Diseñar un sistema de succión de bomba contra incendios eficiente y que cumpla con las normas es un paso fundamental para garantizar que su sistema de protección contra incendios funcione de manera confiable durante una emergencia. Un diseño de succión inadecuado puede provocar cavitación de la bomba, reducción del rendimiento o incluso falla total del sistema, resultados que ninguna instalación puede permitirse cuando hay vidas y propiedades en juego.
En este artículo, exploraremos los elementos esenciales del diseño de succión de bombas contra incendios, incluidas consideraciones de diseño, principios hidráulicos, tamaño de tuberías y mejores prácticas según NFPA 20 y otros estándares globales.
El lado de succión de una bomba contra incendios es la tubería que suministra agua desde la fuente (como un tanque, depósito o tubería pública) a la bomba contra incendios. Su propósito es asegurar un flujo de agua adecuado y constante en las condiciones de presión correctas.
Si el diseño de succión es deficiente (por ejemplo, si la tubería es demasiado pequeña, tiene demasiadas curvas o permite bolsas de aire), es posible que la bomba no reciba suficiente agua. Esto puede provocar baja presión, rendimiento inestable o incluso cavitación, donde las burbujas de vapor colapsan y dañan el impulsor.
Un sistema de aspiración correctamente diseñado garantiza:
Suministro ininterrumpido de agua a la bomba.
Presión y caudal suficientes
Operación estable durante todas las condiciones de demanda.
Cumplimiento de normas como NFPA 20
Dependiendo de la fuente de agua y el entorno de instalación, las bombas contra incendios pueden utilizar varios sistemas de succión:
Cuando el suministro de agua municipal es confiable y mantiene la presión adecuada, la bomba contra incendios puede extraer agua directamente de él. En esta configuración, es vital garantizar que la tubería principal de la ciudad pueda soportar la demanda de incendios sin una caída excesiva de presión.
Muchos sistemas utilizan un tanque de almacenamiento de agua contra incendios como fuente de succión. Esto proporciona un volumen de agua garantizado independiente de la red urbana. El tanque debe estar diseñado con accesorios, filtros y niveles mínimos de agua adecuados según lo especificado por NFPA 22.
En algunas instalaciones industriales o remotas, la fuente de agua puede ser un estanque o depósito. Aquí se suelen utilizar bombas de turbina verticales, ya que están diseñadas para extraer agua de fuentes subterráneas con grandes alturas de succión.
Cada tipo de succión requiere diferentes consideraciones de diseño para el recorrido de la tubería, los límites de velocidad y la altura neta de succión positiva (NPSH).
Para garantizar un suministro eficiente de agua a la bomba contra incendios, se deben controlar cuidadosamente varios factores de diseño:
La tubería de succión debe ser lo suficientemente grande para minimizar la pérdida por fricción y evitar una velocidad excesiva. Según NFPA 20:
La velocidad de la tubería de succión no debe exceder15 pies/s (4,6 m/s).
En la mayoría de los casos, es mejor mantener la velocidad por debajo10 pies/s (3 m/s)para reducir la turbulencia.
Las tuberías de tamaño insuficiente pueden provocar caídas de presión y afectar el NPSH disponible de la bomba (NPSHa).
NFPA 20 recomienda que la tubería de succión sea al menos10 diámetros de tubería de longitud recta.inmediatamente antes de entrar a la bomba. Esto minimiza la turbulencia y asegura un flujo uniforme hacia el ojo del impulsor.
Al reducir el tamaño de la tubería en la entrada de succión, utilice siemprereductores excéntricos planos en la parte superior (FOT). Esto evita que se formen bolsas de aire en la parte superior de la línea de succión, lo que podría causar cavitación.
Las tuberías de succión deben disponerse de manera que impidan la acumulación de aire. Inclinar el tubo de succión ligeramente hacia arriba, hacia la bomba, ayuda a liberar el aire atrapado.
Se pueden utilizar filtros para evitar que entren residuos en la bomba, especialmente cuando se extraen de tanques o fuentes abiertas. Sin embargo, deben diseñarse con una pérdida de presión mínima y un fácil acceso para mantenimiento.
NPSH (Cabezal de succión positiva neta) mide la presión absoluta en la succión de la bomba en comparación con la presión de vapor del líquido. Si el NPSH disponible (NPSHa) es menor que el NPSH requerido (NPSHr) por la bomba, se producirá cavitación.
NPSHa = Presión atmosférica + Carga estática – Pérdida por fricción – Presión de vapor
Para evitar la cavitación, asegúrese siempre de:
NPSHa ≥ NPSHr + Margen de seguridad(normalmente 1 metro o 3 pies como mínimo).
Mantenga la altura de succión al mínimo.
Utilice curvas grandes y de radio suave en lugar de codos afilados.
Minimizar accesorios y válvulas en el lado de succión.
Asegúrese de que la temperatura del agua esté dentro de los límites de diseño (las temperaturas más altas reducen el NPSHa).
Las bombas contra incendios de caja dividida horizontal son el tipo más utilizado en sistemas contra incendios industriales y de edificios. Su diseño de succión debe seguir estos principios:
La tubería de succión debe acercarse a la bomba.horizontal y recto, sin codos inmediatamente antes de la brida de succión.
Instalarreductor excéntrico (plano en la parte superior)directamente en la succión de la bomba.
Proporcionarválvulas de aislamientocomo las válvulas de compuerta OS&Y, pero evite instalarlas demasiado cerca de la brida de succión.
Asegúrese de que haya un espacio libre adecuado para el mantenimiento y la alineación.
Evite puntos altos o zonas de aire atrapado en la línea de succión.
Cuando se utilizan bombas contra incendios duales, cada bomba debe tener su propia tubería de succión dedicada desde el cabezal para evitar interferencias en el flujo.
Las bombas contra incendios de turbina vertical están diseñadas para usarse con fuentes de agua abiertas o tanques donde el nivel del agua está por debajo de la bomba. A diferencia de las bombas horizontales, no requieren tubería de succión; el conjunto de tubo de columna y tazón sirve para ese propósito.
Las consideraciones de diseño incluyen:
La cuba de la bomba debe permanecer siempre sumergida al nivel mínimo de agua.
Espacio libre adecuado entre la campana de succión y el fondo del tanque (típicamente ≥ 0,5 veces el diámetro de la campana de succión).
Dimensionamiento adecuado del cabezal de descarga y del tubo de la columna para minimizar la pérdida de carga.
El filtro de aspiración debe ser resistente a la corrosión y fácilmente extraíble.
Incluso los errores menores en el diseño de la succión pueden generar costosos problemas de rendimiento. Algunos de los errores más frecuentes incluyen:
Instalación de un codo justo antes de la entrada de la bomba— provoca una distribución desigual de la velocidad y cavitación.
Usar reductores concéntricos en lugar de excéntricos (planos en la parte superior)— puede atrapar aire en la parte superior de la tubería.
Diámetro de tubería insuficiente— conduce a altas pérdidas por fricción y NPSHa reducido.
Ventilación inadecuada o pendiente— permite que se formen bolsas de aire.
Conectar varias bombas a un cabezal de succión común sin el espacio adecuado ni el equilibrio de flujo.
Altura de succión excesiva— reduce NPSHa, especialmente en instalaciones de elevación vertical.
Evitar estos errores durante el diseño garantiza una vida útil más larga de la bomba, un rendimiento estable y el cumplimiento de las normas de seguridad contra incendios.
NFPA 20, “Norma para la instalación de bombas estacionarias para protección contra incendios”, es la referencia principal para el diseño de succión de bombas contra incendios. Define requisitos para tuberías de succión, accesorios, válvulas, filtros y velocidades aceptables.
Las normas regionales adicionales que complementan NFPA 20 incluyen:
UL 448: Requisitos para bombas centrífugas contra incendios.
Hojas de datos de prevención de pérdidas de propiedad de FM Global: Orientación sobre la sala de bombas y la configuración de succión.
Códigos de incendios locales o regulaciones de la autoridad de aguaque rigen los detalles de instalación.
Seguir estos estándares garantiza que su sistema no solo sea eficiente sino que también esté aprobado para el cumplimiento de seguros e inspecciones.
En resumen, estas son las principales prácticas de diseño para un rendimiento de succión confiable:
Mantenga la tubería de succión lo más corta y recta posible.
Dimensione generosamente las líneas de succión para limitar la velocidad por debajo de 15 pies/s.
Utilice reductores excéntricos planos en la parte superior.
Mantenga un recorrido recto de 10 diámetros de tubería antes de la bomba.
Asegure una ventilación adecuada y evite bolsas de aire.
Verifique que NPSHa exceda NPSHr por un margen seguro.
Siga NFPA 20, UL y los estándares locales para diseño y materiales.
Pruebe e inspeccione el rendimiento de la succión durante la puesta en servicio.
Un sistema de succión de bomba contra incendios bien diseñado es la base de cualquier sistema de protección contra incendios confiable. Garantiza que su bomba contra incendios funcione con total eficiencia cuando más importa: durante una emergencia.
