Sistemas de rociadores contra incendios con trazado de calor: cuándo, dónde y cómo

El trazado de calor, también conocido como cinta de calor, es una opción para proteger la tubería de rociadores contra incendios de la congelación.

Los sistemas de rociadores húmedos contra incendios tienen muchas ventajas; como las tuberías están siempre llenas de agua, están listas para liberarla instantáneamente ante cualquier riesgo de incendio. También son menos complejos de instalar y mantener que los sistemas de rociadores de tubería seca o de preacción, donde la entrega de agua en caso de incendio puede demorarse hasta 60 segundos.

Sin embargo, como cualquier otra tubería que transporta agua, existe el peligro de que se rompa o bloquee cuando se congela, causando daños costosos e impidiendo que el sistema funcione en caso de emergencia.

Para garantizar que los rociadores contra incendios estén protegidos contra la congelación, la Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) requiere que los sistemas de rociadores llenos de agua se mantengan a una temperatura mínima de 40 °F (4 °C), a menos que se use una solución anticongelante aprobada. El anticongelante ha sido tradicionalmente la forma preferida de manejar este problema, pero su inflamabilidad ha causado serias preocupaciones sobre su seguridad, y debía eliminarse por completo antes de la reciente inclusión en la lista de una solución nueva y más segura. Independientemente, los requisitos adicionales de mantenimiento y prueba hacen que el anticongelante sea complicado de usar.

Entonces, si el anticongelante no es una opción en un sistema húmedo en particular, ¿qué se puede usar?

El trazado de calor (también conocido como cinta de calor), generalmente empleado en aplicaciones comerciales, es una forma de brindar protección contra congelamiento para los sistemas de rociadores contra incendios. Los cables calefactores eléctricos, ya sea enrollados o pegados a las tuberías, mantienen la red caliente y evitan la congelación.

En este blog de 🥇IO Technology S.A.C, analizamos los sistemas de trazado calefactor, los diferentes tipos, sus ventajas y desventajas, los requisitos de instalación y mantenimiento y los principales fabricantes. Comencemos analizando cuándo se necesita el trazado de calor y los estándares de la NFPA que rigen esta tecnología.

Cuándo usar el trazado de calor: 40 grados es el número mágico

NFPA 13: Norma para la instalación de sistemas de rociadores requiere que las tuberías ubicadas en áreas que pueden alcanzar temperaturas por debajo de los 40 grados se mantengan por encima de los 40 (pero por debajo de los 120) grados mediante un sistema de seguimiento de calor listado u otro método aprobado. Listado significa que la tecnología ha sido probada y listada para esa aplicación específica por las organizaciones de seguridad UL o FM Global. NFPA 25: Norma para la inspección, prueba y mantenimiento de sistemas de protección contra incendios a base de agua describe los requisitos continuos para mantener el trazado calefactor en funcionamiento.

Las áreas que representan el mayor riesgo de congelamiento de tuberías son las áreas abiertas, las entradas, las escaleras, los áticos, los tragaluces y debajo de los pisos.

De la edición 2016 de NFPA 25

4.1.2.2 Tuberías llenas de agua sobre el suelo que pasan a través de áreas abiertas, cámaras frigoríficas, pasillos u otras áreas expuestas a temperaturas inferiores a 40 °F (4,0 °C), protegidas contra la congelación mediante cubiertas aislantes, cubiertas a prueba de heladas, sistemas de trazado de calor listados o otros medios confiables, se mantendrán a temperaturas entre 40 °F (4,0 °C) y 120 °F (48,9 °C).

Otro componente de los sistemas de trazado calefactor que ayuda a mantener estas temperaturas, además del cable eléctrico descrito en la introducción, es el aislamiento térmico. Sin él, las pérdidas de calor son generalmente demasiado altas para ser contrarrestadas por la corriente producida por un sistema de seguimiento de calor. Se recomienda una barrera protectora alrededor del aislamiento para protegerlo de la intrusión de humedad, daños físicos y para garantizar el rendimiento adecuado del sistema.

Otros componentes de un sistema de trazado calefactor son los sistemas de control y seguimiento que, dependiendo del tamaño e importancia del sistema, pueden ser muy simples o muy complejos. A veces, incluso se pueden vincular al sistema de gestión de edificios controlado por computadora. Sin embargo, generalmente, la calefacción se controla usando una combinación de interruptores de reloj, termostatos y frost-stats:

1. Él interruptor de reloj de tiempo permite al propietario o administrador del sitio programar una hora para que se encienda el sistema; por ejemplo, horas después del trabajo cuando el edificio está desocupado y el sistema de calefacción podría estar apagado.
2. UN estado de heladas es un termostato que se usa para anular cualquier interruptor del reloj y encender el sistema de calefacción en caso de que la temperatura del aire caiga hasta casi congelarse; este termostato se suele colocar en el exterior o en la parte más fría del edificio para encender la calefacción lo antes posible.
3. Una vez que se ha encendido la calefacción, a menudo será controlada localmente por un termostato normalmente activado por sensores de aire ambiente.

La cinta térmica no se puede usar en todos los componentes de un sistema de rociadores contra incendios. El equipo de trazado calefactor solo está diseñado para usarse en:

1. La tubería de suministro para un sistema de rociadores o de tubería vertical
2. Líneas secundarias dentro de un sistema de rociadores (usando trazado calefactor listado específicamente para líneas secundarias)

NFPA 13 establece que el trazado calefactor listado también se puede usar en las tuberías principales del servicio de bomberos privado cuando el trazado calefactor se ha listado para uso subterráneo, mientras que el trazado calefactor no listado se puede usar cuando la tubería subterránea se extiende a través de la pared o losa por no más de 24 ” (6.4.2.1.7, 6.4.2.1.7.1y 6.1.4).

Sin embargo, si su sistema de rociadores húmedos alimenta una tubería seca auxiliar o un sistema de acción previa, las reglas de la NFPA no permiten el trazado de calor en lugar de exposiciones de válvulas calentadas que protegen la tubería seca o la válvula de acción previa o para proteger la tubería de suministro contra la congelación.

3 tipos diferentes de trazado de calor brindan opciones de instalación

El trazado de calor puede funcionar con electricidad o vapor; sin embargo, debido al costo de instalación, es más probable que se use el trazado de calor con vapor cuando el vapor ya está disponible en el sitio o se genera como un subproducto de la condensación. De lo contrario, la electricidad se usa más comúnmente porque es más fácil de instalar, proporciona un mejor control de la temperatura y usa la energía de manera mucho más eficiente. Las desventajas de la electricidad en comparación con la energía de vapor son la falta de voltaje disponible y la posible falta de confiabilidad de la fuente de electricidad, incluidas las consecuencias de los cortes de energía.

Hay tres tipos diferentes de cables calentados eléctricamente que se usan comúnmente en la protección contra congelamiento de rociadores contra incendios: calefacción de circuito en serie, calefacción circuito paralelo (vataje constante), y calefacción autorregulable. Cada método tiene sus propias ventajas y aplicaciones, incluido el nivel de dificultad de instalación, confiabilidad y flexibilidad. Los tres criterios comunes utilizados para la selección son 1) la salida de los cables, 2) la capacidad de cortar a la medida y 3) los límites de temperatura. La eficiencia energética también puede ser un factor importante a la hora de elegir un sistema.

Circuito de calefacción en serie (a menudo suministrado como un cable con aislamiento mineral)

El tipo más simple de trazado calefactor, un sistema de circuito en serie, se compone de un cable de alta resistencia aislado y, a menudo, encerrado en una cubierta protectora. Se alimenta a un voltaje específico que, junto con la longitud del circuito, determina la producción de calor.

ventajas:

• Son posibles longitudes de circuito extremadamente largas, hasta 4000 pies.
• Costo por pie relativamente bajo
• Voltaje hasta 600VAC
• Adecuado para altas temperaturas y entornos hostiles
• Proporciona una potencia uniforme a lo largo de toda la longitud.

Desventajas:

• No se puede utilizar en tuberías de plástico.
• Relativamente inflexible – difícil de instalar
• Pueden sobrecalentarse y quemarse si se cruzan sobre sí mismos
• Disponible en longitudes estándar y no se puede acortar en el campo
• Una ruptura en cualquier parte de la línea resultará en una falla de todo el cable.
• Se debe tener precaución al usar estos en áreas peligrosas.

Potencia constante de circuito paralelo

Un cable de vataje constante se compone de varias zonas de energía eléctrica y se fabrica envolviendo un elemento calefactor fino alrededor de dos cables paralelos aislados. Cada zona del cable tiene un circuito de resistencia fija alimentado por un voltaje fijo, lo que significa que hay un vataje constante en toda su longitud.

ventajas:

• Si un pequeño elemento del sistema falla, el resto del sistema seguirá funcionando.
• Se puede cortar a medida en el campo, lo que simplifica la instalación
• Siempre se instala con un termostato para controlar la potencia de salida del cable, lo que lo convierte en una fuente de calor muy fiable

Desventajas:

• No se puede utilizar en tuberías de plástico.
• Debe instalarse un poco más allá del final de la tubería.
• Superponer o tocar el cable consigo mismo puede causar sobrecalentamiento y desgaste.

Trazado de calor autorregulable

Los sistemas de seguimiento de calor autorregulables son la solución para temperaturas muy bajas y son el tipo líder de trazador de calor. Las cintas térmicas autorreguladoras ajustan automáticamente la salida de calor en función de los cambios de temperatura, usando solo la cantidad de electricidad que se necesita.

ventajas:

• Más resistente en comparación con la serie y el cable de vataje constante
• Se puede utilizar en tuberías metálicas y no metálicas.
• Se puede cortar a medida en el campo, lo que facilita la instalación
• Es flexible y se puede superponer sin quemarse.
• Se puede utilizar en una amplia gama de aplicaciones, incluso en tuberías y equipos no metálicos.
• Especialmente adecuado para entornos peligrosos
• No genere calor significativo
• Energía eficiente

Desventajas:

• Sujeto a altas corrientes de irrupción en el arranque
• No se puede utilizar en 480V
• El control preciso de la temperatura es difícil porque la potencia de salida siempre está cambiando
• Más difícil de doblar
• No es tan confiable como los cables en serie o de vataje constante
• Si se somete a altas temperaturas más allá de su máximo, la cinta puede dañarse sin posibilidad de reparación.

La instalación del cable se puede manejar con poca experiencia, pero se necesita un electricista para conectarlo a una fuente de energía eléctrica.

La instalación del cable de rastreo calefactor es bastante sencilla, pero puede variar según el tipo de cable de rastreo calefactor, algunos de los cuales son más flexibles que otros y/o tienen la capacidad de cortarse en el campo. Un ejemplo de trazado de calor que es fácil de instalar es el cable autorregulador, que se caracteriza por ser fácil de unir y empalmar, lo que facilita la instalación.

Uno de los pasos clave antes de la instalación es decidir cuántos vatios por pie se requieren para una aplicación específica. Las tablas como la siguiente pueden ayudar a los usuarios a encontrar el vataje adecuado al juzgar el tamaño de la tubería y la diferencia entre la tubería esperada y la temperatura ambiente.

Después de elegir un cable de trazado calefactor adecuado, los usuarios sin experiencia eléctrica pueden conectar el cable calefactor de seguimiento y luego colocar el aislamiento y la cubierta en la tubería. Los instaladores también deberán conocer la información relacionada con el diseño de un sistema de trazado calefactor, las limitaciones específicas de la aplicación, así como las limitaciones ambientales ambientales para la instalación de los controles del cable de trazado calefactor. El siguiente video muestra los pasos de instalación:

Los pasos que requieren un electricista calificado son la conexión a una fuente de alimentación; Los cables Trace Heat se pueden conectar a fuentes de alimentación monofásicas o trifásicas. Aunque los calentadores monofásicos generalmente pueden funcionar con 120 o 240 V, se prefieren estos últimos porque pueden admitir longitudes de circuito de aproximadamente el doble que los calentadores de 120 V.

Además, los electricistas pueden supervisar la instalación de supervisión eléctrica para asegurarse de que se suministre energía a la parte de la tubería que se protege con trazado de calor, según lo exigen los estándares de la NFPA. Esta supervisión puede consistir en “controladores con relés de alarma conectados al panel de control de incendios”.

La señalización con información sobre su sistema de trazado de calor puede ayudar a preservar su propiedad

La sólida señalización requerida por NFPA 25 garantiza que la información crítica sobre los componentes de los sistemas contra incendios y su ubicación, incluida la cinta térmica, se mantenga de forma segura y brinda detalles vitales a alguien que no esté familiarizado con el mantenimiento del sistema. Si no se conoce esta información, el sistema puede dañarse debido a la congelación del agua en las secciones atrapadas de la tubería que no están protegidas.

De la edición 2016 de NFPA 25

4.1.9.1 Se debe colocar un letrero de información de plástico rígido o de metal permanentemente marcado en el elevador de control del sistema que alimenta un circuito anticongelante, un sistema seco, un sistema de preacción o un sistema auxiliar.
válvula de control del sistema.

4.1.9.2 Cada letrero deberá estar asegurado con un alambre, cadena u otro medio aprobado resistente a la corrosión y deberá indicar al menos la siguiente información: (1) Ubicación del área servida por el sistema (2) Ubicación de drenajes auxiliares y drenajes de punto bajo para sistemas de preacción y tubería seca (3) La presencia y ubicación de anticongelante u otros sistemas auxiliares (4) La presencia y ubicación de cinta térmica

Fabricantes y costo del trazado de calor de protección contra incendios

El cable de trazado calefactor se vende normalmente por pie o por metro. En 2019, un proveedor declaró que el costo de un cable autorregulador de 5 vatios por pie era de $7,33/pie, mientras que el costo de un cable de trazado calefactor de vataje constante era de $10/pie. Los cables de mayor vataje tienen un precio más alto: un cable de trazado de calor de 20 vatios por pie puede costar $15/pie. Además del costo del cable, por lo general se deben comprar varios accesorios, como un termostato que puede costar más de $350.

La industria del trazado de calor es grande y está creciendo, especialmente en los EE. UU. Los principales actores en este país y en el extranjero son Pentair (Reino Unido), Thermon (EE. UU.), BARTEC (Alemania), Chromalox (EE. UU.), Emerson (EE. UU.), Danfoss (Dinamarca), BriskHeat (EE. UU.), eltherm (Alemania), Parker-Hannifin (EE. UU.) y Warmup (Reino Unido). Otras empresas que operan en el mercado de traceado eléctrico son Parker-Hannifin (EE. UU.), Heat Trace Products (Reino Unido) y Warmup (Reino Unido).

El mantenimiento es sencillo: la NFPA requiere que los usuarios sigan las instrucciones del fabricante

Los estándares de la NFPA brindan mucha orientación sobre muchos temas, pero se remiten a los fabricantes cuando se trata del mantenimiento del trazado calefactor. Se indica a los usuarios que sigan los requisitos específicos del fabricante. De acuerdo con los manuales del sistema de trazado calefactor de Thermon y Nelson, los sistemas de trazado calefactor deben inspeccionarse y probarse regularmente, al menos una vez al año, idealmente al comienzo de la temporada de heladas.

Algunos de los componentes que deben revisarse durante una evaluación anual:

• Se debe revisar el aislamiento térmico en busca de daños, sellos faltantes, grietas o espacios en los revestimientos de calafateo y masilla, y revestimientos dañados o faltantes. Si hay daños, el aislamiento debe reemplazarse o repararse y luego volver a sellarse, y el cable del calentador debe inspeccionarse en busca de secciones dañadas que puedan necesitar ser reemplazadas.
• Las cajas de empalmes, las cajas de conexión y los termostatos deben revisarse en busca de corrosión, humedad o materias extrañas.
• Se debe revisar el ajuste de las conexiones eléctricas, el aislamiento eléctrico adecuado de los cables del calentador y la idoneidad del sello contra la humedad en las conexiones eléctricas.
• Se deben revisar los cables de los capilares del sensor o los termostatos para asegurarse de que estén amarrados y protegidos contra daños físicos.
• Todos los recintos, la caja de conexiones, etc., deben revisarse para asegurarse de que sus cubiertas estén correctamente cerradas y que el termostato se encienda y apague midiendo el flujo de corriente en el circuito cuando la unidad se enciende.

El trazado calefactor es una solución viable de protección contra congelamiento para algunos sistemas de rociadores húmedos

El trazado de calor instalado dentro de los parámetros de la NFPA puede proteger secciones de tubería en rociadores contra incendios húmedos contra la congelación, proporcionando una alternativa viable al anticongelante o instalando o modernizando sistemas de preacción o tubería seca más complejos y costosos. Dicho esto, tiene sus limitaciones, tanto en la cantidad de trazado calefactor que se puede aplicar como en dónde, además de los requisitos adicionales de supervisión, mantenimiento e inspección.

Dado que se ha incluido un nuevo anticongelante que aborda los problemas de inflamabilidad de los productos anteriores, será interesante ver qué opción de protección contra congelamiento se vuelve más común en los sistemas húmedos en los próximos años.