Protección contra incendios: cálculo de redes de BIEs
Un enfoque práctico para el diseño hidráulico de Bocas de Incendio Equipadas
1. Red de BIEs (Boca de Incendio Equipada)
En protección contra incendios, las BIEs son uno de los sistemas de primera intervención más habituales en edificios y naves. Su objetivo es suministrar agua a presión de forma inmediata para controlar un incendio antes de que crezca.
En este artículo explicaremos cómo funcionan, qué exige la normativa vigente, y cómo calcular caudal, presión, pérdidas y reserva de agua, con un caso práctico completo.
2. ¿Qué es una BIE?
Una Boca de Incendio Equipada es un conjunto formado por armario, manguera, válvulas, manómetro y lanza, conectado a una red de protección contra incendios (PCI).
Tipos principales:
- BIE-25: uso general, operación por personal no especializado.
- BIE-45: mayor caudal; requiere más formación.
Además de estos tipos se pueden encontrar variaciones en cuanto a longitudes de manguera o tipo de lanza, pero en líneas generales utilizaremos estas dos tipologías.
3. Cómo funciona una BIE
- Apertura de la válvula del armario. De forma manual se abre la llave de paso de la BIE para su utilización.
- Alimentación de agua desde la red PCI (grupo de presión/depósito o acometida). Mediante el sistema de detección de incendios se pone en marcha el grupo de presión para suministrar agua a la red de BIEs.
- Entrega por la lanza. El caudal depende de la presión a la entrada de la BIE y del coeficiente \(K\) de la lanza.
- Control del chorro (compacto/niebla) desde la propia lanza.
- Manómetro de la BIE para verificar presión en uso.
4. Criterios de diseño y cálculo
4.1 Exigencias mínimas (normativa)
Tenemos por un lado las exigencias del CTE-DB-SI, tabla 1.1 de la Sección SI 4, donde se indica en qué edificios o zonas del mismo es necesaria la instalación de BIEs y su tipología (25 mm o 45 mm).
Por otro lado, tenemos el RIPCI (Reglamento de Instalaciones de Protección Contra Incendios), que describe cómo debe ser la instalación que nos exige el CTE. En este caso, para el diseño de la red tenemos que tener en cuenta básicamente los siguientes tres puntos:
- Las BIEs no deben estar separadas entre sí más de 25 m.
- Ningún punto del recorrido de evacuación debe estar a más de 25 m de una BIE.
- Las BIEs que se coloquen deben estar a menos de 5 m de una salida del sector de incendio.
Con estos criterios podemos empezar a diseñar nuestra red, ubicando las BIEs en las zonas del edificio que nos interese.
4.2 Cálculo de red
Una vez ubicadas las BIEs y diseñada la red de distribución desde donde las abasteceremos, procedemos con el cálculo de esta red.
Como criterio normativo, necesitamos diseñar la red para el abastecimiento de dos BIEs simultáneas, teniendo en cuenta todos los posibles casos.
El caudal de cálculo de referencia para cada tipo de BIE es el siguiente:
- BIE-25: 100 l/min = 1,667 l/s
- BIE-45: 200 l/min = 3,334 l/s
Por tanto, para cada tramo debemos tener en cuenta el caudal más desfavorable que pueda pasar por ese tramo, por ejemplo:
Una vez diseñada la red con sus correspondientes caudales, podemos comenzar con el cálculo hidráulico para cada tramo de tubería, teniendo en cuenta el caudal, la longitud, la altura manométrica y la selección de tubería que necesitemos.
Para el cálculo hidráulico utilizaremos la fórmula de Hazen-Williams en unidades del sistema internacional:
$$ H_f = 10{,}665 \times \frac{L \times Q^{1{,}85}}{C^{1{,}852} \times D^{4{,}8705}} + H $$Siendo:
- \(H_f\) = Pérdida de carga (mca)
- \(L\) = Longitud de la tubería (m)
- \(Q\) = Caudal (m³/s)
- \(D\) = Diámetro interior de la tubería (m)
- \(C\) = Coeficiente de rugosidad de Hazen-Williams
- \(H\) = Altura (m)
Con la selección de tubería y la pérdida de carga en cada tramo, identificaremos el recorrido más desfavorable (con mayor pérdida de carga) y este será nuestro punto de diseño para seleccionar el grupo de presión que necesitemos en nuestra instalación.
Para este punto de trabajo tenemos que tener en cuenta que la presión mínima a la entrada y salida de cada tipo de BIE sería la siguiente:
- BIE-25: > 5,67 bar y < 9 bar
- BIE-45: > 5,54 bar y < 9 bar
4.3 Acumulación de agua
La acumulación de agua se rige por el mismo criterio de exigencia de suministro mencionado anteriormente: 2 BIEs funcionando simultáneamente durante un mínimo de 2 horas.
Con este criterio es sencillo calcular el volumen de aljibe que necesitamos. Estos son los 3 casos más comunes:
-
Instalación con solo BIEs de 25 mm:
\(2 \times 100\ \text{l/min} \times 60\ \text{min} = 12\,000\ \text{l}\) -
Instalación con BIEs de 25 mm y una de 45 mm:
\((100\ \text{l/min} + 200\ \text{l/min}) \times 60\ \text{min} = 18\,000\ \text{l}\) -
Instalación con dos o más BIEs de 45 mm:
\(2 \times 200\ \text{l/min} \times 60\ \text{min} = 24\,000\ \text{l}\)
Normalmente las casas comerciales ya tienen estas tres capacidades estandarizadas, listas para este tipo de uso.
5. Caso práctico
Para el caso práctico vamos a tomar una red de BIEs de un edificio con 3 plantas sobre rasante y una bajo rasante, con el grupo de presión y el aljibe instalados en el sótano del edificio según el siguiente esquema:
Como hemos visto en el apartado 4.2, vamos a determinar el caudal de cada tramo según el número de BIEs a las que asista con un máximo de dos:
Sabiendo los caudales de cada tramo, vamos a asignar tubería de acero de 2" para aquellos tramos con 3,33 l/s para ir a una velocidad de 1,70 m/s, y tubería de 1 ¼" para aquellos tramos con 1,67 l/s para ir a una velocidad de 2,08 m/s.
Con estos datos vamos a calcular la pérdida de carga de cada tramo:
Viendo ya el resultado de la pérdida de carga de cada tramo, observamos que el recorrido más desfavorable es el que va desde A hasta N. Marcamos en naranja todos los tramos que intervienen en ese recorrido y procedemos a la suma de la pérdida de carga:
\(A + B + G + J + M + N = 2{,}882 + 0{,}735 + 5{,}368 + 5{,}368 + 5{,}368 + 2{,}138 = 21{,}859\ \text{mca}\)
Por tanto, y teniendo en cuenta que la presión mínima de entrada debe ser de al menos 5,67 bar (57,83 mca), el grupo de presión debe soportar un punto de trabajo de al menos:
$$ 21{,}859\ \text{mca} + 57{,}83\ \text{mca} = 79{,}689\ \text{mca} \approx 79{,}69\ \text{mca} $$6. Tips
- La velocidad en redes de tuberías de acero debe mantenerse entre 1 y 3,5 m/s para evitar sedimentación, estancamientos, golpes de ariete, ruidos y desgastes.
- Todas las bocas de incendio equipadas deben llevar su correspondiente señalización e iluminación de emergencia.
- En instalaciones con mucha altura es importante diseñar la red de tal forma que las BIEs de las zonas inferiores no tengan un exceso de presión, ya que el grupo va a trabajar con presiones elevadas para llegar a las zonas más altas. Esto se puede conseguir mediante una pérdida de carga significativa en la propia tubería o colocando válvulas reductoras de presión.
¿Necesitas ayuda con el cálculo de una red de BIEs o PCI?
Si estás diseñando cualquier tipo de sistema de protección contra incendios y no tienes claro cómo resolver la red de BIEs, grupo de presión o reserva de agua, podemos ayudarte.
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