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Aug 20, 2023

Presión de prueba

Cada mañana, en el cambio de turno, los bomberos de toda América del Norte realizan comprobaciones diarias de los aparatos y mantenimiento de rutina de sus equipos. POR BILL GUSTIN Cada mañana en el cambio de turno,

Cada mañana, en el cambio de turno, los bomberos de toda América del Norte realizan comprobaciones diarias de los aparatos y mantenimiento de rutina de sus equipos.

POR BILL GUSTÍN

Cada mañana, en el cambio de turno, los bomberos de toda América del Norte realizan comprobaciones diarias de los aparatos y mantenimiento de rutina de sus equipos. Una parte vital de la revisión de un aparato implica operar la bomba de modo que pueda depender de ella para obtener agua. Generalmente, esto implica activar la bomba, operar el cebador y abrir completamente todas las válvulas de entrada y descarga mientras sus tapas están en su lugar. Esto “ejercita” las válvulas y facilita la verificación de los medidores de descarga. A esto le sigue cerrando las válvulas de descarga y aliviando la presión accionando sus respectivas válvulas de purga. Las válvulas se lubrican ocasionalmente para garantizar que funcionen fácilmente. Ninguna prueba diaria de la bomba estaría completa sin operar su válvula de alivio o su gobernador de control automático de presión y la válvula de transferencia en bombas de dos etapas. Cuando las temperaturas están por encima del punto de congelación, los ingenieros conductores concienzudos conectarán su aparato a una boca de riego y harán fluir agua a través de cada descarga. También lavarán periódicamente la bomba del aparato y lo harán después de cada operación de extracción.

Los ingenieros experimentados se dan cuenta de la importancia de ejercitar y lubricar con frecuencia cada válvula de una bomba y comprenden que sin un uso frecuente y un mantenimiento adecuado, las válvulas pueden resultar difíciles de operar o no abrirse completamente debido a la corrosión. Por ejemplo, mi departamento descubrió recientemente que la corrosión había congelado las válvulas de alivio de admisión de algunos aparatos. Causamos este problema al no ejercitar periódicamente las válvulas. Esto implica elevar la presión de entrada de la bomba por encima del ajuste de la válvula de alivio, lo que hace que se abra y descargue agua. Imagine la condición y confiabilidad de una válvula de descarga de un aparato que no ha sido operada, ni siquiera parcialmente abierta, en años. Sería irresponsable que un departamento de bomberos enviara a los bomberos al peligro con una manguera conectada a esta válvula.

Sin embargo, esto es exactamente lo que hacen los departamentos de bomberos cuando envían bomberos a combatir un incendio en un edificio de gran altura equipado con válvulas reductoras de presión (PRV) para las salidas de mangueras de tubo vertical y no requieren que las PRV se prueben de acuerdo con la Protección Nacional contra Incendios. Association (NFPA) 25, Norma para la inspección, prueba y mantenimiento de sistemas de protección contra incendios a base de agua. Además, tenga en cuenta que los requisitos del código para las distancias de recorrido de salida, las distancias entre escaleras y la clasificación de las separaciones contra incendios requeridas en edificios de gran altura a menudo no son tan estrictos cuando un edificio está completamente rociado. Por lo tanto, es inquietante pensar que el diseño de muchos edificios modernos de gran altura se basa en gran parte en un sistema de rociadores correctamente diseñado y operativo, un sistema que puede no controlar un incendio si sus válvulas de control de piso reductoras de presión no pueden abrirse y fluyen agua porque no han sido probados en años.

No ofrezco instrucciones paso a paso sobre cómo probar los PRV ni propongo que los departamentos de bomberos entren en el negocio de las pruebas de sistemas de protección contra incendios. Sin embargo, quiero darles a los bomberos una idea general de cómo se deben probar los PRV y aumentar su conciencia sobre la importancia de probarlos. Es muy importante que los bomberos tengan un conocimiento básico del propósito y la función de las PRV porque sus vidas pueden depender de ellas cuando luchan contra un incendio en un edificio de gran altura.

Todo bombero que pueda responder a un incendio en un edificio de gran altura que tenga una salida de manguera con tubo vertical reductor de presión y válvulas de control de piso con rociadores debe estar familiarizado con su función y con lo que puede salir mal si se instalan, prueban o mantienen incorrectamente. Deberían aprender las lecciones del incendio del edificio de gran altura One Meridian Plaza en Filadelfia en 1991 (ver “one Meridian Plaza Fire, Fire Engineering, agosto de 1991, 51-70, http://bit.ly/18p6JoY). Como resultado de válvulas de salida reductoras de presión instaladas y ajustadas incorrectamente, tres bomberos de Filadelfia murieron. (Para obtener más información sobre la nomenclatura de PRV y cómo funcionan, consulte “Cambios en edificios de gran altura: ¿Es hora de cambiar sus procedimientos?” Fire Engineering, abril de 2013, 101-126, http://bit.ly/HJFtu8. ) Desde 1993, NFPA 14, Norma para la instalación de sistemas de mangueras y tubos verticales, requiere una presión mínima en las salidas de mangueras de tubos verticales de 2½ pulgadas de 100 libras por pulgada cuadrada (psi) mientras fluye un mínimo de 250 galones por minuto (gpm). Para lograr ese flujo y presión en los pisos superiores, las bombas contra incendios de un edificio deben diseñarse para superar la pérdida de presión por elevación (aproximadamente cinco psi por piso) y la pérdida por fricción en el tubo vertical y las tuberías auxiliares. Esto requiere que las bombas contra incendios desarrollen presiones que pueden ser peligrosamente altas en los niveles más bajos del piso y que podrían reventar las mangueras contra incendios y los componentes del sistema de rociadores. Las PRV se instalan en sistemas de tuberías verticales y rociadores para limitar las presiones estáticas y residuales (flujo) aguas abajo de la válvula a niveles seguros, un máximo de 175 psi para salidas de mangueras de tuberías verticales de 2½ pulgadas y 165 psi para válvulas de piso del sistema de rociadores. Las PRV reducen la presión estática y residual (flujo) a través de una válvula flotante interna que responde a las diferencias de presión aguas abajo de una PRV. Cuando hay una reducción de presión aguas abajo de la válvula, como cuando se abre un rociador o los bomberos abren una boquilla de una manguera conectada a una salida de tubo vertical, la válvula flotante se levantará de su asiento y permitirá que el agua fluya. Cerrar una boquilla produce un aumento en la presión aguas abajo de la PRV de salida de la manguera, lo que obliga a su válvula flotante a cerrarse y evita que la presión estática en la manguera exceda los 175 psi. Mire la válvula de control de piso del rociador reductor de presión en la foto 1. Su vástago roscado, girado por el volante, le indicaría a alguien que no esté familiarizado con las válvulas PRV que esta válvula está abierta cuando, en realidad, su válvula flotante interna está cerrada porque no hay agua. fluido. Esto puede ser engañoso porque el vástago roscado de una PRV no está conectado al vástago de la válvula flotante, que no tiene roscas. Al abrir el volante de la válvula se eleva el vástago roscado, lo que deja espacio para que el vástago de la válvula flotante se eleve a medida que la válvula se levanta de su asiento. Si no prueba las PRV de acuerdo con NFPA 25, el resultado puede ser una válvula flotante congelada y cerrada o que no puede abrirse completamente debido a la corrosión. La salida del tubo vertical en la foto 2 permite que solo fluya un chorrito de agua incluso cuando la rueda de la válvula está en la posición completamente abierta. Tenga en cuenta que el vástago de la válvula flotante no tiene roscas, lo que indica una PRV. La válvula flotante apenas podía levantarse de su asiento para permitir que el agua fluyera debido a años de corrosión, agravada por no ejercitar la válvula desde que se instaló el sistema de tubo vertical hace varios años. Como resultado de este descuido de esta PRV, cuando finalmente se le realizó una prueba de flujo, tenía una presión residual peligrosamente inadecuada y tuvo que ser reemplazada. Además, tenga en cuenta que una válvula flotante dentro de una PRV que no cierra completamente debido a la falta de ejercicio, la corrosión o la suciedad en su asiento puede permitir que se acumulen presiones estáticas peligrosamente altas en las mangueras y los componentes de los rociadores. La apariencia exterior de las PRV puede ser engañosa porque es la corrosión interna la que hace que fallen. La PRV cromada brillante en la foto 3 se instaló hace 12 años, pero no había fluido en varios años. Fue retirado después de que no pasó una prueba de flujo debido a la corrosión del vástago de su válvula flotante (foto 4).

Sin embargo, la corrosión no es la única causa de falla de la PRV. Las PRV que se han instalado recientemente en edificios recién construidos y renovados pueden no brindar el flujo y la presión adecuados si no se ajustan adecuadamente, si se instalan en el nivel de piso incorrecto o si una tubería vertical o un sistema de rociadores no están diseñados adecuadamente. Como se indicó, las PRV se instalan en sistemas para limitar altas presiones potencialmente peligrosas en mangueras y sistemas de rociadores, y la pérdida de presión debido a la elevación es de aproximadamente cinco psi por piso. En consecuencia, el efecto reductor de presión de las PRV es mayor en los pisos inferiores que en los pisos superiores. Por ejemplo, una PRV de salida de tubo vertical en el tercer piso reducirá la presión en mayor medida que una en el piso 30. Ahora, imagine lo que sucedería si un PRV diseñado/ajustado para el tercer piso se instalara por error en el piso 30. Su efecto reductor de presión a esa elevación daría como resultado un flujo y una presión peligrosamente inadecuados o tal vez ningún flujo en absoluto. Por lo tanto, es fundamental que los nuevos sistemas de rociadores y tuberías verticales se prueben completamente el flujo antes de emitir un certificado de ocupación.

La siguiente es una descripción general de las pruebas de flujo de PRV de rociadores y tubos verticales según lo exige NFPA 25: La mayoría de los edificios de gran altura modernos y renovados tienen sistemas combinados de rociadores y tubos verticales; Las tuberías de rociadores se ramifican desde las tomas de agua en cada nivel del piso. El flujo a los rociadores en cada piso está controlado por una o más válvulas de control de “piso” o “zona” (foto 5, D), generalmente ubicadas en el rellano de una escalera encima de una salida de manguera de 2½ pulgadas (foto 5, C). NFPA 25 exige que los sistemas de rociadores se sometan a pruebas de flujo anualmente. Las presiones estáticas y residuales en el lado de entrada y salida de las válvulas de control de piso se registran y se comparan con los requisitos de diseño originales del sistema y los resultados de pruebas anteriores.

La prueba de flujo de rociadores en sistemas combinados se facilita mediante una válvula combinada de prueba/drenaje del inspector que está aguas abajo de la válvula de control de piso y conectada a un tubo ascendente de drenaje. Algunas válvulas de inspección (foto 6) tienen tres posiciones: “prueba”, “drenaje” y “apagado”; otros tienen sólo dos posiciones, prueba y drenaje (foto 5, J). Esto requiere una válvula adicional aguas arriba, entre la válvula de control del piso y la válvula de prueba/drenaje del inspector (foto 5, I). Mover la válvula a la posición de prueba permite que el agua fluya a través de un orificio que replica el flujo de un aspersor. Esto prueba el funcionamiento del interruptor de flujo del piso (foto 5, F). El agua que fluye mientras la válvula está en la posición de prueba debe iniciar una alarma de flujo de agua dentro de 90 segundos. Este retraso se permite para compensar los aumentos temporales de presión en el sistema. El agua que fluye en la posición de prueba también verifica el sistema de alarma al garantizar que se indique un flujo de agua en el panel anunciador del sistema, así como también indicar el piso y la escalera por donde fluye el agua (foto 7). La prueba de flujo anual se realiza moviendo la válvula a la posición de drenaje, permitiendo que el agua fluya a través de un orificio que tiene al menos una pulgada de diámetro. Además, la posición del drenaje tiene otro propósito: después de un incendio, cerrar una válvula de control del piso detendrá el flujo de agua al sistema de rociadores del piso, pero el agua que quede en la tubería aguas abajo de la válvula de control del piso continuará saliendo del rociador abierto. cabezas, causando daños innecesarios por agua. La válvula de drenaje, nuevamente, de al menos una pulgada de diámetro, desvía el agua residual que fluye desde los cabezales de rociadores abiertos hacia el tubo ascendente de drenaje.

NFPA 25 exige una prueba de flujo “parcial” anual de las PRV de salida de manguera de tubo vertical. Las pruebas de flujo parcial son relativamente fáciles de realizar porque no requieren un flujo continuo desde la salida de una manguera. Una prueba de flujo parcial implica conectar un manómetro con un grifo de purga de aire/agua a la salida de una manguera, abrir el volante de la válvula y registrar la presión estática en la entrada y el lado aguas abajo de la PRV (foto 8). La pequeña cantidad de agua que fluye cuando se purga el aire del medidor y la que se drena cuando se retira el medidor de una salida se captura fácilmente en un balde. Recuerde que NFPA 14 requiere que las presiones estática y residual de salida del tubo vertical no superen los 175 psi; por lo tanto, una presión superior a 175 psi en el manómetro de la tapa podría indicar una PRV con una válvula flotante que no cerrará completamente debido a la corrosión, residuos en el asiento de la válvula o mal ajuste. La prueba de flujo parcial también tiene como objetivo ejercitar la válvula flotante levantándola momentáneamente de su asiento. NFPA 25 exige una prueba de flujo total de las salidas de mangueras de tubo vertical reductoras de presión cada cinco años. Esto implica hacer fluir cada salida de manguera de tubo vertical en un edificio y registrar la presión estática y residual en los lados de entrada y salida de la válvula y su flujo en gpm. El dispositivo de la foto 9 está diseñado específicamente para probar el flujo en salidas de tubos verticales reductores de presión. Está equipado con un manómetro para leer la presión estática y residual de salida, un medidor de flujo para medir gpm y una válvula de compuerta para “estrangular” el flujo desde completamente abierto hasta 250 gpm. En las fotos 10 y 11, un medidor de flujo que los departamentos de bomberos usan comúnmente está adaptado para probar PRV conectando un medidor en línea y una válvula de compuerta. Los datos de la prueba se compararán con las especificaciones de diseño originales del sistema y pruebas anteriores. Una consideración importante al realizar una prueba de flujo total es hacia dónde dirigir el flujo de agua durante al menos 250 gpm. Desde 1993, NFPA 14 exige que las tuberías verticales equipadas con salidas de manguera PRV tengan un tubo ascendente de drenaje rápido de tres pulgadas de diámetro con entradas de 2½ pulgadas cada dos pisos (foto 12). Esto facilita la prueba de flujo al conectar una manguera entre el medidor de flujo y el tubo ascendente de drenaje. Al realizar pruebas de flujo para las fotografías de este artículo, descubrimos que una sección de 50 pies de una manguera de tres pulgadas era demasiado larga para conectarla al tubo ascendente de drenaje en el piso debajo de la salida que se estaba probando, lo que resultó en torceduras severas. Este problema se corrigió conectando cinco o seis secciones cortas de manguera de tres pulgadas que se usan para conectar a las salidas del tubo vertical en los gabinetes de mangueras (foto 13).

Realizar una prueba de flujo total en sistemas de tubería vertical instalados antes de 1993 puede ser problemático si no tienen un tubo ascendente de drenaje con capacidad suficiente para fluir al menos 250 gpm. Una opción es pasar una manguera por las escaleras hacia el exterior conectada a un difusor al final de la línea para disipar la velocidad de descarga del agua (foto 14). Las escaleras con una abertura de pozo de tamaño suficiente para acomodar mangueras de 2½ o tres pulgadas simplifican el proceso porque un tramo de 50 pies se puede usar para hasta cinco pisos. La manguera suspendida en un pozo puede ser muy pesada y ejercer una tensión considerable en los acoplamientos. Por tanto, conviene aligerar la manguera sujetándola con una cuerda o cinta tubular asegurada con una cincha (foto 15). Cuando no es práctico pasar mangueras por las escaleras, NFPA 25 sugiere una alternativa: cerrar otro tubo vertical en el edificio y usarlo como tubo ascendente de drenaje. Esto requiere reemplazar las PRV con válvulas convencionales para las entradas y en la planta baja para una salida. Definitivamente este no es un “Plan A” porque requiere mucho trabajo y tiempo. Cuando sea imposible realizar pruebas de flujo total en las salidas de las mangueras, se deben retirar y probar en banco. Teniendo en cuenta el tiempo y los gastos involucrados, no es de extrañar que los propietarios de edificios se muestren reacios a realizar pruebas de flujo completo de las tuberías verticales, especialmente cuando su edificio no tiene tuberías de drenaje de tres pulgadas.

La posibilidad de una PRV defectuosa es una razón de peso para que los bomberos laven completamente las salidas de las tuberías verticales antes de conectar una manguera (foto 16) y hagan fluir su manguera con la boquilla completamente abierta antes de ingresar a un ambiente hostil (foto 17). Considere lo que les puede pasar a los bomberos que no limpian una válvula de salida de tubo vertical reductora de presión que no ha tenido flujo en varios años antes de conectar su manguera y luego no logran hacerla fluir completamente: cuando abren el volante, el agua llena la manguera, y se vuelve rígido. Además, el manómetro en línea indica cerca de 100 psi: presión excelente, suponen, para combatir incendios. El equipo avanza la manguera hasta la puerta de la escalera en el piso del incendio y se coloca un aparato de respiración autónomo, máscaras, capuchas, cascos y guantes. Antes de que los miembros abran la puerta de la escalera y entren al piso del incendio, abren la boquilla para purgar el aire atrapado y tienen una cuña en la mano para calzar la puerta. Luego avanzan por el pasillo lleno de humo. Cuando llegan a la puerta del apartamento de bomberos, se encuentran con el fuego porque los ocupantes que huían dejaron la puerta abierta. Cuando el operario abre la boquilla, la manguera se vuelve flácida y el agua apenas gotea de la boquilla. ¿Qué salió mal? Los miembros fueron engañados por la presión estática. Se conectaron a una válvula de salida de tubo vertical reductora de presión que nunca había sido probada; Tenía una válvula flotante que apenas podía levantarse de su asiento debido a la corrosión y años de negligencia. La pequeña cantidad de agua que fluía de la válvula fue suficiente para endurecer la manguera y leer 100 psi en el manómetro en línea, pero eso es presión estática; el agua no fluye, lo cual no tiene sentido al evaluar la capacidad de flujo y presión de una manguera. Los miembros de la tripulación, que rápidamente siguieron la manguera floja de regreso a la escalera, aprendieron una valiosa lección: nunca abandone el refugio de una escalera resistente al fuego ni abra una puerta que mantenga el fuego dentro de un apartamento contra incendios y fuera del pasillo público sin primero enjuague completamente la salida del tubo vertical y abra completamente la boquilla para juzgar la calidad de su chorro y leer la presión residual real en el manómetro en línea.

Como directivo de una empresa, veo una desconexión entre el personal de extinción de incendios, el personal de prevención de incendios y la industria de sistemas de protección contra incendios. Culpo gran parte de la culpa directamente al personal de extinción cuando no se familiarizan completamente con los sistemas de edificios de gran altura que deben usar para combatir un incendio y no se comunican con el personal de la oficina de prevención de incendios ni con los contratistas de sistemas de protección contra incendios para obtener información.

BILL GUSTIN es un veterano con 41 años en el servicio de bomberos y capitán del Departamento de Bomberos de Miami-Dade (FL). Comenzó su carrera en el servicio de bomberos en el área de Chicago y lleva a cabo programas de capacitación en extinción de incendios en los Estados Unidos, Canadá y el Caribe. Es instructor principal en el programa de capacitación de oficiales de su departamento, es instructor de extinción de incendios marinos y ha realizado capacitación sobre entrada forzosa para agencias policiales locales y federales. Es miembro del consejo asesor editorial de Fire Engineering y miembro del consejo asesor de la FDIC. Fue el orador principal de la FDIC 2011.