente la presión o que sea mayor el factor K del mismo. La relación entre esas variables su expresa mediante la siguiente fórmula:

Donde:
Q = Caudal, en gpm o lpm
K = constante del rociador
P = Presión, en psi o bar

Y como se sabe, el factor K depende directamente del tamaño del orificio del rociador. Por lo que, si no se dispone de una mayor presión se puede seleccionar un rociador con orificio más grande.

(En este artículo se puede ver información relacionada con el Factor K de rociadores, y este otro, información sobre el factor K y la presión de suministro).

DEFLECTOR DE LOS ROCIADORES CONTRA INCENDIOS

El elemento que más se puede modificar en un rociador contra incendios es el deflector.

Una vez que el agua sale del rociador, el deflector la divide en gotas de diferentes tamaños y las distribuye en un patrón determinado. En algunas ocupaciones, se necesitan grandes gotas de agua para penetrar los penachos de fuego de alto impulso; en otras se necesitan muchas gotas pequeñas para poder absorber el calor; en otras, el agua necesita ser arrojada directamente hacia el suelo; y en otras, el agua debe distribuirse a los lados y debajo del rociador. Todo eso se logra debido a la configuración del deflector.

CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE LOS TIPOS DE ROCIADORES CONTRA INCENDIOS

ROCIADORES CONVENCIONALES

Aproximadamente la mitad de la descarga de estos rociadores es hacia el piso mientras que el resto es hacia el techo. Este rociador se puede instalar, indistintamente, en posición colgante o montante. Como se ha mencionado antes, estos rociadores se siguen utilizando en situaciones particulares y para reemplazar rociadores activados o dañados en sistemas construidos con este tipo. No está permitida su instalación en sistemas nuevos por NFPA 13.

Figura 1: Rociador convencional o estilo antiguo.

ROCIADORES RESIDENCIALES

Los deflectores de estos rociadores están diseñados para producir muchas gotas de agua pequeñas y medianas, y una distribución específica del agua, que intenta mojar la parte alta de las paredes. Las gotas pequeñas absorben el calor producido por el incendio, mientras que las gotas medianas penetran los bordes exteriores del penacho de fuego para pre-humedecer los combustibles adyacentes, haciendo más difícil la propagación.

Este rociador maximiza la eficiencia de absorción de calor del incendio y, por lo tanto, puede operar a caudales más bajos que los rociadores spray, haciendo un uso más eficiente del agua. El rociador está dotado de un elemento de activación de respuesta veloz (fast-response) para que abra antes de que el fuego se vuelva muy grande.

Figura 2: Rociadores residenciales

Debido a que los rociadores residenciales se prueban y listan usando un escenario de incendio residencial, la norma NFPA 13 permite su instalación sólo en las porciones residenciales de las distintas clases de ocupaciones. La norma NFPA 13D cubre el diseño de sistema de rociadores en viviendas unifamiliares y bifamiliares y casas prefabricadas, y la norma NFPA 13R cubre el diseño de sistemas de rociadores para edificaciones residenciales de poca altura (hasta 4 niveles y que no excedan 18 m sobre el terreno).

Los rociadores residenciales están listados específicamente para la seguridad de la vida de los ocupantes de la habitación donde se origina el incendio. Estos rociadores están destinados a evitar el flashover en el cuarto de origen del fuego, lo que mejora la posibilidad de que los ocupantes escapen o sean evacuados.

(En este artículo se puede ver información relacionada con los rociadores residenciales).

ROCIADORES PULVERIZADORES (Spray)

Los rociadores spray son el tipo más popular y “universal” y están disponibles en varios tamaños de orificio.

El rociador spray descarga el 100% de su agua hacia el piso en un patrón en forma de paraguas. Su deflector está diseñado para producir gotas de agua en tres rangos de tamaño. Las gotas pequeñas ayudan a absorber el calor del fuego y mantener una temperatura baja en el techo; las medianas atraviesan el penacho de fuego para pre-humedecer las superficies adyacentes, lo que dificulta la propagación; mientras que las gotas más grandes penetran el penacho de fuego y pueden llegar a los combustibles incendiados para controlar el fuego.

Existen cuatro (4) clases de rociador spray, a saber: cobertura normal y respuesta normal, cobertura normal y respuesta rápida, cobertura extendida y respuesta normal y cobertura extendida y respuesta rápida. Cada clase presenta las modalidades montantes, colgantes y de pared.

Los rociadores spray montantes y colgantes se permiten en todas las clasificaciones de riesgo de ocupación y tipos de construcción de edificaciones, excepto en espacios combustibles ocultos (para los que deben ser específicamente listados). También pueden utilizarse en la protección de almacenamientos.

Rociadores de Pared

Los rociadores spray de pared sólo se permiten en ocupaciones de riesgo Ligero con techos planos lisos, horizontales o inclinados; en ocupaciones de riesgo Ordinario con techos lisos y planos cuando estén listados específicamente para dicho uso; y para proteger las áreas debajo de puertas basculantes.

Las características de descarga de los rociadores de pared no son tan efectivas como las de los rociadores montantes y colgantes para todas las aplicaciones. En consecuencia, hay limitaciones para su aplicación. Debe verificarse la hoja de datos del fabricante.

Rociadores de Cobertura Extendida

Los rociadores de cobertura extendida producen la misma distribución en forma de paraguas y gotas de agua de tres diferentes tamaños como el rociador spray normal; sin embargo, extienden su patrón de rociado sobre un área más grande. Las áreas de cobertura para cada rociador particular está contenida en su hoja de datos, no en la norma NFPA 13.

Los rociadores de cobertura extendida pueden estar listados para uno o más clases de riesgos. Además, un mismo modelo puede estar listado como de respuesta rápida o de respuesta estándar, dependiendo de la cobertura asignada. Siempre debe verificarse las condiciones de uso en la hoja de datos del fabricante.

El patrón de descarga más plano de los rociadores de cobertura extendida se ve afectado más fácilmente por obstrucciones y por la inclinación del techo. Se debe consultar la norma NFPA 13 para verificar las limitaciones de su uso, además de las recomendaciones del fabricante.

(En este artículo se puede ver información relacionada con los rociadores de cobertura extendida).

Rociadores de Respuesta Rápida

Los rociadores de respuesta rápida son idénticos a los rociadores de respuesta estándar, excepto por el mecanismo de activación. Como rociadores de respuesta veloz, reaccionan cuando el fuego aun es pequeño y pueden controlarlo con menos rociadores operando, en comparación con los rociadores de respuesta estándar, lo que permite un suministro de agua menor, tuberías más pequeñas y menos daño por agua.

Con este tipo de rociadores la norma NFPA 13 permite reducir el tamaño del área de diseño, si se cumplen ciertas condiciones.

Los rociadores spray de respuesta rápida no se permiten en ocupaciones de riesgo Extra. Estas ocupaciones se caracterizan por la posibilidad de incendios de desarrollo rápido con altas tasas de liberación de calor, que tienen el potencial de abrir una gran cantidad de rociadores de respuesta rápida en un período de tiempo relativamente corto, antes de que tengan tiempo para controlar el fuego. Este echo puede sobrecargar el sistema y hacerlo inefectivo.

(En este artículo se puede ver información relacionada con los rociadores de respuesta rápida).

Figura 3: Rociadores Spray.

ROCIADORES CMSA (Control Mode Specific Application)

La norma NFPA 13 define este tipo de rociadores como “un rociador spray que es capaz de producir grandes gotas de agua características y que es listado por su capacidad para proporcionar control de incendios de riesgos específicos de alto desafío”.

El término CMSA fue añadido a la norma NFPA 13 en la edición de 2010. El rociador de gota grande (large drop), que previamente estaba definido en la norma, fue incluido en esa categoría. En lugar de confiar en el concepto de densidad/área para controlar los incendios, los rociadores CMSA dependen de la descarga de agua a cierta presión para mejorar el impulso, el tamaño y la calidad de las gotas.

El tipo de rociador CMSA se desarrolló para proporcionar un control de incendios más efectivo en ocupaciones de almacenamiento de alto riesgo, generalmente sin rociadores entre las estanterías (in-rack).

Este tipo de rociadores contra incendios produce gotas de agua con gran masa y velocidad, lo que les da suficiente impulso para penetrar más fácilmente los penachos de fuego desarrollados en muchos almacenajes de mercancías.

Aunque este rociador proporciona una mejor protección que los rociadores spray estándar, se considera un rociador de modo control, lo que significa que está diseñado para controlar el fuego, pero puede lograr la supresión bajo algunas circunstancias.

(En este artículo se puede ver información relacionada con los rociadores CMSA).

Figura 4: Rociadores CMSA

ROCIADORES ESFR (RESPUESTA VELOZ – SUPRESIÓN TEMPRANA)

Los rociadores ESFR fueron ideados para suprimir específicamente incendios en ocupaciones de almacenamiento. En la mayoría de los casos, pueden hacerlo sin la necesidad de rociadores entre las estanterías (in-rack). Todos los rociadores antes mencionados están destinados para controlar los incendios; pero los ESFR, si el sistema está diseñado e instalado correctamente, están destinados para suprimir los incendios.

El rociador ESFR produce muchas gotas grandes y les da a esas gotas una alta velocidad a medida que viajan hacia el suelo. Esto, combinado con el elemento de operación de respuesta veloz, les ayuda a suprimir los incendios cuando todavía son pequeños.

El término «supresión» se refiere al desempeño del sistema de rociadores donde los primeros rociadores que operan proporcionan suficiente agua al fuego para reducirlo a un nivel aceptable, si no para extinguirlo, reduciendo rápidamente la tasa de liberación de calor del incendio.

Los primeros rociadores ESFR listados eran para instalación colgante, con un orificio de K = 14. Fueron diseñados para descargar 100 gpm aproximadamente, a una presión de operación mínima de 50 psi.

En la actualidad, existe una variedad de rociadores ESFR, con diferentes factores K, la mayoría colgantes y algunos montantes.

Figura 5: Diferente modelos de rociadores ESFR

(En este artículo se puede ver información relacionada con los rociadores ESFR).

ROCIADORES ESPECIALES

Se han desarrollado tipos de rociadores contra incendios que tienen patrones de rociado inusuales y que son para aplicaciones específicas; destinados a proteger ciertos riesgos específicos o características de construcción donde su rendimiento puede optimizarse aprovechando la geometría del espacio.

ROCIADORES PARA ÁTICOS

Los rociadores de ático tienen un deflector diseñado para descargar agua de una manera muy particular, aprovechando la configuración típica del techo inclinado de un ático; así, los hay con patrón de descarga plano, en V (hip), unidireccional y bidireccional (back-to-back).

Figura 6: Rociadores de ático

ROCIADORES PARA ESPACIOS OCULTOS

Los rociadores para “espacios ocultos combustibles” están diseñados para proteger espacios ocultos de entre 15 cm a 1,5 m (6 a 60 pulgadas) de altura, dependiendo del modelo de rociador. En vez de descargar el agua hacia abajo, como un rociador spray, descargan la mayor parte del agua hacia los lados.

Figura 7: Rociadores para espacios ocultos

ROCIADORES PARA VENTANAS

Estos rociadores descargan agua en un patrón de rociado de características particulares contra los vidrios de paredes o ventanas para mejorar su resistencia al fuego. Algunos son para instalación colgante y otros para instalación horizontal.

Figura 8: Rociadores de ventanas

Ing. Luis Ybirma
Caracas – Venezuela