Comprender los mandatos de la NFPA y los beneficios y desventajas de las tuberías de acero para rociadores contra incendios
Los sistemas automáticos de rociadores contra incendios se instalan o reacondicionan en casi todos los tipos de propiedades, desde hoteles hasta oficinas y viviendas unifamiliares. Por lo tanto, el material de la tubería del sistema de rociadores contra incendios debe ser versátil, fácil de instalar, rentable y, sobre todo, confiable para satisfacer las necesidades de este mercado diverso.
El acero ha sido tradicionalmente el material elegido para los rociadores contra incendios, aunque las tuberías termoplásticas ahora dominan las categorías residenciales y de otros riesgos leves. Pero con tantas opciones, y tanto en juego, ¿cómo sabe qué tubería de rociadores contra incendios resistirá mejor las demandas únicas de su propiedad durante un incendio?
Anteriormente, examinamos las tendencias de las tuberías en los sistemas de rociadores domésticos. En este blog, exploramos los pros y los contras de uno de los materiales de tubería más populares para sistemas comerciales, el acero, para ayudarlo a tomar una decisión informada. También puede consultar este blog que examina las tuberías de CPVC y cobre para rociadores contra incendios.
No dude en consultar nuestra selección de componentes para tuberías y herramientas de instalación, como accesorios para tuberías de CPVC perchas selladores y juntas y paquetes de bridas así como otras partes y accesorios para uso comercial y residencial sistemas de rociadores.
La NFPA permite la tubería de rociadores contra incendios metálica y no metálica listada
Antes de examinar los tipos de tubería, brindemos una perspectiva. La edición 2019 de NFPA 13: Norma para la Instalación de Sistemas de Rociadores (7.3.1.1) permite materiales metálicos y no metálicos listados para tuberías y tubos de rociadores que cumplen o exceden los siguientes estándares de la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM):
Pero lee esto cuidadosamente: no todas las tuberías o tubos que cumplen con estos estándares son además listado para el servicio de rociadores contra incendios. Las tuberías que están «listadas» han sido rigurosamente probadas y cumplen con los estándares de seguridad de una agencia de certificación de terceros. Los tubos de metal están listados en UL 852 y los tubos termoplásticos están listados en UL 1821.
Las tuberías listadas se identifican fácilmente por el logotipo de la agencia de listado. Si los materiales enumerados difieren de la Tabla 7.3.1.1, NFPA 13 permite su uso siempre que los instaladores cumplan con las limitaciones de la lista. Para garantizar que no haya errores, NFPA 13 requiere que los fabricantes incluyan las limitaciones de la lista en sus instrucciones de instalación.
De la edición 2019 de NFPA 13
7.3.2 * Tubos y tuberías no metálicos
7.3.2.1 La tubería no metálica de acuerdo con la Tabla 7.3.1.1 debe investigarse para determinar su idoneidad en las instalaciones de rociadores automáticos y listarse para este servicio.
7.3.2.1.1 Se permitirán otros tipos de tuberías o tubos no metálicos investigados para determinar su idoneidad en instalaciones de rociadores automáticos y listados para este servicio, incluidos, entre otros, CPVC, y que difieran de los provistos en la Tabla 7.3.1.1 cuando se instalen de acuerdo con las limitaciones de su listado.
7.3.2.1.2 Las instrucciones de instalación del fabricante incluirán sus limitaciones de listado.
7.3.3 * Tubos y tuberías metálicos listados.
7.3.3.1 Se deben permitir otros tipos de tuberías o tubos investigados para determinar su idoneidad en instalaciones de rociadores automáticos y listados para este servicio, incluido el acero, y que difieran de los proporcionados en la Tabla 7.3.1.1 cuando se instalen de acuerdo con sus limitaciones de listado, incluidas las instrucciones de instalación.
Pero mientras que NFPA 13 determina qué materiales de tubería son aceptables en general, y las organizaciones de seguridad como UL (anteriormente Underwriter Laboratories) especifican cuáles funcionarán de manera confiable en diferentes niveles de riesgo, los propietarios aún pueden elegir entre varios materiales para aplicaciones comerciales.
Primero, determine en qué nivel de peligro cae su propiedad. La mayoría de las oficinas, por ejemplo, son de “riesgo leve” y pueden elegir cualquiera de estas tuberías, pero las empresas que normalmente contienen más materiales combustibles, como consultorios médicos, restaurantes, tiendas de alimentos y plantas de fabricación, tienen niveles de riesgo más altos y, por lo tanto, no pueden usar termoplásticos. tubería.
La siguiente tabla resume las diferencias importantes entre los materiales de tubería más populares:
Profundicemos en los pros y los contras de estos materiales de tubería para sistemas de rociadores contra incendios, comenzando con el acero:
El acero negro domina el mercado de rociadores contra incendios, pero la corrosión es una preocupación seria
Desde que se instalaron los primeros sistemas de protección contra incendios, la fuerza, la durabilidad y la extrema resistencia al calor que presenta el acero negro lo han convertido en el líder tradicional del mercado de tuberías para rociadores contra incendios. Con un punto de fusión que se encuentra entre la friolera de 2600 °F y 2800 °F (1427 °C y 1538 °C), la tubería de acero puede soportar el calor de un edificio en llamas y mantener el agua fluyendo hacia un incendio.
La tubería de acero es adecuada para todos los sistemas de protección contra incendios. Se forma, dobla y fabrica fácilmente, lo que permite que se fabrique en varios tamaños, formas y configuraciones.
También cuenta con el coeficiente de expansión térmica más bajo entre los materiales de tubería del sistema de rociadores contra incendios. Este coeficiente describe cómo cambia el tamaño de un objeto con un cambio de temperatura. Por ejemplo, una sección de tubería de acero de 100 pies solo se expandirá 0.63 de pulgada cuando se calienta de 40 °F a 120 °F, lo que minimiza la necesidad de bucles y juntas de expansión, según el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST). reporte. En comparación, aunque el cobre tiene el siguiente mejor coeficiente de expansión térmica, sigue siendo 1,5 veces mayor.
El acero también ofrece muchos otros beneficios. La exposición prolongada a la luz ultravioleta no afecta sus propiedades mecánicas ni su rendimiento. También se puede pintar sin efectos adversos.
La resistencia y la rigidez del acero significan que las tuberías de acero que se caen, pisan o golpean durante la instalación no causarán daños fácilmente, lo que puede ser un problema con el CPVC. La rigidez también es importante porque determina la distancia entre los colgadores durante la instalación. Los materiales más flexibles requieren más perchas, lo que aumenta el costo de ese componente de una instalación.
Sin embargo, la rigidez del acero crea desafíos cuando la tubería debe pasar alrededor de obstáculos durante la instalación. La rigidez también ejerce grandes fuerzas sobre los anclajes. El acero también es el material más pesado, lo que aumenta la dificultad de la instalación porque a menudo se necesita más gente para moverlo.
Durante décadas, la tubería de rociadores fue predominantemente tubería de acero negro cédula 40. Pero a mediados de la década de 1970, un fabricante de cercas, Allied Tube and Conduit, desató un largo debate sobre el espesor de pared de tubería necesario para la protección contra incendios. Allied quería expandir su negocio aplicando la tubería de acero más delgada pero resistente y duradera que usaba para las cercas a los rociadores contra incendios. Y dado que el agua de los rociadores está esencialmente estancada hasta que ocurre un incendio, argumentó, ¿por qué no se podría usar una tubería más delgada?
Eventualmente, la NFPA allanó el camino para la aceptación de tuberías de acero más delgadas y, por lo tanto, más livianas, al agregar una disposición a su norma que permite que cualquier material certificado por un laboratorio de pruebas se use en sistemas de rociadores.
De la edición 2019 de NFPA 13
16.3.4 Tubería de acero especialmente listada. Se permitirá que las limitaciones de presión y el espesor de la pared para la tubería de acero especialmente listada de acuerdo con 7.3.3 estén de acuerdo con los requisitos de la lista de tuberías.
Pero las tuberías de acero tienen un gran inconveniente: son más susceptibles a la corrosión que cualquier otro material de tubería del sistema de rociadores contra incendios, y el daño puede comenzar tan pronto como se instala el sistema. La presencia de agua, oxígeno y metal crea el caldo de cultivo definitivo para que se forme el óxido. Este “triángulo de corrosión” también contribuye a la corrosión inducida microbiológicamente (MIC), lo que permite que las bacterias colonicen las superficies internas de las tuberías de acero.
La corrosión genera costosas llamadas de servicio para arreglar tuberías obstruidas, reparar orificios con fugas y eliminar escamas sueltas u óxido que obstruyen los rociadores y las válvulas y degradan las características de flujo del sistema. La susceptibilidad del acero a las picaduras y acumulaciones causadas por la corrosión le otorga el factor C hidráulico más bajo, que mide la rugosidad en el interior de las tuberías y su capacidad para impedir el flujo de agua. Las tuberías de acero negro tienen un factor C de 120 en sistemas húmedos, mientras que las tuberías de cobre y CPVC más resistentes a la corrosión tienen un factor C de 150.
Si no se trata, la corrosión provoca fugas o descargas accidentales de rociadores, lo que podría causar decenas de miles de dólares en daños por agua a la propiedad que el sistema debía proteger. Y puede hacer que los rociadores contra incendios fallen durante un incendio.
El problema es más grave en los sistemas de rociadores secos que dependen del aire presurizado para contener el suministro de agua y evitar que las tuberías se congelen a bajas temperaturas. Se supone que el agua no debe ingresar a las tuberías secas hasta que se activen los rociadores. Pero la condensación y la prueba de viaje anual requerida por NFPA 25: Norma para la inspección, prueba y mantenimiento de sistemas de protección contra incendios a base de agua hacen que sea casi imposible mantener los sistemas secos completamente secos. El factor C del acero cae a 100 en sistemas secos.
Más del 70 por ciento de los sistemas de rociadores secos sufren problemas importantes de corrosión dentro de los 12,5 años posteriores a la instalación, según un informe de Potter Corrosion Solutions. Pero eso no significa que los sistemas húmedos salgan ilesos: el 35 por ciento de ellos experimentan problemas importantes después de 25 años.
NFPA 13 (A.7.3.3) señala que la corrosión generalmente afecta más rápido a las tuberías de acero con paredes más delgadas, lo que reduce su vida útil efectiva en comparación con las tuberías de cédula 40 más gruesas.
Reemplazar el aire presurizado con nitrógeno en los sistemas secos puede mejorar drásticamente la vida útil de las tuberías de acero al eliminar una parte crítica del triángulo de la corrosión. Lea nuestro blog anterior para obtener más información sobre los beneficios del nitrógeno para los sistemas secos. También puede consultar nuestra guía para mitigar y reparar la corrosión en tuberías de rociadores contra incendios.
Si bien es efectivo para prevenir la corrosión en otros usos, el acero galvanizado falla más rápido en los rociadores contra incendios.
Hace dos décadas, el acero galvanizado se promocionaba como una solución milagrosa contra el impacto de la corrosión en las tuberías de metal. Los tubos de acero galvanizado están recubiertos con zinc. Dado que el zinc es más reactivo que el acero, está destinado a servir como material de sacrificio cuando ocurre la corrosión, creando una capa protectora de acumulación de incrustaciones mientras protege la tubería debajo.
La teoría fue tan ampliamente aceptada que la NFPA consideró un requisito que todas las tuberías de acero utilizadas en los sistemas de rociadores secos estén galvanizadas internamente.
Pero aquí está la cuestión: mientras que el acero galvanizado puede ser un medio excelente para prevenir la corrosión en los letreros de las calles y las barandillas donde se le da la oportunidad de secarse, las condiciones persistentemente húmedas y oxigenadas hacen que se corroa agresivamente, según un Edad del rociador reporte. Los estudios han demostrado que se desarrollan fugas por orificios pequeños en sistemas secos con tuberías de acero galvanizado dentro de los dos años posteriores a la instalación, y rupturas dentro de los cuatro años, según Potter Corrosion Solutions.
Peor aún, el proceso de corrosión hace que el acero galvanizado libere iones Zn2+ en el agua de descarga cuando se prueban los sistemas de rociadores secos o de preacción, lo que genera un peligro ambiental de contaminación por metales pesados. Edad del rociador informa que muchos municipios prohíben las descargas de agua que contengan más de 30 mg/L de Zn2+, y la mayoría de las descargas de agua de los sistemas de rociadores contra incendios galvanizados secos y de preacción contienen más de 1000 mg/L de Zn2+.
En 2013, NFPA 13 revirtió una decisión anterior de aumentar el factor C hidráulico de las tuberías de acero galvanizado en sistemas secos de 100 a 120, reconociendo que no ofrecía más beneficios contra la corrosión que las tuberías de acero negro desnudo. El acero galvanizado conserva su factor C de 120 en sistemas húmedos.
En 2016, NFPA 13 también eliminó el requisito de que la tubería de acero utilizada con rociadores de aplicación específica de modo de control (CMSA) debe galvanizarse internamente, un mandato que había estado vigente desde que se permitieron por primera vez los rociadores de gota grande para sistemas de tubería seca en 1991.
Otros estándares siguieron su ejemplo. En 2016, el Departamento de Defensa de EE. UU. prohibió el uso de tuberías de acero galvanizado en la mayoría de sus sistemas de protección contra incendios. También requería acero negro para reemplazar el acero galvanizado cuando se hacían adiciones, reemplazos o reubicaciones. Un año más tarde, la Administración de Servicios Gubernamentales de EE. UU. prohibió las tuberías de acero galvanizado en los sistemas de rociadores secos.
Una vez más, es importante tener en cuenta que eliminar el oxígeno de los sistemas secos y reemplazarlo con nitrógeno presurizado puede aumentar significativamente la vida útil de las tuberías galvanizadas, lo que permite a los propietarios disfrutar de los muchos otros beneficios de este acero en sus rociadores contra incendios. NFPA 13 también sostiene que la tubería, los accesorios y los colgadores de acero galvanizado pueden ser adecuados para usos exteriores “cuando las condiciones de humedad son severas pero las condiciones corrosivas no son de gran intensidad” (A.16.4.2.1). Agrega, sin embargo, que el material expuesto debe recibir una capa protectora de pintura.
Al final del día, NFPA 13 no ha prohibido el acero galvanizado listado en las tuberías de rociadores contra incendios. También hace referencia a su uso para otras aplicaciones específicas, incluidos los rociadores contra incendios de torres de enfriamiento, las tuberías del sistema de suministro marino y las tuberías para dispositivos operados por motores de agua y dispositivos iniciadores de alarma activados por presión.
Estén atentos para conocer más tipos de tuberías de rociadores contra incendios
El uso de las tuberías correctas es esencial para la capacidad de su rociador contra incendios para controlar y extinguir un incendio, y el acero es un material de tubería de sistema de rociadores contra incendios de uso común que es una buena opción en muchas aplicaciones, siempre que se tenga en cuenta el potencial de corrosión.
Nuestra próxima entrega de esta serie sobre material de tubería de rociadores contra incendios cubre otras dos opciones populares:
- Tubo de cobre: Más caro que el acero pero es más liso y resistente a la corrosión.
- Tubería de CPVC: económica, flexible y tiene la mayor resistencia a la corrosión, pero solo se puede usar en entornos de riesgo leve
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