Existen conceptos diametralmente opuestos entre los principios de suministro de agua para la protección contra incendios que la NFPA 13 establece y aquellos de la mayoría de realidades en Latinoamérica. Mientras que para la NFPA 13 el abastecimiento de los sistemas de rociadores se hace desde la red pública, y en caso la presión no sea suficiente se refuerza con la instalación de una bomba contra incendios, a la que se le suele llamar “booster pump” o “bomba reforzadora”, en Latinoamérica en cambio estamos obligados a vaciar el agua en un tanque y rebombearla nuevamente a través del uso de una bomba contra incendios privada y de uso exclusivo de la propiedad.
El procedimiento bajo la perspectiva NFPA 13 es el siguiente:
- Cuando se diseña un sistema de rociadores el proyectista debe calcular las demandas de caudal y presión de todos los riesgos involucrados en la instalación, estos puntos de operación de caudal/presión son graficados en una gráfica hidráulica.
En edificaciones de riesgos múltiples se comienza a generar la necesidad de analizar múltiples riesgos que tienen relaciones distintas entre Caudal/Presión (Q/P), algunos riesgos pueden requerir altos caudales y bajas presiones, por ser riesgos más altos que se encuentran hidráulicamente más cerca de la fuente de suministro de bombeo, mientras que otros riesgos pueden requerir bajos caudales y altas presiones, por ser riesgos más bajos que se encuentran hidráulicamente más alejados de la fuente de suministro de bombeo. En el siguiente gráfico mostramos el caso de un Complejo Comercial / Mercantil / Residencial, que cuenta con 6 sótanos de estacionamientos, 2 pisos de Tiendas Comerciales (Piso 1 y 2), 2 Pisos de Uso Educativo (Piso 3 y 4), 26 pisos de Uso Residencial (Piso 5 y 30) y 1 Piso para uso Recreativo equipado con un restaurante (Piso 31). En estos casos complejos debemos encontrar la relación Q/P requerida para cada riesgo e introducirla a una gráfica hidráulica.
Por el lado del suministro de agua, se tiene que evaluar la oferta disponible de la red pública, este procedimiento está bastante detallado en la norma NFPA 291 (Práctica Recomendada para Pruebas de Flujo de Agua Contra Incendios y Marcado de Hidrantes).
El procedimiento de prueba comienza seleccionando el hidrante más cercano a la edificación donde se realizará la conexión al sistema de rociadores, al hidrante seleccionado se le llama Hidrante Residual (R), en este hidrante se medirán las presiones estáticas.
La prueba comienza midiendo la presión estática, generalmente se recomienda que la presión mínima residual al flujo requerido por el sistema de rociadores sea mayor a 20 psi (1.4 bar).
Paso seguido debemos seleccionar los Hidrantes de Flujo (F), que son aquellos que se usarán para medir el caudal disponible en la red pública. Los hidrantes a ser escogidos deben estar ubicados entre el Hidrante Residual (R) y las troncales que alimentan a ambos. La figura 4.3.4. de la norma NFPA 291 muestra 4 casos posibles según la forma como llega el flujo a los hidrantes F y R.
- El número de hidrantes a ser escogidos para provocar el flujo depende de la fortaleza del sistema de distribución en la vecindad a la ubicación de la prueba.
Para obtener resultados satisfactorios, la norma NFPA 291 recomienda que la descarga por los Hidrantes de Flujo (F) debe ser lo suficientemente alta como para generar una caída en la presión residual en el Hidrante Residual (R) de al menos el 25% o alcanzar el flujo de la demanda total necesaria para lograr cubrir el mayor riesgo para el combate de incendios en la instalación objeto de implementación del sistema contra incendios. En algunos casos bastará con hacer fluir el agua en un hidrante cuando las redes son débiles, pero hay casos en los que será necesario hacer fluir muchos hidrantes, llegando incluso a 7 u 8 al mismo tiempo.
Seguidamente escogidos los hidrantes de prueba, se procede a colocar un manómetro en el Hidrante Residual (R) y tantos tubos Pitot como sean necesarios para probar todos los Hidrantes de Flujo (F) escogidos. La figura 4.6.9 de la norma NFPA 291 muestra un tubo Pitot en su posición de trabajo.
- Una vez colocado el manómetro en el Hidrante R y los Pitot en los Hidrantes F, se comienzan a abrir los hidrantes F uno por uno registrando la presión estática en R y la presión Residual F en el tubo Pitot. Cuando todos los Hidrantes F se han abierto se debe toma la sumatoria del registro de presiones residuales F en todos ellos. Normalmente la prueba se hace utilizando la salida de 2 ½” de cada hidrante, para lo cual es imprescindible abrir al máximo cada una de ellas.
La fórmula usada para calcular el caudal “Q” (gpm) que una boquilla de diámetro “d” (pulgadas) con coeficiente de descarga “c” a una presión “P” (psi) es la siguiente:
A este valor se le suele aplicar un coeficiente de descarga “c” de 0.995 con lo cual la constante de 29.84 cambia a 29.7, que es usualmente la más usada.
La fórmula usada para predecir el caudal a una presión residual deseada, es la siguiente:
Donde:
QR es el Caudal a Predecir a una Presión Residual Deseada (gpm)
QF es el Caudal Medido durante la prueba (gpm)
hr = (Ps-Pa) es la Caída de Presión a la Presión Residual Deseada (psi)
Ps es la Presión Estática del Suministro Publico medido durante la prueba (psi)
Pa es la Presión Residual del Suministro Publico al Caudal Deseado (psi)
hf = (Ps-Pr) es la Caída de Presión medida durante la prueba (psi)
- Pr es la Presión Residual del Suministro Público medido durante la prueba (psi)
De esta fórmula se puede derivar una alternativa que nos sirva para calcular la Presión Residual del Suministro Publico a un caudal deseado cuyo valor no lo tenemos de las pruebas:
Pa=Ps-(Ps-Pr)*(QR/QF)^1.85
Una vez obtenidos estos valores, se deben trasladar a una hoja de gráfica hidráulica con escala logarítmica como se muestra a continuación, una hoja con escala logarítmica nos permite ver las curvas de comportamiento hidráulico en forma rectilínea cuando no lo son, de esta forma se facilita el traslado de información y un análisis en campo más didáctico de la información. Los resultados de los cálculos nos pueden arrojar 3 posibilidades:
La primera posibilidad es que el suministro público no tenga ninguna posibilidad de suministrar la presión o caudal para abastecer la demanda del sistema privado de protección contra incendios, en cuyo caso se necesita prever la construcción de una tanque contra incendios conectada a una bomba contra incendios.
La segunda posibilidad es que el suministro público tenga una presión o caudal insuficientes para abastecer la demanda del sistema privado de protección contra incendios, en cuyo caso se necesita prever la instalación de una bomba contra incendios del tipo reforzadora de presión.
La tercera posibilidad de ellas el suministro público sea suficiente para cubrir la demanda del sistema privado de protección contra incendios, en cuyo caso sólo se requiere conectar el sistema a la red pública
La segunda posibilidad es en la que más usualmente se encuentran los grandes proyectos en ciudades donde se cuenta con redes adecuadas contra incendio. En el siguiente gráfico mostramos el caso del suministro de la red pública (Curva A) que a su vez es reforzado por una bomba contra Incendios tipo reforzadora de presión (Curva B), cuando ambas se unen en un sistema se genera la Curva C que no es otra cosa que la suma simple de las Curvas A + B.
Una bomba contra incendios en este caso aumenta la presión del sistema pero no crea una capacidad de caudal adicional pues el caudal lo define la capacidad de la red pública.
SIN FORMACIÓN NO HAY SALVACIÓN