Elegir el flujo y la presión correctos de la bomba contra incendios es una de las decisiones más importantes al diseñar o actualizar un sistema de protección contra incendios. Una bomba de tamaño incorrecto puede no suministrar suficiente agua durante una emergencia de incendio, mientras que una bomba de tamaño demasiado grande puede aumentar los costos del equipo, el consumo de energía y los problemas de presión del sistema.
Para los ingenieros, contratistas, consultores y propietarios de edificios en protección contra incendios, el dimensionamiento adecuado de una bomba contra incendios comienza con la comprensión de dos parámetros fundamentales:caudal y presión. La bomba contra incendios seleccionada debe entregar el caudal de agua requerido a la presión que necesita la parte más exigente del sistema de protección contra incendios.
Este artículo explica cómo elegir el flujo y la presión correctos de la bomba contra incendios, qué factores afectan el tamaño de la bomba contra incendios y cómo evitar errores comunes durante la selección de la bomba contra incendios.
El primer paso para seleccionar una bomba contra incendios es determinar sus requisitos.punto de servicio, también llamado elpunto de diseñoopunto clasificado.
El punto de servicio consta de dos valores clave:
Por ejemplo, un sistema de protección contra incendios puede requerir que una bomba entregue 1000 GPM a 120 PSI. Esto significa que la bomba debe ser capaz de suministrar 1000 galones por minuto mientras mantiene la presión requerida en las condiciones de funcionamiento especificadas.
La bomba contra incendios correcta debe seleccionarse en función de la demanda hidráulica de todo el sistema de protección contra incendios en lugar de simplemente elegir una bomba con el mayor flujo o presión disponible.
El punto de servicio normalmente se determina mediante cálculos hidráulicos basados en el diseño de protección contra incendios del edificio. Dependiendo de la aplicación, el cálculo puede considerar rociadores automáticos, tuberías verticales, estaciones de mangueras, hidrantes, cortinas de agua, sistemas de espuma u otros equipos de protección contra incendios.
Por lo tanto, comprender el punto de trabajo es la base para dimensionar correctamente la bomba contra incendios.
El caudal de la bomba contra incendios representa el volumen de agua que la bomba debe suministrar al sistema de protección contra incendios durante un período específico.
El flujo requerido depende de varios factores, entre ellos:
Para un sistema de rociadores, el flujo requerido generalmente está determinado por la demanda hidráulica del área de diseño más exigente, junto con cualquier margen de flujo de manguera requerido.
Para sistemas con múltiples funciones de protección contra incendios, el caudal requerido puede ser mayor. Por ejemplo, un edificio de gran altura con rociadores y tomas de agua puede requerir mucha más agua que un pequeño edificio comercial protegido únicamente por rociadores.
Es importante comprender que el tamaño de tubería más grande o el área de construcción más grande no determinan automáticamente el flujo requerido de la bomba contra incendios. El requisito de flujo real debe establecerse mediante un cálculo hidráulico diseñado adecuadamente.
Un error común es seleccionar una bomba basándose únicamente en el tamaño de la tubería de suministro de agua. El diámetro de la tubería puede influir en el flujo y la presión disponibles, pero por sí solo no determina la capacidad requerida de la bomba contra incendios.
Una vez que se ha determinado el flujo requerido, el siguiente paso es calcular la presión que debe proporcionar la bomba contra incendios.
La presión de bomba requerida generalmente debe superar varios componentes de la resistencia del sistema.
Un enfoque simplificado es:
Presión de bomba requerida = Presión requerida del sistema + Pérdida por elevación + Pérdida por fricción + Otras pérdidas - Presión de succión disponible
Cada componente debe evaluarse cuidadosamente.
Los equipos de protección contra incendios situados en el punto de mayor demanda hidráulica deben recibir la presión suficiente para funcionar correctamente.
Por ejemplo, los cabezales de aspersores requieren una presión mínima para producir la descarga diseñada. Las conexiones de mangueras de tubo vertical también pueden requerir una presión residual específica.
La bomba contra incendios debe proporcionar suficiente presión para garantizar que el flujo requerido llegue al punto más remoto o exigente del sistema.
La presión del agua disminuye a medida que aumenta la elevación.
En un edificio de varios pisos, la bomba contra incendios se puede instalar en un sótano o en una sala de bombas a nivel del suelo, mientras que la conexión de rociador o tubo vertical más alta se encuentra muchos pisos por encima.
Cuanto mayor es la distancia vertical, mayor es la pérdida de presión causada por la elevación.
Por esta razón, los edificios de gran altura a menudo requieren una presión de bomba contra incendios significativamente mayor que los edificios de poca altura con requisitos de flujo similares.
A medida que el agua fluye a través de tuberías, válvulas, accesorios, codos, válvulas de retención, dispositivos de prevención de reflujo y otros componentes, se pierde presión debido a la fricción.
La cantidad de pérdida por fricción depende de:
Los caudales más altos generalmente resultan en mayores pérdidas por fricción. Las tuberías más pequeñas también pueden producir pérdidas de presión significativamente mayores que las tuberías más grandes con el mismo caudal.
Por lo tanto, no se debe seleccionar una bomba contra incendios fijándose únicamente en la presión requerida en el rociador o en la conexión de la manguera. El diseñador debe tener en cuenta el recorrido hidráulico completo desde la bomba hasta el punto más exigente.
Antes de elegir una bomba contra incendios, es fundamental comprender el suministro de agua existente.
El suministro de agua disponible podrá provenir de:
El suministro de agua debe evaluarse mediante una prueba de flujo u otra evaluación de ingeniería adecuada.
Las preguntas clave son:
El suministro de agua disponible afecta la presión requerida de la bomba contra incendios.
Por ejemplo, si el suministro de agua ya puede proporcionar parte de la presión requerida, es posible que la bomba contra incendios solo necesite agregar la diferencia de presión. Si el suministro de agua disponible es insuficiente, la bomba contra incendios debe proporcionar un mayor aumento de presión.
Sin embargo, la selección de la bomba siempre debe basarse en el diseño real del sistema y las normas de protección contra incendios aplicables.
Después de determinar el flujo y la presión requeridos, el siguiente paso es evaluar la curva de rendimiento de la bomba contra incendios.
La curva de rendimiento de una bomba muestra cómo funciona la bomba a diferentes caudales y presiones.
Al seleccionar una bomba contra incendios, el punto de trabajo requerido debe compararse con la curva de la bomba para confirmar que la bomba puede satisfacer la demanda del sistema.
La evaluación no debe centrarse únicamente en el punto puntuado. La bomba también debe verificarse en otras condiciones operativas, incluido el cierre y el flujo máximo esperado, para garantizar que funcione dentro de los límites de rendimiento aceptables.
Para una bomba contra incendios seleccionada correctamente, la curva de la bomba debe proporcionar un rendimiento adecuado en todo el rango operativo esperado.
Esto es particularmente importante para sistemas donde la demanda real puede variar significativamente. Una bomba que funciona bien en un punto de operación puede no ser adecuada si el sistema requiere un rango de operación mucho más amplio.
Por esta razón, los fabricantes experimentados de bombas contra incendios generalmente recomiendan revisar la curva completa de rendimiento de la bomba certificada en lugar de seleccionar equipos basándose únicamente en la clasificación del catálogo.
Elegir una bomba con un caudal y una presión significativamente mayores que los necesarios puede parecer que proporciona seguridad adicional, pero su sobredimensionamiento puede crear sus propios problemas.
Una bomba contra incendios de gran tamaño puede provocar:
Si la bomba genera una presión excesiva, es posible que se requieran dispositivos reductores de presión u otros componentes del sistema para controlar la presión.
El objetivo del dimensionamiento de una bomba contra incendios no es seleccionar la bomba más grande posible. El objetivo es seleccionar una bomba que cumpla de manera confiable con la demanda requerida de protección contra incendios mientras opera dentro de los requisitos de diseño y rendimiento aplicables.
Una bomba seleccionada correctamente proporciona suficiente flujo y presión sin crear complicaciones innecesarias en el sistema.
El tamaño insuficiente de una bomba contra incendios presenta un problema aún más grave.
Si la bomba no puede proporcionar suficiente flujo o presión, el sistema de protección contra incendios puede no cumplir con sus requisitos de diseño durante una emergencia.
Las posibles consecuencias incluyen:
Por esta razón, el tamaño de la bomba contra incendios siempre debe basarse en cálculos hidráulicos profesionales y requisitos del sistema verificados.
La bomba debe ser capaz de alcanzar el flujo requerido a la presión requerida bajo las condiciones de suministro de agua especificadas.
El caudal y la presión requeridos también influyen en el tipo de bomba contra incendios que se debe seleccionar.
Los tipos comunes de bombas contra incendios incluyen:
Las bombas horizontales de carcasa dividida se utilizan ampliamente para grandes sistemas de protección contra incendios comerciales, industriales y de alta demanda. Son adecuados para aplicaciones que requieren altos caudales y se utilizan comúnmente en salas dedicadas a bombas contra incendios.
Las bombas contra incendios de succión final se utilizan a menudo para sistemas de protección contra incendios más pequeños donde el espacio es limitado y el flujo requerido es moderado.
Las bombas de turbina vertical se seleccionan comúnmente cuando la fuente de agua está ubicada debajo de la bomba, como un tanque de agua subterráneo, un pozo, un depósito u otra fuente de succión donde una disposición de bomba horizontal convencional no es adecuada.
Las bombas contra incendios accionadas por motor eléctrico se utilizan ampliamente cuando se dispone de un suministro de energía eléctrica confiable. Pueden proporcionar un funcionamiento estable y eficiente y comúnmente se integran en sistemas automáticos de bombas contra incendios.
Las bombas contra incendios con motor diésel se utilizan a menudo cuando la energía eléctrica no está disponible, no es confiable o cuando el proyecto requiere un conductor de respaldo independiente.
En muchos sistemas, las bombas contra incendios eléctricas y diésel se combinan para proporcionar capacidad de bombeo primario y de respaldo.
Una bomba jockey no está diseñada para satisfacer la principal demanda de extinción de incendios. En cambio, mantiene la presión del sistema durante condiciones normales y compensa pérdidas de presión menores.
Elegir el tipo de bomba correcto es tan importante como elegir el flujo y la presión correctos.
La selección de la bomba contra incendios debe basarse en las normas de protección contra incendios aplicables y las regulaciones locales.
Para muchos proyectos internacionales,NFPA 20, Norma para la instalación de bombas estacionarias para protección contra incendios, es una referencia importante para los requisitos de instalación y equipo de bombas contra incendios.
Sin embargo, los requisitos pueden variar según el país, la ubicación del proyecto, la autoridad competente, los requisitos de seguro y las normas de construcción específicas.
Para proyectos internacionales, los ingenieros deben verificar:
Es posible que se requieran equipos listados por UL y aprobados por FM para ciertos proyectos o mercados. Los requisitos de certificación exactos deben confirmarse antes de seleccionar el equipo.
Una de las formas más efectivas de evitar un dimensionamiento incorrecto de la bomba contra incendios es involucrar al fabricante al principio del proyecto.
Un fabricante profesional de bombas contra incendios puede ayudar a revisar:
El fabricante también puede ayudar a confirmar si la bomba seleccionada es adecuada para el rango de funcionamiento requerido.
Para proyectos grandes o complejos, proporcionar al fabricante información completa del proyecto puede mejorar significativamente la precisión de la selección del equipo.
La información importante puede incluir el flujo requerido, la presión requerida, la fuente de agua, la presión de succión, la elevación, el tipo de sistema, el suministro de energía, la ubicación del proyecto, los estándares aplicables y los requisitos de certificación.
Considere un edificio comercial donde el cálculo hidráulico determina que el sistema de protección contra incendios requiere un flujo de 1000 GPM.
La zona de aspersores más remota requiere una presión residual específica. El sistema también incluye pérdidas por fricción de tuberías, pérdidas por elevación y otras pérdidas de componentes.
Después de completar el cálculo hidráulico, el equipo de diseño determina que la bomba contra incendios debe entregar 1000 GPM a 120 PSI.
La selección de la bomba debe entonces centrarse en una bomba contra incendios cuya curva de rendimiento certificada pueda cumplir con este punto de servicio y al mismo tiempo satisfacer los requisitos aplicables.
Luego el diseñador debería verificar:
Este ejemplo demuestra por qué no se puede seleccionar una bomba contra incendios basándose únicamente en el flujo. Una bomba con capacidad de 1000 GPM puede no ser adecuada si no puede proporcionar la presión requerida a ese flujo.
Del mismo modo, una bomba capaz de producir 120 PSI al momento del cierre puede no proporcionar 120 PSI cuando funciona a 1000 GPM.
Por lo tanto, la curva de rendimiento real es crítica.
Antes de finalizar la selección de la bomba contra incendios, confirme lo siguiente:
Elegir el flujo y la presión correctos de la bomba contra incendios es una parte fundamental del diseño de un sistema de protección contra incendios confiable. El proceso debe comenzar con un cálculo hidráulico profesional que determine el flujo y la presión requeridos en las condiciones operativas más exigentes del sistema.
La bomba contra incendios correcta debe tener en cuenta la demanda del sistema, la elevación, las pérdidas por fricción, el suministro de agua disponible, el rendimiento de la bomba y los estándares aplicables. Seleccionar una bomba basándose únicamente en el flujo o la presión nominal puede dar como resultado un sistema inadecuado.
Ya sea que el proyecto requiera una bomba contra incendios eléctrica, una bomba contra incendios con motor diésel, una bomba de caja dividida horizontal, una bomba de succión final, una bomba de turbina vertical o un conjunto completo de bombas contra incendios, la selección precisa del equipo es esencial para un rendimiento confiable de la protección contra incendios.
