Para el modelado del sistema de rociadores, utilizaremos los software’s de diseño AutoCAD Plant 3D y Navisworks Manage en sus versiones del 2022.
• AutoCAD Plant 3D, Sotfware 3D para el modelado del sistema de rociadores automáticos.
• Navisworks Manage, Software 3D para la integración del sistema de rociadores con las otras disciplinas del proyecto PMRT (Arquitectura, Civil y otros) y además para el control de interferencias con otras disciplinas.
En las siguientes imágenes presentamos el modelado correcto del sistema de rociadores automáticos con la ayuda de los software’s mencionados, evitando la mayor parte de las interferencias con las instalaciones y/o equipos propios de la edificación, así como también con las otras disciplinas.
Figura 4.11 Componentes del montante (Riser) Fuente: Autocad Plant 3D y Navisworks V2022
VÁLVULA DE RETENCIÓN DE ALARMA
VÁLVULA DE COMPUERTA OS&Y FILTRO YEE
A2G1F - CS PE0F40T - HDPE
MONTANTE (RISER) PARA GABINETES
Figura 4.12 Tubería principal alimentado por el montante (Riser) Fuente: Autocad Plant 3D y Navisworks V2022
Figura 4.13 Conjunto de separación sísmica con tuberías y accesorios Fuente: Autocad Plant 3D y Navisworks V2022
Figura 4.14 Interferencias del sistema con bandejas eléctricas Fuente: Autocad Plant 3D y Navisworks V2022
Figura 4.15 Distribución de rociadores por vano Fuente: Autocad Plant 3D y Navisworks V2022
Figura 4.16 Tubería de drenaje y prueba Fuente: Autocad Plant 3D y Navisworks V2022
• En la figura 4.11 se aprecia los componentes del montante (Riser), válvula de alarma, filtro Yee y válvula de compuerta OS&Y, así mismo se aprecia el cambio de material de tubería enterrada (HDPE) a aérea (CS – Acero al carbono). En la figura también se muestra la conexión del montante para Gabinetes independiente, es por esta razón que el sistema de rociadores no contiene conexión para estos equipos.
• La tubería principal (Ø6”) que viene del montante, el cual pasa por una puerta de acceso y por el pasillo central, tiene que elevarse para evitar obstruir el acceso y el tránsito en el recinto, tal como se aprecia en la figura 4.12 y 4.13.
• En la figura 4.13 se aprecia el arreglo del conjunto de separación sísmica compuesta por tuberías y accesorios de acoplamiento flexible, ubicado en la junta de separación sísmica propia del edificio.
• En la figura 4.14, se aprecia algunas interferencias con las bandejas eléctricas, la mayoría de estas interferencias fueron evitadas, Las bandejas que no se pudieron evitar serán reubicadas por temas de jerarquía de instalación; ya que, el sistema de rociadores debe proteger todas las instalaciones contenidas en el recinto.
VÁLVULA DE BOLA 1”
TUB. Ø 1”
ARREGLO (CODOS, NIPLE Y ORIFICIO CALIBRADO)
• Como se mencionó, en el capítulo 4.16 apartado (h), se requieren 4 rociadores por vano creado por las vigas peraltadas, esto se aprecia en la figura 4.15; así mismo todos los rociadores cumplen con la distancia mínima con respecto al techo, obstrucciones, vigas, y tuberías, haciendo una instalación limpia y eficiente.
• En la figura 4.16 se aprecia la tubería de drenaje y pruebas hidráulicas, compuesto por una válvula de bola y un arreglo compuesto de codos, niple y un orificio calibrado equivalente al K (constante de descarga) de un rociador.
CAPÍTULO V
RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN 5.1 Presentación de resultados.
En este capítulo, presentamos los resultados del diseño hidráulico del sistema de rociadores automáticos.
5.1.1 Tablas.
Las siguientes tablas, reflejan el resumen de resultados obtenidos en el diseño y cálculos hidráulicos desarrollados en el capítulo 4.10.
• Los parámetros mínimos y máximos de operación requeridos por el sistema se indican en la tabla 5.1.
Tabla 5.1 Parámetros de diseño requeridos por el sistema
Rango Caudal gpm (m3/h) Presión psig (barg)
Mínimo 1200.00 (272.55) 50.00 (3.45)
Máximo 1993.76 (452.83) 100.59 (6.94)
Fuente: Elaboración propia.
• Los parámetros de funcionamiento de los rociadores, que mantienen presiones relativamente bajas al tiempo que cumplen los criterios mínimos de diseño, se muestran en la Tabla 5.2.
Tabla 5.2 Parámetros de operación de los rociadores automáticos.
Rociador Flujo min (gal/min)
Flujo máx.
(gal/min
P. Estática min. (psig)
P. Estática máx. (psig)
HGL min.
(m)
HGL máx.
(m)
RC-1 31.91 53.04 14.55 40.20 14.43 32.48
RC-12 33.48 55.49 16.02 44.01 15.47 35.16
RC-13 32.40 54.01 15.00 41.68 14.75 33.52
Rociador Flujo min (gal/min)
Flujo máx.
(gal/min
P. Estática min. (psig)
P. Estática máx. (psig)
HGL min.
(m)
HGL máx.
(m)
RC-16 33.81 58.53 16.34 48.95 15.69 38.63
RC-17 32.91 48.60 15.47 33.75 15.08 27.94
RC-20 34.34 59.52 16.85 50.62 16.05 39.81
RC-21 33.69 49.70 16.22 35.30 15.61 29.03
RC-24 35.15 51.76 17.65 38.28 16.62 31.13
RC-25 33.84 49.91 16.36 35.60 15.71 29.24
RC-28 35.30 51.97 17.81 38.60 16.73 31.35
RC-29 34.03 50.19 16.55 35.99 15.84 29.52
RC-32 35.50 52.25 18.01 39.02 16.87 31.65
RC-33 37.42 55.02 20.01 43.27 18.27 34.63
RC-4 33.30 55.21 15.85 43.56 15.35 34.84
RC-40 36.43 58.73 18.97 49.29 17.54 38.87
RC-41 30.37 49.18 13.18 34.57 13.47 28.52
RC-44 38.52 61.71 22.86 58.67 20.28 45.47
RC-45 37.54 60.25 21.43 55.22 19.28 43.04
RC-48 37.88 60.73 22.11 56.82 19.75 44.17
RC-49 36.88 59.21 20.69 53.33 18.75 41.71
RC-5 31.95 53.10 14.58 40.29 14.46 32.54
RC-52 37.77 60.56 21.98 56.52 19.66 43.96
RC-53 35.28 56.71 18.93 48.91 17.52 38.60
RC-56 36.13 58.01 20.11 51.84 18.35 40.67
RC-57 34.73 55.88 18.35 47.50 17.11 37.61
RC-60 35.57 57.16 19.49 50.35 17.91 39.62
RC-61 34.41 55.40 18.01 46.67 16.87 37.03
RC-64 35.24 56.67 19.14 49.48 17.66 39.01
RC-65 34.26 55.17 17.85 46.29 16.76 36.76
RC-68 35.08 56.43 18.97 49.07 17.54 38.72
RC-69 34.22 55.10 17.81 46.18 16.72 36.68
RC-72 35.04 56.37 18.92 48.96 17.51 38.64
RC-74 40.16 66.53 24.53 67.33 21.46 51.56
RC-76 39.51 65.51 23.74 65.27 20.90 50.11
RC-78 39.04 64.78 23.18 63.82 20.51 49.10
RC-8 33.34 55.27 15.89 43.66 15.37 34.91
RC-80 38.69 64.23 22.76 62.74 20.21 48.33
RC-82 39.41 65.38 23.93 65.86 21.03 50.53
RC-84 38.17 63.42 22.16 61.18 19.79 47.24
RC-86 38.27 63.58 22.28 61.48 19.87 47.45
RC-88 38.25 63.55 22.26 61.43 19.86 47.41
RC-9 32.08 53.31 14.71 40.62 14.55 32.77
Fuente: AFT Fathom V11.0.
• En la tabla 5.3, se indica las propiedades de operación del sistema de tuberías, desarrollado en los escenarios de cálculo en el capítulo 4.10.3.
Las tuberías “T-1” y “T-2” son tuberías enterradas de material HDPE ASTM F714 Clase 200, el resto de las tuberías son aéreas, de material CS ASTM A53 Gr. B (diámetros mayores a 2” Sch40 y menores o iguales a 2” Sch80).
Tabla 5.3 Parámetros de operación de los sistemas de tuberías.
Pipe DN
Flujo min (gal/min)
Flujo máx.
(gal/min
Vel.
mín.
(m/s)
Vel.
máx.
(m/s)
P.
Estática min.
(psig)
P.
Estática máx.
(psig)
HGL min.
(m)
HGL máx.
(m) T-1 6” 1200.00 1,993.76 5.224 8.6789 45.05 100.59 31.69 70.76 T-10 6” 1200.00 1,765.26 4.062 5.975 30.44 65.18 25.22 49.65 T-100 2” 145.52 233.55 4.8191 7.7345 21.86 66.89 19.58 50.85 T-101 1-1/4” 35.28 56.71 2.6894 4.3230 18.93 53.95 17.52 42.15 T-102 1-1/2” 72.38 116.19 4.0052 6.4297 20.35 57.31 18.51 44.51 T-103 1-1/2” 73.14 117.36 4.0474 6.4945 20.23 57.25 18.43 44.47 T-104 1-1/2” 36.13 58.01 1.9992 3.2099 20.11 54.32 18.35 42.41 T-105 2” 143.27 230.17 4.7448 7.6224 21.20 64.99 19.11 49.52 T-106 1-1/4” 34.73 55.88 2.6478 4.2602 18.35 52.40 17.11 41.06 T-107 1-1/2” 71.26 114.51 3.9434 6.3365 19.73 55.67 18.08 43.36 T-108 1-1/2” 72.01 115.66 3.9851 6.4005 19.61 55.61 17.99 43.32 T-109 1-1/2” 35.57 57.16 1.9684 3.1634 19.49 52.76 17.91 41.31 T-11 6” 1,162.58 1,710.23 3.935 5.789 29.65 64.48 24.66 49.15 T-110 2” 141.95 228.17 4.7009 7.5563 20.81 63.89 18.84 48.74 T-111 1-1/4” 34.41 55.40 2.6232 4.2231 18.01 51.50 16.87 40.42 T-112 1-1/2” 70.60 113.51 3.9069 6.2815 19.37 54.71 17.82 42.69 T-113 1-1/2” 71.35 114.66 3.9482 6.3450 19.25 54.65 17.74 42.65 T-114 1-1/2” 35.24 56.67 1.9501 3.1359 19.14 51.85 17.66 40.67 T-115 2” 141.32 227.22 4.6801 7.5250 20.63 63.36 18.71 48.37 T-116 1-1/4“ 34.26 55.17 2.6116 4.2055 17.85 51.07 16.76 40.12 T-117 1-1/2” 70.29 113.04 3.8896 6.2554 19.19 54.26 17.70 42.37 T-118 1-1/2” 71.03 114.18 3.9308 6.3187 19.08 54.21 17.62 42.33 T-119 1-1/2” 35.08 56.43 1.9415 3.1229 18.97 51.42 17.54 40.37 T-12 6” 1,012.10 1,489.20 3.426 5.041 29.59 63.24 24.62 48.29 T-120 2” 141.15 226.96 4.6743 7.5163 20.58 63.22 18.67 48.27 T-121 1-1/4” 34.22 55.10 2.6084 4.2006 17.81 50.95 16.72 40.04 T-122 1-1/2” 70.20 112.91 3.8848 6.2482 19.15 54.14 17.67 42.28 T-123 1-1/2” 70.94 114.05 3.9259 6.3114 19.03 54.08 17.59 42.24 T-124 1-1/2” 35.04 56.37 1.9391 3.1193 18.92 51.30 17.51 40.29 T-125 2” 82.34 136.24 2.7267 4.5119 29.01 81.24 24.61 60.95 T-126 1-1/2” 82.34 136.24 4.5563 7.5394 26.30 76.36 22.70 57.91
Pipe DN
Flujo min (gal/min)
Flujo máx.
(gal/min
Vel.
mín.
(m/s)
Vel.
máx.
(m/s)
P.
Estática min.
(psig)
P.
Estática máx.
(psig)
HGL min.
(m)
HGL máx.
(m) T-127 1-1/4” 40.16 66.53 3.0616 5.0721 24.53 74.09 21.46 56.32 T-128 2” 81.00 134.15 2.6823 4.4426 28.08 78.80 23.95 59.23 T-129 1-1/2” 81.00 134.15 4.4822 7.4235 25.45 74.04 22.10 56.28 T-13 6” 862.46 1,269.36 2.919 4.297 29.57 63.07 24.60 48.16 T-130 1-1/4” 39.51 65.51 3.0116 4.9939 23.74 71.83 20.90 54.73 T-131 2” 80.04 132.66 2.6508 4.3933 27.43 77.08 23.49 58.02 T-132 1-1/2” 80.04 132.66 4.4295 7.3412 24.86 72.42 21.69 55.14 T-133 1-1/4” 39.04 64.78 2.9761 4.9384 23.18 70.25 20.51 53.62 T-134 2” 79.32 131.53 2.6268 4.3559 26.94 75.79 23.15 57.11 T-135 1-1/2” 79.32 131.53 4.3894 7.2786 24.41 71.19 21.37 54.28 T-136 1-1/4” 38.69 64.23 2.9491 4.8962 22.76 69.06 20.21 52.78 T-137 2” 79.77 132.26 2.6419 4.3801 26.61 74.96 22.92 56.53 T-138 1-1/2” 79.77 132.26 4.4145 7.3191 24.05 70.32 21.12 53.67 T-139 1-1/2” 39.41 65.38 2.1808 3.6178 23.93 68.98 21.03 52.72 T-14 4” 713.47 1,050.43 5.481 8.069 26.68 59.16 22.57 45.42 T-140 2” 78.44 130.16 2.5977 4.3105 26.45 74.52 22.81 56.22 T-141 1-1/2” 78.44 130.16 4.3407 7.2028 23.98 70.00 21.07 53.44 T-142 1-1/4” 38.17 63.42 2.9098 4.8350 22.16 67.92 19.79 51.98 T-143 2” 78.47 130.21 2.5988 4.3122 26.37 74.29 22.75 56.06 T-144 1-1/2” 78.47 130.21 4.3425 7.2056 23.89 69.78 21.01 53.29 T-145 1-1/4” 38.27 63.58 2.9176 4.8470 22.28 67.69 19.87 51.81 T-146 2” 78.44 130.16 2.5976 4.3103 26.34 74.23 22.73 56.02 T-147 1-1/2” 78.44 130.16 4.3406 7.2025 23.87 69.72 20.99 53.24 T-148 1-1/4” 38.25 63.55 2.9163 4.8449 22.26 67.63 19.86 51.77 T-15 4” 567.90 876.87 4.362 6.7359 26.64 73.09 22.54 55.22 T-16 4” 424.54 701.86 3.261 5.3915 26.73 72.40 22.60 54.73 T-17 4” 282.57 467.20 2.171 3.5889 26.93 72.24 22.75 54.62 T-18 4” 141.20 233.47 1.085 1.7934 27.13 72.38 22.88 54.71 T-19 6” 1,163.57 1,868.41 3.9385 6.3243 30.17 76.44 25.03 57.72 T-2 6” 1,200.00 1,993.76 5.224 8.6789 43.43 96.77 31.55 68.07 T-20 6” 1,019.01 1,636.22 3.4492 5.5384 30.08 76.77 24.96 57.80 T-21 6” 865.33 1,389.92 2.9290 4.7047 30.08 76.52 24.96 57.63 T-22 4” 713.21 1,146.07 5.4787 8.8038 25.98 71.93 22.07 54.40 T-23 4” 567.69 912.52 4.3608 7.0097 25.94 67.66 22.05 51.40 T-24 4” 424.42 682.36 3.2602 5.2417 26.06 67.21 22.13 51.08 T-25 4” 282.47 454.19 2.1698 3.4889 26.25 67.14 22.27 51.03 T-26 4” 141.15 226.96 1.0842 1.7435 26.45 67.25 22.40 51.11 T-27 4” 637.82 1,057.37 4.8996 8.1224 29.00 79.27 24.20 59.56 T-28 4” 555.49 921.13 4.2671 7.0758 28.45 79.09 23.81 59.44
Pipe DN
Flujo min (gal/min)
Flujo máx.
(gal/min
Vel.
mín.
(m/s)
Vel.
máx.
(m/s)
P.
Estática min.
(psig)
P.
Estática máx.
(psig)
HGL min.
(m)
HGL máx.
(m) T-29 4” 474.49 786.98 3.6449 6.0454 28.13 77.58 23.59 58.37
T-3 6” 1,200.00 1,993.76 4.062 6.7487 43.18 97.00 31.87 69.23 T-31 4” 315.13 522.79 2.4207 4.0159 27.84 75.99 23.38 57.26 T-32 4” 235.35 390.53 1.8079 2.9999 27.84 75.70 23.38 57.05 T-33 4” 156.91 260.37 1.2053 2.0001 27.88 75.57 23.41 56.96 T-34 4” 78.44 130.16 0.6025 0.9998 27.94 75.57 23.45 56.96 T-35 2” 141.20 233.47 4.676 7.7318 24.97 68.12 21.51 51.72 T-36 1” 31.91 53.04 4.338 7.2108 14.55 55.10 14.43 42.96 T-37 1-1/4” 69.10 114.41 5.268 8.7219 19.61 65.56 18.00 50.07 T-38 1-1/4” 72.10 119.06 5.496 9.0762 21.34 65.11 19.21 49.75 T-39 1” 33.30 55.21 4.527 7.5060 15.85 59.63 15.35 46.15 T-4 6” 1,200.00 1,993.76 4.062 6.7487 41.92 94.76 31.39 68.16 T-40 2” 141.37 233.74 4.682 7.7406 25.02 68.27 21.55 51.82 T-41 1” 31.95 53.10 4.343 7.2191 14.58 55.23 14.46 43.05 T-42 1-1/4” 69.19 114.54 5.274 8.7319 19.66 65.71 18.03 50.17 T-43 1-1/4” 72.18 119.19 5.503 9.0865 21.39 65.25 19.24 49.85 T-44 1” 33.34 55.27 4.533 7.5146 15.89 59.77 15.37 46.24 T-45 2” 141.97 234.66 4.702 7.7712 25.23 68.80 21.70 52.19 T-46 1” 32.08 53.31 4.362 7.2479 14.71 55.66 14.55 43.35 T-47 1-1/4” 69.48 115.00 5.297 8.7665 19.83 66.22 18.15 50.53 T-48 1-1/4” 72.49 119.66 5.526 9.1223 21.57 65.76 19.37 50.21 T-49 1” 33.48 55.49 4.552 7.5445 16.02 60.24 15.47 46.57 T-5 6” 1,200.00 1,993.76 4.062 6.7487 38.64 85.00 30.98 61.69 T-50 2” 143.36 211.02 4.748 6.988 25.71 55.91 22.04 43.13 T-51 1” 32.40 54.01 4.405 7.3423 15.00 57.10 14.75 44.36 T-52 1-1/4” 70.17 116.48 5.349 8.8797 20.22 67.91 18.42 51.72 T-53 1-1/4” 73.20 107.64 5.580 8.206 21.99 53.40 19.67 41.51 T-54 1” 33.81 58.53 4.597 7.9567 16.34 66.89 15.69 51.25 T-55 2” 145.57 214.12 4.821 7.091 26.49 57.52 22.58 44.26 T-56 1” 32.91 48.60 4.473 6.607 15.47 46.39 15.08 36.83 T-57 1-1/4” 71.25 104.91 5.431 7.997 20.84 55.33 18.86 42.87 T-58 1-1/4” 74.32 109.22 5.666 8.326 22.66 54.94 20.14 42.60 T-59 1” 34.34 59.52 4.668 8.0911 16.85 69.13 16.05 52.83 T-6 6” 1,200.00 1,993.76 4.062 6.7487 37.60 81.51 30.25 61.13 T-60 2” 148.99 218.93 4.934 7.250 27.72 60.07 23.45 46.05 T-61 1” 33.69 49.70 4.580 6.757 16.22 48.48 15.61 38.31 T-62 1-1/4” 72.93 107.27 5.559 8.177 21.83 57.79 19.55 44.60 T-63 1-1/4” 76.06 111.66 5.798 8.512 23.73 57.39 20.89 44.32 T-64 1” 35.15 51.76 4.778 7.036 17.65 52.50 16.62 41.13
Pipe DN
Flujo min (gal/min)
Flujo máx.
(gal/min
Vel.
mín.
(m/s)
Vel.
máx.
(m/s)
P.
Estática min.
(psig)
P.
Estática máx.
(psig)
HGL min.
(m)
HGL máx.
(m) T-65 2” 149.64 219.85 4.956 7.281 27.95 60.56 23.61 46.40 T-66 1” 33.84 49.91 4.600 6.786 16.36 48.89 15.71 38.59 T-67 1-1/4” 73.25 107.72 5.584 8.212 22.02 58.27 19.69 44.94 T-68 1-1/4” 76.39 112.13 5.824 8.548 23.93 57.86 21.04 44.65 T-69 1” 35.30 51.97 4.799 7.066 17.81 52.94 16.73 41.44 T-7 6” 1,200.00 1,993.76 4.062 6.7487 37.43 81.30 30.13 60.99 T-70 2” 150.48 221.03 4.983 7.320 28.26 61.20 23.83 46.85 T-71 1” 34.03 50.19 4.626 6.823 16.55 49.41 15.84 38.96 T-72 1-1/4” 73.66 108.30 5.615 8.256 22.26 58.89 19.86 45.37 T-73 1-1/4” 76.82 112.73 5.856 8.594 24.20 58.47 21.22 45.08 T-74 1” 35.50 52.25 4.826 7.104 18.01 53.51 16.87 41.84 T-75 2” 37.42 55.02 1.239 1.822 30.92 66.66 25.95 50.69 T-76 1” 37.42 55.02 5.087 7.481 20.01 59.23 18.27 45.87 T-77 1-1/4” 37.42 55.02 2.853 4.195 29.01 64.99 24.61 49.91 T-8 6” 1,200.00 1,927.14 4.062 6.5231 33.49 80.38 27.51 60.34 T-80 2” 36.43 58.73 1.2066 1.9449 30.82 79.27 25.88 59.56 T-83 1-1/4” 36.43 58.73 2.7775 4.4769 28.76 77.44 24.43 58.67 T-84 1” 36.43 58.73 4.9533 7.9840 18.97 70.34 17.54 53.68 T-85 2” 144.56 232.20 4.7873 7.6896 25.08 74.71 21.84 56.35 T-86 1” 30.37 49.18 4.1283 6.6864 13.18 49.64 13.47 39.12 T-87 1-1/4” 66.58 107.35 5.0757 8.1837 18.63 63.34 17.31 48.76 T-88 1-1/2” 77.98 124.84 4.3150 6.9086 22.98 64.73 20.37 49.74 T-89 1-1/2” 38.52 61.71 2.1316 3.4148 22.86 61.46 20.28 47.43 T-9 6” 1,200.00 1,765.26 4.062 5.975 30.87 71.01 25.51 53.90 T-90 2” 153.68 246.30 5.0894 8.1566 23.99 73.30 21.07 55.37 T-91 1-1/4” 37.54 60.25 2.8616 4.5934 21.43 60.87 19.28 47.02 T-92 1-1/2” 77.00 123.44 4.2610 6.8308 23.02 62.67 20.40 48.29 T-93 1-1/2” 76.68 122.86 4.2433 6.7988 22.23 62.70 19.84 48.31 T-94 1-1/2” 37.88 60.73 2.0961 3.3604 22.11 59.52 19.75 46.07 T-95 2” 152.12 243.84 5.0377 8.0753 23.88 72.82 21.00 55.03 T-96 1-1/4” 36.88 59.21 2.8118 4.5141 20.69 58.80 18.75 45.56 T-97 1-1/2” 75.66 121.31 4.1870 6.7132 22.23 62.44 19.84 48.12 T-98 1-1/2” 76.46 122.53 4.2310 6.7806 22.10 62.37 19.74 48.07 T-99 1-1/2” 37.77 60.56 2.0900 3.3515 21.98 59.20 19.66 45.85 Fuente: AFT Fathom V11.0
• En la tabla 5.4, se muestra el listado de materiales del proyecto, modelado e integrado con la ayuda de los softwares´s de Autodesk (AutoCAD Plant 3D y Navisworks Manage V2022) con las otras disciplinas.
Tabla 5.4 Listado de materiales
DESCRIPTION SIZE / ND
(in)
SCH / CLASS
QTY (m y/o und.)
U. WEIGHT (kg)
T. WEIGHT (kg) PIPE CS, SEAMLESS
PIPE, SEAMLESS, ASTM A53 Gr B, ASME B36.10, MNPT ENDS, ASME B1.20.1 1" 80 97.50 3.24 315.90 PIPE, SEAMLESS, ASTM A53 Gr B, ASME B36.10, MNPT ENDS, ASME B1.20.1 1 1/4" 80 65.61 4.47 293.26 PIPE, SEAMLESS, ASTM A53 Gr B, ASME B36.10, MNPT ENDS, ASME B1.20.1 1 1/2" 80 7.74 5.41 41.90 PIPE, SEAMLESS, ASTM A53 Gr B, ASME B36.10, MNPT ENDS, ASME B1.20.1 2" 80 15.48 7.48 115.78 PIPE, SEAMLESS, PE, ASTM A53 Gr. B, GROOVED ENDS, ASME B36.10M 4" 40 48.91 16.07 786.03 PIPE, SEAMLESS, PE, ASTM A53 Gr. B, GROOVED ENDS, ASME B36.10M 6" 40 28.33 28.26 800.49
PIPE HDPE, PE4710
PIPE HDPE, PE4710 ASTM D3350 CELL 445574C, PLAIN END 6" SDR 11 8.95 7.44 66.59
45° ELBOW STYLE 003
45° ELBOW STYLE 003, ASTM A536 GR 65-45-12, GROOVED ENDS, DUCTILE IRON 6" 150 8 5.31 42.48 45° ELBOW, ASTM A105 FNPT
45° ELBOW, ASTM A105 FNPT, FORGED, ASME B16.11, ASME B1.20.1 1" 3000 2 1.05 2.10
90° ELBOW, ASTM A105 FNPT
90° ELBOW, ASTM A105 FNPT, FORGED, ASME B16.11, ASME B1.20.1 1" 3000 39 1.14 44.46
90° ELBOW, ASTM A105 FNPT, FORGED, ASME B16.11, ASME B1.20.1 1 1/4" 3000 44 1.42 62.48 90° ELBOW, ASTM A105 FNPT, FORGED, ASME B16.11, ASME B1.20.1 2" 3000 44 2.92 128.48
DESCRIPTION SIZE / ND (in)
SCH / CLASS
QTY (m y/o und.)
U. WEIGHT (kg)
T. WEIGHT (kg) 90° ELBOW, STYLE 001
90° ELBOW, STYLE 001, ASTM A536 GR 65-45-12, GROOVED ENDS, DUCTILE IRON 6" 150 8 8.3 66.40 90° ELBOW HDPE CLASS 200 PE4710
90" ELBOW HDPE CLASS 200 PE4710, ASTM F714 6" SDR 11 1 5.6 5.60
CONCENTRIC REDUCER ASTM A536, STYLE 50
CONCENTRIC REDUCER, ASTM A536, Gr. 65-45-12, STYLE 50 GROOVED ENDS 6"x4" 150 2 2.9 5.80 COUPLING REDUCER, ASME B16.11
COUPLING REDUCER ASTM A105, FNTP, ASME B16.11, ASME B1.20.1 1"x3/4" 3000 80 0.75 60.00 COUPLING REDUCER ASTM A105, FNTP, ASME B16.11, ASME B1.20.1 1 1/4"x3/4" 3000 44 1.15 50.60 COUPLING REDUCER ASTM A105, FNTP, ASME B16.11, ASME B1.20.1 1 1/2"x1
1/4" 3000 8 2.1 16.80
COUPLING REDUCER ASTM A105, FNTP, ASME B16.11, ASME B1.20.1 2"x1 1/2" 3000 44 2.55 112.20 CROSS MECHANICAL ASTM A536 STYLE 920N
CROSS MECHANICAL ASTM A536 STYLE 920N, GROOVED OUTLET, DUCTILE IRON 4"x2"x2" 150 11 2.72 29.92 CROSS MECHANICAL ASTM A536 STYLE 920N, GROOVED OUTLET, DUCTILE IRON 6"x2"x2" 150 7 3.63 25.41
CAP
CAP ASTM A536 STYLE 006, GR 65-45-12, GROOVED ENDS, DUCTILE IRON 4" 150 3 1.09 3.27 HEX CAP ASTM A105
HEX CAP ASTM A105, 3000 LB, FNPT, ASME B16.11 1" 3000 1 0.75 0.75
FLEXIBLE COUPLING STYLE 75 ASTM A536, DUCTIL IRON
FLEXIBLE COUPLING STYLE 75, ASTM A536 GR 65-45-12, GROOVED ENDS 6" 150 10 3.17 31.70
DESCRIPTION SIZE / ND (in)
SCH / CLASS
QTY (m y/o und.)
U. WEIGHT (kg)
T. WEIGHT (kg) RIGID COUPLING STYLE 009N
RIGID COUPLING 4" ND, ASTM A536, GR 45-65-12 VICTAULIC, STYLE 009N 4" 150 6 1.30 7.80 RIGID COUPLING 6" ND, ASTM A536, GR 45-65-12 VICTAULIC, STYLE 009N 6" 150 30 2.72 81.60
TEE EQUAL STYLE 002, ASTM A536 GR. 65-45-12
TEE EQUAL STYLE 002, ASTM A536 Gr. 65-45-12, GROOVED ENDS 6" 150 1 10.23 10.23
TEE EQUAL ASTM A105, 3000LB FORGED
TEE EQUAL 90° ASTM A105, 3000LB FORGED, ASME B16.11 1" 3000 1 2.85 2.85
TEE RED 90° ASTM A105 FNTP
TEE RED 90° ASTM A105, FNTP, ASME B16.11, ASME B1.20.1 1 1/4"x1" 3000 36 1.56 56.16 TEE RED 90° ASTM A105, FNTP, ASME B16.11, ASME B1.20.1 1 1/2"x1" 3000 8 3.15 25.20
TEE REDUCING STYLE 25, ASTM A536 Gr. 65-45-12
TEE REDUCING STYLE 25, ASTM A536 Gr. 65-45-12, GROOVED ENDS, DUCTILE IRON 6"x6"x4" 150 1 11.34 11.34 T-MECHANICAL, ASTM A536, STYLE 920N, DUCTILE IRON
T-MECHANICAL, ASTM A536 Gr. 65-45-12, STYLE 920N, GROOVED OUTLET 4"x2"" 150 8 2.26 18.08 ALARM CHECK VALVE ASTM A536, UL/FM
ALARM CHECK VALVE, ASTM A536, DUCTILE IRON, GROOVED ENDS, UL/FM 6" 300 1 43.10 43.10 GATE VALVE 771H OS&Y VICTAULIC
GATE VALVE OS&Y ASTM A536, DUCTILE IRON, GROOVED ENDS, UL/FM 6" 150 1 47.54 47.54 BALL VALVE 300 LB FULL PORT, BRONZE
BALL VALVE 300 LB FULL PORT, CAST RED BRONZE 1" 300 1 0.81 0.81
UPRIGHT SPRINKLER K=8.0, SR
UPRIGHT SPRINKLER K=8.0, VICTAULIC V3402 SR, BRONZE 3/4" 175 98 0.68 66.64
DESCRIPTION SIZE / ND (in)
SCH / CLASS
QTY (m y/o und.)
U. WEIGHT (kg)
T. WEIGHT (kg) BACK UP RING, ASTM A536 GR 65-45-12
BACK UP RING, ASTM A536 GR 65-45-12, CL 150 6" 150 1 8.30 8.30
FLANGE ADAPTERS (GASKET EPDM) STYLE 744
FLANGE ADAPTERS (GASKET EPDM) STYLE 744, ASTM A356 GR. 65-45-12 6" 150 1 1.84 1.84 FLANGE ADAPTER PE4710 ASTM F714
FLANGE ADAPTER PE4710 ASTM F714, SDR 11, CL 200 6" 200 1 4.20 4.20
GASKET RING FACE, THK = 3MM, EPDM
GASKET, FLAT, 6" ND, 1/8" THK, 150 LB, RF, ASME B16.21 6" 150 1 0.10 0.10
STUD BOLT / 2 HEAVY HEX NUTS
STUD BOLT 3/4", ASTM A193, B7 W/2 HEX. NUT ASTM A194, 2 WASHER, ASTM F436 6" 150 1 3.60 3.60 Fuente: Elaboración propia.
5.1.2 Gráficos.
Los gráficos más relevantes que se obtuvieron de los cálculos hidráulicos son los siguientes.
Figura 5.1 Gradiente hidráulico vs Elevación Fuente: AFT Fathom V11.0
Figura 5.2 Caída de presión estática Fuente: AFT Fathom V11.0 0.0
5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0
1.0 6.0 11.0 16.0 21.0 26.0 31.0 36.0 41.0
Gradiente hidráulico (m)
Longitud de flujo (m)
Gradiente hidráulico Elevación
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0
1.0 6.0 11.0 16.0 21.0 26.0 31.0 36.0 41.0
Presiónestática (psig)
Longitud de flujo (m)
Presión estática
5.2 Discusión e interpretación de resultados.
• Las presiones de diseño mostrados en la tabla 5.1 representan el 1.25 de las presiones nominales (presiones de operación), en ese sentido la presión mínima de operación del sistema es de 40 psi y la máxima de 75 psi, con un caudal mínimo de 930 gpm y un máximo de 1465 gpm. Los parámetros de diseño mostrados en la tabla 5.1 garantizan que las condiciones de operación no sobrepasen los valores máximos indicados, principalmente en casos de cortes de energía o cierre de válvulas, los cuales producen cambios considerables de presión.
• Para mantener presiones de requerimiento bajas (ver tablas 5.1, 5.2 y 5.3), en el capítulo 4.2 se seleccionó el factor K del rociador; como se aprecia en la tabla 4.4, en el caso de un factor K = 5.6 (el más usado en riesgos ligeros y ordinarios), la presión es más del doble que con un factor K = 8.0, haciendo que las presiones requeridas por los sistemas sean relativamente altas, esto hace que se sobredimensione los sistemas de bombeo (principalmente las bombas Jockey, encargados de suministrar presión). Esto se evitaría solo considerando elegir un K mayor independientemente del riesgo en el que se encuentre el recinto, incrementando un poco la densidad de diseño para cumplir con la presión mínima de 7 psi.
• En la tabla 5.4 se muestra el listado de materiales del proyecto, conforme al capítulo 4.11 y a la clasificación de materiales de tuberías (Documento, Clasificación de Materiales de Tuberías “Piping Material Classification”, Refinería de Talara, 2019). En el Anexo 3 se detalla esta información.
• En la figura 5.1, se aprecia que la curva de gradiente hidráulico se mantiene por encima de la curva de elevación (escenario 1), esto garantiza una presión estática positiva en el sistema de tuberías en todo momento, minimizando el riesgo a que se produzcan casos de cavitación producidas por presiones negativas.
• El golpe de ariete se produce en casos de cambios bruscos del sentido de flujo, esto produce incrementos y caídas considerables de presión, generando ruidos, vibraciones, fallas en válvulas o accesorios, etc. En la figura 5.2 se aprecia que la caída de presión a través de la línea de tubería más crítico (escenario 1) es progresivo y con poca pendiente, esto denota que las tuberías
tienen mayor capacidad de soportar cambios de presión cuando se presente un fenómeno de golpe de ariete.
Por lo indicado, se valida la importancia de establecer rangos de velocidad relativamente cortos en los diseños hidráulicos de tuberías.
• En la tabla 5.4 se aprecia que la cantidad total de rociadores es de 96 unidades, pero en la figura 4.8 solo se cuenta un total de 88, esto es porque se requieren como repuesto un mínimo de 6 unidades para una instalación con menos de 300 rociadores (NFPA 13, 2019 p.129).
5.3 Aportes y aplicaciones.
A continuación, presentamos los aportes y aplicaciones más importantes del presente proyecto.
• Se desarrolla diferentes enfoques y criterios de análisis para la obtención de los datos de diseño, los cuales complementa a los ya establecidos por la normativa internacional NFPA 13. La normativa NFPA 13 es una herramienta de regulación y recomendación, pero no de diseño; debemos analizar e interpretar los datos obtenidos en los cálculos y validar si cumplen o no con la normativa, y realizar los ajustes necesarios en los casos que se requiera. Lo descrito se refleja a lo largo del desarrollo del capítulo IV.
• El diseño del sistema de rociadoras automáticos desarrollado en el presente proyecto, refleja los lineamientos de un correcto diseño, análisis y cálculo de estos sistemas en cumplimiento con la normativa NFPA 13, reglamentación DS 052-93-EM y las buenas prácticas (Global Practices) en SCI; por ende, servirá de referencia para futuros proyectos relacionados.
• En el capítulo 4.10.3 se utilizó el software AFT Fathom V11.0 para la realización de los cálculos hidráulicos. Esta herramienta nos ayudó a optimizar enormemente el tiempo de análisis y cálculo, el cual evidentemente es mucho menor que con el método tradicional usando plantillas de cálculo en Excel, principalmente por la facilidad en la evaluación de escenarios de cálculo (casos hidráulicamente más críticos) y adecuado dimensionado de tuberías reduciendo costos de suministro.
El uso de este software (AFT Fathom) es un aporte importante para aplicarse en futuros proyectos no solo en sistemas de rociadores, si no en el cálculo de
bombas, sistemas de impulsión y en otros rubros tales como minería y plantas industriales y de energía. Sin duda un software muy potente y ligero.
• En el capítulo 4.11, se utilizó herramientas BIM para el modelado del sistema de rociadores, tales como los software´s de la plataforma de Autodesk (AutoCAD Plant 3D y Navisworks V2022). Estas herramientas de modelación e integración con las diferentes disciplinas optimizan los procesos constructivos, ayudando a realizar preensambles (spools), antes de su montaje final en campo y además de evitar interferencias, el cual es la razón principal de los retrasos en la industria de la construcción. Estos problemas se van mejorando con la implementación de software´s BIM, cada vez más necesarios.
• La clasificación de materiales de tuberías “piping class”, estandariza el uso correcto de los materiales de tuberías (tuberías, accesorios, válvulas, tornillería, etc.) de acuerdo con el servicio y presiones recomendados de operación; en base a las diferentes normativas internacionales de la ASTM, ASME, AWWA, API, etc. En el presente trabajo se hace uso de esta herramienta muy importante que mejora los estándares de calidad en los diferentes proyectos de ingeniería.
• Este proyecto tiene nivel de ingeniería de detalle; lo desarrollado en los capítulos IV y V, así como la clasificación de tuberías (piping material classification) y planos mostrados en los Anexos 3 y 4, pueden ser usados como referencia en los diseños de ingeniería básica avanzada o de detalle.
CONCLUSIONES
1. Los parámetros de operación requeridos por el sistema de rociadores automáticos mostrada en la tabla 5.1, son el resultado del análisis y cálculo de los 3 escenarios desarrollados en el capítulo 4.10.3 y las condiciones de operación máximas en el capítulo 4.10.4. Estos valores garantizarán un funcionamiento óptimo del sistema de rociadores automáticos instalados en el ambiente “Sótano de cables”.
2. Los resultados obtenidos y mostrados en las tablas 5.1, 5.2 y 5.3 cumplen con los requisitos de diseño y protección en SCI, así mismo respetando los lineamientos y recomendaciones de la NFPA 13.
3. El anillo de extinción (ø8”) que suministra al sistema de rociadores tiene un caudal y presión de diseño de 2300 gpm y 112.1 psig tal como se muestra en la tabla 4.7, estos valores son mayores a lo establecido en la tabla 5.1;
garantizando así, el suministro de agua y presión.
4. De acuerdo con lo descrito en el ítem 3 y lo mostrado en la tabla 5.2, las presiones de los rociadores no sobrepasan las presiones máximas de operación (175 psi); por ende, el sistema no requiere la implementación de una válvula reguladora de presión.
5. Un correcto análisis del riesgo de la ocupación, distribución eficiente de rociadores en el recinto, tipo de rociador aplicable con un factor K de descarga adecuado; tal como se desarrolló a lo largo del capítulo 4.1, garantizan que el alcance del chorro de agua de los rociadores llegue a todos los puntos del ambiente a proteger; la efectividad de los cálculos hidráulicos y dimensionado de tuberías dependen mucho de ello.
6. En el capítulo 4.1.4 se desarrolló el tipo de rociador aplicable al proyecto, en la cual se demostró que los rociadores de cobertura extendida solo son recomendables para vanos relativamente grandes o techos planos sin obstrucciones.
7. La cantidad total de rociadores requeridos para la protección adecuada y que estos alcancen todos los espacios del ambiente “Sótano de cables” es de 88 unidades.
8. Los sistemas de tubería húmeda son los sistemas más utilizados e hidráulicamente más eficientes (requieren menos consumo de agua), sobre todo por su bajo costo de instalación y mantenimiento, además de causar menos daño a las instalaciones y equipos al momento de extinguir incendios.
9. En el desarrollo del capítulo 4.11, se evidenció que la distribución de rociadores y el trazado de tuberías fue la correcta, solo se hicieron algunos cambios no sustanciales referentes a elevaciones e interferencias. Lo descrito denota un buen diseño, optimizando los tiempos de modelado y edición de planos de ingeniería.
10. Al finalizar este proyecto, podemos afirmar haber alcanzado los objetivos descritos en el capítulo 1.3.2, logrando que el ambiente “Sótano de cables” este protegido adecuadamente ante un posible incendio; así como también cooperar impartiendo conocimientos para el desarrollo de Sistemas Contra Incendios más seguros, eficientes y sustentables en el tiempo.
RECOMENDACIONES
1. Es importante tener en cuenta el orden jerárquico en los procedimientos de diseño, análisis y cálculo de los sistemas de rociadores, tal como se describe a lo largo del capítulo IV; esto con el fin de evitar vacíos y por consiguiente tomar decisiones equivocadas que nos llevará a desarrollar diseños deficientes.
2. Para el diseño de sistemas de rociadores y en general SCI, se requiere la comprensión e interpretación correcta de las normativas de la NFPA y dominio de los conceptos a ser utilizados. Estas normas se van actualizando cada cierto tiempo, de modo que se recomienda usar las nuevas actualizaciones; así mismo, la NTP indica que las normas que sirven de referencia en los diseños de SCI deben ser de la última edición vigente.
3. Para determinar correctamente el número de rociadores a analizar, sobre todo en recintos irregulares, se recomienda verificar si realmente la cantidad calculada, cubre el área de diseño mínimo. En el caso que no cumpla se deben hacer los ajustes necesarios, así como se describe en el capítulo 4.5.
4. Todas las válvulas y rociadores que formarán parte del sistema de rociadores automáticos deben estar certificados y/o aprobados por UL/FM.
5. El uso de software´s especializados ayudan a mejorar los diseños hidráulicos y dimensionado de tuberías óptimos con presiones de trabajo relativamente bajas, sobre todo nos permiten analizar diferentes escenarios de cálculo. Se recomienda el uso de estos programas para la presentación de mejores diseños en el menor tiempo posible.
6. Para el desarrollo de la ingeniería es siempre primordial la verificación en campo si la geometría y sobre todo las dimensiones que se muestran en los planos
entregados por el cliente, estén de acuerdo a lo construido; caso contrario hacer las actualizaciones necesarias, antes de realizar los diseños.
7. Debemos tener en cuenta que la normas de la NFPA son herramientas de regulación y de recomendación, en ese sentido hay muchos aspectos no contemplados en ellos, los cuales debemos de complementar con otros criterios propios de la hidráulica de tuberías, documentos como “Criterios de Diseño de Tuberías” y normas tales como UL o FM.
8. Generalmente los sistemas de rociadores se complementan con tomas para mangueras y conexión siamesa para bomberos, los cuales se derivan del montante de alimentación (Riser). Se recomienda verificar si la edificación cuenta con sistemas de mangueras y/o gabinetes independientes, además de que si hay hidrantes cercanos al montante los cuales reemplazan en la mayoría de los casos a las conexiones siamesa.
9. Se aconseja usar los software´s de diseño 3D para el modelado de sistemas de tuberías y equipos, esto ayuda en la optimización de tiempos de modelado, edición de planos y sobre todo en la etapa de construcción reduciendo las interferencias, que en la mayoría de los casos provocan retrasos considerables.