Retro Instalación en Depósitos de Sistemas de Rociadores Automáticos ESFR

Para el sistema de ESFR, una obstrucción es algo tan pequeño como zunchos de una pulgada de ancho, manojos de cables, u otros objetos ubicados debajo y dentro de las 12 pulgadas horizontalmente desde el rociador automático. A diferencia de las cajas identificadas apiladas frente a una puerta de incendio, las obstrucciones de los cabezales de los rociadores automáticos de ESFR  no siempre son fáciles de divisar.

Para demostrar la importancia de evitar la obstrucciones de los rociadores automáticos de ESFR, miremos un caso práctico de una instalación de distribución existente en Texas.

Rediseño del depósito 
En 1989, una compañía de distribución decidió que su viejo depósito, con la altura limitada de su cielo raso a 15 pies de espacio libre y construcción de bunker de hormigón, ya no cubría sus necesidades de almacenamiento y distribución costo efectivas. Por lo tanto, diseñaron un nuevo edificio de construcción no combustible de mampostería con dimensiones de 600 pies por 1.000 pies para un área de planta baja total de 600.000 pies cuadrados. La altura del techo era de un máximo de 30 pies con una pendiente de menos de 2 pulgadas por pie. Había cuatro áreas de oficinas pequeñas de dos pisos totalizando 30.000 pies cuadrados, siendo la mayoría del edificio un almacenamiento de productos y artículos de plástico Grupo A en cajas de cartón dispuestos en racks en filas simples o dobles con ocho módulos de recolección y áreas independientes de recepción y embarque. Los pedidos eran trasladados a la zona de embarque mediante un sofisticado sistema transportador recientemente instalado.

La autoridad competente (AHJ por sus siglas en inglés) quería que se agregara un muro a prueba de incendios para dividir en dos partes la gran extensión abierta del área. El contratista para el trabajo de rociadores automáticos sugirió una tecnología nueva recientemente desarrollada a fines de la década del 80 – los rociadores automáticos de ESFR  – que podían eliminar el requerimiento del muro a prueba de incendios. La AHJ había oído acerca de los rociadores automáticos de ESFR  y de su eficacia en la  supresión de incendios, de modo que acordó que el muro a prueba de incendios no fuera requerido si el centro de distribución se protegía en forma completa con rociadores automáticos de ESFR.

Una tubería maestra curvada en el cielo raso de seis pulgadas que abastecía 15 tuberías verticales de rociadores automáticos protegía el edificio. Las tuberías verticales alimentaban 15 sistemas de rociadores automáticos húmedos de rejilla que utilizaban cabezales colgantes de ESFR  14.0k. El diseño para los sistemas de rociadores automáticos era de 12 cabezales a 50 psi con una gran demanda del sistema de 1.298 gpm @ 154 psi en la bomba. El abastecimiento de agua de la ciudad era originalmente impulsado por una bomba eléctrica de 1.500 gpm a 120 psi. En 1995 fue agregada una segunda bomba diesel elevadora de potencia de reserva también clasificada para 1.500 gpm a 120 psi.

El diseño y la construcción siguieron su curso, se completó la instalación y se abrió para ser utilizada en 1991.

Los códigos vigentes durante la construcción del edificio incluyeron la edición 1989 de la NFPA 13, Instalaciòn de Sistemas de Rociadores Automàticos .

Ésta contenía las siguientes estipulaciones sobre la instalación de cabezales de rociadores automáticos de ESFR:

• Los rociadores automáticos (ESFR) deberán ser colocados de modo que los deflectores estén a un máximo de 14 pulg. y a un mínimo de 6 pulg. por debajo del cielo raso.
• Los rociadores automáticos (ESFR) colocados por encima de la base de las obstrucciones  localizadas en el cielo raso deberán ser colocados para cumplir con el valor especificado en el Capítulo 4 (cabezales convencionales)
• Los rociadores automáticos (ESFR) deberán ser colocados respecto de cualquier artefacto de iluminación fluorescente, conductos, o cualquier otra obstrucción a más de 12 pulgadas de ancho y localizados totalmente por debajo de los rociadores automáticos de modo tal que la distancia mínima horizontal desde el extremo cercano a la obstrucción al centro del rociador automático no sea menor que el valor especificado en la Tabla 9-3.3.10.2.1 (desplegada más abajo).

Sistema de rociador automático de ESFR  
En 1991, los rociadores automáticos de ESFR  eran relativamente nuevos y no bien comprendidos por muchos en la industria de la protección contra incendios. Mucha gente de la industria escuchaba acerca de ellos como una solución al problema de los rociadores automáticos dentro de racks en lugares de almacenamiento, pero no estaban al tanto de que no podían proteger todos los artículos o áreas de almacenamiento. Muchos instaladores, diseñadores y personal del seguro no eran conscientes de cuán crítico era evitar obstrucciones y adherirse a las especificaciones de diseño.

La prueba del incendio a gran escala ha demostrado que los sistemas de rociadores automáticos de ESFR  son muy efectivos para extinguir incendios sin la utilización de rociadores automáticos en racks cuando están instalados de acuerdo a las especificaciones del fabricante y al listado de rociadores automáticos. Sin embargo, los sistemas de rociadores automáticos  de ESFR  confirmaron ser mucho más susceptibles a las obstrucciones que los sistemas de rociadores automáticos convencionales que fueran probados a través del tiempo.

El proceso de pensamiento básico detrás de los sistemas de ESFR  es el obtener tanta agua como sea posible en el menor tiempo posible hacia el foco del incendio. Con este objetivo, se utilizan grandes orificios con presiones de gran capacidad en los cabezales para penetrar el incendio y los enlaces de respuesta rápida permiten que los rociadores se activen rápidamente.

La misma fuerza y volumen del agua que hace a un rociador automático de ESFR  tan efectivo puede también ser su ruina. El rocío de agua golpeando obstrucciones aparentemente menores cerca del rociador automático crea un vacío o área seca en el extremo opuesto de la obstrucción desde donde el rocío de agua del rociador automático lo está golpeando. Como no hay o es poca el agua en esta área seca, un incendio puede crecer sin impedimentos, y rápidamente, especialmente en un almacenamiento en rack. Ver recuadro.

Como el concepto que guía a los rociadores automáticos de ESFR  es el de extinguir un incendio rápidamente, cualquier área seca o de sombra donde la distribución del agua está bloqueada permite que el incendio se propague y pueda crecer rápidamente al otro lado del área de diseño del sistema, resultando en una pérdida catastrófica para la instalación.

La instalación de Texas fue construida, los rociadores automáticos instalados, aceptados y asegurados.

Sin embargo, en 1998 una visita de rutina de prevención de accidentes realizada por un ingeniero de protección contra incendios del seguro, quien había sido recientemente instruido sobre la creciente concientizaciòn sobre temas de obstrucción en los sistemas de rociadores automáticos de ESFR , se  recomendó identificar y resolver las obstrucciones observadas en todos los 15 sistemas de rociadores automáticos de ESFR  que protegían la instalación de distribución.

Continuó un período de investigación e instrucción para los propietarios y empresas aseguradoras, que resultó en un proyecto conjunto para identificar la dimensión del problema y recomendar soluciones. Durante este período, se adoptó la edición 1999 de la NFPA 13 y se estudiaron las estipulaciones propuestas para la Edición 2000. Ambas ediciones contenían muchos detalles acerca del efecto de las obstrucciones sobre los rociadores automáticos de ESFR . A los efectos del resto de este artículo, todas las referencias de la NFPA 13 son para la Edición 2002.

La edición 2002 de la NFPA 13 utiliza la Tabla 8.12.5.1.1 y la Figura 8.12.5.1.1 (ambas exhibidas abajo) para la ubicación de los rociadores automáticos para evitar obstrucciones en la descarga.

La NFPA 13 en la sección 8.12.5 se refiere a dos tipos generales de obstrucciones:

Obstrucciones Aisladas – Obstrucciones discontinuas que restringen solo un rociador automático y están ubicadas debajo de la elevación de los rociadores automáticos tales como artefactos de iluminación y calentadores de unidades.

Se crean varios puntos adicionales incluyendo:

• No deberán ser requeridos rociadores automáticos adicionales donde la obstrucción sea de 2 pies o menos de ancho y el rociador automático esté localizado a 1 pie horizontalmente o más desde el borde más cercano a la obstrucción.
• No deberán ser requeridos rociadores automáticos adicionales donde la obstrucción sea de 2 pulgadas o menos de ancho y esté localizada a un mínimo de 2 pies por debajo de la elevación del deflector del rociador automático o esté posicionada a un mínimo de 1 pie horizontalmente desde el rociador automático.
• Los rociadores automáticos con tolerancia a una obstrucción especial deberán ser instalados de acuerdo a su listado.

Obstrucciones Continuas – Obstrucciones localizadas por debajo de la elevación de los rociadores automáticos que restringen el patrón de descarga del rociador automático para dos o más rociadores automáticos adyacentes tales como conductos, luces, tuberías y transportadores.

Nuevamente se crean varios puntos adicionales incluyendo:

• Se deberán instalar los rociadores automáticos debajo de las obstrucciones continuas o arreglarlos para cumplir con la Tabla 8.12.5.1.1
• No se deberán requerir rociadores automáticos adicionales donde la obstrucción sea de 2 pulgadas o menos de ancho y sea localizada a un mínimo de 2 pies por debajo de la elevación del deflector del rociador automático o esté posicionada a un mínimo de 1 pie horizontalmente desde el rociador automático.
• No deberán ser requeridos rociadores automáticos adicionales donde la obstrucción sea de 1 pie o menos de ancho y el rociador automático esté localizado a 1 pie horizontalmente o más desde el borde más cercano de la obstrucción.
• No deberán ser requeridos rociadores automáticos adicionales donde la obstrucción sea de 2 pies o menos de ancho y el rociador automático esté localizado a 2 pies o más desde el borde más cercano de la obstrucción.
• No deberán ser requeridos rociadores automáticos de cielo raso para cumplir con la Tabla 8.12.5.1.1 donde una fila de rociadores automáticos está instalada debajo de la obstrucción.

Una vez que los propietarios de las instalaciones y las empresas aseguradoras fueron logrando una clara comprensión de lo que se debería considerar una obstrucción, realizaron una inspección de las obstrucciones en la instalación. Por medio de la inspección identificaron las siguientes obstrucciones:

• 828 rociadores automáticos obstruidos por vigas de enrejado de barras
• 2400 rociadores automáticos obstruidos por tirantes  (alrededor de 1,25 pulgadas de ancho)
• 100 rociadores automáticos obstruidos por tubería eléctrica
• 83 rociadores automáticos obstruidos por artefactos de iluminación
• 155 rociadores automáticos obstruidos por la red de conductos de ventilación

Los resultados: de los 5.776 rociadores automáticos instalados en este establecimiento, 3.566 o el 61 por ciento, estaban obstruidos de alguna manera.

Esta investigación y examen también demostró que la mayoría de los rociadores automáticos de ESFR  habían sido instalados de dos a cinco pulgadas más allá de la distancia máxima permitida de 14 pulgadas desde la plataforma del techo al deflector del rociador automático requerido por el fabricante.

En esencia, esto significó que este depósito de distribución de $200.000.000, la instalación más grande en la compañía y el único distribuidor de varias líneas de mercadería, estaba básicamente desprotegido en el caso de un incendio.

Conformidad de los rociadores automáticos del depósito 
Para rectificar la situación, la compañía autorizó pedidos de presupuesto de capital y encargó a su ingeniero jefe y al ingeniero de la cuenta del seguro que identificaran la solución o soluciones más rentables para adaptar esta instalación crítica. Se les dijo a los ingenieros que cumplieran con las normas más actuales de la NFPA y que restauraran la condición de protección de los rociadores automáticos del depósito a los fines del seguro y, lo más importante, para proteger al minorista y al distribuidor de interrupciones masivas de sus operaciones en caso de incendio.

La razón crítica para proceder con el proyecto fue que la compañía no podía afrontar la pérdida de este centro crucial de distribución.

Las estipulaciones esenciales en la NFPA 13 que permitirían que este proyecto tuviera éxito incluían los siguientes cambios desde la edición 1989:

• Un énfasis creciente sobre la naturaleza crítica de las obstrucciones y más y mejor texto para explicar lo que es una obstrucción (8.12.5)
• El permiso para trasladar una línea de distribución o cabezal rociador hasta un pie siempre que el espacio máximo o mínimo no fuera violado para evitar una obstrucción (8.12.2.2.3 & 8.12.3.1)
• Los rociadores automáticos de ESFR  verticales serían incluidos en la edición 2002 de la NFPA 13 (8.12.5.3.2)

Fueron obtenidas propuestas para elevar las líneas de distribución de los sistemas de rociadores automáticos, reubicando los rociadores a lo largo de las líneas de distribución por las vigas de enrejado de barras, moviendo una tubería de rociador automático de tres pulgadas por un entrepiso y reubicando los tirantes , la tubería eléctrica y las luces.

Un consultor ingeniero de estructuras contactó al diseñador/ fabricante del techo para determinar si se podían remover o reubicar los tirantes. Los resultados fueron:

• Se requiere el arriostrado para la carga de levantamiento del techo y no puede ser removido
• El arriostrado se puede desplazar por la viga de enrejado de barra hasta 2 pies
• Se obtuvo una carta del fabricante verificando que desplazar el arriostrado era aceptable
• El arriostrado debería ser cortado para recolocar y reemplazar por arriostrado la misma configuración
• El arriostrado debería ser unido con una soldadura de un mínimo de 1/8 pulgada por 1 pulgada

El ingeniero originalmente pensó que reubicar el zuncho de puente sería menos costoso que reubicar la tubería de los rociadores automáticos. Sin embargo, sólo fueron recibidas dos propuestas sobre la reubicación del suncho de puente y los costos se estimaron como prohibitivos.

Una propuesta fue por aproximadamente $150.000 pero no utilizaría la soldadura aprobada. La otra propuesta fue más del doble de costosa. La naturaleza manual del trabajo fuera de hora de modo que el centro de distribución podía continuar operando, trabajando alrededor del almacenamiento en armazón metálica y cortando y re-soldando los tirantes, aumentaron los gastos.

Se necesitaba una opción diferente.

No mucho antes, un rociador automático de ESFR  vertical se había vuelto prontamente disponible comercialmente. Este rociador automático tenía la ventaja de ser menos susceptible a obstrucciones que los rociadores automáticos de ESFR  colgantes anteriores. Ver recuadro.

Con el rociador automático de ESFR  vertical, una obstrucción continua disgregada ubicada debajo del rociador automático que tenía menos de 4 pulgadas de ancho no era considerada una obstrucción. El contratista del rociador automático sugirió que utilizar el rociador automático de ESFR  vertical resolvería el tema de la obstrucción de los tirantes . Para limitar la cantidad de rociadores automáticos de ESFR  de reemplazo requeridos, la compañía decidió instalar sólo los reemplazos sobre las líneas de rociadores automáticos con obstrucciones de los tirantes.

De acuerdo al fabricante, teniendo ambos rociadores automáticos de ESFR  colgantes y verticales en el mismo sistema no presentaría ningún problema con la operación y efectividad del sistema de rociadores automáticos con unas pocas advertencias. Los elementos fusibles deben ser instalados dentro de la distancia por debajo del cielo raso permitida por los listados para ambos tipos de rociadores automáticos, y la práctica de combinar rociadores automáticos de ESFR  colgantes y verticales es aceptable para la AHJ.

Se observó que debido a las distancias mínimas y máximas permitidas desde la plataforma del techo a las que los rociadores automáticos de ESFR  debían adherirse, de 3 pulgadas mínimas para los verticales y de 14 pulgadas máximas en los colgantes, no era práctico tener ambos tipos de rociadores sobre la misma línea de distribución.

Por lo tanto, la compañía decidió mantener los rociadores colgantes existentes para todas las líneas de distribución sólo con rociadores automáticos sin obstrucciones o con sólo unos pocos rociadores automáticos en las vigas de enrejado de barra que podían ser reubicados a lo largo de la línea de distribución de acuerdo con la sección 8.12.3.1 de la NFPA 13, Edición 2002.

Las líneas de distribución con obstrucciones formadas por el suncho de puente debajo de ellos harían reemplazar a los rociadores automáticos colgantes con los rociadores automáticos de ESFR  verticales. Con frecuencia esto eran dos líneas de distribución por sección – las líneas más cercanas al lateral de cada sección, que es un caso común cuando existen obstrucciones.

El contratista de los rociadores automáticos adhirió a las reglas de trabajo estrictas y cooperaron con la compañía de modo que el trabajo común del centro de distribución podía continuar relativamente de manera ininterrumpida . El trabajo no comenzó hasta principios del 2002 de modo que las operaciones críticas del 4to trimestre de la compañía no fueron afectadas. La mayoría del trabajo fue dirigido durante las horas de la noche.

La compañía utilizó sus propios electricistas para reubicar las tuberías eléctricas que formaban obstrucciones pero la reubicación de la iluminación sucedió después de la finalización de todo el otro trabajo.

Para cada sistema, el contratista del rociador automático hizo lo siguiente:

• Las líneas con rociadores automáticos colgantes que fueron reemplazadas por rociadores automáticos verticales fueron rotadas y los rociadores automáticos sustituidos.
• Los rociadores automáticos colgantes obstruidos por vigas de enrejado de barras fueron reubicados de acuerdo con la sección 8.12.3.1
• Los cobertizos fueron reducidos para traer los deflectores dentro de la distancia permitida desde la plataforma del techo.

Después que se completó el primer sistema, la compañía condujo una inspección detallada para verificar que el sistema no tenía obstrucciones remanentes menos algunos artefactos de iluminación que debían ser hechos en toda la instalación de una vez al final del proyecto.

Durante la inspección, descubrieron que se debían hacer ajustes a la elevación de los sistemas de rociadores automáticos de modo que la combinación de rociadores colgantes y verticales por todo el sistema podían ambos estar dentro de la distancia permitida desde la plataforma del techo.

El contratista del rociador automático rápidamente se ajustó a los métodos necesarios para completar el trabajo. La rotación de las líneas y el reemplazo de rociadores automáticos fue mucho más rápida que lo esperado y el trabajo fueron terminados dos meses antes de lo planeado.

Una vez que los ajustes principales, elevación de las líneas de distribución y reubicación de los rociadores colgantes en la viga de enrejado de barra, fueron cumplida, la compañía utilizó su contratista habitual de iluminación para reubicar los artefactos de luz que formaban las obstrucciones finales. Porque habían esperado para reubicar las luces hasta después de la finalización de todas las mejoras de rociadores automáticos, la compañía concluyó reubicando pocas luces.

El costo total superó los $400.000 para completar esta modernización.

Lecciones del proyecto
Aquí se encuentran las lecciones de este ejemplo que cualquiera con obstrucciones de ESFR  puede utilizar:

• Realizar una inspección detallada de la instalación de ESFR  para adhesión a las especificaciones del fabricante y a los requisitos de la NFPA 13.
• Anotar todas las potenciales obstrucciones de los rociadores automáticos de ESFR.
• Utilizar las estipulaciones de la NFPA 13 para eliminar las obstrucciones potenciales de la lista. Estas dos con frecuencia tiene el mayor efecto.
  • Se permiten objetos de menos de 2 pulgadas de ancho y 24 pulgadas o más grandes debajo del deflector
  • Se permiten objetos de un pie o menos de ancho y ubicados a 12 pulgadas horizontalmente desde el rociador automático
• Si se requiere la reubicación de los tirantes, contacte al fabricante/ diseñador del techo y obtenga una carta detallando el procedimiento a seguir en la reubicación.
• Considere la utilización de rociadores automáticos de ESFR  verticales en lugar de colgantes.
• No combine rociadores automáticos colgantes o verticales en la misma línea de distribución.
• Espere hasta el final del proyecto para mover obstrucciones aisladas simples tales como artefactos de iluminación.
• Verifique el trabajo de mejora al comienzo del proyecto para identificar cualquier tema.
• Exprese cualesquiera restricciones especiales tales como operar en la noche o utilizar procedimientos de trabajo en caliente sobre los racks antes de comenzar el trabajo de mejora.

Charlie Bauroth, Ingeniero Profesional es gerente de ingenieros de cuenta en Liberty Mutual Property. También es miembro del Comité Técnico de Sistemas de Rociadores Automáticos.