Boletín #16, 2015

INTRODUCCIÓN

A través de cada uno de los boletines se ha dado un recorrido en forma general de algunos conceptos de suma importancia para los Sistemas de Protección Contra Incendios. Tales han sido, como la historia de los rociadores, la importancia de estos, su funcionamiento, tipos de sistemas, principios de combustión, rociadores especiales, etc., y, en este boletín en particular trataremos otro tema de bastante interés para aquellas personas o empresas que están interesados y dispuestos a invertir en el rubro de la Prevención, Protección y Combate Contra Incendios.

Recordando y teniendo presente que los rociadores salvan vidas.

TANQUES

Los tanques de almacenamiento de agua han sido una herramienta importante dentro de la industria de los sistemas contra incendio en los últimos 150 años, tanto que algunas compañías de seguros han considerado los tanques elevados como uno de los recursos más confiables para almacenamiento de agua para estos sistemas.

Retomando un poco de historia, el comité de la NFPA adopto el están-dar original de tanques de gravedad en 1909 (Standard Gravity Tanks), después el comité le cambió de nombre a Tanques de Almacenamiento (Water Tanks) y desde entonces ha sufrido modificaciones y actualizaciones para beneficio de los Sistemas Contra Incendio. Dicho están-dar es actualmente la norma NFPA 22 (Standard for Water Tanks for Private Fire Protection), el cual rige para el diseño e instalación de tanques privados a utilizar como recipientes de almacenamiento de agua. La edición 2008 es la más reciente de dicha norma – NFPA 22.

Existe una variedad de razones por las cuales el agua para un sistema de protección contra incendio debe de estar almacenada en un tanque. En este capítulo se explicará cuándo son necesarios los tanques, los diferentes tipos de tanques a utilizar y algunas notas para el diseño e instalación de estos. También se hará mención de las consideraciones para dar respuesta a la pregunta más común que recibimos al respecto:

  • ¿Qué tan grande debe de ser el tanque?

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NECESIDAD DE TANQUES

Hay 5 diferentes condiciones que conducen a la necesidad de un tanque para almacenar el agua:

Área rural – Sin red pública. Aun los edificios que se encuentran en aéreas donde no existen redes públicas necesitan disponer de agua para pelear contra el fuego. Desafortunadamente los propietarios tratan de eximir la inversión en un sistema contra incendio (como rociadores, gabinetes, etc.). Y en realidad, estos edificios en aéreas rurales son uno de los principales en requerir protección contra incendio.

La importancia de contar con un tanque para almacenamiento de agua es porque en caso de un siniestro o connato de incendio, el departamento de bomberos tenga la suficiente cantidad de agua para poder atacar en las primeras etapas al fuego, ya que es cuando se puede controlar, y a su vez, extinguir, de lo contrario tienen que buscar agua de partes lejanas, o bien contar únicamente con el agua del camión de bomberos, la cual pudiera ser insuficiente.

Red pública con flujo insuficiente. Otra situación en donde se requiere de tanque es en donde exista una red pública, pero esta red no tenga la capacidad suficiente para proveer el flujo necesario o no se pueda asegurar que el flujo sea constante. Esto podría suceder tanto en una comunidad rural como en una zona urbana, en donde la demanda de flujo del sistema o el riesgo de que se presente un incendio sean muy altos.

Un edificio de gran altura dividido en múltiples zonas verticales. La tercera situación en donde existe la necesidad de un tanque es en la presencia de edificios de gran altura, ya que en estos casos la carga estática del agua en las tuberías verticales crea presiones excesivas, por lo tanto, la solución a considerar es dividir el sistema en múltiples zonas verticales.

La mayoría de las veces, un tanque es utilizado para alimentar la zona(s) vertical(es) superior(es). En lugar de trabajar con presiones altas, los sistemas frecuentemente se dividen utilizando bombas y tanques dentro del edificio para alimentar dichas zonas.

Segundo suministro para redundancia. La cuarta situación donde los tanques se encuentran como parte de la protección contra incendios de un edificio es donde se desea un segundo suministro de agua para la redundancia. NFPA 13 (y la mayoría de los códigos de construcción y prevención al fuego) solo requieren de un solo suministro de agua para cualquier sistema contra incendio.

Sin embargo, muchas compañías de seguros ofrecen descuentos sustanciales en sus primas de seguros cuando en los edificios tienen dos o más fuentes de suministro de agua (siempre y cuando ambas fuentes sean independientemente capaces de suministrar la demanda para dicho sistema contra incendio).

Segundo suministro para zona sísmica. Y, por último, en donde se encuentra la presencia de los tanques como parte de la protección contra incendios de un edificio en zonas extremadamente sísmicas. Existen algunos códigos de construcción en donde sí requieren de un segundo suministro de agua para edificios importantes y en aéreas con alta actividad sísmica. Se deben considerar las siguientes características para emplearse los tanques:

  1. Los tanques solo se requerirán en aéreas con significante actividad sísmica
  2. Los tanques usualmente son requeridos en cierto tipo de edificios importantes, y
  3. Los tanques generalmente no requieren almacenar toda la demanda para el sistema contra incendio.

TIPOS DE TANQUES Y/O RECIPIENTES

Existen dos tipos de tanques de almacenamiento:

Tanques Atmosféricos

  • Tanques de Gravedad (Elevados)
  • Tanques de Succión (Nivel del Suelo)
  • Tanques Terraplén recubierto con tela de goma ESRF (Nivel del Suelo)
  • Cisternas

Los tanques atmosféricos son aquellos que están abiertos en algún lugar (deberán tener una abertura como venteo) y libres para el intercambio de aire entre el exterior y el interior del tanque. La presión atmosférica que se está ejerciendo en la parte superior del tanque sobre el agua y la misma presión del agua harán que se asiente y tenga una presión en la parte inferior del tanque basado en la profundidad de este.

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Los tanques elevados son colocados por encima de los sistemas contra incendio lo cual sirve para tomar ventaja con la carga por elevación e incrementar la presión disponible en el sistema de protección contra incendio.

Los tanques a nivel del suelo (ground) requieren ciertos dispositivos para incrementar la presión en el agua, para que ésta pueda actuar y contrarrestar el fuego. En la mayoría de los casos, las bombas contra incendio son los dispositivos que utilizar para incrementar la presión requerida.

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Se le conoce como “Tanques de Succión” en donde se utiliza el tanque para alimentar la bomba contra incendio (ver figura). Para estos tanques es necesario considerar en la base una placa anti-torbellino.  Esta placa plana y paralela a la parte inferior del tanque tiene un orificio en la parte central y es por donde se conecta la succión de la bomba, su función es prevenir que el agua forme vórtices que puedan dañar el equipo de bombeo.

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Otro tipo de tanque a nivel del suelo son los Terraplén recubierto con tela de goma ESRF. Básicamente es hacer un agujero en la tierra que se protege con diques de tierra (taludes). Este sistema es el más práctico para almacenamiento de grandes cantidades de agua. Su uso común es en aéreas rurales, ya que en lugares urbanos sería muy difícil encontrar suficiente espacio disponible.

Las cisternas, siendo contenedores subterráneos en su mayoría, son aplicables también para el uso como recipientes de almacenamiento de agua para sistemas contra incendio, pero requieren del uso de bombas contra incendio (como en el caso de los tanques de succión) ya sea bomba del tipo horizontal, o bien, vertical tipo turbina. Estos recipientes son muy utilizados en lugares donde no se cuenta con suficiente espacio para poder colocar un tanque superficial.

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Tanques Presurizados

Los tanques presurizados están totalmente sellados y se presurizan una vez que han sido llenos con agua. La forma más usual para presurizar estos tanques es por medio del uso de compresores de aire. La función del aire presurizado dentro del tanque es provocar un empuje para incrementar la presión total en el tanque y a su vez a la salida del agua. Los tanques presurizados tienden a trabajar mejor cuando el volumen de aire en el tanque es aproximadamente 1/3 del volumen total del tanque (el volumen del agua constaría de las 2/3 partes restantes del volumen del tanque).

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UBICACIÓN DE LOS TANQUES

Para determinar la mejor ubicación de los tanques, la norma NFPA-22 hace mención de cuidar que los tanques no estén expuestos al fuego o al congelamiento del agua, para evitar esas condiciones, debe cuidarse lo siguiente:

Contra el Fuego:

  • Localizar el tanque por lo menos a 20-pies de cualquier estructura combustible, o
  • Aquellos tanques que queden dentro de los 20-pies, manejar materiales a prueba de fuego, o
  • Uso de rociadores abiertos (protección de la exposición) para depósitos a 20-pies de las estructuras combustibles.

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Contra el Congelamiento:

  • Localizar el tanque en espacios con calefacción, o
  • Instalar equipos de calentamiento para el tanque.

Es importante mencionar que no siempre se podrá cumplir con estos parámetros, puesto que dependerá de las condiciones del edificio y/o predio. Para estos casos se debe buscar un acuerdo con su aseguradora (si existiese) o, con la autoridad competente, como puede ser el Departamento Local de Bomberos.

DIMENSIONAMIENTO DE LOS TANQUES

Como se mencionó al principio de este boletín, la pregunta más común para estos casos es:

  • ¿Qué tan grande debe de ser el tanque?”, o mejor dicho,
  • ¿Cómo saber cuál es el tamaño correcto a usar en cierto sistema contra incendio?

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Esta respuesta no se podrá encontrar en la norma NFPA 22, sino que cada estándar o norma de la NFPA comprende declaraciones sobre el requisito de la duración prevista para el suministro de agua.

Por ejemplo, la NFPA 13 contiene una tabla donde se menciona la duración prevista para las diferentes clasificaciones de riesgo (Tabla 11.2.3.1.2) y, para otro tipo de riesgos, u otros sistemas contra incendio, existe un estándar aplicable de la NFPA. Es importante hacer referencia que de acuerdo con los requerimientos de la NFPA 13 para los tanques, NO es necesario almacenar agua para toda el área del sistema de rociadores cercano al riser. Solo es necesario almacenar el tiempo especificado en la tabla antes mencionada para la zona más remota del sistema. Sin olvidar, claro está, la presencia de las estaciones de manguera.

Entonces, ¿cómo dimensionar el tanque correctamente? Esto dependerá de las siguientes respuestas: sí el sistema está siendo calculado hidráulicamente o por “pipe schedule”, sí el tanque es elevado o a nivel de piso y, sí el tanque es del tipo atmosférico o presurizado. Estas respuestas deberán ser determinadas por los expertos en sistemas contra incendio para obtener el dimensionamiento correcto.

EQUIPAMIENTO DE LOS TANQUES

Para su buen funcionamiento, los tanques requieren tener algunos dispositivos, los cuales son los siguientes:

  • Indicador de Nivel de Agua
  • Tubería de descarga (Válvula de control y Válvula Check)
  • Tubería de Llenado (Fill)
  • Tubería para Desalojo de Demasías (Overflow)
  • Abertura para limpieza
  • Tubería para Drenado
  • Placa Anti-Torbellino (Tanques de Succión)
  • Manómetro de Presión de Aire (Solamente en Tanques Presurizados)

Por. Arq. Cristal Moran

Cristal

Baja Design Engineering

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