Sistema de rociadores contra incendios

La principal organización que elabora los códigos contra incendios es la Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA), una entidad privada. La NFPA establece las normas para los aspectos técnicos de los rociadores instalados en los Estados Unidos. Los códigos de construcción, que especifican qué edificios requieren rociadores, generalmente quedan a discreción de las jurisdicciones locales. Sin embargo, existen algunas excepciones:

En 1990, Estados Unidos promulgó la PL-101-391, más conocida como la Ley de Seguridad contra Incendios en Hoteles y Moteles de 1990. [ ^{9 ] Esta} ley exige que cualquier hotel, sala de reuniones o institución similar que reciba fondos federales (por ejemplo, para pernoctar o celebrar una conferencia, etc.) cumpla con los requisitos de seguridad contra incendios y otros requisitos de seguridad. La más visible de estas condiciones es la instalación de rociadores. A medida que más y más hoteles y otros alojamientos públicos modernizaban sus instalaciones para atender a visitantes gubernamentales, este tipo de construcción se convirtió en la norma de facto del sector, incluso cuando no estaba directamente exigido por ningún código de construcción local.

Si bien los códigos de construcción no exigen explícitamente el uso de rociadores contra incendios, a menudo hacen que su instalación como sistema opcional sea muy ventajosa. La mayoría de los códigos de construcción estadounidenses permiten el uso de materiales de construcción menos costosos, mayores limitaciones en la superficie construida, vías de evacuación más largas y menores requisitos de resistencia al fuego en estructuras protegidas por rociadores. En consecuencia, el costo total de la construcción suele disminuir al instalar un sistema de rociadores y ahorrar dinero en otros aspectos del proyecto, en comparación con la construcción de una estructura sin rociadores.

En 2011, Pensilvania y California se convirtieron en los primeros estados de EE. UU. en exigir sistemas de rociadores en todas las construcciones residenciales nuevas. ^{[ 10 ]} Sin embargo, Pensilvania derogó la ley ese mismo año. ^{[ 11 ]} Muchos municipios ahora exigen rociadores residenciales, incluso si no son obligatorios a nivel estatal. ^{[ 12 ]}

El renovado interés y apoyo a los sistemas de rociadores en el Reino Unido ha dado como resultado una mayor instalación de estos sistemas. En las escuelas, por ejemplo, el gobierno ha emitido recomendaciones a través del Building Bulletin 100 , una guía de diseño para la seguridad contra incendios en las escuelas, que la mayoría de las escuelas nuevas, excepto algunas escuelas de bajo riesgo, deberían construirse con protección de rociadores. ^{[ 13 ]} En 2011, Gales se convirtió en el primer país del mundo donde los rociadores son obligatorios en todas las viviendas nuevas. La ley se aplica a las casas y bloques de pisos de nueva construcción, así como a las residencias de ancianos y las residencias universitarias. ^{[ 14 ]} En Escocia, todas las escuelas nuevas cuentan con rociadores, al igual que las nuevas residencias de ancianos, viviendas tuteladas y edificios de apartamentos de gran altura.

En el Reino Unido, desde la década de 1990, los rociadores contra incendios han sido reconocidos en el Reglamento de Construcción (Inglaterra y Gales) y en las Normas de Construcción Escocesas. En determinadas circunstancias, la presencia de sistemas de rociadores se considera una forma de cumplimiento alternativo a ciertas partes de los códigos. Por ejemplo, la presencia de un sistema de rociadores generalmente permite duplicar el tamaño de los compartimentos y aumentar las distancias de recorrido (hacia las salidas de emergencia), así como reducir la resistencia al fuego de las paredes interiores de los compartimentos.

Los sistemas de rociadores de tubería húmeda se instalan con mayor frecuencia que otros tipos de sistemas de rociadores contra incendios. ^{[ 15 ]} También son los más confiables, debido a su simplicidad, ya que los únicos componentes operativos son los rociadores automáticos y (generalmente, aunque no siempre) la válvula de retención de alarma automática. Un suministro automático de agua proporciona agua a presión a la tubería del sistema.

Los sistemas húmedos se han cargado opcionalmente con un producto químico anticongelante , para su uso en casos donde no se puede mantener de forma fiable las tuberías por encima de los 40 °F (4 °C) .  

Si bien estos sistemas fueron comunes en zonas frías, tras varios incendios que no se pudieron controlar debido a que los sistemas de rociadores contenían un porcentaje excesivo de anticongelante, la autoridad reguladora de Estados Unidos prohibió de facto las nuevas instalaciones de anticongelante. La fecha límite para los sistemas de anticongelante más antiguos en EE. UU. es 2022. ^{[ 16 ]} Esta medida regulatoria ha incrementado considerablemente los costos y reducido las opciones para los sistemas de rociadores resistentes al frío.

Los sistemas de tubería seca son el segundo tipo de sistema de rociadores más común. Se instalan en espacios donde la temperatura ambiente puede ser lo suficientemente baja como para congelar el agua de un sistema de tubería húmeda, lo que lo dejaría inoperable. Los sistemas de tubería seca se utilizan con mayor frecuencia en edificios sin calefacción, en estacionamientos, en marquesinas exteriores adosadas a edificios con calefacción (donde también se instalaría un sistema de tubería húmeda) o en cámaras frigoríficas . En las regiones que utilizan las regulaciones de la NFPA, los sistemas de tubería húmeda no se pueden instalar a menos que el rango de temperaturas ambiente se mantenga por encima de 40 °F (4 °C) . ^{[ 17 ]}  

El agua no está presente en las tuberías hasta que el sistema entra en funcionamiento; en su lugar, las tuberías se llenan con aire seco a una presión inferior a la del suministro de agua. Para evitar que la mayor presión del suministro de agua introduzca agua prematuramente en las tuberías, el diseño de la válvula de tubería seca (un tipo especializado de válvula de retención ) genera una mayor fuerza sobre la clapeta de la válvula de retención debido a que esta se encuentra expuesta a una mayor superficie de la clapeta, en comparación con la mayor presión del agua pero menor superficie de la clapeta.

Cuando se activa uno o más rociadores automáticos, estos se abren, permitiendo que el aire de la tubería se ventile desde ese rociador. Cada rociador funciona de forma independiente, a medida que su temperatura supera su umbral de activación. Al disminuir la presión del aire en la tubería, cambia el diferencial de presión a través de la válvula de tubería seca, permitiendo que el agua entre en el sistema de tuberías. El flujo de agua de los rociadores, necesario para controlar el incendio, se retrasa hasta que se ventile el aire de los mismos. En las regiones que utilizan la normativa NFPA 13, el tiempo que tarda el agua en llegar al rociador hidráulicamente remoto desde el momento de su activación está limitado a un máximo de 60 segundos. En la práctica industrial, esto se conoce como el "Tiempo Máximo de Suministro de Agua". Es posible que sea necesario reducir el tiempo máximo de suministro de agua, dependiendo de la clasificación de riesgo del área protegida por el sistema de rociadores. ^{[ 18 ]}

Las desventajas del uso de sistemas de rociadores contra incendios de tubería seca incluyen:

• Mayor complejidad: Los sistemas de tuberías secas requieren equipos de control y componentes de suministro de aire comprimido adicionales, lo que aumenta la complejidad del sistema. Esto hace que el mantenimiento adecuado sea fundamental, ya que este aumento en la complejidad del sistema resulta en un sistema general inherentemente menos fiable (es decir, con más puntos de fallo ) en comparación con un sistema de tuberías húmedas.
• Mayores costes de instalación y mantenimiento: La complejidad añadida repercute en el coste total de la instalación de tuberías secas y aumenta los gastos de mantenimiento, incluidas las inspecciones internas de las tuberías, que deben ser más frecuentes.
• Mayor tiempo de respuesta ante incendios: Debido a que la tubería está vacía cuando se activa el rociador, existe un retraso inherente en el suministro de agua a los rociadores que se han activado, ya que el agua viaja desde la columna hasta el rociador, llenando parcialmente la tubería en el proceso. Normalmente, la normativa permite un máximo de 60 segundos desde que se abre un rociador hasta que se descarga agua sobre el fuego. Este retraso en la extinción del fuego provoca que este se propague antes de ser controlado, aumentando así los daños materiales.

• Mayor potencial de corrosión : Después de la operación o prueba, las tuberías de los sistemas de rociadores de tubería seca deben drenarse, pero el agua residual se acumula en los puntos bajos de las tuberías, y también se retiene humedad en la atmósfera dentro de las tuberías. Esta humedad, junto con el oxígeno disponible en el aire comprimido dentro de las tuberías, aumenta la corrosión interna de las tuberías, lo que eventualmente conduce a fugas puntuales u otras fallas en las tuberías. La tasa de corrosión interna en los sistemas de tubería húmeda (en los que las tuberías están constantemente llenas de agua) es mucho menor, ya que la cantidad de oxígeno disponible para el proceso de corrosión es más limitada. ^{[ 19 ]} La corrosión se puede combatir utilizando tuberías galvanizadas, de cobre o de acero inoxidable , que son menos susceptibles a la corrosión, o utilizando gas nitrógeno seco para presurizar el sistema, en lugar de aire. Los generadores de nitrógeno pueden utilizarse como una fuente permanente de gas nitrógeno, lo cual es beneficioso porque los sistemas de rociadores de tubería seca requieren un suministro ininterrumpido de gas de supervisión. Estas precauciones adicionales pueden aumentar el coste inicial del sistema, pero ayudarán a prevenir fallos en el sistema, mayores costes de mantenimiento y la necesidad prematura de sustituirlo en el futuro.

Los sistemas de "diluvio" son sistemas en los que todos los rociadores conectados a la red de tuberías de agua están abiertos, es decir, se ha retirado el elemento sensor de calor. Estos sistemas se utilizan para riesgos especiales donde la rápida propagación del fuego es una preocupación, ya que proporcionan una aplicación simultánea de agua sobre toda la zona afectada.

El agua no está presente en las tuberías hasta que el sistema se pone en marcha. Dado que los orificios de los rociadores están abiertos, las tuberías se encuentran a presión atmosférica. Para evitar que la presión del suministro de agua fuerce el paso del agua a las tuberías, se utiliza una válvula de diluvio (una válvula con pestillo mecánico) en la conexión de suministro de agua. Es una válvula que no se reinicia y permanece abierta una vez activada.

Debido a que se han retirado los elementos sensores de calor que normalmente se encuentran en los rociadores automáticos (lo que resulta en la apertura de los cabezales de los rociadores), la válvula de diluvio se abre mediante una señal del sistema de alarma contra incendios que utiliza detectores de fuego. El tipo de dispositivo de activación de la alarma contra incendios se selecciona principalmente en función del riesgo (por ejemplo, rociadores piloto, detectores de humo , detectores de calor o detectores ópticos de llama ). El dispositivo de activación envía una señal al panel de alarma contra incendios, que a su vez activa la válvula de diluvio. La activación también puede realizarse mediante una estación de alarma contra incendios eléctrica o neumática que envía una señal al panel de alarma contra incendios para que active la válvula de diluvio.

Los sistemas de rociadores de preacción están especializados para su uso en lugares donde la activación accidental es especialmente indeseable, como en museos con obras de arte, manuscritos o libros raros; y en centros de datos, para la protección de equipos informáticos contra descargas accidentales de agua.

Existen dos subtipos principales de sistemas de preacción: enclavamiento simple y enclavamiento doble.

El funcionamiento de los sistemas de enclavamiento simple es similar al de los sistemas húmedos, con la diferencia de que estos sistemas requieren que se produzca una detección de incendio previa, generalmente la activación de un detector de calor o humo, antes de la introducción de agua en la tubería del sistema mediante la apertura de la válvula de preacción, que es una válvula de enclavamiento mecánico (similar a una válvula de diluvio). De esta forma, el sistema se convierte esencialmente de un sistema seco a un sistema húmedo. El objetivo es reducir el retraso en el suministro de agua a los rociadores, inherente a los sistemas secos. Antes de la detección de incendio, si el rociador se activa o si la tubería presenta una fuga, la pérdida de presión de aire en la tubería activará una alarma de avería. En este caso, la válvula de preacción no se abrirá debido a la pérdida de presión de supervisión y el agua no entrará en la tubería.

Los sistemas de doble enclavamiento requieren que tanto la activación de un detector de calor o humo como la de un rociador automático se produzcan antes de que se introduzca agua en la tubería del sistema. La activación de los detectores de incendios o de los rociadores por separado, sin la activación simultánea del otro sistema, impedirá la entrada de agua en la tubería. Dado que el agua no entra en la tubería hasta que se activa un rociador, los sistemas de doble enclavamiento se consideran sistemas secos en cuanto a los tiempos de suministro de agua y, por consiguiente, requieren una mayor superficie de diseño.

Un sistema de rociadores contra incendios de agua y espuma es un sistema de aplicación especial que descarga una mezcla de agua y concentrado de espuma de baja expansión , lo que produce un chorro de espuma. Estos sistemas se suelen utilizar en ocupaciones con riesgos especiales asociados a incendios de alta dificultad, como los que involucran líquidos inflamables , por ejemplo, en hangares de aviones .

Los sistemas de rociado de agua son operativamente idénticos a los sistemas de diluvio, pero la tubería y los patrones de rociado de las boquillas de descarga están diseñados para proteger un riesgo con una configuración única, generalmente componentes o equipos tridimensionales (a diferencia de un sistema de diluvio, que está diseñado para cubrir la superficie horizontal del piso de una habitación). Las boquillas utilizadas pueden no ser rociadores contra incendios homologados y suelen seleccionarse por un patrón de rociado específico que se ajuste a la naturaleza tridimensional del riesgo (por ejemplo, patrones de rociado típicos como ovalado, abanico, círculo completo o chorro estrecho). Ejemplos de riesgos protegidos por sistemas de rociado de agua son los transformadores eléctricos que contienen aceite para refrigeración o los cojinetes de turbogeneradores. Los sistemas de rociado de agua también pueden utilizarse externamente en las superficies de tanques que contienen líquidos o gases inflamables (como el hidrógeno). En este caso, el rociado de agua tiene como objetivo enfriar el tanque y su contenido para prevenir la rotura/explosión del tanque ( BLEVE ) y la propagación del fuego.

Los sistemas de nebulización de agua se utilizan en aplicaciones con riesgos especiales. Este tipo de sistema se emplea normalmente donde existe riesgo de daños por agua o donde el suministro de agua es limitado. La norma NFPA 750 ^{[ 20 ]} define la nebulización de agua como un chorro de agua con un tamaño de gota inferior a 1000 micras a la presión mínima de funcionamiento de la boquilla de descarga. El tamaño de gota se puede controlar ajustando la presión de descarga mediante una boquilla de orificio fijo. Los mecanismos de supresión de incendios que proporcionan los sistemas de nebulización de agua incluyen la refrigeración, la reducción localizada de oxígeno en la llama y el bloqueo de la radiación. ^{[ 21 ]}

En funcionamiento, los sistemas de nebulización de agua pueden operar con la misma funcionalidad que los sistemas de diluvio, tubería húmeda, tubería seca o de preacción. Estos sistemas pueden aplicarse mediante el método de aplicación local o el de inundación total, de forma similar a los sistemas de protección contra incendios con agentes limpios.