El diseño de sistemas de rociadores automáticos en edificaciones con techos de pendiente pronunciada o geometrías curvas requiere consideraciones técnicas que exceden los criterios estándar de diseño. La NFPA 13, en su edición 2025, ha actualizado significativamente la sección 20.9.1.1, basándose en los resultados del estudio Protection of Storage Under Sloped Ceilings Phase III de la Fire Protection Research Foundation (FPRF).
El Límite Técnico de la Pendiente
Históricamente, los criterios de protección para almacenamiento (Capítulos 20 al 26) se han validado mediante pruebas en techos planos. Las investigaciones con modelos a escala y pruebas a gran escala indican que, cuando la pendiente del techo supera el 16.7% (2 en 12):
- Activación Asimétrica: El flujo de calor asciende por la pendiente, activando rociadores en la cumbrera antes que los rociadores directamente sobre el foco del incendio.
- Deformación del Patrón de Descarga: La inclinación afecta la distribución del agua, reduciendo la densidad real sobre el combustible.
- Pérdida de Control: La apertura excesiva de rociadores alejados del incendio puede comprometer la demanda hidráulica del sistema.
Opciones de Protección según NFPA 13 (20.9.1.1)
Para techos con pendientes superiores a 2 en 12, la norma permite las siguientes metodologías de protección:
- Rociadores In-Rack por la Sección 25.7 In-Rack Sprinkler Protection Options Independent of Ceiling-Level Sprinklers: Utilizar sistemas de rociadores entre estanterías, asegurando que no exista almacenamiento por encima del nivel más alto de protección, considerando el uso de barreras solidas con rociadores CMDA o extinción focalizada con ESFR o rociadores de almacenamiento de cobertura extendida (se explica en el video referenciado abajo).
- Cielo Raso Falso Horizontal: Instalar una barrera física por debajo del techo inclinado, capaz de resistir una fuerza de levantamiento de 3 lb/ft2 (15 kg/m2), con rociadores instalados bajo esta superficie.
- Sistemas Listados: Utilizar configuraciones o rociadores que hayan sido probados y listados específicamente para pendientes superiores a 2 en 12.
- Construcción Obstruida (CMDA): En pendientes de hasta 4 en 12, si se utiliza el enfoque CMDA, se deben instalar rociadores en cada canal formado por la estructura. Esta configuración es vital cuando las vigas o correas (purlins) crean “canales” que atrapan el calor. Al instalar rociadores en cada canal, se garantiza que no importa en qué sección se origine el incendio, habrá un elemento de respuesta inmediata que no se verá afectado por las obstrucciones estructurales del techo.
- Incremento de Área (Construcción No Obstruida): En pendientes de hasta 4 en 12, se permite incrementar el área de diseño en un 50% sobre los criterios estándar.
- Configuración Estructural Específica: Aplicar criterios estándar en pendientes de hasta 4 en 12 si se cumplen condiciones estrictas de diseño estructural.
Análisis de los Requisitos Estructurales (Puntos 4 y 6)
La norma detalla configuraciones donde la propia estructura ayuda a canalizar el calor o mitigar el sesgo del patrón de descarga.
Instalación en cada canal (Punto 4)
Para construcciones obstruidas con rociadores CMDA, la instalación en cada canal asegura que el calor sea capturado independientemente de la dirección del flujo de gases calientes.
Criterios Estructurales para Pendientes hasta 4:12 (Punto 6)
Se permite el diseño estándar si la estructura cumple con:
- Orientación de Correas (Purlins): Deben correr a través (perpendiculares) a la pendiente del techo.
- Profundidad Limitada: Las vigas o correas no deben exceder las 18 in. (450 mm).
- Espaciamiento Estrecho: Separación máxima de 5 ft (1.5 m) entre centros.
- Dimensiones de Bahía: Máximo 40 ft (12 m) entre miembros estructurales sólidos.
- Bloqueo (Blocking): Se deben proveer bloqueos sobre cada miembro estructural sólido para evitar que el calor se desplace longitudinalmente por los canales de las correas. Esto debe hacerse durante el proceso de diseño de la estructura de techo o tapando los huecos o espacios con firestoping como parte del proceso de instalación de los rociadores.
Consideraciones para el Diseño de Rociadores en Techos Curvos según NFPA 13
Es fundamental establecer que NFPA 13 no proporciona un criterio prescriptivo específico para calcular la pendiente de un techo curvo como una unidad singular. No existen reglas dentro de la norma dedicadas exclusivamente a esta geometría.
Debido a esto, el abordaje para el diseño requiere interpretar y aplicar las reglas existentes para techos planos y con pendiente de una manera adaptada a la geometría variable de la curva, como lo recomienda FM 2-0 (analizar la pendiente en cada punto de interés).
Principios Metodológicos:
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Pendiente Variable: Un techo curvo se caracteriza por tener una pendiente que cambia continuamente. En su punto más alto (cumbrera), la pendiente es prácticamente cero (plana), y esta inclinación aumenta progresivamente a medida que el techo desciende hacia los extremos laterales.
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No Usar Pendiente Promedio: Dado que la inclinación no es constante, es incorrecto utilizar una “pendiente promedio” para todo el cálculo del sistema de rociadores. Esto podría resultar en un diseño insuficiente en las áreas más empinadas o innecesariamente restrictivo en las áreas planas.
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Método de Segmentación: Para aplicar correctamente los requisitos de la norma, el techo curvo debe analizarse mediante un método de segmentación. Esto implica dividir teóricamente la curva continua en tramos o segmentos rectos más pequeños.
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Análisis Punto a Punto: El diseñador debe determinar la pendiente específica en la ubicación exacta donde se instalará cada línea o cabeza de rociador.
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Aplicación Localizada de las Reglas: Una vez determinada la pendiente del segmento específico:
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Si el segmento tiene una pendiente baja (dentro de los límites que NFPA 13 considera “techo plano”), se aplican las reglas de espaciamiento correspondientes a techos planos.
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Si el segmento tiene una inclinación pronunciada que excede los umbrales definidos para techos con pendiente, se deben aplicar las reglas de espaciamiento más restrictivas correspondientes a esa pendiente específica.
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Consecuencia Práctica:
Este enfoque implica que los requisitos de espaciamiento entre rociadores y la distancia al techo pueden variar a lo largo de la misma estructura. El diseño resultante a menudo mostrará un espaciamiento más amplio cerca de la cumbrera y un espaciamiento más cerrado a medida que los rociadores se ubican en las secciones más inclinadas de la curva.
Referencias Normativas y Bibliográficas
- NFPA 13 (2025): Standard for the Installation of Sprinkler Systems, Section 20.9.1.
- Fire Protection Research Foundation (FPRF): Protection of Storage Under Sloped Ceilings Phase III: Large-Scale Testing Summary and Guidance.
- FM Global Data Sheet 2-0: Installation Guidelines for Automatic Sprinklers.
- Prada, J. G. (2024): Rociadores en techos inclinados con más de 16% de pendiente y rociadores en techos curvos. Enlace al video.