Cambiar a gas nitrógeno puede prolongar la vida útil de los sistemas de rociadores secos
Los sistemas de rociadores secos pueden eludir los problemas del clima frío que afectan a las tuberías de rociadores húmedos, pero su mayor potencial para oxidarse de adentro hacia afuera presenta su propio desafío. Una tendencia creciente hacia la sustitución del aire presurizado con nitrógeno en los rociadores secos puede ser la clave para detener la corrosión y aumentar significativamente la vida útil de las tuberías secas.
En esta entrega de nuestra serie sobre sistemas de rociadores secos, exploramos por qué son más propensos a la corrosión y cómo el uso de nitrógeno presurizado puede prevenirla. Estén atentos a futuros blogs sobre requisitos de prueba de rociadores secos.
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El agua atrapada es la fuente de corrosión de los rociadores secos
Desde que existen los rociadores contra incendios, la corrosión ha sido un problema importante. Pero si bien todos los sistemas pueden experimentar problemas, el potencial de corrosión aumenta drásticamente en los rociadores secos, y el daño puede comenzar inmediatamente después de instalar un sistema. Esto se debe a que el aire presurizado históricamente utilizado para llenar tuberías secas las convierte en el caldo de cultivo perfecto para lo que la industria de protección contra incendios denomina el «triángulo de corrosión»: los tres elementos (hierro, agua y oxígeno) que deben estar presentes para la corrosión electroquímica. que se produzca.
A las temperaturas adecuadas, estos elementos también pueden causar que la corrosión influenciada microbiológicamente (MIC) florezca en las tuberías de los rociadores. Las bacterias MIC impactan el metal haciendo que se formen pequeños nódulos llamados tubérculos, perforando las tuberías y degradando las características de flujo si las incrustaciones sueltas o el óxido obstruyen los rociadores y las válvulas.
Diseñados especialmente para propiedades expuestas a temperaturas muy frías, los rociadores secos utilizan aire presurizado o nitrógeno para mantener cerrada una válvula seca, lo que impide que el suministro de agua entre en tuberías sin calefacción y se congele. Cuando el calor de un incendio hace que se activen uno o más rociadores, la presión del aire cae y la válvula se abre, liberando el agua en las tuberías y sobre el fuego.
Pero aunque se supone que las tuberías secas de los rociadores solo se llenan de aire durante las condiciones normales de funcionamiento, es casi imposible mantenerlas completamente secas. La mezcla de gases en el aire permite que se forme condensación en el interior de las tuberías. Y es fácil que un poco de agua quede atrapada durante 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 aunque el drenaje también es obligatorio después de la prueba.
La edición 2019 de NFPA 13: Norma para la Instalación de Sistemas de Rociadores establece pautas específicas para la inclinación adecuada de las tuberías secas de los rociadores, por ejemplo, al menos ½ pulgada por 10 pies para ramales y al menos ¼ de pulgada por 10 pies para líneas principales en áreas no refrigeradas, en un intento por evitar que el agua de la acumulación dentro de las tuberías (16.10.3).
Pero cuando inevitablemente algunos lo hacen, el agua reacciona con el oxígeno en el aire para formar el óxido rojo anaranjado que carcome las tuberías de metal, creando eventualmente agujeros del tamaño de alfileres o incluso centavos.
Material de tubería seca: acero negro frente a acero galvanizado
Mientras que NFPA 13 (16.3) permite varias opciones para tuberías de rociadores, incluido cobre y (en algunos usos) CPVC, los sistemas de rociadores secos generalmente se instalan con tuberías de acero galvanizado o negro.
El acero galvanizado, la opción más cara, cuenta con paredes recubiertas de zinc. Dado que el zinc es más reactivo que el acero, está destinado a servir como material de sacrificio que crea una capa protectora de acumulación de incrustaciones mientras protege la tubería debajo. Pero la acción de la corrosión concentrada alrededor de los pequeños orificios en el zinc en realidad puede causar que las tuberías galvanizadas fallen más rápido que el acero negro, con estudios que muestran que se pueden formar fugas por orificios pequeños en el acero galvanizado dentro de los dos años posteriores a la instalación y rupturas dentro de los cuatro años, según Potter Corrosion Solutions. .
Los sistemas secos residenciales y aquellos en ambientes de riesgo leve pueden aprovechar una opción de tubería de cloruro de polivinilo (CPVC) de Tyco listada por UL que tiene pocas posibilidades de corrosión, pero las tuberías de acero más fuertes se adaptan mejor a los sistemas de rociadores más grandes requeridos para usos comerciales. Con el potencial de volverse quebradizo a bajas temperaturas, el CPVC no es una buena opción en muchos sistemas secos comerciales. Puede ocurrir un grave peligro para la seguridad si una tubería se rompe y de repente libera la energía del gas presurizado.
El impacto de la corrosión en los rociadores secos
A medida que los pequeños agujeros causados por la corrosión hacen que los rociadores secos pierdan presión, el compresor de aire del sistema se activa. Pero si el aire se escapa más rápido de lo que el compresor puede mantener, el sistema se disparará y hará que el agua fluya hacia las tuberías y a través de los agujeros. comenzando como un goteo que eventualmente comenzará a brotar a medida que los agujeros se agrandan.
La edición 2017 de NFPA 25 establece los requisitos de inspección para detectar la corrosión que se tratan en nuestros dos blogs anteriores:
Guía de sistemas de rociadores secos: inspecciones diarias, semanales y mensuales
Guía de sistemas de rociadores secos: inspecciones trimestrales, anuales y más largas
Estas inspecciones tienen como objetivo detectar daños en sus primeras etapas, antes de que provoquen reparaciones costosas o daños a la propiedad por fugas de agua o, lo que es peor, pérdidas potencialmente catastróficas si el rociador no funciona correctamente durante un incendio. La corrosión también puede afectar el sistema hidráulico y reducir la eficiencia del diseño del sistema de rociadores contra incendios.
Si se descubre corrosión a tiempo, es posible reparar o reemplazar las piezas de la tubería defectuosa. Pero además de causar costos de mantenimiento repetidos, lee esto cuidadosamente: las fugas por pequeños orificios en una sección de la tubería son a menudo un síntoma menor de un sistema podrido escondido dentro del techo.
Un informe de Potter Corrosion Solutions promovido por NFPA afirma que el 73 por ciento de los sistemas de rociadores secos tienen problemas de corrosión significativos después de 12,5 años.
Prevención de la corrosión en rociadores secos: la solución de nitrógeno
Está surgiendo un nuevo estándar entre los propietarios de edificios y los diseñadores de sistemas que buscan adelantarse a la corrosión de los rociadores secos: reemplazar el suministro de aire en un sistema de rociadores secos con una solución de nitrógeno.
El nitrógeno es un gas inerte, lo que significa que no sufre las reacciones químicas que conducen a la corrosión electroquímica. Cuando se utiliza gas nitrógeno al 98 por ciento o más para crear una atmósfera libre de oxígeno, no se produce oxidación ni herrumbre, lo que prolonga la vida útil de las tuberías de rociadores secas un promedio de 5,3 veces más. independientemente de si hay agua presentesegún la investigación de Potter Corrosion Solutions.
Dado que los sistemas secos suelen durar entre 10 y 15 años, eso significa que quitar el oxígeno de las tuberías y empujar nitrógeno puro teóricamente puede extender la vida útil de los rociadores secos a aproximadamente 50 a 80 años.
Minimizar la corrosión en las tuberías de rociadores también crea una diferencia significativa en los costos de mantenimiento y reemplazo a largo plazo durante la vida útil de un edificio. Edad del rociador informa que un generador de nitrógeno para un sistema de rociadores de 250 a 500 galones implica costos iniciales que promedian alrededor de $10,000.
La reparación de tuberías inducida por corrosión cuesta en promedio entre $1500 y $2000, lo que puede superar rápidamente el costo de cambiar a un sistema basado en nitrógeno si la corrosión es un problema constante. Si bien los mejores resultados generalmente se logran llenando nuevo sistemas con nitrógeno, purgar el aire comprimido de los sistemas existentes y reemplazarlo con nitrógeno contribuye en gran medida a preservar la integridad de las tuberías de los rociadores.
NFPA 13 permite el uso de aire, nitrógeno u otros gases aprobados en sistemas de rociadores secos, pero la sección 5.1.5.2 recomienda elegir nitrógeno cuando los suministros de agua y las condiciones ambientales “contribuyen a propiedades corrosivas inusuales”. El nitrógeno se puede generar en el sitio o desde contenedores de almacenamiento dimensionados para proporcionar un suministro confiable que cubra al menos seis meses de uso de mantenimiento esperado (A.8.2.6.8.1).
NFPA 13 describe las siguientes pautas para el uso de nitrógeno en seco sistemas:
De la edición 2019 de NFPA 13
8.2.6.8 Nitrógeno u otro gas aprobado
8.2.6.8.1* Cuando se utilice nitrógeno u otro gas aprobado, el suministro debe provenir de una fuente confiable.
8.2.6.8.2 Cuando se use nitrógeno almacenado u otro gas aprobado, el gas se debe introducir a través de un regulador de presión y debe estar de acuerdo con 8.2.6.6.
8.2.6.8.3 Se debe proporcionar una alarma de baja presión en los contenedores de almacenamiento de gas para notificar la necesidad de recarga.
8.2.6.8.4* Cuando el nitrógeno u otro gas aprobado sea la única fuente de gas para presurizar un sistema, deberá tener una capacidad capaz de restaurar la presión normal de gas en el sistema dentro de los 30 minutos.
8.2.6.8.5 Los requisitos de 8.2.6.8.4 no se deben aplicar en espacios refrigerados mantenidos por debajo de 5 °F (-15 °C), donde se debe permitir que la presión de aire normal del sistema se restablezca dentro de los 60 minutos.
Así es como funcionan los aspersores secos a base de nitrógeno
Los sistemas de rociadores de nitrógeno pueden llenarse con tanques o cilindros de nitrógeno comprimido, pero generalmente se prefiere un generador de nitrógeno. Muchos propietarios de edificios se preocupan por tener tanques de alta presión en el lugar y también resisten el dolor de rociador adicional de monitorear los niveles de los tanques y programar las entregas de un proveedor de gas industrial.
Por el contrario, los generadores de nitrógeno mantienen los niveles de nitrógeno dentro de un sistema de rociadores con costos continuos más bajos que las entregas de nitrógeno. Normalmente se utilizan dos tipos de generadores de nitrógeno para producir gas nitrógeno de alta pureza in situ extrayéndolo del aire, que está compuesto en un 78 % por gas nitrógeno: Generadores de nitrógeno de membrana y Generadores de nitrógeno de adsorción por oscilación de presión (PSA).
Generadores de nitrógeno de membrana use un compresor de aire adjunto que fuerza el aire dentro del generador y a través de una membrana especializada compuesta por miles de fibras huecas diseñadas para separar el nitrógeno puro del oxígeno y otros gases. Las paredes de cada fibra son permeables a las moléculas de gas, pero algunas pasan más fácilmente que otras.
Los gases “rápidos”, incluidos el oxígeno, el dióxido de carbono y el vapor de agua±, atraviesan las paredes de la fibra y se liberan a la atmósfera como desechos. Una corriente de alta pureza del gas «lento» (nitrógeno) fluye a través de la salida de la membrana y se captura y almacena en un tanque conectado al dispositivo de mantenimiento de aire del sistema de rociadores, que lo canaliza hacia el tubo ascendente seco.
Generadores de nitrógeno de adsorción por oscilación de presión (PSA) separar diferentes tipos de gas a alta presión y luego liberarlos periódicamente con una oscilación a baja presión. El aire comprimido se extrae de la atmósfera y se dirige a un material adsorbente, como un tamiz molecular de carbono (CMS). A medida que el aire pasa por el CMS, las moléculas de oxígeno más pequeñas se adsorben en los poros, mientras que las moléculas de nitrógeno más grandes pasan sin obstáculos.
Hay un problema: el material adsorbente eventualmente se satura con moléculas de oxígeno y la separación se detiene. Cuando eso ocurre, el adsorbente se puede «limpiar» despresurizándolo para que el oxígeno se libere nuevamente a la atmósfera.
Por esta razón, los generadores de PSA siempre se diseñan con al menos dos adsorbentes, lo que garantiza que uno siempre esté produciendo nitrógeno activamente mientras que el otro se regenera. Pero aun así, hay un breve período durante la represurización en el que no se produce nitrógeno, lo que hace necesario un tanque de compensación de nitrógeno para mantener una presión constante en el sistema de rociadores. Cambiar entre los dos adsorbedores también crea la necesidad de múltiples válvulas de control automatizadas, lo que aumenta los posibles puntos de falla.
Ambos tipos de generadores ofrecen el beneficio adicional de ayudar a que los sistemas secos se sequen con el tiempo. El nitrógeno producido en el generador es muy seco, con un punto de rocío de alrededor de -71° F. Durante varias semanas de funcionamiento, los sistemas secos a base de nitrógeno deberían secarse por completo, eliminando dos lados del triángulo de corrosión.
El tamaño del sistema de rociadores y sus capacidades de zona individuales determinan el tamaño y la cantidad de generadores de nitrógeno necesarios.
La tendencia hacia el nitrógeno en los sistemas de rociadores secos
Al igual que con cualquier tecnología en evolución, la educación es clave para la adopción generalizada de sistemas secos basados en nitrógeno. Aunque el conocimiento de esta solución está aumentando, muchos contratistas de rociadores no están capacitados en la tecnología de generación de nitrógeno, por lo que no la promocionan para diseñar sistemas de protección contra incendios o durante las llamadas de servicio.
La corrosión interna de los sistemas de rociadores secos representa una gran preocupación para la industria de rociadores contra incendios. Tradicionalmente, los problemas en curso exigen un reemplazo costoso y a gran escala de tuberías y accesorios de rociadores. Pero reemplazar el aire presurizado corrosivo con nitrógeno puede extender la vida útil de los sistemas existentes y potencialmente proporcionar un ROI inmediato al reducir la cantidad de llamadas de servicio.
Estén atentos a las próximas entregas de nuestra revisión de los sistemas de rociadores secos y sus aplicaciones, en las que comenzaremos a explorar los requisitos de prueba.
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También disponemos de manómetros, válvulas, interruptores y otros accesorios para rociadores que son aplicables en sistemas secos.
Echa un vistazo a las entregas anteriores de la serie:
Una guía para los sistemas de rociadores secos, Parte 1: Descripción general del sistema
Una guía para los sistemas de rociadores secos, Parte 2: Componentes y requisitos de instalación
Una guía para los sistemas de rociadores secos, Parte 3: Instalación de componentes
Una guía para los sistemas de rociadores secos, Parte 4: Instalación de compresores de aire y dispositivos de mantenimiento de aire
Una guía para los sistemas de rociadores secos, Parte 5: Requisitos de inspección diaria, semanal y mensual
Guía para sistemas de rociadores secos, Parte 6: Inspecciones trimestrales, anuales y más largas