Calcular los requisitos de flujo de la bomba contra incendios es uno de los pasos más importantes en el diseño de un sistema de protección contra incendios confiable. La bomba contra incendios debe proporcionar suficiente flujo de agua para satisfacer la demanda del sistema manteniendo al mismo tiempo la presión requerida en el punto más exigente hidráulicamente.
Elegir una bomba contra incendios basándose únicamente en el tamaño del edificio o seleccionar la bomba más grande disponible no es un enfoque confiable. El flujo requerido debe determinarse a partir del diseño real del sistema de protección contra incendios, incluida la demanda de rociadores, la demanda de corriente de manguera, tuberías verticales, hidrantes, elevación, pérdidas por fricción, suministro de agua y estándares de protección contra incendios aplicables.
Para los ingenieros, contratistas de protección contra incendios, consultores y propietarios de proyectos, comprender cómo se calcula el flujo de la bomba contra incendios ayuda a garantizar que la bomba seleccionada cumpla con los requisitos del proyecto.
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El flujo de la bomba contra incendios es el volumen de agua que una bomba contra incendios puede entregar a un sistema de protección contra incendios durante un período de tiempo específico.
Unități comune include:
GPM: galones por minuto
LPM: litros por minuto
m³/h: metros cúbicos por hora
Por ejemplo, una bomba contra incendios puede tener una potencia nominal de 500 GPM, 750 GPM, 1000 GPM o varios miles de GPM según la aplicación.
Sin embargo, el flujo nominal de una bomba contra incendios no debe seleccionarse de forma independiente. Debe corresponder a la demanda de agua calculada del sistema de protección contra incendios.
Una bomba con una potencia de 1000 GPM no es automáticamente apropiada para un edificio simplemente porque es grande. De manera similar, una instalación pequeña puede tener una alta demanda de agua debido a su riesgo de ocupación o requisitos especiales de protección contra incendios.
El flujo correcto de la bomba contra incendios está determinado por la demanda hidráulica del sistema 's.
El propósito de una bomba contra incendios es proporcionar el suministro de agua requerido cuando la fuente de agua disponible no puede proporcionar suficiente flujo y presión por sí sola.
Si la bomba contra incendios tiene un tamaño insuficiente, es posible que el sistema no suministre suficiente agua a los rociadores, hidrantes, estaciones de mangueras o tuberías verticales necesarios.
Si la bomba tiene un tamaño significativamente grande, el sistema puede experimentar costos innecesarios de presión y equipo. El sobredimensionamiento también puede crear desafíos con componentes del sistema que no están diseñados para una presión excesiva.
Por lo tanto, el tamaño correcto de la bomba contra incendios requiere un equilibrio entre el flujo de agua, la presión, la demanda del sistema y los requisitos de la norma de protección contra incendios aplicable.
Antes de calcular el flujo requerido de la bomba contra incendios, identifique todos los sistemas de protección contra incendios que puedan requerir agua de la bomba.
Dependiendo del proyecto, estos pueden incluir:
Sistemas de rociadores automáticos
Sistemas de tubos verticales
Estaciones de mangueras
Bocas de incendio
Sistemas de diluvio
Sistemas de pulverización de agua
Sistemas de espuma
Sisteme de pericol special
No todos los sistemas funcionan necesariamente al mismo tiempo. El diseño debe determinar qué sistemas o áreas representan el escenario de diseño requerido.
Se debe considerar la norma de protección contra incendios aplicable y la autoridad competente al determinar qué demandas de agua deben incluirse.
Para muchos sistemas de protección contra incendios, la demanda de rociadores es un componente importante del flujo de agua requerido.
Los cálculos hidráulicos del sistema de aspersores generalmente consideran factores tales como:
Clasificación de peligros
Área de diseño
Densidad requerida
Número de rociadores que operan en el área de diseño
Características de descarga del aspersor
Presión disponible
Tamaño de la tubería
Longitud de la tubería
Accesorios y válvulas
Cambios de elevación
Una relación simplificada comúnmente utilizada para un aspersor individual es:
Q = K√P
Unde:
Q= caudal del aspersor
K= coeficiente de descarga del rociador
P= presión en el aspersor
El cálculo hidráulico real es más completo porque el sistema de rociadores consta de múltiples ramas, accesorios, tuberías y cambios de elevación.
La demanda total de rociadores se determina calculando el flujo de agua requerido por el área de diseño hidráulicamente más exigente.
En muchos diseños de protección contra incendios, la demanda de rociadores no es el único requisito de agua.
Es posible que también sea necesario incluir una asignación de corriente de manguera según el diseño del sistema, la ocupación y la norma aplicable.
Una representación simplificada del cálculo es:
Demanda total de agua = Demanda de rociadores + Demanda de corriente de manguera
Por ejemplo, si la demanda calculada de rociadores es de 500 GPM y la asignación de corriente de manguera requerida es de 250 GPM, la demanda combinada sería:
500 GPM + 250 GPM = 750 GPM
Esto no significa que cada proyecto requiera estos valores exactos. La asignación real de manguera debe determinarse a partir de los requisitos de diseño aplicables.
El flujo por sí solo no es suficiente para seleccionar una bomba contra incendios.
La bomba debe proporcionar el flujo requerido a la presión requerida.
La presión requerida se ve afectada por varios factores, entre ellos:
Elevación
Fricción de tuberías
Accesorios
Válvulas
Requisitos del aspersor
Requisitos del hidrante
Requisitos de tubería estándar
Presión residual requerida
Presión de suministro de agua disponible
Un concepto básico para determinar la presión requerida de la bomba es:
Presión requerida de la bomba = Presión requerida del sistema + Pérdidas de presión + Pérdida de elevación &menos; Presión de succión disponible
Esta relación simplificada ayuda a ilustrar por qué la selección de bombas contra incendios requiere cálculos tanto de flujo como de presión.
Para un proyecto real, el cálculo hidráulico completo debe realizarse utilizando la red de tuberías y los componentes del sistema reales.
La elevación puede tener un efecto significativo en los requisitos de las bombas contra incendios.
La presión del agua disminuye a medida que aumenta la elevación. Por lo tanto, un edificio con varios pisos puede requerir sustancialmente más presión de bomba que una instalación de un solo piso.
Cuanto mayor sea la salida del rociador o de la manguera por encima de la bomba, mayor será la pérdida de presión estática causada por la elevación.
Como principio hidráulico general, aproximadamente 0,433 psi de presión están asociados con cada pie de elevación del agua, o aproximadamente 9,81 kPa por metro de elevación del agua.
Por ejemplo, si un componente del sistema está ubicado significativamente encima de la bomba, la bomba contra incendios debe proporcionar presión adicional para superar esta diferencia de elevación.
Esto es particularmente importante en edificios de gran altura, almacenes con bastidores de almacenamiento altos e instalaciones con áreas de proceso elevadas.
El agua pierde presión a medida que fluye a través de las tuberías.
La cantidad de pérdida por fricción depende de factores tales como:
Diámetro de la tubería
Longitud de la tubería
Material de la tubería
Rugosidad interna de la tubería
Caudal de agua
Accesorios
Válvulas
Cambios de dirección del flujo
Los cálculos hidráulicos suelen utilizar fórmulas y métodos reconocidos para determinar estas pérdidas.
La ecuación de Hazen-Williams se utiliza ampliamente para cálculos hidráulicos de protección contra incendios a base de agua:
P = 4,52 × Preguntas y respuestas1;·85² /(C¹·85² × d4·87) × L
La forma exacta y las unidades dependen del método de cálculo que se utilice.
Donde las variables representan flujo, coeficiente de rugosidad de la tubería, diámetro de la tubería y longitud de la tubería.
Para el diseño real de protección contra incendios, los ingenieros deben utilizar el método de cálculo, las unidades, las características de las tuberías y el estándar aplicable apropiados en lugar de confiar en estimaciones simplificadas.
La bomba contra incendios no funciona independientemente de la fuente de agua.
Se debe evaluar el suministro de agua disponible antes de determinar los requisitos finales de la bomba.
Posibles fuentes de agua incluyen:
Suministro municipal de agua
Tanque de almacenamiento de agua contra incendios
Embalse
Tanque de agua subterráneo
Sistema de agua de incendio dedicado
Se debe evaluar el suministro disponible tanto en cuanto a flujo como a presión.
Por ejemplo, si el suministro de agua puede proporcionar parte del flujo y la presión requeridos, es posible que la bomba contra incendios solo necesite complementar el suministro disponible.
Sin embargo, si la fuente de agua tiene presión o flujo insuficiente, la bomba contra incendios debe proporcionar el rendimiento adicional requerido por el sistema.
Por lo tanto, las pruebas de flujo de suministro de agua y las mediciones de presión pueden ser entradas importantes para el dimensionamiento de las bombas contra incendios.
Después de calcular las demandas del sistema, determine el flujo de diseño requerido.
Un ejemplo simplificado puede ilustrar el proceso.
Supongamos que un proyecto tiene:
Demanda de aspersores: 600 GPM
Asignación de flujo de manguera: 250 GPM
La demanda calculada sería:
600 + 250 = 850 GPM
Por lo tanto, el proyecto requeriría una bomba contra incendios capaz de satisfacer la demanda de diseño aplicable a la presión requerida.
Se puede considerar la siguiente clasificación de bomba estándar disponible según el fabricante de la bomba & #39;s modelos disponibles y los requisitos aplicables.
Sin embargo, la selección final no debe basarse únicamente en el flujo. Se debe revisar la curva de la bomba para confirmar que la bomba seleccionada proporciona la presión requerida en el flujo requerido.
Una vez calculados el flujo y la presión requeridos, compare el punto de trabajo con la curva de rendimiento de la bomba contra incendios.
La curva de la bomba muestra cómo funciona la bomba a diferentes caudales.
Los puntos importantes a revisar incluyen:
Flujo nominal
Presión nominal
Presión de cierre
Presión al flujo nominal
Presión a mayor flujo
Demanda máxima esperada del sistema
La bomba debe ser capaz de ofrecer el rendimiento requerido dentro de los criterios de aceptación aplicables.
Un fabricante de bombas contra incendios debe proporcionar una curva de rendimiento certificada o probada para el modelo seleccionado para que los ingenieros puedan verificar su idoneidad para el proyecto.
Un error común es tratar el tamaño de la bomba como un simple número de flujo.
Una bomba contra incendios con una potencia nominal de 750 GPM, por ejemplo, no se puede evaluar adecuadamente sin conocer su rendimiento de presión.
Dos bombas pueden tener un flujo nominal de 750 GPM pero tener características de presión diferentes.
Por lo tanto, la selección correcta requiere ambas cosas:
Flujo + Presión
La bomba debe satisfacer el punto de servicio requerido en lugar de simplemente igualar un valor nominal de GPM.
Las instalaciones grandes o críticas pueden requerir más de una bomba contra incendios.
Un sistema puede utilizar combinaciones tales como:
Bomba de fuego eléctrica
Bomba de fuego diésel
Bomba jockey
Las bombas contra incendios principales pueden proporcionar el flujo de fuego requerido, mientras que la bomba jockey mantiene la presión del sistema durante condiciones normales y compensa pequeñas pérdidas de presión.
Para instalaciones más grandes, el diseño de protección contra incendios puede incluir múltiples suministros de agua o disposiciones de bombas. El flujo requerido para cada bomba debe determinarse a partir del diseño del sistema aplicable y los requisitos del proyecto.
Una vez establecido el flujo requerido, se deben evaluar varios factores adicionales.
Dependiendo de la aplicación, el proyecto puede requerir una bomba de caja dividida horizontal, una bomba de succión final, una bomba de turbina vertical u otra configuración de bomba contra incendios adecuada.
La bomba puede ser impulsada por un motor eléctrico o diésel dependiendo de la fuente de alimentación disponible, los requisitos del proyecto y las regulaciones aplicables.
Los proyectos pueden especificar certificaciones o aprobaciones particulares, como equipos listados por UL o aprobados por FM. La certificación requerida debe confirmarse antes de seleccionar la bomba.
El espacio disponible, las condiciones de succión, la elevación de la fuente de agua, las condiciones ambientales, la ventilación, los requisitos de escape y el acceso de mantenimiento pueden influir en la configuración final.
Las pruebas de rendimiento son importantes para confirmar que la bomba fabricada cumple con los requisitos de flujo y presión especificados.
Varios errores pueden provocar una selección incorrecta de la bomba.
El área de construcción no determina directamente el flujo de la bomba contra incendios. La clasificación de peligros y la demanda hidráulica son mucho más importantes.
Cuando corresponda, la demanda de corrientes de manguera debe incluirse en el cálculo general de la demanda de agua.
Una bomba debe proporcionar tanto el flujo como la presión requeridos.
Los sistemas de gran elevación pueden requerir una presión de bomba sustancialmente mayor.
El tamaño, la longitud, los accesorios y las válvulas de las tuberías influyen en la pérdida de presión.
La bomba debe seleccionarse después de que la demanda del sistema se haya establecido adecuadamente.
Una bomba que cumpla con los requisitos hidráulicos aún puede resultar inadecuada si el proyecto requiere una certificación o aprobación específica.
Antes de solicitar una cotización de bomba contra incendios, prepare la siguiente información:
Tipo de proyecto y ocupación
Área protegida
Clasificación de peligros
Densidad de diseño del aspersor
Área de diseño hidráulico
Demanda calculada de rociadores
Demanda de flujo de manguera
Flujo requerido del sistema
Presión requerida
Diferencia de elevación
Pérdidas por fricción de tuberías
Suministro de agua disponible
Presión de succión
Capacidad del tanque de agua
Tipo de bomba contra incendios requerido
Conductor eléctrico o diésel
Certificación requerida
Condiciones de instalación
Normas aplicables de protección contra incendios
Pruebas y documentación requeridas
Proporcionar esta información a un fabricante de bombas contra incendios le permite recomendar equipos en función de los requisitos reales del proyecto en lugar de las suposiciones.
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Calcular los requisitos de flujo de las bombas contra incendios es una parte fundamental del diseño de un sistema eficaz de protección contra incendios. El proceso comienza con la determinación de la demanda de agua del área protegida y luego considerando el flujo de rociadores, la demanda de corriente de manguera, los requisitos de presión, la elevación, las pérdidas por fricción y el suministro de agua disponible.
La selección final de la bomba contra incendios debe basarse en el punto de servicio hidráulico completo y no solo en el flujo. Los ingenieros también deben considerar el tipo de bomba, el controlador, la certificación, las condiciones de instalación, los requisitos de prueba y la compatibilidad con el sistema completo de protección contra incendios.
Para los fabricantes de bombas contra incendios, la información precisa del proyecto es esencial para seleccionar el equipo correcto. Al combinar cálculos hidráulicos con datos confiables de rendimiento de la bomba y pruebas apropiadas, los equipos del proyecto pueden seleccionar una bomba contra incendios que cumpla con el flujo y la presión requeridos y respalde la confiabilidad general del sistema de protección contra incendios.
