En el diseño y operación de sistemas de bombas contra incendios, a menudo surgen dos parámetros críticos:cabeza de cierreycabeza clasificada. Ambos son esenciales para comprender el rendimiento de una bomba contra incendios, aunque tienen propósitos muy diferentes. Confundir una con otra puede provocar una selección inadecuada de la bomba, un rendimiento ineficiente o incluso el incumplimiento de las normas NFPA 20 y UL.
Este artículo explica en detalle qué significan la altura de cierre y la altura nominal, cómo se determinan y por qué comprender su diferencia es vital para todo profesional de protección contra incendios.
Antes de profundizar en el cierre y la altura nominal, es importante comprender primero lo que significa "altura" en la terminología de bombas.
En términos simples,cabezarepresenta la energía que una bomba imparte al agua, generalmente medida enmetros (m)opies (pies). Es la altura vertical a la que la bomba puede elevar agua y se correlaciona directamente conpresión(1 metro de cabeza ≈ 0,098 bar, o 1 pie ≈ 0,433 psi).
En los sistemas de protección contra incendios, la altura determina cuánta presión puede generar la bomba para entregar el flujo de agua requerido a todo el sistema, desde el lado de succión hasta la salida más alejada del rociador o hidrante.
cabeza clasificada(a veces llamado “jefe de turno”) es elpresión que entrega la bomba a su caudal nominal. Es el punto de rendimiento en el que la bomba está oficialmente diseñada y certificada para funcionar.
Para una bomba contra incendios listada por UL o que cumple con NFPA 20, este es el punto que se utiliza para definir su modelo, placa de identificación y curva de rendimiento. Por ejemplo, una bomba con clasificación de1000 GPM a 100 PSIsignifica que con un flujo de 1000 galones por minuto, la bomba producirá 100 psi de presión de descarga a la velocidad nominal.
es elpunto de diseño primariopara la bomba.
Determina el rendimiento de la placa de identificación de la bomba (por ejemplo, 750 GPM a 120 PSI).
Utilizado parapruebas de certificación y aceptaciónsegún normas NFPA 20 y UL/FM.
La cabeza nominal representa lazona de trabajo eficientede la bomba.
En funcionamiento, esta es la presión que la bomba contra incendios debe proporcionar durante un incendio real cuando el sistema exige su capacidad de flujo total.
Cabezal de cierrees elaltura máxima (presión)la bomba puede generarcuando hay flujo cero— lo que significa que la válvula de descarga está cerrada.
En esta condición, el impulsor sigue girando, creando presión, pero no se descarga agua. Esto representa ellímite superiorde la capacidad de presión de la bomba.
Ocurre enflujo cero(sin descarga).
Representa elpresión máximase puede desarrollar una bomba.
Se utiliza para definir elrango de operación seguroy para evitar daños por sobrepresión.
Típicamente120% a 140% de la cabeza nominal, dependiendo del diseño de la bomba.
Por ejemplo, una bomba con capacidad nominal de 100 PSI puede tener un cabezal de cierre entre120 PSI y 140 PSI.
Tanto la altura de cierre como la altura nominal son puntos en uncurva de rendimiento de la bomba contra incendios, que traza la altura (presión) versus el flujo.
Así es como se relacionan:
Cabezal de cierreestá en el extremo izquierdo de la curva (caudal cero).
cabeza clasificadaestá en el punto de flujo nominal (por ejemplo, 100% de la capacidad nominal).
Entre estos puntos se encuentra elrango de operación— normalmente del 0% al 150% del flujo nominal.
La curva muestra cómo la presión disminuye a medida que aumenta el flujo. Cuando la bomba funciona con el caudal nominal, proporciona la altura diseñada. Cuando el flujo se detiene, la presión aumenta al cabezal de cierre.
Esta relación ayuda a los ingenieros a garantizar que la bomba funcionará de manera confiable en todas las condiciones de incendio, desde el modo de espera inactivo hasta la descarga total.
NFPA 20—Norma para la Instalación de Bombas Estacionarias para Protección contra Incendios— y los estándares de certificación UL/FM definen criterios de rendimiento estrictos tanto para la cabeza nominal como para la de cierre.
De acuerdo aNFPA 20, la bomba contra incendios debe:
Entregar100% del flujo nominal a la cabeza nominal.
Entregar150% del flujo nominal a no menos del 65% de la altura nominal.
No desarrollar más de140% de la altura nominal en el momento del cierre.
Durante las pruebas de aceptación, estos tres puntos (0%, 100% y 150% de flujo) se prueban y trazan para verificar que la bomba contra incendios cumpla con su curva certificada.
Esto garantiza que la bomba pueda funcionar de forma segura, eficiente y dentro de los límites de todas las demandas posibles del sistema.
Comprender la diferencia entre cierre y altura nominal no es solo académico: tiene implicaciones prácticas para el diseño, el rendimiento y la seguridad del sistema contra incendios.
Si una bomba contra incendios opera constantemente cerca de su cabezal de cierre (por ejemplo, debido a válvulas cerradas o baja demanda del sistema), la presión excesiva puede sobrecargar las tuberías, válvulas y accesorios. Conocer el cabezal de cierre ayuda a los ingenieros a instalar válvulas de alivio de presión y establecer límites seguros.
Los diseñadores deben seleccionar bombas con una altura nominal que coincida con los requisitos del sistema. Si la altura nominal es demasiado baja, es posible que el sistema no entregue agua a la salida más remota. Si es demasiado alto, puede causar una sobrepresurización.
Los estándares NFPA 20 y UL utilizan cabezales nominales y de cierre para confirmar que la bomba funciona dentro de rangos aceptables. Comprender estos términos garantiza el cumplimiento durante la inspección y certificación.
Operar la bomba cerca de su punto nominal garantiza la máxima eficiencia y reduce el desgaste. Operar demasiado cerca del cierre puede causar sobrecalentamiento y recirculación interna, dañando el impulsor y los sellos.
Cuando una bomba contra incendios no entrega la presión esperada, conocer tanto la altura nominal como la de cierre ayuda a los equipos de mantenimiento a diagnosticar si el problema se debe a una restricción del sistema, desgaste del impulsor o problemas de velocidad del motor.
Considere una bomba contra incendios con clasificación de750 GPM a 120 PSI.
Jefe clasificado:120 PSI a 750 GPM
Cabezal de cierre:150 PSI (125 % de la altura nominal)
Punto de flujo del 150 %:1125 GPM a 78 PSI
Esto significa:
Cuando el sistema exige 750 GPM, la bomba entrega 120 PSI, su punto de rendimiento óptimo.
Si todas las salidas de descarga están cerradas, la presión de la bomba aumentará a 150 PSI, la altura de cierre.
Si la demanda aumenta a 1125 GPM, la presión caerá a 78 PSI, aún dentro de los límites de NFPA 20.
Al comprender estos puntos, los ingenieros y operadores pueden evaluar el rendimiento de la bomba y garantizar la confiabilidad del sistema tanto durante las pruebas como durante la operación de emergencia.
Algunos suponen que la lectura de presión más alta en un manómetro refleja un funcionamiento normal. En realidad, esa es la altura de cierre, no la presión de trabajo. El funcionamiento continuo a esta presión no es seguro y puede dañar el sistema.
Una altura de cierre más alta no necesariamente indica una mejor calidad. Solo muestra la capacidad de la bomba para generar presión con flujo cero. Una bomba bien diseñada equilibra la eficiencia, la estabilidad y el cumplimiento de los límites de la NFPA.
La altura nominal se logra bajo condiciones de prueba específicas, incluida la velocidad, la presión de succión y la temperatura del agua. Las desviaciones de estos factores en el campo pueden alterar ligeramente el rendimiento real.
Verifique la curva de demanda del sistema.— asegúrese de que la altura nominal coincida con los requisitos de altura del edificio y presión de los rociadores.
Confirmar el cumplimiento del cabezal de cierre— no debe exceder el 140% de la altura nominal.
Verifique NPSH (altura de succión neta positiva)— para evitar la cavitación en todas las condiciones de flujo.
Utilice válvulas de aliviosi la altura de cierre excede la presión de diseño del sistema.
Consultar curvas de bombas certificadasde fabricantes aprobados por UL o FM para confirmar el rendimiento.
Al considerar tanto la altura nominal como la de cierre, los diseñadores garantizan un funcionamiento seguro y eficiente de la bomba durante todo el ciclo de vida del sistema contra incendios.
Eldiferencia entre la altura de cierre y la altura nominalDefine cómo funciona una bomba contra incendios en diversas condiciones, desde inactiva hasta descarga completa.
cabeza clasificadaes la presión de trabajo diseñada al flujo nominal.
Cabezal de cierrees la presión máxima a flujo cero.
Comprender ambos garantiza una operación segura, la integridad del sistema y el cumplimiento de las normas NFPA 20.
Para los ingenieros, instaladores y propietarios de sistemas de protección contra incendios, reconocer cómo estos parámetros influyen en el rendimiento es clave para una preparación confiable para la extinción de incendios. Al seleccionar o probar una bomba contra incendios, consulte siempre las curvas certificadas y asegúrese de que la bomba funcione dentro de su rango diseñado.
Una bomba contra incendios seleccionada y probada adecuadamente no sólo cumple con los requisitos reglamentarios, sino que también garantiza que, cuando llegue el momento, desempeñará su función de salvar vidas sin problemas.
