Aprenda cómo funcionan los rociadores contra incendios y por qué funcionan de manera tan confiable
Olvida todo lo que has visto en las películas. Los rociadores contra incendios no se activan con el humo, ni se disparan todos a la vez durante un incendio y empapan todo en un edificio (a menos, por supuesto, que deliberadamente instale un sistema de rociadores de diluvio). Los rociadores contra incendios se activan con el calor, un rociador a la vez, y en el 85 por ciento de los incendios, solo se necesita un rociador para controlar el incendio. Entonces, ¿exactamente qué hace que se active un rociador contra incendios?
En este blog, explicamos qué dispara un rociador contra incendios, para que los propietarios puedan estar seguros de que están protegidos contra incendios. y Daños innecesarios por agua. También examinamos cómo medimos la sensibilidad al calor deun rociador y cómo las partes sensibles al calor de un rociador trabajan juntas para detectar el peligro y enviar agua ignífuga que fluye hacia un incendio.
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Agua, agua por todas partes: por qué el agua sigue siendo la mejor defensa contra el fuego
Los incendios se ubican como una de las principales causas de muertes accidentales prevenibles en los EE. UU. Y muchas veces, los rociadores automáticos contra incendios son todo lo que se interpone entre un edificio y sus ocupantes y un incendio fuera de control. La invención de los rociadores automáticos revolucionó la seguridad contra incendios con la capacidad de extinguir incendios espontáneamente donde se inician y evitar que se propaguen o vuelvan a encenderse. Cuando se instalan correctamente, la Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) informa que los rociadores contra incendios controlan o extinguen el fuego que los activa una grandisima 96 por ciento del tiempo.
He aquí por qué: las gotas de agua rociadas causan un enfriamiento significativo, apagando el calor del fuego. Aún mejor, el agua cuenta con la mayor capacidad de calor específico de todos los líquidos, lo que significa que puede absorber una gran cantidad de calor antes de aumentar la temperatura. De hecho, el agua puede retener más calor que casi cualquier otra sustancia cotidiana, lo que la hace muy eficaz para eliminar la energía térmica y enfriar objetos en llamas. Sin el “triángulo de fuego” de calor, oxígeno y combustible, los incendios no pueden sobrevivir.
La evaporación de las gotas de agua también puede llenar las habitaciones con vapor que mantiene un volumen más de 1.700 veces mayor que el del agua. En habitaciones sin ventilación, esta enorme cantidad de vapor puede sofocar un incendio de manera efectiva al privarlo de oxígeno, eliminando una segunda pata vital del triángulo del fuego.
Pero demasiados dueños de propiedades dudan en instalar rociadores, creyendo falsamente que están intercambiando daño por fuego por daño por agua. Disipemos estos mitos de una vez por todas: quemar una tostada o encender un montón de velas no encenderá sus rociadores contra incendios. Los rociadores contra incendios han combatido incendios durante más de 100 años, y los ingenieros que los diseñan se han vuelto increíblemente buenos para garantizar que se mantengan como una forma segura y confiable de salvar vidas y reducir los daños a la propiedad causados por el agua, el humo y el fuego.
Dejando a un lado el daño por fuego, los rociadores contra incendios activados causan mucho menos daño que una visita del departamento de bomberos. Los rociadores contra incendios de respuesta rápida liberan entre 8 y 24 galones de agua por minuto, y uno suele ser suficiente para controlar un incendio. Por el contrario, las mangueras contra incendios de doble camisa entregan entre 150 y 250 galones de agua por minuto. Las matemáticas hablan por sí solas.
Mire este video que muestra una comparación en tiempo real de un incendio en un almacén con rociadores contra incendios instalados frente a un almacén sin ellos:
¿Qué hace que se active un rociador contra incendios? Transferencia de calor por convección 101
Los rociadores contra incendios incluyen una red de tuberías llenas de agua a presión o, en rociadores secos para clima frío o sistemas de acción previa, aire presurizado o nitrógeno. Los rociadores individuales se colocan a lo largo de la tubería para proteger las áreas debajo de ellos.
La eficacia de los aspersores se basa en su capacidad para reaccionar con tanta rapidez. Reducen el riesgo de muerte o lesiones por un incendio porque lo extinguen o lo controlan, dando a las personas el tiempo que necesitan para evacuar y evitando que los incendios alcancen niveles peligrosos en los minutos que tardan en llegar los bomberos.
Pero si el humo no activa un rociador contra incendios, ¿qué hace que se activen exactamente?
Algunos sistemas de rociadores, como los rociadores de acción previa, están armados con sistemas de detección complejos diseñados para reconocer múltiples señales de incendio. Pero esencialmente, toda la respuesta del sistema de rociadores se reduce a la detección de calor.
Cuando comienza un incendio, calienta rápidamente el aire directamente sobre él. Incluso los incendios latentes generalmente producirán suficiente calor para activar los detectores térmicos antes de que se salgan de control. Una vez que aparecen las llamas visibles, la rapidez con la que crece un incendio se basa en factores tales como la naturaleza del combustible disponible, cómo se organizan las fuentes de combustible en una habitación y la ventilación de la habitación. Por ejemplo, los materiales de construcción y los muebles sintéticos de hoy en día hacen que los incendios ardan más rápido y con mayor intensidad que nunca, y la Cruz Roja Estadounidense afirma que solo pueden pasar dos minutos antes de que un incendio residencial se vuelva tan intenso que sea demasiado tarde para escapar.
El fuego se propaga transfiriendo la energía térmica de las llamas de tres formas principales:
- Radiación, o calor que se emite a través de ondas electromagnéticas. Por ejemplo, los edificios en llamas pueden irradiar calor a las estructuras circundantes y encender objetos en el interior.
- Conducciónel paso de energía térmica a través o dentro de un material debido al contacto directo, como una papelera en llamas que calienta un sofá cercano hasta que estalla en llamas.
- Convección, el flujo de fluido o gas desde áreas calientes hacia áreas más frías a través de un medio circulante, como el aire de la habitación. Dado que el aire caliente es menos denso, se eleva y envía un penacho o columna de gas caliente y humo que se arremolina en el aire.
Los rociadores contra incendios se activan por transferencia de calor por convección. En Operación de Sistemas de Protección contra Incendioslos autores resumen el proceso de la siguiente manera:
Dentro de una habitación, una columna de gases calientes se elevará hasta tocar el techo y luego se dividirá, formando un chorro de gas en el techo que empujará hacia ambos lados de la habitación. El espesor de este flujo de chorro es aproximadamente entre el 5 y el 12 por ciento de la altura del techo por encima de la fuente del fuego. Cuando un rociador queda atrapado dentro del chorro del techo, su elemento sensor de calor se calienta a través de la conducción del calor del aire. Una vez que se alcanza el umbral de temperatura del elemento térmico, se activa.
¿Qué hace que se active un rociador contra incendios? Los elementos térmicos están cuidadosamente diseñados para evitar activaciones accidentales de rociadores
Por supuesto, se necesita más que una fuente de calor estándar para activar un sistema de rociadores y rociar una habitación con agua. Los rociadores deben detectar una temperatura lo suficientemente alta para activarse; por lo general, temperaturas de 135 °F, 155 °F o 250 °F (57 °C, 68 °C o 121 °C).
La razón de los diferentes disparadores de temperatura es clara: varios entornos residenciales, comerciales e industriales funcionan a diferentes temperaturas ambientales, por lo que algunos rociadores contra incendios deben poder resistir niveles más altos de calor antes de activarse.
Para evitar descargas accidentales, es importante hacer coincidir la clasificación de temperatura del rociador con las temperaturas de techo normales y máximas esperadas de una propiedad. Y aunque tales activaciones son raras, también es aconsejable evitar colocar rociadores cerca de objetos que puedan emitir altos niveles de calor, como luces de construcción, tragaluces o cámaras de televisión.
La mayoría de los rociadores se mantienen cerrados por una pequeña bombilla de vidrio que contiene un líquido a base de glicerina sensible al calor. Estos mecanismos de activación mantienen una tapa de pipa en su lugar, también conocida como el «tapón» del rociador.
Cuando el aire alrededor de un rociador alcanza cierta temperatura, el líquido dentro del bulbo se expande hasta que la presión hace que el vidrio se rompa. En los sistemas de rociadores húmedos, el agua presurizada en las tuberías expulsa el tapón y fluye sobre una placa deflectora que la rocía sobre el fuego en un patrón cuidadosamente diseñado. El agua continúa fluyendo hasta que se cierra la válvula principal o se agota el suministro.
Mire este video para ver cómo se activa un rociador contra incendios con bombilla de vidrio en cámara lenta:
Es esencial que el agua en un sistema de rociadores contra incendios esté presurizada, dándole suficiente fuerza para rociar hacia afuera en un arco para que pueda apagar completamente un incendio y evitar que las llamas se vuelvan a encender. La edición 2019 de NFPA 13: Norma para la Instalación de Sistemas de Rociadores requiere una presión de funcionamiento mínima de 7 psi o libras por pulgada cuadrada (0,5 bar) para cualquier rociador (27.2.4.11.1).
En un sistema de rociadores secos, el rociador activada hace que la presión del aire en las tuberías disminuya, lo que abre una válvula de tubería seca cerca del tubo ascendente del sistema que retiene el agua. El agua inunda las tuberías y rocía a través del rociador abierto, lo que puede demorar hasta 60 segundos.
Los rociadores que se basan en enlaces metálicos fusibles reemplazan el vidrio y el líquido con dos placas de metal unidas por una soldadura con un punto de fusión predeterminado. Cuando el área alrededor del rociador alcanza la temperatura crítica, la soldadura se derrite y dos brazos de resorte separan las placas. El tapón se cae y el agua que estaba reteniendo, o en rociadores secos, gas presurizado seguido de agua, fluye a través del rociador.
Si el fuego es pequeño, solo se activará el rociador directamente encima, dejando el resto de la propiedad seca y segura. Sin embargo, si las llamas se propagan, el calor también activará los rociadores cercanos para controlar el fuego.
Para obtener más información sobre cómo funcionan los elementos de sensibilidad térmica en los rociadores contra incendios, consulte nuestro blog anterior, «Cómo funciona un rociador contra incendios: sensibilidad térmica».
Los códigos de color hacen que las clasificaciones de temperatura de los rociadores contra incendios sean fácilmente evidentes
La clasificación de temperatura de un rociador está estampada en una parte visible del rociador de eslabón fusible o de bulbo de vidrio. Pero NFPA 13 también va un paso más allá y requiere que los rociadores automáticos usen códigos de color para que su clasificación de temperatura sea evidente al instante. El color del líquido dentro de un bulbo de vidrio revela su clasificación de temperatura. Para los rociadores de enlace fusible, el código de color generalmente se encuentra en los brazos del marco.
De la edición 2019 de NFPA 13
7.2.4.1 Los rociadores automáticos deben tener los brazos de la estructura, el deflector, el material de recubrimiento o el bulbo líquido coloreados de acuerdo con los requisitos de la Tabla 7.2.4.1 o los requisitos de 7.2.4.2, 7.2.4.3, 7.2.4.4 o 7.2.4.5.
7.2.4.2 Se permitirá un punto en la parte superior del deflector, el color del material de revestimiento o los brazos del marco de color para la identificación del color de los rociadores resistentes a la corrosión.
7.2.4.3 No se debe requerir la identificación por colores para rociadores ornamentales tales como rociadores enchapados o pintados en fábrica o para rociadores empotrados, al ras u ocultos.
7.2.4.4 No se requerirá que los brazos del armazón de los rociadores tipo bulbo estén codificados por colores.
7.2.4.5 El líquido en los rociadores tipo bulbo debe estar codificado por colores de acuerdo con la Tabla 7.2.4.1.
La siguiente tabla muestra el código de color apropiado para el eslabón fusible (la columna del «código de color») y los rociadores contra incendios con bombilla de vidrio:
Cómo medir la sensibilidad térmica de un rociador contra incendios
La sensibilidad térmica define qué tan rápido funciona un elemento sensible al calor dentro de un rociador contra incendios. La medición de este proceso determina la sensibilidad térmica de un rociador.
NFPA 13 caracteriza los elementos operativos de los rociadores como «respuesta rápida» o «respuesta estándar», según su índice de tiempo de respuesta (RTI). Ahora lee esto detenidamente: Estos términos se refieren a la sensibilidad del elemento térmico y no el tiempo que tardan los rociadores en funcionar por completo. Los tiempos de operación se ven afectados por muchos otros factores en la instalación, incluida la altura del techo, el espacio, la temperatura ambiente y la distancia por debajo del techo.
NFPA 13 (A.3.3.205.2) señala que los tiempos de operación son generalmente más cortos cuando el elemento térmico está ubicado de 1 a 3 pulgadas (25 a 75 mm) por debajo del techo. Obviamente, se espera que un rociador de respuesta rápida funcione más rápido que un rociador de respuesta estándar con la misma instalación.
De la edición 2019 de NFPA 13
3.3.205.2 Una medida de la sensibilidad térmica es el índice de tiempo de respuesta (RTI) medido en condiciones de prueba estandarizadas.
(a) Los rociadores definidos como de respuesta rápida tienen un elemento térmico con un RTI de 50 (metros-segundos)½ o menos.
(b) Los rociadores definidos como respuesta estándar tienen un elemento térmico con un RTI de 80 (metros-segundos)½ o más.
El RTI para un modelo de rociador específico generalmente se determina mediante una «prueba de inmersión» en un «horno de inmersión». El proceso también se conoce como una «prueba de calor del horno» en UL 199: Norma para rociadores automáticos para servicio de protección contra incendios, que establece los requisitos para los rociadores automáticos destinados a ser instalados en sistemas de rociadores contra incendios. UL, anteriormente conocida como Underwriters Laboratories, es una organización global de certificación de seguridad.
Así es como funciona una prueba de inmersión: dentro del horno de inmersión, una corriente de aire caliente se mueve a través de un conducto de metal a una velocidad y temperatura constantes. Un rociador mantenido a temperatura ambiente se sumerge en la corriente de aire.
La cantidad de tiempo que se tarda en activar el elemento térmico del rociador, que alcanza aproximadamente el 63 por ciento de la temperatura de la corriente de aire caliente, se mide en segundos. Esta medida se conoce como el «factor tau». Multiplicar el factor tau por la raíz cuadrada de la velocidad revela el RTI del rociador. Cuanto menor sea el valor, más rápida será la respuesta del aspersor.
Poner como ecuación:
RTI= τυ½
τ= factor tau
υ= velocidad del aire
Rociadores de respuesta estándar frente a rociadores de respuesta rápida: ¿qué activación es adecuada para su propiedad?
La NFPA define la respuesta rápida como una categoría amplia que incluye varios tipos de rociadores, incluidos los rociadores de respuesta rápida, residenciales, de cobertura extendida de respuesta rápida y de respuesta rápida de supresión temprana (ESFR). Todos los demás rociadores están clasificados como de respuesta estándar por la NFPA.
La Organización Internacional de Normalización (ISO) también reconoce una categoría de “respuesta especial” que incluye rociadores con un RTI superior a 50 pero inferior a 80. NFPA 13 (A.3.3.205.2) establece que los rociadores de respuesta especial se pueden reconocer como “respuesta especial”. rociadores”, según se define en 15.2.1:
De la edición 2019 de NFPA 13
15.2.1 Se permitirán rociadores especiales destinados a la protección de peligros específicos o características de construcción cuando tales dispositivos hayan sido evaluados y listados para su desempeño bajo las siguientes condiciones:
(1) Pruebas de fuego relacionadas con el peligro previsto
(2) Distribución del patrón de rociado con respecto a la humectación de pisos y paredes
(3) Distribución de los patrones de rociado con respecto a las obstrucciones
(4) Evaluación de la sensibilidad térmica del rociador
(5) Rendimiento bajo techos horizontales o inclinados
(6) Área de diseño
(7) Espacio libre permitido hasta los techos
La única diferencia física entre los rociadores de respuesta rápida y los de respuesta estándar es el tamaño del bulbo. Los rociadores de respuesta estándar tienen un bulbo de vidrio de 5 mm y los rociadores de respuesta rápida suelen incluir un bulbo de vidrio de 3 mm. El bulbo de vidrio más delgado se rompe más rápido y acelera la respuesta térmica. En una habitación de tamaño medio, una bombilla de vidrio de 5 mm normalmente se rompe después de 60 a 90 segundos de contacto con una fuente de calor.
Los rociadores contra incendios de respuesta estándar generalmente se encuentran en almacenes, fábricas y otros edificios comerciales o industriales. Están diseñados para humedecer previamente los materiales alrededor de un incendio, eliminando su fuente de combustible y extinguiendo el incendio o conteniéndolo en su ubicación original hasta que llegue el departamento de bomberos.
Los rociadores contra incendios de respuesta rápida se instalan principalmente en aplicaciones de riesgo leve, como edificios de oficinas, hogares o escuelas. Si bien tienen beneficios de control de incendios similares a los de un rociador de respuesta estándar, su objetivo principal es mejorar las probabilidades de supervivencia humana durante un incendio. Estos rociadores liberan agua más arriba en el techo para enfriarlo y evitar un flash-over.
Es importante tener en cuenta que algunos rociadores que solo están listados o aprobados como respuesta estándar pueden incorporar un elemento térmico de respuesta rápida. Estos rociadores aún deben instalarse bajo los parámetros de diseño para rociadores de respuesta estándar. Por esta razón, es fundamental revisar los datos técnicos del fabricante para verificar los listados y las aprobaciones antes de instalar rociadores en una propiedad.
Comprender qué hace que se active un rociador contra incendios borra los conceptos erróneos comunes que impiden que las personas los instalen
En menos tiempo del que suele tardar el departamento de bomberos en llegar al lugar, los rociadores pueden contener e incluso extinguir un incendio. La NFPA afirma que su riesgo de morir en un incendio en el hogar aumenta en un 81 por ciento si no se instalan rociadores contra incendios. Los daños a la propiedad solo en incendios de hoteles son un 78 % menores cuando hay rociadores, con pérdidas promedio de $2300 en edificios con rociadores y $10 300 en estructuras sin rociadores.
Comprender qué hace que se activen los rociadores contra incendios, y qué no, puede ayudar a disipar los conceptos erróneos obstinados que rodean a estas herramientas que salvan vidas y permitir que los propietarios las instalen con confianza.
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