Calculadora de Cabal d'Extinció d'Incendis | Calcular els GPM Necessaris per a l'Extinció

Què és el cabal d’aigua contra incendis?

Una calculadora de cabal d’aigua contra incendis estima quanta aigua necessiten els bombers per controlar un incendi en un edifici concret. El resultat s’anomena cabal d’aigua contra incendis requerit i es mesura en galons per minut, o GPM. Els serveis de bombers, els enginyers de les companyies d’aigua i els dissenyadors d’edificis utilitzen aquesta xifra per planificar els hidrants, les canonades principals i la capacitat de les bombes.

El cabal d’aigua contra incendis requerit depèn de tres factors: la mida de l’edifici, els materials amb què està construït i la facilitat amb què cremen els seus continguts. Una casa petita necessita molta menys aigua que un magatzem gran ple de mercaderies inflamables.

Com es calcula el cabal d’aigua contra incendis

Aquesta calculadora segueix el mètode de la Guide for Determination of Needed Fire Flow de l’Insurance Services Office (ISO), simplificat a tres tipus d’edifici i tres nivells de perill. El càlcul té dos passos.

Pas 1: trobar el factor de construcció (Ci).

$C_i = 18 \times F \times \sqrt{\text{Àrea}}$

L’àrea és la superfície efectiva en peus quadrats. En un edifici d’una sola planta, és simplement la superfície del pis. En un edifici més alt que no sigui resistent al foc, l’ISO pren la planta més gran i la meitat de la superfície de cada una de les altres plantes. F és un factor de construcció que depèn del tipus d’edifici:

La relació d’arrel quadrada i el coeficient 18 són els mateixos per a tots els tipus d’edifici. Només canvia F. Cada tipus representa una classe de construcció de l’ISO. Residencial significa estructura de fusta (classe 1). Comercial significa maçoneria amb biguetes (classe 2). Industrial significa incombustible (classe 3). La classe també estableix el límit superior de Ci. Ci s’arrodoneix als 250 GPM més propers i després es manté entre un mínim de 500 GPM i el límit superior indicat més amunt.

Pas 2: aplicar el factor de perill i obtenir el cabal d’aigua contra incendis requerit (NFF).

$\text{NFF} = C_i \times O$

O és el factor de perill d’ocupació, basat en la combustibilitat dels continguts:

El resultat s’arrodoneix als 250 GPM més propers si és inferior a 2.500 GPM, o als 500 GPM més propers si és igual o superior a 2.500 GPM. El cabal d’aigua contra incendis requerit final de qualsevol edifici es manté entre 500 GPM i 12.000 GPM, independentment del tipus d’edifici.

Exemple: com es calcula el cabal d’aigua contra incendis

Una casa de 2.000 peus quadrats, amb perill moderat.

Ci = 18 × 1,5 × √2.000 = 18 × 1,5 × 44,7 ≈ 1.208, arrodonit a 1.250 GPM. És inferior al límit residencial de 8.000 GPM, per tant es manté.

NFF = 1.250 × 1,00 = 1.250 GPM. Ja és inferior a 2.500, de manera que s’arrodoneix als 250 més propers i es manté en 1.250 GPM.

Una botiga minorista de 25.000 peus quadrats, amb perill moderat.

Ci = 18 × 1,0 × √25.000 = 18 × 158,1 ≈ 2.846, arrodonit a 2.750 GPM.

NFF = 2.750 × 1,00 = 2.750 GPM. Com que és igual o superior a 2.500, s’arrodoneix als 500 més propers, i el resultat és 3.000 GPM.

Una fàbrica de 75.000 peus quadrats, amb perill alt.

Ci = 18 × 0,8 × √75.000 = 14,4 × 273,9 ≈ 3.944, arrodonit a 4.000 GPM. És inferior al límit industrial de 6.000 GPM, per tant aquí no s’aplica cap límit.

NFF = 4.000 × 1,25 = 5.000 GPM, que ja és múltiple de 500; per tant, el resultat final és 5.000 GPM.

Per què és important el cabal d’aigua contra incendis

La bomba d’un vehicle de bombers sol subministrar entre 1.000 i 1.500 GPM. Una necessitat calculada de 4.000 GPM significa que diversos vehicles han de subministrar aigua alhora, no només un. Els serveis de bombers utilitzen les xifres del cabal requerit quan planifiquen les inspeccions prèvies a un incendi, decideixen quantes unitats han d’enviar a una alarma i comproven si un hidrant pot subministrar realment el cabal que necessita un edifici.

Els enginyers de les companyies d’aigua utilitzen les mateixes xifres per dimensionar les canonades i els dipòsits d’emmagatzematge. Una canonada principal construïda només per a l’ús domèstic pot no transportar prou aigua durant un incendi; per això, sovint és la demanda de cabal contra incendis, i no la demanda quotidiana, la que determina la mida necessària de la canonada principal.

Els dissenyadors d’edificis fan aquests càlculs al principi del projecte. Si un magatzem projectat necessita més aigua de la que pot subministrar el sistema local, les opcions solen ser un edifici més petit, un sistema de ruixadors automàtics o una ampliació costosa de la canonada principal d’aigua.

Ruixadors automàtics i reducció del cabal contra incendis

Molts codis d’edificació i de protecció contra incendis permeten un requisit de cabal inferior quan l’edifici disposa d’un sistema automàtic de ruixadors que compleix la norma NFPA 13. Com que els ruixadors poden controlar un incendi abans que creixi, algunes jurisdiccions permeten una reducció del 50 al 75 per cent del cabal requerit per a la intervenció manual dels bombers. El percentatge exacte depèn de la normativa local i de l’aprovació del responsable de bombers, per la qual cosa s’ha de comprovar cas per cas. Aquesta calculadora no aplica per si sola cap reducció per ruixadors.

Cabal contra incendis i demanda dels ruixadors

El cabal contra incendis i la demanda dels ruixadors són dues xifres diferents. El cabal contra incendis és l’aigua que necessiten els bombers per a les mànegues i els hidrants quan arriben. La demanda dels ruixadors és l’aigua que necessita un sistema automàtic de ruixadors per funcionar, i es calcula per separat segons la norma NFPA 13, en funció del tipus de mercaderies emmagatzemades, l’alçada d’emmagatzematge i el disseny dels ruixadors. La demanda dels ruixadors sol ser molt més petita, sovint d’unes desenes a uns quants milers de GPM, i el responsable de fer complir la normativa decideix quina xifra regeix el disseny del subministrament d’aigua.

Què no inclou aquesta calculadora

Aquesta eina utilitza una versió simplificada del mètode de l’ISO, amb tres tipus d’edifici i tres nivells de perill en lloc de les sis classes de construcció i els cinc graus de perill del sistema complet de l’ISO. No té en compte l’exposició als edificis propers, els crèdits per sistemes de ruixadors, les modificacions de la normativa local ni els requisits de durada del subministrament d’aigua. Els resultats són útils per a la planificació inicial. Un enginyer de protecció contra incendis habilitat i l’autoritat local competent han de confirmar la xifra final que s’utilitzarà per als permisos i la construcció.

Preguntes més freqüents

Quina és la fórmula del cabal d’aigua contra incendis? El cabal d’aigua contra incendis requerit és igual a un factor de construcció (Ci) multiplicat per un factor de perill d’ocupació (O). Ci és igual a 18 multiplicat per un factor de construcció F i per l’arrel quadrada de la superfície del pis de l’edifici en peus quadrats. F és 1,5 per als edificis residencials, 1,0 per als edificis comercials i 0,8 per als edificis industrials.

Quin és el cabal mínim contra incendis requerit? Aquest mètode estableix un mínim de 500 GPM per a tots els tipus d’edifici: residencials, comercials i industrials.

Quin és el cabal màxim contra incendis? El cabal d’aigua contra incendis requerit final té un límit màxim de 12.000 GPM. Durant el càlcul, el mateix factor de construcció té un límit de 8.000 GPM per als edificis residencials i comercials, i de 6.000 GPM per als edificis industrials.

Per què el tipus d’edifici canvia el resultat encara que la fórmula sembli la mateixa? La fórmula de l’àrea (l’arrel quadrada de l’àrea multiplicada per 18) és idèntica per a tots els tipus. El tipus d’edifici canvia el resultat mitjançant el factor de construcció F i, indirectament, mitjançant un límit superior diferent per a Ci.

Els ruixadors poden reduir el cabal contra incendis que necessita un edifici? Sí, en la majoria de jurisdiccions, tot i que aquesta calculadora no aplica automàticament aquesta reducció. Un responsable de la normativa revisa el sistema de ruixadors abans d’autoritzar qualsevol reducció.

En què es diferencia de la demanda dels ruixadors? El cabal contra incendis cobreix l’aigua per a les mànegues i els hidrants que utilitzen els bombers. La demanda dels ruixadors cobreix l’aigua utilitzada per un sistema automàtic de ruixadors i és un càlcul separat, normalment més petit, segons la norma NFPA 13.

Referències

1. Insurance Services Office (2014). Guide for Determination of Needed Fire Flow. Jersey City, NJ: ISO.
2. International Code Council (2021). International Fire Code, apèndix B.
3. National Fire Protection Association. NFPA 13: Standard for the Installation of Sprinkler Systems.
4. National Fire Protection Association. NFPA 1142: Standard on Water Supplies for Suburban and Rural Fire Fighting.
5. American Water Works Association (2017). M31: Distribution System Requirements for Fire Protection, 5a edició. Denver, CO: AWWA.