Determinar la presión requerida de la bomba contra incendios implica evaluar la demanda de flujo, la elevación, la pérdida por fricción, los requisitos de presión del sistema y los criterios de diseño de protección contra incendios. Esta guía explica cómo calcular la presión de la bomba contra incendios y seleccionar una bomba contra incendios adecuada para sistemas de protección contra incendios confiables.
Seleccionar la bomba contra incendios correcta es una de las decisiones más importantes al diseñar un sistema de protección contra incendios. Una bomba contra incendios debe suministrar suficiente agua a la presión requerida para garantizar que los rociadores, hidrantes, tuberías verticales, estaciones de mangueras y otros equipos de protección contra incendios puedan funcionar de manera efectiva durante una emergencia.
Una de las preguntas más comunes que hacen los propietarios de edificios, contratistas de protección contra incendios, ingenieros y diseñadores de sistemas es: ¿Cómo se determina la presión requerida de la bomba contra incendios?
La respuesta no es simplemente elegir la bomba de mayor presión disponible. Una bomba sobredimensionada o seleccionada incorrectamente puede generar costos innecesarios, presión excesiva en el sistema y posibles problemas en el equipo. Por otro lado, una bomba que no puede proporcionar suficiente presión puede no satisfacer la demanda hidráulica del sistema de protección contra incendios.
El enfoque correcto es determinar el flujo y la presión requeridos por el sistema según el diseño hidráulico y luego seleccionar una bomba contra incendios que pueda cumplir con esos requisitos según las normas de protección contra incendios aplicables.
Este artículo explica los factores clave involucrados en la determinación de la presión requerida de la bomba contra incendios y proporciona un marco práctico para la selección de la bomba contra incendios.
La presión de la bomba contra incendios es la presión que genera una bomba contra incendios para mover el agua a través de un sistema de protección contra incendios. Por lo general, se analiza en términos de presión en la descarga de la bomba, a menudo medida en psi, bar, kPa o metros de altura de agua.
Sin embargo, la presión requerida en la bomba contra incendios no es necesariamente la misma que la presión requerida en el rociador o la salida de manguera más remota.
A medida que el agua viaja a través del sistema, se pierde presión debido a:
La bomba contra incendios debe proporcionar suficiente presión para superar estas pérdidas y al mismo tiempo entregar la presión mínima requerida en el punto hidráulicamente más exigente del sistema.
Esta es la razón por la que la presión de la bomba contra incendios siempre debe determinarse como parte del cálculo hidráulico general en lugar de seleccionarse de forma independiente.
El concepto básico para determinar la presión requerida de la bomba contra incendios es:
Presión requerida de la bomba contra incendios = Presión requerida del sistema + Pérdidas de presión + Pérdida por elevación − Presión de succión disponible
Este cálculo proporciona un punto de partida práctico para determinar la presión que debe suministrar la bomba contra incendios.
Los cuatro factores principales son:
Cada factor puede tener un impacto significativo en la selección final de la bomba contra incendios.
Antes de determinar la presión de la bomba, se debe establecer el flujo contra incendios requerido.
Los sistemas de protección contra incendios están diseñados tanto en función del flujo como de la presión. La bomba debe ser capaz de suministrar el caudal de agua requerido a la presión requerida.
El flujo requerido puede depender del tipo de sistema de protección contra incendios y de la aplicación. Por ejemplo, un sistema puede incluir:
La demanda hidráulica generalmente está determinada por el área o escenario de protección contra incendios más exigente identificado en el diseño del sistema.
Por ejemplo, supongamos que un sistema de protección contra incendios requiere un flujo de 1000 galones por minuto. La bomba contra incendios debe seleccionarse en función de su capacidad para entregar este flujo manteniendo la presión requerida por el sistema.
Una bomba que proporciona alta presión pero flujo insuficiente no es adecuada. Asimismo, una bomba con caudal adecuado pero presión insuficiente no puede satisfacer la demanda del sistema.
Por lo tanto,El flujo y la presión siempre deben considerarse juntos al seleccionar una bomba contra incendios..
El siguiente paso es determinar la presión mínima requerida en el punto del sistema con mayor demanda hidráulica.
Este punto suele estar ubicado en el rociador, la salida del tubo vertical o la conexión de manguera más remotos. También puede estar ubicado a mayor altura o en una zona con importante resistencia hidráulica.
La presión requerida depende del tipo de equipo de protección contra incendios que se suministre y de los criterios de diseño del sistema.
Para los sistemas de rociadores, la presión requerida está influenciada por la presión operativa mínima del rociador y la densidad o flujo de descarga requerido.
Para sistemas de tubería vertical, se debe considerar la presión requerida en las conexiones de las mangueras.
El principio clave es que la bomba contra incendios debe proporcionar suficiente presión para que la presión requerida permanezca disponible en el punto más exigente después de tener en cuenta todas las pérdidas hidráulicas.
El agua pierde presión a medida que fluye a través de las tuberías. Esto se conoce como pérdida por fricción.
La cantidad de pérdida por fricción depende de varios factores, entre ellos:
Las tuberías más pequeñas generalmente crean mayores pérdidas por fricción que las tuberías más grandes cuando transportan el mismo flujo.
A medida que aumenta el flujo, también aumentan las pérdidas por fricción. Esto significa que una bomba contra incendios diseñada para una aplicación de alto flujo puede requerir una presión significativamente mayor que una bomba que sirve a un sistema más pequeño.
Los cálculos hidráulicos generalmente tienen en cuenta la pérdida por fricción en las tuberías principales, ramales, accesorios, válvulas y otros componentes.
Para dimensionar con precisión la bomba contra incendios, se debe evaluar todo el recorrido del flujo desde la descarga de la bomba hasta la salida más exigente.
La elevación es otro factor importante para determinar la presión requerida de la bomba contra incendios.
Cuando es necesario bombear agua a una elevación mayor, se requiere presión adicional. Esto es particularmente importante en:
Como aproximación general de ingeniería, cada 10 metros de diferencia de elevación requiere aproximadamente 0,98 bar de presión adicional. En las unidades habituales de EE. UU., se requieren aproximadamente 0,433 psi por cada pie de ganancia de elevación.
Por ejemplo, si una bomba contra incendios debe suministrar agua a un equipo ubicado a 30 metros por encima de la bomba, el sistema requerirá aproximadamente 2,94 bar de presión adicional simplemente para superar la diferencia de elevación.
Esta presión debe sumarse a la presión requerida en el punto remoto y a las pérdidas por fricción en todo el sistema de tuberías.
Ignorar la elevación puede dar como resultado una bomba contra incendios que parezca adecuada al nivel del suelo pero que no pueda proporcionar suficiente presión en el punto más alto o más remoto del sistema.
El suministro de agua disponible es otra consideración crítica.
Una bomba contra incendios no siempre funciona desde una fuente de agua a presión cero. En muchas instalaciones, la bomba recibe agua de:
Si el suministro de agua ya proporciona algo de presión, esta presión disponible puede contribuir a la presión total requerida por el sistema.
Por ejemplo, si el cálculo hidráulico indica que el sistema requiere 10 bar en la descarga de la bomba pero el suministro de agua puede proporcionar de manera confiable 3 bar en la succión de la bomba, es posible que la bomba necesite agregar aproximadamente 7 bar de presión, sujeto al diseño hidráulico completo.
Sin embargo, el suministro de agua disponible debe evaluarse cuidadosamente. La presión estática y la presión residual no son lo mismo.
La presión estática se mide cuando hay poco o ningún flujo. La presión residual es la presión disponible mientras fluye el agua.
Los sistemas de protección contra incendios deben evaluarse bajo las condiciones de flujo esperadas, porque la presión del suministro de agua puede disminuir significativamente cuando aumenta la demanda.
La presión nominal de una bomba contra incendios es la presión para la que la bomba está diseñada para proporcionar a su flujo nominal.
Por ejemplo, una bomba contra incendios puede tener una clasificación de:
La bomba debe evaluarse basándose en su curva de rendimiento completa y no solo en su punto nominal.
Las bombas contra incendios generalmente son capaces de funcionar en una variedad de condiciones de flujo. Por lo tanto, la curva de rendimiento de la bomba debe compararse con la demanda del sistema para garantizar que la bomba seleccionada funcione dentro del rango de rendimiento requerido.
Al seleccionar una bomba, los ingenieros deben considerar la relación entre:
La curva de la bomba proporciona información valiosa sobre cómo funcionará la bomba en diferentes condiciones de funcionamiento.
La presión de agitación, también conocida como presión de cierre, es la presión producida por la bomba cuando no hay flujo de agua a través de la descarga.
Esta es una consideración importante porque la presión del sistema puede aumentar significativamente cuando la bomba contra incendios arranca pero hay poco o ningún flujo.
Una bomba puede tener una presión nominal de 100 PSI a su flujo nominal, pero su presión de rotación puede ser mayor.
Los componentes del sistema, incluidas tuberías, válvulas, accesorios y otros equipos, deben ser capaces de soportar la presión que puede ocurrir durante la operación.
Esta es una de las razones por las que la selección de la bomba contra incendios no debe basarse únicamente en la presión de descarga nominal.
La curva de rendimiento de la bomba contra incendios es uno de los documentos más importantes para seleccionar y evaluar una bomba contra incendios.
Una curva típica de una bomba contra incendios muestra la relación entre el flujo y la presión.
La curva puede ayudar a los ingenieros a determinar:
El punto de demanda del sistema debe compararse con la curva de la bomba para verificar que la bomba pueda satisfacer el flujo y la presión requeridos.
Por ejemplo, si un cálculo hidráulico indica que un sistema requiere 1000 GPM a 120 PSI, la bomba seleccionada debe ser capaz de ofrecer al menos este rendimiento en las condiciones de funcionamiento requeridas.
La curva de la bomba también debe evaluarse según la norma de protección contra incendios aplicable y los requisitos del proyecto.
La presión de la bomba contra incendios debe determinarse de acuerdo con los códigos, normas y regulaciones locales aplicables.
Para muchos sistemas de protección contra incendios comerciales e industriales, NFPA 20 es una referencia importante para la selección e instalación de bombas contra incendios estacionarias.
Sin embargo, los requisitos aplicables pueden variar dependiendo de:
Además de NFPA 20, pueden aplicarse otras normas a rociadores, tomas de agua, bocas de incendio, suministros de agua y pruebas.
Es importante distinguir entreRequisitos de rendimiento de la bomba contra incendios.yRequisitos de diseño del sistema hidráulico.. NFPA 20 proporciona requisitos para la instalación y el rendimiento de las bombas contra incendios, mientras que otras normas y cálculos hidráulicos determinan la demanda real de agua del sistema de protección contra incendios.
Los ingenieros profesionales de protección contra incendios deben revisar el diseño completo del sistema y los requisitos aplicables antes de seleccionar la bomba final.
Considere un ejemplo simplificado.
Un sistema de protección contra incendios tiene los siguientes requisitos:
Usando el cálculo básico:
Presión requerida de la bomba contra incendios = 7 + 1,5 + 2 − 2
La presión adicional necesaria de la bomba es de aproximadamente 8,5 bar.
Luego, sería necesario seleccionar la bomba en función del flujo requerido a aproximadamente 8,5 bar de presión adicional, considerando al mismo tiempo la curva completa de la bomba, la presión de rotación, el suministro de agua disponible y los estándares aplicables.
Este es un ejemplo simplificado. Los cálculos hidráulicos reales de la bomba contra incendios son más detallados y deben tener en cuenta la red de tuberías completa y todos los componentes relevantes.
Un error común es seleccionar una bomba basándose únicamente en la presión.
Una bomba contra incendios es un dispositivo de flujo y presión. Ambos parámetros deben considerarse simultáneamente.
Otro error es ignorar la elevación. Un sistema que funciona bien a nivel del suelo puede no proporcionar suficiente presión en los pisos superiores.
No tener en cuenta la pérdida por fricción es otro problema común. Las tuberías largas y las redes de tuberías complejas pueden generar pérdidas de presión significativas.
También es importante no depender únicamente de la presión estática del suministro de agua. La presión residual disponible en condiciones de flujo suele ser más relevante para el rendimiento del sistema hidráulico.
Finalmente, seleccionar una bomba con presión excesiva también puede resultar problemático. La sobrepresurización del sistema puede requerir equipo reductor de presión adicional y puede aumentar los costos del sistema.
La bomba contra incendios correcta debe seleccionarse después de completar un análisis hidráulico del sistema de protección contra incendios.
El proceso de selección básico incluye:
La selección final de la bomba debe proporcionar suficiente flujo y presión sin crear un exceso de presión innecesario.
El cálculo hidráulico es sólo una parte del éxito de un proyecto de protección contra incendios. La calidad y fiabilidad de la propia bomba contra incendios son igualmente importantes.
Un fabricante calificado de bombas contra incendios debería poder proporcionar datos precisos sobre el rendimiento de la bomba, documentación técnica, información de pruebas y la certificación adecuada para la aplicación prevista.
Dependiendo de los requisitos del proyecto, los clientes pueden necesitar bombas contra incendios eléctricas, bombas contra incendios con motor diésel, bombas jockey, bombas de turbina vertical, bombas de succión final o bombas contra incendios de caja dividida.
Para proyectos que requieren equipos certificados, los clientes también deben verificar que la bomba seleccionada y los componentes asociados cumplan con los requisitos de certificación y aprobación requeridos.
Un fabricante confiable también debería poder ayudar a los clientes con la selección de bombas, curvas de rendimiento, especificaciones técnicas y documentación requerida para la aprobación del proyecto.
Determinar la presión requerida de la bomba contra incendios es un paso crítico en el diseño de un sistema de protección contra incendios confiable. La presión correcta no se puede determinar mirando únicamente la bomba. Debe calcularse en base a los requisitos hidráulicos completos del sistema.
Los factores más importantes incluyen el flujo requerido, la presión mínima en el punto más exigente, la pérdida por fricción, la elevación, la presión del suministro de agua disponible y las características de rendimiento de la bomba contra incendios.
Una bomba contra incendios seleccionada correctamente debe entregar el flujo requerido a la presión requerida mientras opera dentro de los requisitos de sistema y rendimiento aplicables.
Para los ingenieros, contratistas, consultores e integradores de sistemas de protección contra incendios, comprender estos principios facilita la selección de la bomba contra incendios adecuada y evita errores de tamaño comunes. Ya sea que el proyecto requiera una bomba contra incendios eléctrica, una bomba contra incendios con motor diesel, una bomba jockey o un juego completo de bombas contra incendios, los cálculos hidráulicos precisos y una evaluación cuidadosa del rendimiento de la bomba son esenciales para una protección contra incendios confiable.
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