¿Por qué son importantes los cálculos eléctricos en sistemas de alarma de incendios?
Según el capítulo 7 (Documentación) de la NFPA 72, uno de los requisitos mínimos para los sistemas de detección y alarma de incendios es la presentación de los cálculos eléctricos. Estos aseguran que el sistema pueda operar correctamente en caso de una falla de energía primaria, garantizando la seguridad de las personas y la infraestructura.
Cálculo de la capacidad de baterías según NFPA 72
¿Qué es la carga eléctrica de una batería?
Es la cantidad de electricidad que puede almacenar y suministrar una batería, medida en Amperios-hora (Ah). En los sistemas contra incendios, se utilizan baterías de 24VDC (típicamente dos de 12VDC en serie).
Variables clave para el cálculo:
- Tiempo en standby: 24 horas.
- Tiempo en alarma: 5 minutos (sin voz) o 15 minutos (con voz).
- Factor de eficiencia: 20% a 25% adicional sobre el consumo total.
El cálculo de la carga eléctrica de las baterías se realiza para todos aquellos equipos que tengan cargadores de baterías (por ejemplo, panel de control, fuente de alimentación auxiliar remota, paneles de voz evacuación, amplificadores remotos, paneles de teléfonos para bomberos, etc.).
Para realizar el caculo de carga eléctrica de las baterías, la mayoría de los fabricantes ponen a la disposición de los diseñadores / instaladores, calculadoras (hojas de cálculos) donde listan todos sus componentes en celdas formuladas, dando automáticamente el valor en Ah resultante (ilustración #1).
También, la mayoría de los fabricantes, en sus manuales (típicamente al final), incluyen información donde enseñan como realizar el cálculo de la carga eléctrica del modelo del panel de control correspondiente (ilustración #2).
Procedimiento paso a paso:
- Listar todos los dispositivos conectados al panel.
- Obtener su consumo individual.
- Dividir en columnas Standby y Alarma.
- Multiplicar consumos por tiempos requeridos.
- Sumar los resultados de ambas columnas.
- Aplicar el factor de eficiencia (x1.2 o x1.25).
- Ajustar al valor comercial de Ah más cercano.
ILUSTRACION #1: Ejemplo de calculadora de fabricantes para
capacidad de baterías (información cortesía de POTTER ELECTRIC SIGNAL
ILUSTRACION #2: Indicación del manual del fabricante para cálculo de capacidad de baterías (información cortesía de POTTER ELECTRIC SIGNAL)
¿Cómo se calcula la caída de tensión en circuitos NAC?
Factores clave:
- Derate: Reducción de tensión por envejecimiento (15%).
- Tipo de tensión: 24VDC o 24VFWR.
- Tensión mínima de operación: 16VDC (ver hoja técnica del dispositivo).
Métodos de cálculo:
Carga concentrada:
Es el método de cálculo que toma en cuenta la caída de tensión de todos los
dispositivos juntos (agrupados) al final del circuito. Este método tiende al
sobredimensionamiento del calibre del cable y en consecuencia, mayor costo, pero
le da al diseñador, un margen de seguridad (gap) suficiente contra los cambios de
direcciones no contemplados, cambios en la instalación por conveniencia del
contratista, etc., de la instalación.
El cálculo se basa en colocar al final del circuito, 1 dispositivo equivalente a todos
los que tendrá el circuito, que consume igual a la suma de los dispositivos
(ilustraciones #3 y #4).
Ejemplo:
Se tiene 1 panel de control con 5 dispositivos de notificación (ilustración #3). 4
sirenas luces estrobo de consumo = 60mA según hoja técnica cada 1 + campana de
consumo = 85mA.
La tensión que entrega los NAC del panel de control son 24VDC.
La resistencia del cable, calibre 2x#16, según hoja técnica es de 13,2Ω/Km
En base a todos estos datos, calculamos las siguientes variables:
- Resistencia del cable del circuito = 13,2 x 0,4 x 2= 10,56Ω.
- Tensión de alimentación de diseño = 24 x 0,85 = 20,4 VDC.
- El consumo del dispositivo equivalente (donde se concentran todas las cargas)
tiene un consumo = a la suma de todos (5) dispositivos = 325mA (Ilustración
#4).
ILUSTRACION #3: Circuito NAC con todos los dispositivos y distancias
ILUSTRACION #4: Circuito con 1 único dispositivo equivalente ubicado al final
Carga distribuida:
Se calcula la caída tramo por tramo, considerando distancia y consumo individual. Es más exacto, pero sensible a cambios en la instalación.
Ejemplo:
Tomando como base la ilustración #3, tenemos la siguiente tabla:
| Tramo # | Tensión inicial del tramo (VDC / VFWR) | Longitud del tramo (KM) | Iintensidad unitaria (Tramo) (A) | Resistencia del cable (Ω/KM) | Resistencia del tramo (Ω) | Caída de tensión del tramo | Tensión final del tramo, Vf (VDC) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 20.400 | 0.060 | 0.060 | 13.2 | 1.58 | 0.095 | 20.305 |
| 2 | 20.305 | 0.095 | 0.085 | 2.51 | 0.213 | 20.092 | |
| 3 | 20.092 | 0.200 | 0.060 | 5.28 | 0.317 | 19.775 | |
| 4 | 19.775 | 0.300 | 0.060 | 7.92 | 0.475 | 19.300 | |
| 5 | 19.300 | 0.400 | 0.060 | 10.56 | 0.634 | 18.666 |
TABLA #1: Aplicación del método de Carga Distribuida al circuito de la ilustración #3
Vf = 18,666VDC
18,67 ≥ 16, por lo tanto, este NAC funcionara con los datos especificados.
Recomendaciones para instaladores eléctricos
- Usar hojas de cálculo proporcionadas por los fabricantes.
- Revisar las hojas técnicas de cada dispositivo.
- Garantizar un margen de seguridad en los diseños.
- Realizar mantenimiento cada 2 años a las baterías.
Solicita asesoría técnica con Tecses
En Tecses te apoyamos con diseños e instalaciones eléctricas para sistemas contra incendios que cumplen las normativas NFPA. Contáctanos aquí y garantiza seguridad y cumplimiento normativo en tus proyectos.
