Con este primer post, se abre una nueva serie temática en la que Adolfo Sahuquillo nos va a explicar los abastecimientos de agua en los edificios de gran altura.
Introducción
En los edificios de gran altura, los incendios deben ser combatidos internamente debido a la altura, es decir, los pisos superiores están más allá del alcance efectivo del cuerpo de bomberos. Se considera un edificio en altura, cualquier edificación de altura superior a 75 pies (23 m).
Las ocupaciones generales de estos rascacielos son oficinas con áreas de soporte auxiliar y/o zonas residenciales, tales como apartamentos, hoteles y condominios. Las plantas inferiores pueden ser ocupadas por tiendas o un garaje de estacionamiento, mientras que los pisos superiores pueden albergar clubes o restaurantes.
Los sistemas de protección contra incendios para edificios de gran altura deben reconocer y reflejar los impedimentos y dificultades que estas estructuras inherentemente imponen a las operaciones del departamento de bomberos. La logística del acceso al edificio, la colocación de personal y equipos en las plantas superiores, la necesidad del control efectivo de humo, y la mayor dependencia de las instalaciones del edificio (ascensores, tomas de agua, sistemas de aire acondicionado, bombas de refuerzo, etc.)
Todos los edificios de gran altura deben cumplir con una protección específica, la planificación de emergencia y la formación del personal, requisitos definidos por diferentes códigos jurisdiccionales, que pueden reemplazar a las recomendaciones.
2. Necesidades Generales Hidráulicas de un edificio en altura:
De manera general, expresaré las necesidades de caudal para:
- Sistemas de Rociadores automáticos de agua (basado en NFPA-13).
- Sistemas de Gabinetes interiores de Mangueras (Bocas de Incendio Equipas), basado en NFPA-14.
- Tomas siamesas para bomberos (en fachada de edificio).
- Protección de Helipuerto, basado en NFPA-418.
2.1. Gabinetes de Mangueras
En el cálculo general de abastecimiento, se debe prever el uso de dos Gabinetes interiores de Mangueras de 38 mm en simultáneo, garantizando una presión mínima de 4,2 Kg/cm² (60,9 psi).
El troncal principal deberá entrar comprendido entre 150 mm – 100 mm de diámetro, con distribución de tuberías que van desde los 75 mm hasta los 38 mm.
2.2. Rociadores Automáticos de Agua
A continuación, se adjunta la previsión de demandas de rociadores para un edificio tipo de 50 plantas más Helipuerto (el edificio podrá tener más o menos plantas, pero las zonas a proteger son similares en la mayoría de construcciones en altura);
La conexión de los sistemas de rociadores y standpipe a cada una de las plantas, será como sigue:
Nota: Figura válida para sistemas que funcionan con presiones superiores a los 175 psi ( 12 bar).
Como puede observarse en la figura, en este caso es necesario instalar VÁLVULA REDUCTORA DE PRESIÓN.
Importante: El Rango del manómetro (Pressure Gauge), debe ser de alta presión.
Nota: Figura válida para sistemas que funcionan con presiones inferiores a los 175 psi ( 12 bar).
Como puede observarse en la figura, en este caso NO necesario instalar VÁLVULA REDUCTORA DE PRESIÓN.
Importante: El Rango del manómetro (Pressure Gauge), debe ser normal
Ejemplo: Fotografías de Combinación Rociadores-Standpipe
2.3. Tomas Siamesas (Conexión de Bomberos)
Se debe contemplar una toma siamesa cada 90 ml de perímetro de fachada.
2.4. Protección de Helipuerto
Acorde a NFPA-418, el Helipuerto se protegerá en función del tamaño del Helipuerto y tipología de los helicópteros que lo utilizarán.
Suponiendo (y acorde a mi experiencia), la mayoría de los helipuertos que me he encontrado son Categoría H2 (aunque este concepto deberá ser concretado según las necesidades de cada proyecto), tenemos:
Helipuerto en azotea con clasificación H – 2
Tipo de sistema: fijo
Densidad de aplicación: 0.10 gpm/ft²
Agente a utilizar: AFFF al 3%
Tiempo de aplicación: 5 minutos
Área de la plataforma: 660.5 m2
Área de la plataforma de aterrizaje: A = 660.5 m2 = 7,109 ft²
Gasto del sistema (Q): Q = 7,109 ft² x 0.10 = 711 GPM
AFFF = Q x 0.03 x 5 min = 107 gal
La configuración o diagrama de flujo del sistema de espuma será como sigue:
La conexión será realizada a Monitores de Agua-Espuma (por lo general se instalarán 2 o 3 unidades, en función del tamaño del helipuerto y del alcance del monitor).
Se recomienda el uso de Monitores Auto-oscilantes.
2.5. Necesidades Abastecimiento de Agua Contra Incendios.
Para definir el Abastecimiento necesario, primero vamos a determinar las demandas de los sistemas.
Resumen de demandas
Si observamos el apartado 2.2 del presente post, podemos reflejar un resumen de demandas para poder determinar el abastecimiento requerido:
Disponemos de 3 zonas diferenciadas:
Aparcamientos.
Oficinas.
Helipuerto.
Para cada una de las zonas tendremos las siguientes demandas mínimas:
Aparcamientos
- Demanda de rociadores = 847,9 lpm.
- Medios manuales = 946 lpm.
- Q total teórico = 1.794 lpm.
- Dispersión hidráulica estimada = 7 %.
- Q real resultante = 1.920 lpm = 508 gpm.
Acorde a NFPA-14, se establece un caudal de 1.250 gpm.
Oficinas
- Demanda de rociadores = 1.125,9 lpm.
- Medios manuales = 946 lpm.
- Q total teórico = 2.072 lpm.
- Dispersión hidráulica estimada = 7 %.
- Q real resultante = 2.218 lpm = 586 gpm.
Acorde a NFPA-14, se establece un caudal de 1.250 gpm.
Helipuerto
- Helipuerto en azotea con clasificación H – 2
- Tipo de sistema: fijo
- Densidad de aplicación 0.10 gpm/ft²
- Agente a utilizar AFFF al 3%
- Tiempo de aplicación 5 minutos
- Área de la plataforma: 660.5 m2
- Área de la plataforma de aterrizaje: A = 660.5 m2 = 7,109 ft²
- Gasto del sistema (Q): Q = 7,109 ft² x 0.10 = 711 GPM
- AFFF = Q x 0.03 x 5 min = 107 gal
Acorde a NFPA-14, se establece un caudal de 1.000 gpm.
2.6. Posibles Configuraciones de Bombas Contra Incendios
Uno de los diseños más críticos, es la configuración de las Bombas Contra Incendios, ya que en un edificio en altura tendremos zonas de baja presión y zonas de alta presión. La presión influirá en el tipo de tubería, accesorios, soportes, etc, estos conceptos tienen una relación directa con el coste/monto final de la instalación.
Configuraciones posibles:
- Utilización de Bombas en serie con tanque intermedio para abastecer las áreas de alta presión.
- Utilización de Bombas de Alta Presión.
- Bomba de Baja Presión + Bomba de Alta Presión.
- Bombas de Baja Presión situadas en diferentes niveles.
A continuación, se definirá cada uno de los sistemas.
En este detalle, podemos observar (a nivel de ejemplo), que es conveniente y/o aconsejable el instalar tuberías de alimentación vertical en diferentes patinillos, con objeto de realizar los abastecimientos a los sistemas combinados (standpipe + sprinklers) desde diferentes puntos y poder garantizar el abastecimiento en caso de cualquier posible evento (terremoto, incendio, sabotaje, etc).
2.6.1. Utilización de Bombas en serie con tanque intermedio para abastecer las áreas de alta presión.
En la figura anterior, se puede observar que se instalan Bombas en serie para conseguir la alta presión, con la bomba 1 se consigue la Baja presión (presiones inferiores a 175 psi – 12 bar), con la unión de Bombas 2 y 3 se consigue la alta presión. Así mismo, el edificio se ha zonificado en 2 zonas de abastecimiento, mediante la instalación de un aljibe intermedios (entre Zona 2 y 3), este aljibe (de manera redundante) alimenta por gravedad las Zonas 1 y 2.
Este es un sistema muy habitual utilizado en EEUU, generalmente cada 45 ml de altura, existen plantas técnicas que hacen de cortafuegos, dichas plantas se utilizan como Salas técnicas de Aire Acondicionado, Salas Eléctricas y Abastecimientos de Agua Contra Incendios.
Uno de los mayores problemas, es disponer del espacio necesario para ubicar las Bombas Contra Incendios y los Depósitos de Reserva de Agua.
Los Depósitos de Reserva de agua, deben ser para uso exclusivo de contra incendios, no debiéndose utilizar para uso sanitario.
2.6.2. Utilización de Bombas de Alta Presión.
En este caso, se instala en Ubicación Única, Bombas Contra Incendios de Alta Presión, en las plantas más bajas, será necesario instalar Estaciones de Control con Reductoras de Presión, así mismo tanto los accesorios del Riser como las válvulas, etc, deberán ser de alta presión.
2.6.3.- Bomba de Baja Presión + Bomba de Alta Presión.
Este concepto es similar al definido en el apartado 2.6.1, sin embargo, no lleva asociado un tanque intermedio.
Se dispone de una Bomba para la zona de baja presión (plantas inferiores), así mismo se conecta una segunda bomba en serie para abastecer la zona superior.
En la mitad del edificio, aproximadamente, se realiza un anillo para abastecer las plantas superiores, de tal forma que en caso de avería se dispone de doble alimentación.
2.6.4.- Bombas de Baja Presión situadas en diferentes niveles.
Se instalan dos bombas de baja presión (a diferentes niveles, la segunda estará ubicad a mitad del edificio), en este caso, quizás sea necesario añadir alguna bomba adicional para seguir contemplado el concepto de Baja Presión.
En esta configuración, tanto para la zona baja como para la zona alta, se generan dos anillos para disponer de doble alimentación.
En el próximo post de la serie «Abastecimiento de agua en edificios de gran altura» se mostrarán 4 ejemplos para observar las ventajas e inconvenientes.
Adolfo Sahuquillo
Director Técnico LATAM