El primer paso fundamental es realizar un Análisis de Riesgo de Incendio (ARI). El propósito de este análisis es determinar el resultado esperado de un conjunto específico de condiciones llamado “escenario”, que incluye las dimensiones del área, los materiales manipulados (como gas natural o condensados) y el número de personas expuestas.
Para efectos de cálculo, el ARI supone que el incendio ocurrirá con una probabilidad del 100%. Se dividen las instalaciones por “Áreas de fuego”, separadas por distancias suficientes o barreras resistentes al fuego. El riesgo mayor se identifica como aquella área o equipo que, por su naturaleza, tamaño o peligrosidad, demanda la mayor cantidad de agua (gasto y presión) para su control y enfriamiento. Por ejemplo, en una estación de compresión, los compresores de gas suelen representar el riesgo mayor debido a la alta inflamabilidad del producto y la complejidad del equipo.
- Factores que Integran la Demanda Total de Agua
El volumen de almacenamiento no se limita solo al agua que se arroja directamente al fuego. Para calcular el flujo total necesario (caudal), se deben sumar varios componentes críticos:
- Agua para la extinción: El caudal necesario para sofocar o controlar las llamas directamente.
- Agua para enfriamiento del equipo afectado: En equipos que manejan gases inflamables, se requiere enfriar la superficie para evitar fallas estructurales o explosiones por sobrepresión.
- Agua para protección de exposiciones: Se debe suministrar agua a las instalaciones colindantes que reciban radiación de calor del escenario principal para evitar que el incendio se propague.
- Reserva suplementaria para mangueras y monitores: Se debe prever un flujo adicional para el uso de hidrantes manuales y monitores que operen simultáneamente con los sistemas automáticos.
- Metodología de Cálculo del Caudal (GPM)
El cálculo del flujo se basa en la densidad de aplicación multiplicada por la superficie expuesta. Las normas como la NFPA 15 definen densidades específicas según el riesgo:
- Recipientes a presión (separadores): Requieren una tasa mínima de 0.25 gpm/ft² de superficie expuesta. Para el cálculo, se debe obtener el área total del cuerpo y las tapas del recipiente.
- Equipos dinámicos (compresores): Debido a la presencia de sellos mecánicos y sistemas de lubricación, la tasa es mayor, generalmente 0.50 gpm/ft² de la superficie proyectada del equipo.
- Áreas de derrame (trampas de diablos): Se utiliza una densidad de 0.30 gpm/ft² sobre el área protegida para controlar incendios de charco.
Ejemplo práctico de cálculo de demanda: Si un compresor tiene una superficie total estimada (incluyendo sistema de lubricación) de 1,522 ft², el cálculo sería: 1,522ft2×0.50gpm/ft2=761gpm. A este valor se le deben sumar, por ejemplo, 250 gpm adicionales para la protección suplementaria de chorros de mangueras, resultando en una demanda total de 1,011 gpm para ese escenario.
- Determinación del Tiempo de Autonomía
Una vez obtenida la demanda de flujo (en galones por minuto), el siguiente factor es el tiempo de servicio ininterrumpido. Este tiempo depende de la clasificación de la instalación y la peligrosidad de los materiales.
En instalaciones industriales de alto riesgo, como estaciones de compresión de gas natural o plantas petroleras, el estándar común para el combate de incendio es de 2 horas (120 minutos). Este periodo garantiza que las brigadas y sistemas automáticos tengan suficiente agua para controlar el evento antes de que se agote la reserva.
- La Fórmula del Almacenamiento Total
El cálculo final del almacenamiento se obtiene mediante la multiplicación simple del flujo del riesgo mayor por el tiempo de autonomía requerido:
Flujo (gpm)×Tiempo (minutos)=Almacenamiento Total (galones).
Siguiendo el ejemplo anterior: 1,011gpm×120minutos=121,320galones.
Este volumen total debe convertirse a metros cúbicos para el diseño físico del tanque o cisterna (en este caso, aproximadamente 459.24 m³).
- Características Físicas del Almacenamiento
El agua puede provenir de un abastecimiento primario (presas, lagos, ríos o el mar) o un abastecimiento secundario (tanques de almacenamiento o cisternas). El contenedor seleccionado debe cumplir con requisitos técnicos para asegurar que el agua esté disponible cuando se necesite:
- Tanques: Suelen ser verticales, atmosféricos, de techo fijo y con recubrimiento interno anticorrosivo. Deben diseñarse bajo estándares como API 650 y NFPA 22.
- Placa Antivórtice: Es un componente crítico de acero que se instala en la succión del tanque. Su función es evitar que se formen remolinos que introduzcan aire en la tubería, lo cual reduciría drásticamente la eficiencia de las bombas contra incendio.
- Ubicación: Los tanques deben estar localizados a distancias seguras de las áreas de proceso para que su integridad no se vea afectada por el mismo incendio que intentan combatir.
- Verificación mediante Ingeniería de Detalle
El cálculo teórico del almacenamiento debe validarse mediante cálculos hidráulicos utilizando software especializado (como «THE» SPRINKLER). Estos programas permiten simular la red de tuberías (nodos) y verificar que la bomba seleccionada y el volumen de agua almacenado puedan entregar la presión residual mínima requerida (generalmente 100 psi en el punto más remoto).
En conclusión, el cálculo del almacenamiento para el riesgo mayor integra un ARI detallado, la aplicación de densidades normativas de flujo, la consideración de la radiación a equipos adyacentes y la determinación de un tiempo de autonomía seguro. Este proceso asegura que el sistema base agua, el agente extintor más eficaz por su capacidad de enfriamiento y abundancia, sea capaz de preservar la vida humana y la continuidad operativa de la instalación
