Projetar um sistema de sucção de bomba de incêndio eficiente e compatível é uma etapa crítica para garantir que seu sistema de proteção contra incêndio opere de maneira confiável durante uma emergência. O projeto de sucção inadequado pode levar à cavitação da bomba, à redução do desempenho ou até mesmo à falha completa do sistema – resultados que nenhuma instalação pode permitir quando vidas e propriedades estão em risco.
Neste artigo, exploraremos os elementos essenciais do projeto de sucção da bomba de incêndio, incluindo considerações de layout, princípios hidráulicos, dimensionamento de tubos e melhores práticas de acordo com a NFPA 20 e outras normas globais.
O lado de sucção de uma bomba de incêndio é a tubulação que fornece água da fonte (como um tanque, reservatório ou rede pública) para a bomba de incêndio. Sua finalidade é garantir um fluxo de água adequado e consistente nas condições corretas de pressão.
Se o projeto de sucção for ruim – por exemplo, se o tubo for muito pequeno, tiver muitas curvas ou permitir bolsas de ar – a bomba pode não receber água suficiente. Isto pode causar baixa pressão, desempenho instável ou até mesmo cavitação, onde as bolhas de vapor entram em colapso e danificam o impulsor.
Um sistema de sucção adequadamente projetado garante:
Fornecimento ininterrupto de água para a bomba
Pressão e vazão suficientes
Operação estável durante todas as condições de demanda
Conformidade com padrões como NFPA 20
Dependendo da fonte de água e do ambiente de instalação, as bombas de incêndio podem utilizar vários arranjos de sucção:
Quando o abastecimento de água municipal é confiável e mantém a pressão adequada, a bomba de incêndio pode extrair diretamente dele. Nesta configuração, é vital garantir que a rede principal da cidade possa sustentar a demanda de incêndio sem queda excessiva de pressão.
Muitos sistemas usam um tanque de armazenamento de água contra incêndio como fonte de sucção. Isto proporciona um volume garantido de água independente da rede pública da cidade. O tanque deve ser projetado com acessórios, filtros e níveis mínimos de água apropriados, conforme especificado pela NFPA 22.
Em algumas instalações industriais ou remotas, a fonte de água pode ser um lago ou reservatório. Bombas de turbina verticais são normalmente usadas aqui, pois são projetadas para extrair água de fontes subterrâneas com longos elevadores de sucção.
Cada tipo de sucção requer diferentes considerações de projeto para roteamento de tubos, limites de velocidade e altura manométrica de sucção positiva líquida (NPSH).
Para garantir o fornecimento eficiente de água à bomba de incêndio, vários fatores de projeto devem ser cuidadosamente controlados:
O tubo de sucção deve ser grande o suficiente para minimizar a perda por atrito e evitar velocidade excessiva. De acordo com a NFPA 20:
A velocidade do tubo de sucção não deve exceder15 pés/s (4,6 m/s).
Na maioria dos casos, é melhor manter a velocidade abaixo10 pés/s (3 m/s)para reduzir a turbulência.
Tubos subdimensionados podem causar quedas de pressão e afetar o NPSH disponível da bomba (NPSHa).
A NFPA 20 recomenda que o tubo de sucção seja pelo menos10 diâmetros de tubo de comprimento retoimediatamente antes de entrar na bomba. Isto minimiza a turbulência e garante um fluxo uniforme no olhal do impulsor.
Ao reduzir o tamanho do tubo na entrada de sucção, use sempreredutores excêntricos planos no topo (FOT). Isto evita a formação de bolsas de ar no topo da linha de sucção, o que poderia causar cavitação.
Os tubos de sucção devem ser dispostos para evitar o acúmulo de ar. Inclinar o tubo de sucção ligeiramente para cima em direção à bomba ajuda a liberar qualquer ar preso.
Filtros podem ser usados para evitar a entrada de detritos na bomba, especialmente ao extrair de tanques ou fontes abertas. Entretanto, eles devem ser projetados com perda mínima de pressão e fácil acesso para manutenção.
NPSH (Net Positive Suction Head) mede a pressão absoluta na sucção da bomba em comparação com a pressão de vapor do líquido. Se o NPSH disponível (NPSHa) for menor que o NPSH exigido (NPSHr) pela bomba, ocorrerá cavitação.
NPSHa = Pressão Atmosférica + Carga Estática – Perda por Fricção – Pressão de Vapor
Para evitar a cavitação, certifique-se sempre de:
NPSHa ≥ NPSHr + Margem de Segurança(normalmente 1 metro ou 3 pés no mínimo).
Mantenha a altura de sucção ao mínimo.
Use curvas grandes e de raio suave em vez de cotovelos afiados.
Minimize as conexões e válvulas no lado de sucção.
Certifique-se de que a temperatura da água esteja dentro dos limites do projeto (temperaturas mais altas reduzem o NPSHa).
As bombas de incêndio horizontais divididas são o tipo mais comumente usado em sistemas de incêndio prediais e industriais. Seu layout de sucção deve seguir estes princípios:
O tubo de sucção deve aproximar-se da bombahorizontalmente e em linha reta, sem cotovelos imediatamente antes do flange de sucção.
Instalarredutor excêntrico (plano na parte superior)diretamente na sucção da bomba.
Fornecerválvulas de isolamentocomo válvulas gaveta OS&Y, mas evite instalá-las muito próximas do flange de sucção.
Garanta a folga adequada para manutenção e alinhamento.
Evite pontos altos ou zonas de ar preso na linha de sucção.
Ao usar bombas de incêndio duplas, cada bomba deve ter seu próprio tubo de sucção dedicado do coletor para evitar interferência no fluxo.
As bombas de incêndio com turbina vertical são projetadas para uso em fontes de água abertas ou tanques onde o nível da água está abaixo da bomba. Ao contrário das bombas horizontais, elas não necessitam de tubulação de sucção – o tubo da coluna e o conjunto do reservatório servem para esse propósito.
As considerações de design incluem:
O reservatório da bomba deve permanecer sempre submerso no nível mínimo de água.
Folga adequada entre o sino de sucção e o fundo do tanque (normalmente ≥ 0,5 vezes o diâmetro do sino de sucção).
Dimensionamento adequado da cabeça de descarga e da tubulação da coluna para minimizar a perda de carga.
O filtro de sucção deve ser resistente à corrosão e facilmente removível.
Mesmo pequenos erros de projeto de sucção podem levar a problemas de desempenho dispendiosos. Alguns dos erros mais frequentes incluem:
Instalando um cotovelo logo antes da entrada da bomba— causa distribuição desigual de velocidade e cavitação.
Usando redutores concêntricos em vez de excêntricos (planos na parte superior)– pode reter ar no topo do tubo.
Diâmetro do tubo insuficiente— leva a altas perdas por atrito e redução de NPSHa.
Ventilação inadequada ou inclinação- permite a formação de bolsas de ar.
Conectar várias bombas a um coletor de sucção comum sem espaçamento ou equilíbrio de fluxo adequado.
Elevação de sucção excessiva— reduz o NPSHa, especialmente em instalações de elevadores verticais.
Evitar essas armadilhas durante o projeto garante maior vida útil da bomba, desempenho estável e conformidade com os padrões de segurança contra incêndio.
A NFPA 20, “Norma para instalação de bombas estacionárias para proteção contra incêndio”, é a principal referência para projeto de sucção de bombas de incêndio. Ele define requisitos para tubulação de sucção, conexões, válvulas, filtros e velocidades aceitáveis.
As normas regionais adicionais que complementam a NFPA 20 incluem:
UL 448: Requisitos para bombas de incêndio centrífugas.
Fichas técnicas de prevenção de perdas de propriedade da FM Global: Orientação sobre sala de bombas e configuração de sucção.
Códigos locais de incêndio ou regulamentos da autoridade hídricaque regem os detalhes da instalação.
Seguir esses padrões garante que seu sistema não seja apenas eficiente, mas também aprovado para conformidade com seguros e inspeções.
Para resumir, aqui estão as principais práticas de projeto para um desempenho de sucção confiável:
Mantenha a tubulação de sucção o mais curta e reta possível.
Dimensione generosamente as linhas de sucção para limitar a velocidade abaixo de 15 pés/s.
Use redutores excêntricos planos na parte superior.
Mantenha um trecho reto de 10 diâmetros de tubo antes da bomba.
Garanta a ventilação adequada e evite bolsas de ar.
Verifique se o NPSHa excede o NPSHr por uma margem segura.
Siga a NFPA 20, UL e os padrões locais para layout e materiais.
Teste e inspecione o desempenho de sucção durante o comissionamento.
Um sistema de sucção de bomba de incêndio bem projetado é a base de qualquer sistema confiável de proteção contra incêndio. Ele garante que sua bomba de incêndio opere com eficiência total quando for mais importante – durante uma emergência.
