memoria de calculo incendio

PROYECTO: INSTITUCIÓN EDUCATIVA GALAPA
FECHA
CONTIENE :
CALCULO DE INCENDIO
FEBRERO 2015
MEMORIA DE CALCULO INCENDIO
1.0. INTRODUCCIÓN
Mediante la presentación de este documento técnico se anexan los cálculos hidráulicos relacionados al sistema de protección contra incendio del proyecto
implementando tendido de rociadores automáticos siguiendo los lineamientos dados en la NFPA 13, NSR-10, NTC 1669 y la ecuación de cálculo de pérdidas por
fricción utilizada en la fórmula de Hazen- Williams.
Para la modelación se dispondrá del programa de cálculo hidráulico EPANET Vr. 2, mediante la introducción de datos de todas las malla mediante la numeración
de nodos de la planta de primer piso previa clasificación según su riesgo de ocupación. (Ver numeral 3.0. Parámetros generales de diseño)
El cálculo tiene previsto factores de seguridad que permiten pequeños cambios durante la instalación de los sistemas; pero en caso de grandes cambios (longitudes o rutas de tubería, cambio de accesorios, espacios arquitectónicos etc.) se deberá efectuar la modulación de nuevo. Por lo tanto la modulación presentada
en planos de diseño deberá ser coordinada con los sistemas de iluminación y cielo falso evitando posibles cruces.
En la zona de cocina se recomienda manejo de agente limpio en coordinación con experto en seguridad.
La Institución Educativa Galapa se encuentra localizado en la ciudad de Galapa departamento del Atlántico, como se muestra a continuación:
Figura 1. Localización Galapa - Atlántico
Figura 2. Localización Institución Educativa Galapa
CALCULO: GERMAN CASALLAS
No. HOJA:
1
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2.0. NORMAS APLICADAS
Las normas tomadas como referencia y de consulta para la elaboración del diseño son:
NFPA 13, Automatic Sprinkler Systems.
NFPA 14, Standard for Standpipe and Hose Systems.
NFPA 20, Installation of Centrifugal Fire Pumps.
NTC 1669, Norma para Instalación de Conexiones de Mangueras Contra Incendio.
NTC 2301, Código para Suministro y Distribución de agua para Extinción de Incendios en Edificaciones. Sistema de regaderas.
NSR-10 Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente. Titulo J y K.
3.0. PARAMETROS GENERALES DE DISEÑO
- Tipo de Edificación: Educación (NSR-10 Titulo J, se clasifica como I-3).
- Riesgo: Leve
- Área planta primer piso: 4092,77m2. Bajo la luz de la NSR-10 numeral J.4.3.4.1 en edificaciones clasificadas como I-3 con área igual o mayor a 2000m2
se requiere un sistema aprobado y eléctricamente supervisado de rociadores automáticos.
- Método de diseño: Método Densidad/Área. (Ver NFPA 13, literal 11.2.3.2)
Figura 3. Curva Densidad/Área.
3.1. PARAMETROS DE DISEÑO DE ROCIADORES
2
- Densidad de aplicación del sistema de rociadores: 0.10 GPM/ft
2
- Área de aplicación del sistema de rociadores: 1500 ft
- Presión mínima y máxima de operación: 7 psi – 175 psi.
- Coeficiente de descarga de rociadores tipo Pendent y Sidewall: 5.6
Edificio
Piso
Area de cobertura ft2
Bloque D
Bloque D
Bloque D
Bloque C
Bloque C
Bloque C
Bloque B
Bloque B
Bloque A
Bloque A
1
2
3
1
2
3
1
2
1
2
217.96
107.44
111.44
110.8
84.21
115.76
211.67
119.47
97.78
145.31
CALCULO: GERMAN CASALLAS
Presión mínima
(PSI)
15.15
3.68
3.96
3.91
2.26
4.27
14.28
4.55
3.04
6.73
Caudal Mínimo
Teórico (GPM)
21.79
10.74
11.14
11.08
8.42
11.57
21.16
11.94
8.77
14.53
Nodo
rociador
114
275
428
531
846
718
1022
1171
1310
1409
No. HOJA:
2
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3.2. PARAMETROS DE DISEÑO DE GABINETES
Caudal en la boca de agua conexiones de manguera 1.1/2”: 100 GPM
Presión en la boca de agua conexiones de manguera 1.1/2" : 65 - 100
3.3. VOLUMEN AGUA INCENDIO
Tiempo de suministro= 30 min
Densidad riesgo = 0,10gpm/pie2 . (Ver Norma NFPA 13 figura 2-2,1 (B))
Area de analisis= 1500 pies2 (ver norma NFPA 13)
Q (caudal )= 1500 pies2 * 0,10gpm/pie2 = 150 gpm
Q (caudal por malla de rociadores )= 250 GPM
Q para conexión mangueras = 100 gpm (ver norma NFPA 13)
Qtotal= 350gpm
Volumen de diseño=
52.8
m^3
4.0. PROCEDIMIENTO DE SIMULACIÓN
4.1. PROCEDIMIENTO INGRESO DE DATOS AL SOFTWARE DE CÁLCULO
Para ingresar correctamente los datos al software, se procedió con los siguientes pasos:
- Enumeración de la malla: Para el primer se enumeraron los nodos de consumo (rociadores que están en funcionamiento en el área crítica determinada),
y los nodos de las mallas. Se enumeró nodos de mallas cerradas y en mallas abiertas puntos en donde hubiese cambio de diámetros o de nivel.
Estos números se pueden ver en los planos, y coinciden con los números que se ingresaron en el programa de cálculo.
- Toma de datos: para cada tramo de tubería se ingresaron los siguientes datos: nodo inicial de tubería, nodo final, longitud (pies), altura (pies), diámetro
(pulgadas), Accesorios (Codo, Té, válvulas, etc.) y la longitud equivalente (pies) según la siguiente tabla:
Figura 4. Coeficiente de pérdidas menores-tomada NFPA 13.
Se debe tener en cuenta que para la determinación de la altura de los nodos, se tomó como nivel +0.00 m el nivel +0.00 del proyectol.
'- Opciones de cálculo del software: para el correcto cálculo de las mallas de la red de incendio lo primero que se debe realizar en el programa de cálculo es
ajustar las opciones de cálculo las cuales se pueden ver en la siguiente figura:
CALCULO: GERMAN CASALLAS
No. HOJA:
3
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Figura 5. Opciones de cálculo Epanet.
En cuanto a unidades de caudal se eligió GPM (Galones por minuto, Unidades Inglesas); con lo cual las longitudes de tubería se expresan en pies y los diámetros en pulgadas; en este mismo paso se ingresa el exponente del emisor; el cual es 0.5 para los rociadores; ya que estos funcionan como emisores y el caudal
depende de la presión que se tenga. Para el cálculo de las pérdidas de energía por fricción se eligió la ecuación de Hazen-Williams (H-Z).
- Ingreso de datos al software: primero se ingresaron los nodos; ya sean rociadores o nodos de mallas; para cada nodo se debe especificar la cota y la
demanda; como en este caso se trata de modelar rociadores en demanda no se ingresa ningún valor y en la opción de coeficiente de emisor se ingresa 5.6
para rociadores tipo pendent.
Seguidamente se procedió con el ingreso de los datos de los tramos de tubería; en el programa se ingresó la longitud (pies), el diámetro (pulgadas) y el
coeficiente de Rugosidad (C=120 para Acero para Fórmula de Hazen-Williams).
- Cálculo de la red de incendio: para simular el suministro de agua y presión se dispuso de un tanque bajo; el cual daba presión y caudal a todos los puntos de
la red; de acuerdo a los requerimientos de presión en los rociadores el tanque se elevaba (altura en pies), y se determinaba el caudal y la presión requerida en
este punto; dicho punto coincide con la descarga del equipo de presión.
4.2. SIMULACIÓN
Se realizaron tres simulaciones para las redes que se consideraban más alejadas hidráulicamente; a continuación se presentan los resultados obtenidos
en cada simulación:
Edificio
Piso
N° de
rociadores
Q min por
rociador
(GPM)
Q total teórico
por rociador
Bloque D
Bloque C
Bloque B
3
3
2
13
11
12
11.14
4.27
4.55
144.82
46.97
54.6
Q
Q adicional Q teorico
requerido
manguera sistema
sistema
(GPM)
(GPM)
(GPM)
100.00
100.00
100.00
244.82
146.97
154.6
369.69
346.8
362.17
Presión
en el
embalse
(PSI)
104.02
119.19
117.02
En cada piso se aseguró como mínimo la presión requerida del rociador crítico y simultáneamente el valor de demanda de la conexión de manguera de 1.1/2";
valores que se muestran en la tabla presentada anteriormente
CALCULO: GERMAN CASALLAS
No. HOJA:
4
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5.0. CÁLCULO SISTEMA DE BOMBEO
5.1. CABEZA DINAMICA TOTAL
(Equipo presión para red incendio).
CAUDAL EN EL SISTEMA:
1o.
2o.
3o.
4o.
5o.
6o.
7o.
8o.
Q=
Presión en punto crítico
Pérdidas a la salida del medidor
Pérdidas en medidor crítico
Pérdidas en la descarga
Altura estática en la descarga.
Presión necesaria en la descarga
Altura estática en la succión :
Pérdidas en la succión.
Longitud de tubería
Longitud equivalente.
Longitud total
Diámetro succión «pulgadas»
45.77
0.00
0.00
27.05
11.00
83.82
3.40
Q=
Pérdidas en la succión
100%
23.32 lt/sg.
C = 100
=
C.D.T. =
23.32 x
0.019 m/m
m.
m/s
88.54 m.c.a.
89 mca
Q * Y * HT
76 * n
P=
JSUCCION.=
Lt * J = 1.32
V= 1.28
CABEZA DINAMICA TOTAL DE DISEÑO =
P=
m
m
m
m
m
m
m
4.63
64.74
69.37
6.00
Porcentaje de fraccionamiento recomendado para el caudal =
PARA
23.32 lt/s.
126 PSI
con n = eficiencia =
1.0 x
49.4
89
=
0.65
41.80 H.P.
POTENCIA TOTAL ADOPTADA DE DISEÑO =
42 HP
Se instalaran dos (2) bombas una que maneje la potencia total requerida (100%) y una jockey (5%).
Bomba No.1
Bomba No.2
al 100%
al 5%
CALCULO: GERMAN CASALLAS
42 HP
2 HP
No. HOJA:
5
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5.2. CALCULO DE LA CABEZA NETA DE SUCCION DISPONIBLE
N.P.S.H.
(Equipo presión para red incendio).
CALCULO EN METROS DE COLUMNA DE AGUA
NPSH = Po - Hsl - Pv + V2 + Ds
2g
ALTITUD:
83 metros sobre el nivel del mar
Po = Presión atmosférica
10 metros
Po para Galapa = 10,00 metros.
HSL = He + Hf de succión sistema incendio =
4.72 metros
Pv = Presión de vapor
Para temperatura de vapor =
28 ºC.
Pv:
Cabeza de velocidad
Diámetro de succión
NPSH
CALCULO: GERMAN CASALLAS
0.37
1.28
0.08
6.27
No. HOJA:
6
metros
metros
metros
m.c.a.