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Protección contra Incendios mediante Agua Nebulizada

Diseño de Sistemas

 

 

Tras las restricciones impuestas en el Protocolo de Montreal y posteriores, por motivos medioambientales, en el uso de los halones y otras substancias que agotan la capa de ozono, ha habido un gran movimiento en el mercado, tanto nacional como internacional, de sistemas de protección contra incendios. Han aparecido nuevos agentes extintores y se han creado estándares para su diseño. El diseño de estos sistemas es complicado y no existen agentes extintores universales que sean aptos para todas las situaciones. Ni los agentes gaseosos ni el agua nebulizada ni ningún otro sistema de protección contra incendios son aptos para todas las aplicaciones, al igual que no lo era el Halón 1301 que se utilizó de forma indiscriminada. Las necesidades de los clientes finales también varían para cada aplicación y, a veces, clientes con la misma aplicación tienen necesidades diferentes. Es, pues, importante definir en las primeras fases del proyecto las necesidades del cliente y los requisitos mínimos que el sistema de protección debe cumplir, pues ello determinará el tipo de agente a utilizar y las medidas adicionales que se deberán cumplir.

 


Protección contra Incendios mediante Agua Nebulizada




La existencia de estándares o reglamentos nacionales y/o internacionales que regulen el diseño de los sistemas de protección contra incendios ayudan a los ingenieros a diseñarlos. Los estándares tienden a marcar los requisitos mínimos que éstos deben cumplir para garantizar un nivel de seguridad mínimo. A partir de este nivel mínimo de seguridad se puede iniciar el diseño que cumpla con las necesidades específicas de los clientes.

Actualmente, existen estándares para muchos sistemas de protección contra incendios (como por ejemplo sprinklers, agentes extintores gaseosos, polvo...) que recogen el diseño de los sistemas para muchas aplicaciones. No obstante, siempre existen edificios o aplicaciones singulares que no quedan recogidas en los estándares siendo entonces importante la labor de las ingenierías, estamentos de protección civil, fabricantes, aseguradoras, etc. El conocimiento de los mecanismos de actuación de los agentes usados y los límites de validez de los protocolos de prueba utilizados son muy importantes para poder conocer los límites de cada agente y para realizar el diseño.

SOLAS define las aplicaciones válidas para agua nebulizada en aplicaciones off-shore.

En el caso de los sistemas basados en agua nebulizada la situación actual es diferente y, a pesar del esfuerzo internacional realizado, no existen muchos estándares de diseño comúnmente aceptados. El uso de los sistemas de agua nebulizada en las instalaciones off-shore (barcos, plataformas petrolíferas...) queda bien recogido en el SOLAS1, donde se permite el uso de estos sistemas en una serie de aplicaciones concretas (salas de máquinas, camarotes, cocinas...). Diferentes circulares del IMO (International Maritime Organisation): MSC/Circ. 668, MSC/Circ. 913, ...2 recogen protocolos para evaluar los sistemas de agua en dichas aplicaciones.


En las aplicaciones terrestres on-shore actualmente sólo se dispone del estándar NFPA 750 como estándar de diseño genérico. Este estándar nos permite excluir ciertas aplicaciones donde el uso de agua no es recomendado, diseñar y dimensionar correctamente la red de tuberías (incluye ecuaciones para el cálculo de pérdidas de carga), dimensionar los requisitos de suministro de agua al marcar tiempos mínimos de protección (generalmente 30 minutos) y nos ilustra con los diferentes sistemas de agua nebulizada que existen actualmente en el mercado. Siendo también un buen referente para programar las operaciones de mantenimiento. No obstante, la NFPA 750 no ofrece ningún criterio de selección de caudales y disposición de los cabezales atomizadores en un riesgo remitiéndose a los resultados obtenidos en protocolos de pruebas reconocidos (FM, UL, VdS, IMO…).

A nivel europeo, se ha desarrollado un estándar de diseño que actualmente está en fase de consulta entre los estados miembros. En general, el estándar europeo es parecido a la NFPA 750, pues da criterios de selección de tuberías, dimensionado de las mismas, tiempos de protección (30 minutos para diseños de control y supresión y 5 minutos mínimo para diseños de extinción). La gran diferencia es que el estándar europeo ofrece un anejo, que se irá ampliando con protocolos de pruebas de algunas aplicaciones y especifica condiciones de uso. Actualmente, se han desarrollado los siguientes protocolos:

- Freidoras de cocinas no comerciales: incluye protección de freidora, campana y conducto. Los sistemas de agua que opten a este protocolo deberán extinguir una serie de fuegos normalizados para poder ser instalados como sistemas de extinción.
- Salas con riesgo de fuego por derrame de líquidos: los sistemas de agua que opten a este protocolo deberán extinguir una serie de fuegos normalizados para poder ser instalados como sistemas de control, siendo necesario el diseño para tiempos de descarga de un mínimo de 30 minutos.
- Riesgos Ordinarios Clase 1: los sistemas de agua que opten a este protocolo deberán controlar una serie de fuegos normalizados y el resultado deberá ser comparado al obtenido por un sistema de sprinkler.


La falta de estándares que realmente permitan diseñar un sistema completo de agua nebulizada sin necesidad de remitirse a pruebas se justifica por el desconocimiento que aún existe sobre cómo realmente actúa el agua nebulizada en las diferentes aplicaciones.

Existen muchos fenómenos físicos que participan al mismo tiempo y existen muchas variables que afectan al resultado. La variabilidad de la atomización en función de la presión, la variabilidad del fuego, la variabilidad del humo generado, la interacción de las gotas de agua con la llama, el efecto del confinamiento en una sala cerrada o la ausencia del mismo en el exterior sobre el tiempo de detección (en caso de boquillas equipadas con elementos termo fusibles) y sobre la capacidad de inertización del agua.... son ejemplos de todo aquello que puede afectar al funcionamiento de un sistema y que puede hacer que un sistema deje de extinguir o deje de controlar un incendio. Es, pues, muy importante incluir factores de seguridad en el diseño de los sistemas que compensen la incertidumbre.

Los protocolos de prueba sirven para evaluar sistemas de protección contra incendios.
Es importante destacar que los protocolos de prueba sirven para evaluar sistemas de protección contra incendios que van a ser instalados bajo ciertas condiciones de uso y que el diseño de los protocolos depende de las mismas. Por ejemplo:

- Protocolo FM Salas de máquinas: protocolo pensado para la protección de fuegos ocasionados por derrame de líquidos con potencias superiores a 1 MW aproximadamente. Si se estima que en una sala de máquina concreta también existe el riesgo de incendio en paneles eléctricos o se prevén derrames que conlleven fuegos de 100 kW, este mismo protocolo no es aplicable. La dificultad de los sistemas de agua nebulizada para apagar fuegos pequeños y ocultos en aplicaciones por inundación total es bien conocida3.

 

Protección contra Incendios mediante Agua Nebulizada


- MSC/Circ. 668 salas de máquinas: protocolo pensado para sistemas de agua con tiempos de aplicación de más de 30 minutos. Se debe obtener la extinción en laboratorio de todos los fuegos en menos de 15 minutos. No obstante, ello no hace que estos sistemas sean considerados de extinción y se diseñan en los barcos como sistemas de control debiendo garantizar la descarga continua de agua.

Las condiciones de uso dependen en gran medida de la entidad que los elabora. Los niveles mínimos de seguridad que exige FM no son los mismos que exige VdS, siendo generalmente más estrictos los requisitos de VdS. Saber y entender los protocolos y lo que hay detrás de ellos permite a las ingenierías realizar los diseños correctos.

La definición del objetivo de un sistema de agua nebulizada (extinción, supresión o control) es el primer paso para su correcta aplicación

Los sistemas de agua nebulizada no pueden garantizar la extinción en todas las aplicaciones y circunstancias y se deberá analizar qué objetivo es capaz de alcanzar un determinado diseño en función de las condiciones de aplicación (características del riesgo) y se deberá verificar que ello cumpla con los requisitos exigidos por todas las partes implicadas (cliente, aseguradoras, administración...).

De forma general, los sistemas de agua nebulizada para aplicaciones locales pueden considerarse sistemas de extinción. En las aplicaciones de inundación total sólo se puede dar la extinción bajo ciertas condiciones (por ejemplo temperatura en sala de como mínimo 80ºC4, lo que equivale a tener tamaños de fuegos grandes en relación al tamaño de la sala). En general, no se puede garantizar ni es deseable que se den estas condiciones en el momento de la descarga y, por lo tanto, en este tipo de aplicaciones los sistemas de agua nebulizada deben ser concebidos como sistemas de control. El tiempo de protección para los sistemas de control debe ser como mínimo el tiempo estimado de llegada de los equipos de intervención. Recordemos que el agua nebulizada sólo puede aportar la energía necesaria para extinguir un fuego durante la descarga.


En función del objetivo del sistema existen otros parámetros de diseño que se deben acordar con todas las partes implicadas, por ejemplo:

- Área de diseño para sistemas alternativos a los sprinklers. El estándar europeo exigirá la misma área que se define en el estándar de sprinklers (por ejemplo, 72 m2 en Riegos Ordinarios de Clase 1).
- Valores de funcionamiento de los elementos termofusibles para cabezales tipo sprinkler. El estándar europeo exigirá los mismos valores adoptados en el estándar de sprinklers.
- Hermeticidad de los recintos. En general, el área de abertura de un riesgo no puede exceder el área de los protocolos de prueba.

La ingeniería y el cliente deben tener claro los parámetros y el objetivo, pues tienen implicaciones en el coste del sistema, la necesidad de una actuación de los equipos de emergencia, el volumen de agua a abastecer, etc.

El futuro de los sistemas de agua nebulizada pasa por analizar cada una de las aplicaciones y desarrollar la ingeniería.

Aunque irán apareciendo nuevos protocolos, el futuro de los sistemas de agua nebulizada no pasa por probar cada una de las aplicaciones, sino por analizar cada una de las aplicaciones y desarrollar la ingeniería que permita llegar a un diseño válido. No obstante, seguirá siendo necesario, en muchos casos, desarrollar una serie de pruebas para validar los cálculos y las hipótesis del proyecto.
 

 


1 Safety of Life at Sea
2 MSC/Circ. 668 Guidelines for the approval of equivalent water-based fire-extinguishing systems as refered in solas 74 for Machinery spaces and cargo pump-rooms
MSC/Circ. 913 Guidelines for the approval of fixed water-based local application fire-fighting system for the use in catgory a machinery space
3R. Wighus, Extinguishment Limits of Enclosed Fires with Water Mist as the Fire Suppressant. IAFSS 6th Symposium. Poitiers Julio 1999.
4 B. Covelli, Calculation Models for the Design of Extinguishing Systems. VdS-Congress Fire Extinguishing Systems. Colonia, Diciembre 1998.

 

 
 
 
 
 
 
   
   
   
 
 
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