Notificación Audible de Alarmas de Incendios – Parte 1

En la mayoría de los casos, el propósito de un sistema de alarma y detección de incendios es alertar a los ocupantes de un edificio de que existe una emergencia e iniciar la evacuación. En cualquier caso, el propósito del sistema se ve frustrado si los ocupantes no escuchan ni comprenden la señal. Los métodos prescriptivos basan la selección y ubicación de los dispositivos de alarma contra incendios en la experiencia y el juicio de los ingenieros y algunas reglas  de pulgar.

El nivel mínimo de presión sonora requerido para alertar a alguien es, entre otras, función del ruido de fondo o de la relación señal / ruido. En general, para los estudios de los mínimo niveles de Presión Sonora, no se aborda el problema de cómo la persona percibirá el sonido o reaccionará a él. Dependiendo del estándar de referencia, se puede requerir que el SPL de la sirena esté 10 o 15 dBA por encima del ruido ambiental (NFPA 72) o 65dBA o 5 dbA en ocupaciones con personas despiertas (British Standards). Las recomendaciones generales de los códigos solo aplican para sistemas, y edificios simples, y no tanto para sistemas más complejos.

El Enfoque de la NFPA 72

En la NFPA 72 existen dos “modos” de notificación audible para los ocupantes, Modo Privado y Modo Público.

Una aplicación de “modo privado” es aquella donde la señal de alarma es conocida y es usada en un lugar donde existe personal entrenado para tomar acciones basadas en la señal de alarma. Ejemplos: una oficina privada, cuartos de monitoreo, cuartos de guardas, estaciones de enfermera, etc. En modo privado, la señal de alarma no requiere cumplir con los requisitos de la ADA (Americans with Disabilities Act) y los dispositivos es suficiente que cumplan con UL 1638 Visible Signaling Devices for Fire Alarm and Signaling Systems, Including Accessories y/o UL 464 Audible Signaling Devices for Fire Alarm and Signaling Systems, Including Accessories.

Una aplicación de “modo público” es aquella donde la señal de alarma NO es conocida por las personas que están en la ocupación, y por ende, NO saben como responder a ésta. Ejemplos: Lugares de reunión, centros comerciales, áreas de acceso público de oficinas u hospitales, terminales de autobuses, aeropuertos, museos, cines, establecimientos educacionales, etc. En modo público, la señal de alarma requiere cumplir con los requisitos de la ADA (Americans with Disabilities Act) y los dispositivos deben cumplir con UL 1971 Standard for Signaling Devices for the Hearing Impaired.

Por el método prescriptivo entonces, las sirenas de pared deben instalarse a no menos de 2,29 m del piso y a no menos de 15 cms del techo, y esa altura debe ser medida respecto a la parte de arriba de la sirena, y deben espaciarse de tal forma que la presión sonora de la misma sea de acuerdo a cualquiera de los siguientes criterios:

• Modo Privado: Deben sonar al menos 10dB por encima del ruido ambiental o 5dB por encima del máximo nivel de ruido con duración mayor a 60 seg, medido a 1,5m del suelo del área.
• Modo Público: Deben sonar al menos 15dB por encima del ruido ambiental o 5dB por encima del máximo nivel de ruido con duración mayor a 60 seg, medido a 1,5m del suelo del área.

El ruido ambiental se puede medir en sitio mediante estudios sonométricos, o si el diseño es para una ocupación por construir, se pueden usar tablas de ruido ambiental promedio como la siguiente:

Figura 1 – Tabla de Ruido Ambiental Promedio

A partir de estos valores de ruido, se determina la ubicación de las sirenas, “sus alcances o coberturas” a partir de cualquiera de los siguientes métodos:

Regla de los – 6dB: La sirena posee una presión sonora definida por ensayos medida a 10’ o 3,0m aproximadamente, y a partir de esa distancia, cada vez que se duplica la distancia a la sirena, se pierden 6 db.

Con este dato, una sirena con presión sonora de 90 dBA a 3 mts, tendrá presiones sonoras menores cada vez que se duplica la distancia a esta. Con esto se puede construir una tabla para determinar la distancias aproximadas a las cuales se cumple con el valor mínimo de presión sonora deseado, o con autocad, un gráfico de atenuación. Supongamos que deseamos ubicar sirenas de 90 dBA en un lugar de reunión en modo público, usando la sirena en cuestión. Aplicando la regla de los -6 dBA, entonces obtenemos los siguientes valores de distancias y presión sonora:

Figura 2 – Tabla de Atenuación

Esto nos daría que a aproximadamente 12 mts de la sirena hay unos 78 dBA, y por ende a esa distancia el ocupante podría escucharla. Aun así, para un valor más preciso, podemos estimarlo del gráfico de atenuación (a la derecha de la tabla), que serían aproximadamente unos 17 m, o hacer un cálculo matemático (más adelante).

También se puede aplicar la regla de los -6 dBA, haciendo un gráfico en autocad y ubicando las sirenas en nuestro plano. Algo parecido a lo siguiente.

Figura 3 – Gráfica de Atenuación

Figura 4 – Gráficas de Atenuación Superpuestas en un plano esquemático

Cálculo de presión sonora en un punto (SPL a R2): A partir del dato de la presión sonora listada a 3 metros, usamos la siguiente ecuación para determinar a que distancia se cumple el valor mínimo de presión sonora requerido.

Donde:

𝐿𝑝1:𝑆𝑃𝐿, presión sonora 𝑎 𝑙𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑅1 (presión sonora listada)
𝑅1:𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑎 𝑙𝑎 𝑐𝑢𝑎𝑙 𝑠𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑜𝑐𝑒 𝐿𝑝1 (distancia de listamiento, típico 3 m para UL en sirenas de interiores)
𝑅2:𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑎 𝑙𝑎 𝑐𝑢𝑎𝑙 𝑠𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑒𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑜𝑐𝑒𝑟 𝐿𝑝2

Si deseamos calcular la distancia a la cual se cumple con el valor mínimo de presión sonora SPL, despejamos R2, asi

Si deseamos calcular la distancia de la presión sonora mínima de nuestro ejemplo anterior, entoces sería de aproximadamente 16,87m, digamos, por defecto, unos 16 metros.

Vale la pena decir en este momento, que como sea que se estime la “cobertura” de presión sonora de la sirena, pues es una aproximación, basada en una regla de la NFPA 72, por lo que un decimal más, o un metro más o menos, no hace mucho la diferencia.

Con este procedimiento entonces, se van ubicando las sirenas, tratando en lo posible de hacer “solapamientos” que son más para que el revisor no le diga “aquí no hay cobertura” que porque en realidad no se va a escuchar donde queden sombras.

Algunos (no todos) de los vacíos del Enfoque de la NFPA 72

Una vez ubicadas las sirenas, tratando de “solapar” las coberturas (bien sea mediante las distancias calculadas o gráficamente) empiezan a aparecer las dudas. La primera duda es “¿Cuánto es la presión sonora total donde concurren los patrones de dos sirenas?, como por ejemplo aqui:

Figura 5 – Gráficas de Atenuación Superpuestas en un plano esquemático – superposición

En ese punto, de acuerdo a los gráficos de atenuación que se dibujaron, concurren la presión sonora de 75 dBA de las dos sirenas, es decir que en ese punto, un ocupante percibirá una presión sonora equivalente de… ¿150 dBa?. La NFPA no dice nada al respecto, ni siquiera lo comenta.

En ese caso, hay que buscar otras herramientas, como por ejemplo, métodos de tablas o algebraicos. La forma simple es usar una tabla, como la siguiente:

Figura 6 – Tabla 40.22 del SFPE

que es tomada del manual de la SFPE. Con esta tabla, podemos estimar la potencia sonora equivalente en un punto donde concurren dos presiones sonoras sumativas que no se cancelan. Para nuestro caso, donde la diferencia entre las dos presiones es cero (por cuanto son iguales), entonces la presión sonora resultante en ese punto es 75 dBA + 3 dBA = 78 dBa. En general, donde concurren dos presiones sonoras iguales, el equivalente es tan solo +3dBA por encima.

Otro problema no explicado con claridad en la NFPA 72 es la atenuación. ¿Qué sucede con la presión sonora cuando existen paredes, o peor, paredes tras paredes, como se muestra en la misma figura anterior?

Lo único que se menciona en la NFPA 72, es lo siguiente:

En una puerta cerrada, la pérdida puede ser de aproximadamente 10 dB a 24 dB o más, dependiendo de la construcción. Si la abertura alrededor de la puerta está sellada, esto podría resultar en una pérdida de 22 dB a 34 dB o más

Entonces, para el caso de la figura, inmediatamente despues de la puerta, ¿Está bien está bien restar los 10dB, o arbitrariamente asumo el peor caso, que serían 24 dbA? La NFPA 72 , salvo para los requerimientos de dormitorios, no exige ningún cálculo al respecto. Entonces, ¿Cuánto es la presión sonora resultante después de la puerta en esa figura?

Mejor caso: 78 dBA (porque se suman + 3dBA) menos 10 dBA = 68 dBA

Peor caso: 78 dBA (porque se suman + 3dBA) menos 24 dBA = 54 dBA

En cualquiera de los casos anteriores, suponiendo que se requieran los 75 dBA en todas las áreas, parece que dentro de los cuartos de esa figura, no se alcanza el nivel de presión sonora mínima. Para estos casos se requieren herramientas alternativas, que discutiremos en un próximo artículo.