Hidrantes y redes contra incendios
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Punto de vista

Hidrantes y redes contra incendios

Por Jaime A. Mocada, P.E., SFPE

El agua y los incendios siempre han estado de la mano, y desarrollar la manera de cómo llevar este líquido al incendio (“get the wet stuff to the red stuff” como dicen en EE.UU.) fue de crítico interés para los primeros bomberos. Nos cuenta J. Kenneth Richardson en su libro History of Fire Protection Engineering, que fue así como en Roma se construyeron las primeras redes que tomaban agua desde los acueductos que eran suplidos por fuentes en las colinas alrededor de la ciudad, y que por gravedad presurizaban redes de agua las cuales eran utilizadas por los primeros bomberos de la historia. En la China milenaria se utilizaban inmensos calderos llenos de agua situados estratégicamente para apagar incendios. Pero no fue hasta 1803, en Filadelfia, que Frederick Graft Sr., el ingeniero en jefe de esta ciudad introdujo el primer hidrante conectado a una red con tuberías de madera de agua presurizada, específicamente para protección contra incendios. En 1865 se instalaron, también en Filadelfia, los primeros hidrantes de hierro fundido similares a los que se utilizan hoy en día (ver A Brief History of the Hydrant en firehydrant.org). Para finales del Siglo XIX, el crecimiento de las ciudades y de su densidad poblacional creó el interés por desarrollar redes de agua pública para uso doméstico conjuntamente con protección contra incendios. Otras ciudades tan diversas como Yokohama, Zúrich y otras varias en EE.UU. ya tenían, para estas fechas, redes conectadas a hidrantes.

El primer reto ingenieril fue entender cómo se comportaba el agua en tuberías cerradas. En 1732, el ingeniero hidráulico francés Henri Pitot descubre que la velocidad de un fluido es proporcional a la raíz cuadrada de su presión. Más tarde, en 1902, los ingenieros civiles estadounidenses Allen Hazen y Gardner Steward Williams desarrollan una formula empírica, llamada fórmula de Hazen-Williams, que se convierte, y es aún hoy, en la fórmula más ampliamente utilizada para el cálculo de agua en tuberías, incluyendo redes de agua contra incendios y rociadores automáticos. En 1932, el ingeniero estructural norteamericano Hardy Cross publica un método interactivo para determinar el caudal en redes de agua en anillos donde las entradas y salidas de agua son conocidas pero el caudal que pasa por las tuberías que forman estos anillos es desconocido.

Desde el siglo XIX ha existido un interés por establecer el mejor coste de un sistema de abastecimiento de agua para una ciudad, que además de suplir agua para uso doméstico también abastezca el caudal de agua necesario para controlar un incendio. En 1892, el ingeniero hidráulico americano John Ripley Freeman, uno de los fundadores de la NFPA, publica el tratado “Distribución de hidrantes y tuberías de agua para la protección de ciudades contra los incendios”. Este tratado sugirió que las tuberías supliendo agua para riesgos residenciales deberían ser de 6 pulgadas como mínimo, mientras que otros riesgos deberían ser suplidos por tuberías de 8 pulgadas como mínimo. Sugirió también que la regla de espaciado de hidrantes debería ser de 76 m (250 pies) en distritos comerciales e industriales y entre 122 a 152 m (400 a 500 pies) en áreas residenciales. Como nos indican Arthur Cote y Percy Bugby en la página 270 de su libro Principios de Protección contra Incendios, estas reglas se emplean todavía en las guías de diseño actuales.

Caudales de agua contra incendios: Desde el 2009, NFPA 1, Código de Incendios, en su Capítulo 18, incluye requerimientos mandatorios y específicos para establecer el flujo de agua para la supresión manual de incendios en edificios de una ciudad moderna. NFPA 1 no requiere necesariamente que el caudal de agua contra incendios sea distribuido por una red de agua, aunque este sea el método más común, sino que permite la utilización de reservorios, tanques a presión, tanques elevados, camiones cisterna y otros métodos aprobados que ofrezcan el caudal requerido (NFPA 1: 18.3.1.1). Este código, a través de la tabla 18.4.5.1.2, establece el caudal mínimo de agua contra incendios y su duración en horas para la extinción manual en diversos tipos de edificaciones, dependiendo del área del edificio y su tipo de construcción. Este caudal de agua es independiente al calculado para los sistemas contra incendios que pueda tener el edificio, aunque en edificios con rociadores no es necesario adicionar el caudal de los rociadores al caudal para extinción manual. Se usa el que sea mayor de los dos. Este código establece también que los caudales de agua para la supresión manual pueden ser reducidos en un 75% si el edificio tiene rociadores automáticos (NFPA 1: 18.4.5.2.1).

Por ejemplo, las residencias que no excedan, un área total de 465 m², requieren un caudal de 1000 gpm (3785 lpm) por una hora, para ataque manual del incendio. Si la residencia está separada de otras por una distancia superior a 9.1 m, este flujo se puede reducir en un 25%. Si la residencia está protegida por un sistema de rociadores automáticos, el flujo se puede reducir en un 50%. Pero en ningún caso, en una residencia, el caudal para ataque manual puede ser menor de 500 gpm (NFPA 1: 18.5.5.1.1.3). Debo mencionar que la quinta edición en español del Manual de Protección contra Incendios de la NFPA (páginas 8-44) incluye otros métodos para calcular las tasas de caudal de agua contra incendios en redes públicas como el Método del Insurance Service Office, Método de la Iowa State University, y el Método del Illinois Institute of Technology Research Institute, los cuales se pueden utilizar en propiedades que no tienen rociadores. Sin embargo, desde el 2009, los criterios establecidos en NFPA 1 son mandatorios y deberían ser utilizados para establecer el caudal para ataque manual en redes públicas de agua.

A propósito, estos caudales de agua contra incendios se miden a una presión residual de 20 psi (1.4 bar). Esta presión se ha establecido como la presión mínima bajo la cual un camión de bomberos puede, sin problemas, succionar agua de un hidrante.

Número y tipo de hidrantes: El número y tipo de hidrantes, conectados a la red de agua pública, debe poder ofrecer los caudales establecidos en la tabla 18.4.5.1.2 de NFPA 1. En el Anexo E de este código se establece que, dependiendo del caudal necesario, se requieren más o menos hidrantes. Por ejemplo, para un caudal de 3000 gpm (11,400 lpm) se requieren 4 hidrantes y la distancia promedio entre hidrantes debe ser de 400 pies (122 m). El hidrante debe tener una área despejada de 36 pulgadas (91 cm) a su alrededor.

Marcación de los hidrantes: NFPA 1 también requiere que los hidrantes sean marcados por un código de color que indique la clasificación de su caudal a 20 psi (1.4 bar) (NFPA 1: 18.5.7.3). NFPA recomienda que el tope y las tapas sean pintadas de acuerdo con el esquema de color en la tabla a continuación. Muchas jurisdicciones están utilizando anillos plásticos, con este mismo esquema de color, los cuales pueden ser instalados y modificados mucho más fácilmente.

caudalhidrante esp

Conclusiones: La información anterior es útil para quienes quisieran establecer los caudales de agua contra incendios en una red pública y los criterios de distribución de hidrantes. Los criterios para el diseño de una red privada contra incendios, aunque podrían utilizar los caudales antes mencionados, están en NFPA 24, Norma para la instalación de tuberías para servicio privado de incendios y sus accesorios.

Lo anterior es solo un ejemplo más de la profundidad que tiene el NFPA 1. Este código debe ser, sin discusión, el código que deberíamos adoptar y/o adaptar en Latinoamérica como nuestro código de protección contra incendios. Aunque NFPA 101, Código de Seguridad Humana, es un documento más conocido en nuestra región, este código se “queda corto” pues se centra única y exclusivamente en la protección de las personas, y no incluye criterios de protección de la propiedad. Esto no quiere decir que el NFPA 101 no sea importante, de hecho el NFPA 1 en su artículo 14.1 dice que todos los edificios nuevos o existentes deben cumplir con el NFPA 101. Lo que quiere decir es que el NFPA 1 debe ser el código de mayor jerarquía, mientras que el NFPA 101 y otros 138 códigos y normas de la NFPA quedarían adoptados por referencia.

Jaime A. Moncada P.E., es director de Internacional Fire Safety Consulting (IFSC), una firma consultora en ingeniería de protección contra incendios con sede en Washington, DC. y con oficinas en Latinoamérica

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