Seleccionar la bomba contra incendios diesel correcta es una de las decisiones más importantes en el diseño de un sistema de protección contra incendios. Una bomba demasiado pequeña puede no proporcionar suficiente flujo de agua o presión cuando ocurre un incendio, mientras que una bomba demasiado grande puede aumentar los costos del equipo, el consumo de energía, los requisitos de instalación y la complejidad del sistema.
Por lo tanto, el tamaño de la bomba diésel contra incendios debe basarse en los requisitos hidráulicos reales del sistema de protección contra incendios en lugar de simplemente seleccionar una bomba con el mayor flujo o presión disponible. El proceso requiere comprender la demanda de los rociadores, los requisitos del chorro de manguera, las pérdidas de presión del sistema, la elevación, el suministro de agua, el rendimiento de la bomba y las normas de protección contra incendios aplicables.
Esta guía explica los factores clave a considerar al dimensionar una bomba contra incendios diésel y proporciona un enfoque práctico para ingenieros, contratistas, distribuidores y profesionales de seguridad contra incendios.
El primer paso en el dimensionamiento de una bomba contra incendios diésel es identificar el punto de servicio requerido.
El punto de funcionamiento de una bomba contra incendios generalmente se expresa mediante dos parámetros principales:
Por ejemplo, un proyecto puede requerir una bomba contra incendios capaz de entregar 1000 GPM a 100 PSI. Esto no significa que la bomba deba seleccionarse simplemente en función de una clasificación nominal de 1000 GPM. Se debe analizar hidráulicamente todo el sistema de protección contra incendios para determinar la demanda real.
El caudal requerido depende del tipo de sistema de protección contra incendios y del peligro a proteger. Diferentes aplicaciones pueden tener demandas de agua significativamente diferentes.
Las instalaciones industriales, almacenes, edificios comerciales, edificios de gran altura, plantas de fabricación y proyectos de infraestructura pueden requerir diferentes capacidades de bombas contra incendios.
Por tanto, el punto de partida correcto es el diseño hidráulico del sistema de protección contra incendios.
El flujo es uno de los parámetros más importantes en el dimensionamiento de una bomba contra incendios diésel.
El flujo requerido puede determinarse a partir de la demanda combinada del equipo de protección contra incendios que debe operar durante el escenario de incendio de diseño. Dependiendo del proyecto, esto puede incluir rociadores automáticos, sistemas de tuberías verticales, estaciones de mangueras, hidrantes, sistemas de pulverización de agua, sistemas de espuma u otros equipos fijos de extinción de incendios.
Por ejemplo, si un sistema de rociadores requiere 750 GPM y el margen de chorro de manguera aplicable es 250 GPM, el flujo total requerido podría ser aproximadamente:
750 GPM + 250 GPM = 1000 GPM
El cálculo final siempre debe seguir el diseño hidráulico específico y los requisitos aplicables del proyecto.
Es importante no estimar el flujo simplemente a partir del tamaño del edificio. Dos edificios con la misma superficie pueden tener requisitos de protección contra incendios muy diferentes debido a diferencias en ocupación, disposición de almacenamiento, clasificación de productos, altura del techo, diseño de rociadores y nivel de peligro.
Una vez que se ha establecido el flujo requerido, el siguiente paso es determinar la presión que debe proporcionar la bomba contra incendios diésel.
La presión de bombeo requerida debe superar los requisitos de presión del sistema de protección contra incendios y las pérdidas entre la fuente de agua y el punto hidráulicamente más remoto.
Un cálculo simplificado se puede expresar como:
Presión de bomba requerida = Presión del sistema requerida + Pérdidas por fricción + Pérdidas por elevación + Otras pérdidas requeridas
Varios factores pueden afectar el requisito de presión final.
Los rociadores, tuberías verticales, hidrantes y otros equipos contra incendios pueden requerir una presión operativa mínima para funcionar correctamente.
El agua pierde presión a medida que viaja a través de tuberías, accesorios, válvulas, filtros y otros componentes. Los tramos de tubería más largos y los diámetros de tubería más pequeños generalmente producen mayores pérdidas por fricción.
La elevación tiene un impacto importante en la presión de la bomba contra incendios. La presión del agua disminuye a medida que aumenta la elevación. Por lo tanto, los edificios de gran altura pueden requerir una presión de descarga de bomba sustancialmente mayor que las instalaciones de poca altura.
Pueden ocurrir pérdidas de presión adicionales a través de dispositivos de prevención de reflujo, válvulas, medidores, filtros, dispositivos de alarma y otros componentes.
Todas estas pérdidas deben incluirse en el cálculo hidráulico antes de seleccionar la bomba contra incendios diésel.
La bomba contra incendios no funciona independientemente de la fuente de agua. Antes de seleccionar la bomba, los ingenieros deben comprender el suministro de agua disponible.
La fuente puede ser una red de agua municipal, un tanque de agua exclusivo contra incendios, un depósito u otra fuente de agua aprobada.
La información importante sobre el suministro de agua puede incluir:
La relación entre el suministro de agua y la demanda de las bombas es crítica.
Por ejemplo, si el suministro de agua entrante ya proporciona una presión significativa, es posible que la bomba contra incendios necesite agregar menos presión. Si el suministro de agua tiene poca o ninguna presión utilizable, la bomba debe proporcionar la mayor parte de la presión requerida.
Cuando la bomba succiona de un tanque de almacenamiento de agua, también se debe considerar la capacidad y la elevación del tanque.
Un error común es seleccionar una bomba contra incendios diésel basándose únicamente en su flujo nominal.
Una selección adecuada debe considerar toda la curva de rendimiento de la bomba certificada o aprobada.
Por ejemplo, una bomba puede tener una potencia nominal de 1000 GPM, pero su rendimiento a la presión requerida también debe satisfacer la demanda del proyecto. La bomba debe ser capaz de entregar el flujo requerido a la presión requerida mientras se mantiene dentro de los requisitos de rendimiento aplicables.
Los siguientes puntos son particularmente importantes:
La bomba no debería limitarse a cumplir un punto en el papel. Su desempeño debe ser apropiado para el rango operativo esperado del sistema de protección contra incendios.
Un sistema de bomba contra incendios diésel consta de algo más que la bomba en sí. El motor diésel debe proporcionar suficiente potencia para impulsar la bomba seleccionada en todo su rango operativo requerido.
Por lo tanto, la selección del motor debe basarse en la potencia requerida por la bomba y los requisitos de protección contra incendios aplicables.
Si la bomba seleccionada requiere más caballos de fuerza en un punto de funcionamiento particular de los que el motor puede proporcionar de manera confiable, es posible que el sistema no funcione como se esperaba.
Al seleccionar un paquete de bomba contra incendios diésel, la bomba, el motor diésel, el controlador, el sistema de combustible, el sistema de refrigeración y otros componentes deben considerarse como un sistema integrado.
Esto es particularmente importante para proyectos que requieren equipos de bombas contra incendios certificados o listados.
Los sistemas de protección contra incendios pueden tener condiciones operativas que requieran un flujo superior al nominal.
Por esta razón, los ingenieros deben evaluar el rendimiento de la bomba en condiciones de flujo más alto en lugar de verificar solo el punto de trabajo nominal.
Una bomba que funciona bien con su caudal nominal pero que no puede proporcionar una presión adecuada ante una demanda mayor puede no ser una opción adecuada.
El cálculo hidráulico debe identificar la demanda máxima esperada y la bomba seleccionada debe tener una curva de rendimiento adecuada para esa condición.
Esto es especialmente importante para grandes instalaciones industriales, almacenes, plantas de proceso y sistemas con múltiples componentes de protección contra incendios.
Las condiciones de succión son otra consideración crítica al dimensionar una bomba contra incendios diésel.
La bomba debe recibir agua adecuada en su conexión de succión. Las malas condiciones de succión pueden provocar cavitación, funcionamiento inestable, rendimiento reducido o daños a la bomba.
Los factores a evaluar incluyen:
Una bomba del tamaño correcto aún puede experimentar problemas operativos si el sistema de succión está mal diseñado.
Por lo tanto, la tubería de succión debe evaluarse junto con la selección de la bomba en lugar de tratarse como un tema separado.
La elevación se vuelve particularmente importante en edificios de gran altura y grandes sitios industriales.
Como el agua debe entregarse a una mayor altura, se requiere presión adicional para superar la diferencia de elevación.
Para los sistemas de extinción de incendios a larga distancia, las pérdidas por fricción en la red de tuberías también pueden llegar a ser importantes.
Por lo tanto, una bomba adecuada para un edificio pequeño de poca altura puede resultar completamente inadecuada para una instalación industrial de gran altura o de gran tamaño, incluso si el caudal requerido parece similar.
Los cálculos hidráulicos deben tener en cuenta la ruta completa desde la fuente de agua hasta el punto hidráulicamente más exigente.
Puede parecer que el sobredimensionamiento proporciona seguridad adicional, pero seleccionar una bomba significativamente más grande no siempre es la mejor solución.
Una bomba contra incendios de gran tamaño puede crear varios desafíos, entre ellos:
El objetivo debe ser seleccionar una bomba que satisfaga adecuadamente la demanda calculada de protección contra incendios y al mismo tiempo cumpla con los requisitos aplicables.
Una bomba más grande no es automáticamente una bomba mejor.
Para muchos proyectos internacionales de protección contra incendios, la selección de bombas debe cumplir con estándares y requisitos de certificación específicos.
NFPA 20 es una de las normas clave a las que comúnmente se hace referencia para la selección e instalación de bombas estacionarias para protección contra incendios.
Los proyectos también pueden requerir equipos de bombas contra incendios listados por UL o aprobados por FM dependiendo de la autoridad competente, las especificaciones del proyecto, los requisitos de seguro o las regulaciones locales.
Cuando se requiere certificación, el paquete completo de la bomba debe evaluarse con respecto a los requisitos de certificación aplicables.
Esto puede incluir la bomba, el motor diésel, el controlador, los accesorios y otros componentes del conjunto de la bomba contra incendios.
Confirme siempre los requisitos aplicables más recientes con el ingeniero del proyecto, la autoridad competente y los requisitos de certificación.
Las bombas contra incendios diésel dependen de la disponibilidad confiable de combustible durante una emergencia.
Después de determinar el tamaño de la bomba, el proyecto también debe evaluar el consumo de combustible del motor diésel y la duración de funcionamiento requerida.
El tanque de combustible debe tener el tamaño adecuado de acuerdo con los requisitos del proyecto aplicables y las regulaciones locales.
La instalación también debe proporcionar ventilación adecuada, disposiciones de extracción, refrigeración, sistemas de baterías y acceso para mantenimiento.
El objetivo no es simplemente hacer que el motor diésel sea lo suficientemente potente como para accionar la bomba. El sistema completo de bomba contra incendios diesel debe ser capaz de arrancar y operar de manera confiable cuando ocurre una demanda de agua de emergencia.
Considere una instalación industrial hipotética con los siguientes requisitos hidráulicos:
Demanda de aspersores:800 galones por minuto
Margen de flujo de manguera:200 galones por minuto
Flujo total requerido:1000 galones por minuto
Suponga que el cálculo hidráulico determina que el sistema requiere 110 PSI en la descarga de la bomba después de considerar la presión requerida del sistema, las pérdidas por fricción, la elevación y otras pérdidas.
Por lo tanto, el punto de servicio preliminar de la bomba contra incendios sería:
1000 GPM a 110 PSI
El siguiente paso es revisar los modelos de bombas contra incendios disponibles y sus curvas de rendimiento.
La bomba seleccionada debe poder entregar los 1000 GPM requeridos a aproximadamente 110 PSI y al mismo tiempo cumplir con los requisitos de rendimiento aplicables. Luego se debe seleccionar el motor diésel que proporcione suficiente potencia a la bomba en todo el rango de funcionamiento requerido.
La selección final también debe considerar la fuente de agua, las condiciones de succión, el flujo máximo, los requisitos de certificación, el controlador, el sistema de combustible y las condiciones de instalación.
Este ejemplo demuestra por qué el dimensionamiento de la bomba debe comenzar con cálculos hidráulicos en lugar de comenzar con un catálogo de bombas.
Varios errores pueden provocar una selección incorrecta de la bomba.
Es posible que una bomba clasificada para los GPM requeridos no proporcione la presión requerida. El caudal y la presión siempre deben evaluarse juntos.
Los sistemas de gran elevación requieren presión adicional. No tener en cuenta la elevación puede provocar una presión insuficiente en el equipo de extinción de incendios remoto.
La longitud y el diámetro de la tubería, los accesorios, las válvulas y otros componentes afectan la presión del sistema.
Una capacidad excesiva puede crear costos innecesarios y problemas de diseño del sistema.
El motor diésel debe tener potencia suficiente para la bomba seleccionada y sus condiciones de funcionamiento requeridas.
Es posible que una bomba que cumpla con los requisitos hidráulicos no cumpla con los requisitos de certificación UL, FM u otros requisitos de un proyecto.
Antes de finalizar la selección de una bomba contra incendios diésel, revise la siguiente información:
Dimensionar correctamente una bomba contra incendios diésel requiere más que elegir una bomba con un caudal nominal adecuado. Se debe evaluar el sistema completo de protección contra incendios para determinar el flujo, la presión, la elevación, las pérdidas por fricción, el suministro de agua, las condiciones de succión y los requisitos operativos requeridos.
El motor diésel seleccionado también debe proporcionar potencia adecuada para la bomba, mientras que el paquete completo debe cumplir con los estándares aplicables del proyecto y los requisitos de certificación.
Para los fabricantes, ingenieros, contratistas y profesionales de protección contra incendios de bombas contra incendios, los cálculos hidráulicos precisos y el análisis cuidadoso de la curva de la bomba son esenciales para lograr un rendimiento confiable en emergencias.
Una bomba contra incendios diésel del tamaño correcto proporciona la base para un sistema de protección contra incendios confiable. Al evaluar el sistema completo en lugar de centrarse en un solo parámetro de la bomba, los equipos del proyecto pueden seleccionar equipos que proporcionen el rendimiento de extinción requerido y al mismo tiempo eviten costos de instalación y sobredimensionamiento innecesarios.
