Caudal en Estanterías
      Olvido su clave?  

 

Ocupaciones Industriales/Almacenamiento

Caudal en Estanterías

Por Weston C. Baker, Jr.

RociadoresEstantes 620

A medida que las alturas de los almacenamientos crecen cada vez más y aumenta el riesgo de incendio de los bienes almacenados, la investigación llevada a cabo por FM Global apunta a un método más económico y efectivo para la protección del almacenamiento en estanterías

Cuando se les dice a los gerentes de los depósitos que deben instalar rociadores en estanterías, por lo general reaccionan con inquietud y desaliento. ¿Quién podría culparlos?

A pesar de que los rociadores en estanterías han sido utilizados con éxito para proteger las estanterías de almacenamiento durante más de cinco décadas, las pautas de protección han requerido tradicionalmente la instalación de una gran cantidad de rociadores, haciendo que este tipo de protección sea muy costosa a comparación de los rociadores a nivel del cielorraso. Además, a los gerentes de los depósitos les inquieta pensar que ante un golpe accidental por los montacargas, se accionarían los rociadores en estanterías y así dañar los productos almacenados con el agua.

Dadas estas desventajas, es fácil comprender la razón por la que los gerentes de las instalaciones pueden negarse a complementar sus rociadores al nivel del cielorraso con rociadores en estanterías.
A medida que en ciertas partes del mundo el espacio disponible en los depósitos se torna cada vez más escaso, y a medida que se tienen a disposición nuevos equipos capaces de alcanzar alturas de almacenamiento más elevadas, las instalaciones de depósitos hoy en día tienden a contar con alturas de cielorrasos y almacenamiento nunca alcanzados antes. A medida que aumentan las alturas de almacenamiento y de los cielorrasos, y tomando en cuenta que el pasaje natural del crecimiento del fuego es en dirección vertical también se incrementa el riesgo de incendio asociado con este aumento en la altura.

En el 2011, en un esfuerzo por mejorar la protección de las estanterías de almacenamiento y reducir los costos totales de la protección contra incendios, FM Global se embarcó en un proyecto de investigación de rociadores en estanterías. A pesar de que habíamos realizado anteriormente miles de proyectos sobre prevención de pérdidas, éste era diferente. Nuestra división para investigación realizó pruebas de incendio a pequeña escala, escala intermedia y a escala real; no obstante, a diferencia de programas de investigación anteriores, las pruebas fueron estratégicamente complementadas con modelos computarizados para ayudar a identificar posibles soluciones para la protección. Este enfoque demostró que al utilizar rociadores con orificios más grandes y mayores caudales de flujo de agua, la cantidad necesaria de rociadores en estanterías para una instalación podría verse ampliamente reducida, pudiendo así reducir el costo de una instalación de rociadores en estanterías en aproximadamente un 40 por ciento, así como también reducir la probabilidad de daño en los rociadores y productos almacenados.

Estas nuevas opciones de protección con rociadores en estanterías son alternativas para las pautas existentes más que un reemplazo para las mismas, pero les brindan a los propietarios y diseñadores nuevas posibilidades para la protección de los edificios y bienes cuya protección podría resultar difícil o imposible con rociadores al nivel del cielorraso únicamente.

Una nueva mirada al potencial de los rociadores en estanterías
Desde la invención del primer rociador automático en 1874, la investigación científica y los esfuerzos por seguir progresando han mejorado los rociadores para cielorrasos a tal punto que pueden ahora proteger el almacenamiento bajo cielorrasos de hasta 45 pies (13.8 metros) de altura. Esto se logró principalmente debido a las mejoras en el tiempo de respuesta de los rociadores, el tamaño del orificio del rociador a través del que se descarga el agua, y el diseño del deflector del rociador que dirige el flujo de agua en dirección descendente hacia el área del incendio. Con una investigación científica y un progreso a futuro es posible que puedan aumentarse las alturas de los cielorrasos aún más hasta por encima de los 45 pies sin necesidad de requerir rociadores en estanterías. Aun así, los fabricantes de rociadores reconocen que las alturas de los cielorrasos están acercándose rápidamente al límite en el que los rociadores al nivel del cielorrasos solos no pueden ser efectivos, requiriendo de este modo la utilización de rociadores en estanterías.VangVsConv

Debido a las posibles desventajas de los sistemas de rociadores en estanterías, los fabricantes de rociadores han intentado descubrir maneras de producir rociadores al nivel del cielorraso que puedan proteger tanto almacenamientos más elevados como productos de consumo básicos más peligrosos en estanterías de almacenamiento de marco abierto sin la necesidad de contar con rociadores en estanterías. Con el correr de los años, si bien se llevó a cabo una vasta investigación científica y varias pruebas del producto para promover el desempeño de los rociadores al nivel del cielorraso, se ha realizado muy poco trabajo para promover la protección de rociadores dentro de estanterías de almacenamiento. Los rociadores en estanterías son por lo general necesarios cuando la penetración de agua desde los rociadores al nivel del cielorraso hasta la base del sistema de almacenamiento está obstaculizada o requiere de un período de tiempo significativo, lo que ocurre con frecuencia en la mayoría de las configuraciones de almacenamiento elevado. Sumando esto al muy rápido crecimiento del fuego vertical, es fácil comprender el abrumador desafío que presentan las configuraciones de almacenamiento elevado para los rociadores al nivel del cielorraso.

Las pautas de protección utilizadas para la mayoría de los diseños e instalaciones de rociadores en estanterías fueron desarrolladas a través de un programa de prueba que fue iniciado a fines de la década del 60 por el Comité de Protección contra Incendios para Almacenamientos en Estanterías de NFPA con el fin de proporcionar pautas de diseño para NFPA. El resultado, con los rociadores que estaban disponibles en el mercado en ese momento, el programa de prueba utilizó rociadores que en la actualidad son comúnmente instalados para la protección de oficinas y otras ocupaciones de riesgo bajo. Desde este programa, se ha avanzado muy poco en la investigación en el campo de la protección con rociadores en estanterías.

Como consecuencia, la mayoría de las instalaciones de rociadores en estanterías requieren de una gran cantidad de rociadores dentro de estanterías con espacios horizontales y verticales relativamente pequeños entre sí. Un arreglo tipo de rociadores en estanterías para la protección de plásticos en cajas requeriría que los rociadores se instalen con un espaciamiento horizontal de aproximadamente 20 pies cuadrados (1.9 metros cuadrados) cada 15 pies (4.6 metros) en dirección vertical a lo largo de toda la altura de la estantería de almacenamiento. Debido a la cantidad de materiales y mano de obra requerida para la instalación no solo aumenta el costo de la protección contra incendios, sino que también aumenta la probabilidad de que un rociador sea golpeado accidentalmente por algo y que descargue agua en los elementos almacenados.

Además aún con todos esos rociadores instalados, un incendio en un almacenamiento en estanterías elevadas puede incluso crecer en dirección ascendente por una estantería, abriendo tanto los rociadores en estanterías como aquellos al nivel del cielorraso mientras sube, generando un gran desafío para la extinción final por parte del cuerpo de bomberos debido a la gran altura del incendio por encima del nivel del terreno. Idealmente, un incendio que se origina en cualquier lugar dentro de una estantería para almacenamiento sería suprimido por los rociadores en estanterías, lo que evitaría que el incendio siga creciendo en dirección vertical pasando los rociadores, y haciendo así que la extinción final por parte del cuerpo de bomberos resulte potencialmente más fácil.

Por último, otra variable importante en la protección del almacenamiento en estanterías es el tipo de contenedor utilizado, que puede tener un impacto significativo sobre la protección con rociadores necesaria en estos espacios. Los productos que alguna vez se mantuvieron dentro de contenedores de cartón corrugado ahora se almacenan con cada vez mayor frecuencia en contenedores de bolsas plásticas. Si bien esta tendencia podría parecer beneficiosa desde el punto de vista de poder reutilizar los contenedores, el riesgo de incendio asociado con los contenedores plásticos aumenta enormemente a comparación de los contenedores de cartón. Esto se debe a la tasa de liberación de calor más elevada de los materiales plásticos a comparación del cartón y que además tienen el beneficio que representa la absorción de agua por el cartón a comparación de la falta de absorción de agua de los materiales plásticos. Contenedores cerrados que absorben agua presentan un mayor desafío para que el fuego pueda propagarse en dirección horizontal, lo que resulta un factor determinante en el control de un evento de incendio por rociadores automáticos. Con las tendencias concurrentes hacia alturas más elevadas de almacenamiento y cielorrasos, así como el reemplazo de los contenedores de cartón por bolsas plásticas, muchas instalaciones de depósito ya no pueden proteger su almacenamiento en estanterías utilizando un sistema de rociadores de cielorrasos únicamente y deben recurrir a una protección complementaria con rociadores en estanterías.

Pruebas y diseños optimizados
Para obtener una mejor comprensión de la naturaleza del crecimiento del fuego dentro de estanterías de almacenamiento de marco abierto y la correspondiente tasa de liberación del calor al momento de la activación del rociador en estanterías, realizamos varias pruebas a escala intermedia utilizando de prueba, diferentes productos básicos de consumo. Para cada prueba, tanto el tiempo de respuesta de los rociadores en estanterías de respuesta rápida como de respuesta estándar, instalados en diferentes ubicaciones dentro de la estantería, nos ayudó a determinar qué factores fueron los más influyentes en la operación de los rociadores y qué factores generaron un retraso en la operación.

CostoRociadoresTambién se realizaron pruebas de distribución del agua para mejor comprender qué cantidad y qué tan rápido fluía agua por un producto básico de consumo y en dirección descendente por sus costados hasta alcanzar la base del sistema de almacenamiento. Se evaluaron muchas variables, incluso el tipo de rociador, la ubicación del rociador relativa a la parte superior de los productos básicos de consumo, la ubicación del rociador relativa a los espacios de ventilación, y los caudales de flujo. El objetivo fue determinar el efecto que tenían sobre la cantidad de agua que se obtuvo del rociador hasta la base del sistema de almacenamiento en un tiempo oportuno. Estos datos fueron utilizados para validar el modelo de flujo multifase computarizado.

Además, se llevaron a cabo pruebas de supresión de rociadores en estanterías a escala intermedia en rociadores bajo diferentes condiciones, incluso el factor K—la fórmula utilizada para estimar el caudal de descarga desde una boquilla así como también la presión. Se utilizó el modelo computarizado para simular la distribución del agua de flujo frío bajo dichas condiciones del rociador en estanterías, brindando una indicación de la cantidad de agua necesaria para controlar o suprimir un incendio específico. El caudal de flujo de agua del rociador en estanterías optimizado fue luego validado en pruebas de incendio de los rociadores en estantería a gran escala. Por último, utilizar un modelo computarizado nos ayudó a reducir la cantidad de pruebas de incendio a gran escala que de otra manera habrían resultado necesarias y acortó el tiempo que llevó crear las nuevas opciones de protección con rociadores en estanterías. Estas nuevas opciones fueron incluidas en la publicación de junio de 2015 de FM Global Planilla de Datos de Prevención contra Pérdida de la Propiedad (DS) 8-9, Almacenamiento Clase 1, 2, 3, 4, y Productos Básicos de Consumo Plásticos (fmglobaldatasheets.com).

Un hallazgo clave fue que al utilizar rociadores con orificios más grandes y mayores caudales de flujo de agua, la cantidad necesaria de rociadores en estanterías para una instalación podría verse ampliamente reducida. En lugar de utilizar el rociador tradicional K5.6 (K80) con un flujo de 22 a 30 galones por minuto (83 a 114 litros por minuto), se utilizaron rociadores K14.0 (K200) y mayores con caudales de flujo de 65 galones por minuto (246 litros por minuto) y más.

La reducción resulta posible al aumentar el espacio vertical entre los niveles de rociadores en estanterías y al aumentar la altura de almacenamiento permitida por encima del nivel superior de los rociadores en estanterías. Las instalaciones tradicionales utilizan un espaciamiento vertical entre los niveles de los rociadores en estanterías que oscila entre 10 y 15 pies (3 y 4.6 metros). Esto se debe principalmente a los rociadores de factor K más pequeños y sus caudales de flujo de diseño relativamente bajos. Las pruebas de FM Global ayudaron a determinar mayores distancias verticales entre los niveles del rociador. Las nuevas pautas en DS 8-9 permiten instalar rociadores en estanterías cada 30 a 40 pies (9.1 a 12.2 metros) en dirección vertical, dependiendo del riesgo del producto básico de consumo que se está protegiendo. Esta mayor distancia vertical entre los rociadores reduce ampliamente la cantidad necesaria a comparación de los arreglos en estanterías tradicionales.

Las instalaciones de rociadores en estanterías tradicionales limitan la altura de almacenamiento por encima del nivel superior de los rociadores a 10 pies (3 metros), principalmente debido a la preocupación de que el crecimiento del fuego dentro de la estantería de almacenamiento alcanzará la parte superior del almacenamiento y que la cantidad de calor del fuego podría ser demasiada para que el sistema de rociadores del cielorraso pueda controlarla. Las pruebas de investigación determinaron que, al utilizar el sistema de rociadores en estanterías recientemente desarrollado, la altura del producto básico de consumo almacenado por encima del nivel superior de los rociadores en estanterías puede ser mucho mayor. Esto se logró no solo por el tipo elegido de rociadores en estanterías y sus caudales de flujo de descarga, sino también por la ubicación de los rociadores en dirección horizontal dentro del espacio de la estantería. El objetivo del arreglo horizontal de los rociadores en estanterías fue evitar cualquier propagación del fuego sobre los rociadores en estanterías, que se alcanzó en todas las pruebas de incendio de validación a escala real. Al eliminar la capacidad del fuego de crecer en dirección vertical por encima de los rociadores en estanterías, los rociadores se convirtieron esencialmente en un piso virtual sobre el que puede diseñarse el sistema de cielorraso. Como resultado, en lugar de limitar la altura del almacenamiento por encima del nivel superior de los rociadores en estanterías, las pautas nuevas en DS 8-9 permiten que el almacenamiento por encima del nivel superior de los rociadores en estanterías alcance los 35 a 40 pies (10.7 a 12.2 metros), una vez más, tomando en cuenta el riesgo de los productos básicos de consumo que se están protegiendo.

Esta mayor distancia vertical por encima del nivel superior de los rociadores en estanterías reduce ampliamente la cantidad de rociadores en estanterías. Un factor final a señalar es que las instalaciones de rociadores en estanterías tradicionales requieren que el suministro de agua represente tanto a los sistemas de rociadores del cielorraso y en estanterías que operan de forma simultánea, y requieren también que estén equilibrados hidráulicamente en su punto de conexión. Esto se debe a que los arreglos de rociadores en estanterías existentes pueden permitir que el fuego crezca hasta la parte superior del almacenamiento y que se activen tanto los rociadores en estanterías como los rociadores del cielorraso. Los nuevos arreglos de rociadores en estanterías descritos en DS 8-9 evitaron que el fuego crezca en dirección vertical sobrepasando los rociadores en estanterías y así nunca se operaron los rociadores del cielorraso. Este desempeño se atribuyó a la ejecución oportuna de las activaciones de rociadores en estanterías junto con la cantidad de agua que se descarga de los mismos. Como resultado, en lugar de requerir que el suministro de agua represente tanto los sistemas de rociadores de cielorrasos como en estanterías operando de forma simultánea, las nuevas pautas en DS 8-9 permiten que el suministro de agua tenga una magnitud basada en el mayor de los dos requisitos del sistema, una característica que ayudará a reducir la magnitud del suministro de agua requerida para una protección adecuada.

Lo que implican estos hallazgos es que una mejor protección con rociadores en estanterías está ahora disponible a un costo significativamente menor a comparación de los arreglos de rociadores en estanterías tradicionales. A pesar de que estos criterios de diseño están actualmente disponibles en la Planilla de Datos (DS) 8-9 de FM Global únicamente, se realizarán los esfuerzos necesarios para incorporarlos a los códigos y normas de todo el mundo, incluso NFPA 13, Norma para la Instalación de Sistemas de Rociadores, de modo que todos los depósitos en los que se requiera una protección con rociadores en estanterías puedan aprovechar esta nueva información importante.

Weston C. Baker, Jr. es asistente de vicepresidente, Especialista Técnico en Ingeniería Senior, en la división de Normas de Ingeniería en FM Global. Es miembro de los comités de Instalación y Descarga de NFPA 13.

Compartir:

Nosotros

Quiénes Somos

La National Fire Protection Association (NFPA) es la fuente de códigos y normas que gobiernan la industria de protección contra incendios y seguridad humana.

Suscripción al NFPA JLA
NFPA JLA E-Newsletter

Hemos actualizado nuestra política de privacidad, que incluye como son recolectados, usados y compartidos sus datos personales. Al usar este sitio, usted acepta esta política y el uso de cookies