ARREGLOS PARTICULARES DE BOMBAS CONTRA INCENDIO

INTRODUCCIÓN

Existen situaciones donde se hace necesario instalar más de una bomba contra incendio bajo ciertos arreglos para satisfacer los requerimientos de los diferentes escenarios de incendio que pueden presentarse. El uso de varias bombas puede ser necesario por diversas razones, como puede ser aumentar el caudal, elevar la presión o proveer redundancia en el servicio.

Este artículo trata el tema de bombas contra incendios conectadas en paralelo y en serie. En artículos anteriores se trataron los tipos de bombas contra incendio y se expuso su funcionamiento y desempeño; se recomienda repasar dichos artículos.

DETERMINACIÓN DE REQUERIMIENTOS

Como se sabe, el equipo de bombeo tiene la finalidad de suministrar agua a la red contra incendios a un caudal y presión convenientes para el adecuado desempeño de los sistemas contra incendios suplidos, de manera que puedan cumplir de manera satisfactoria su objetivo.

A una red contra incendios pueden estar conectados uno o varios sistemas de extinción, dependiendo de la magnitud o complejidad del predio protegido. El equipo de bombeo debe ser capaz de satisfacer los requerimientos si algún o varios escenarios de incendio contemplan la activación de más de un sistema simultáneamente.

Por lo general, el suministro de agua para los sistemas de extinción consiste en una bomba o grupo de bombas que succionan desde un reservorio de agua. La práctica normalizada para determinar el requerimiento de los sistemas (caudal y presión) es realizar los correspondientes cálculos hidráulicos, siguiendo la metodología establecida en las normas y aplicando la buena práctica.

BOMBAS CONTRA INCENDIOS EN PARALELO

Los fabricantes de bombas contra incendios normalmente ofrecen bombas listadas hasta un caudal nominal de 5.000 gpm. Así que cuando el caudal de diseño es mayor a 7.000 gpm, o cuando por política empresarial se exige dividir el caudal de diseño entre varias bombas es necesario instalar bombas en paralelo.

Bombas conectadas en paralelo suman su caudal, manteniendo la presión en el valor que suministra la bomba genera mayor presión. Vale decir que es recomendable que las bombas sean muy similares en cuanto a valores nominales cuando se conecten en paralelo.

La representación de las curvas de desempeño sería como se muestra seguidamente:

Fig. 1: 2 bombas iguales conectadas en paralelo

Fig. 2: 2 bombas diferentes conectadas en paralelo

ESCENARIOS DE BOMBAS CONTRA INCENDIOS EN PARALELO

Algunos escenarios que puede requerir la operación simultánea de dos o más bombas instaladas en paralelo, para satisfacer la demanda de agua de los sistemas de protección contra incendios, son los siguientes:

  1. Operación simultánea de varios sistemas de diluvio en refinerías.
  2. Combate de incendios, incluyendo extinción y protección de la exposición en refinerías y plantas químicas.
  3. Activación de sistemas de espuma y de enfriamiento en patios de tanques de almacenamiento de combustible.
  4. Activación de sistemas de mitigación con alta demanda de agua.

TUBERÍA DE SUCCIÓN DE BOMBAS CONTRA INCENDIOS EN PARALELO

Un aspecto importante a considerar cuando una tubería de succión común suministre a bombas conectadas en paralelo, es que la disposición de dicha tubería debe realizarse de modo que cada bomba reciba su suministro proporcional; además, la tubería de succión común debe dimensionarse para suministrar a todas las bombas cuando funcionen al 150% de su capacidad nominal, de modo que la velocidad no exceda los 4,57 m/s (15 pies/s).

Por ejemplo, si en un sistema se instalan 3 bombas de 3.000 gpm (11.356 l/min) que operarán simultáneamente en paralelo para satisfacer una demanda de 12.000 gpm (45.425 l/min); la tubería de succión común para las 3 bombas se dimensiona para un caudal de 3×1,5×3.000 = 13.500 gpm (51.103 l/min). La tubería de succión que es común a 2 bombas se dimensiona para 2×1,5×3.000 = 9.000 gpm (34.069 l/min). Y la tubería de succión que alimenta a una sola bomba se dimensiona para 1×1,5×3.000 = 4.500 gpm (17.034 l/min).

Las bombas pueden conectarse a un múltiple de succión del diámetro mayor requerido o ir reduciendo el diámetro según la cantidad de bombas conectadas.

PRUEBAS DE BOMBAS CONTRA INCENDIOS EN PARALELO

Cuando se instala más de una bomba contra incendios, está permitido conectar las tuberías de pruebas de las mismas a un dispositivo de medición de caudal y descarga común. La tubería común y el dispositivo de medición deben tener el tamaño adecuado para la bomba con el caudal nominal mayor.

Cuando las bombas contra incendios están configuradas en paralelo, es decir, que deben funcionar simultáneamente, la tubería común y el dispositivo de medición de caudal deben dimensionarse para el caudal nominal combinado de las bombas necesarias para satisfacer la demanda del sistema.

En esos casos, lo más recomendable es instalar dos medidores de caudal en paralelo. Uno para probar las bombas individualmente y otro para utilizarlo cuando se prueben juntas las bombas que deben operar simultáneamente.

En algunas situaciones lo anterior resulta demasiado difícil de implantar, por lo que se opta por un cabezal de pruebas en vez de medidores de caudal. Si se trata de una red de agua que cuenta con hidrantes, las pruebas de desempeño pueden realizarse utilizando dichos elementos.

ARRANQUE DE BOMBAS CONTRA INCENDIOS EN PARALELO

Las bombas contra incendios configuradas en paralelo deben arrancar de forma secuencial o escalonada. Esto se logra estableciendo una diferencia de presión de arranque en los controladores, normalmente 10 psi. Es decir, la primera bomba arrancaría cuando haya una caída de presión en la red, pero para arrancar la segunda, la presión debe bajar 10 psi adicionales, y así sucesivamente. Esto impediría que operen bombas innecesariamente si la demanda puede satisfacerse con sólo una bomba.

Pero también es recomendable establecer, además, un retardo en los controladores para el arranque de la segunda y siguientes bombas; dado que pudiera ocurrir una caída brusca y repentina de la presión en la red, por lo que todos los interruptores se activarían al mismo tiempo, lo que podría ser contraproducente para las tuberías y accesorios. El tiempo de retraso puede ser entre 5 a 10 segundos.

BOMBAS CONTRA INCENDIOS REDUNDANTES

Otra situación que puede presentarse es contar con bombas redundantes, es decir, una bomba primaria y otra secundaria que sirve de respaldo. Este arreglo no se debe considerar como bombas en paralelo. Ambas bombas deben ser capaces de satisfacer individualmente la demanda del sistema. Se proporciona una bomba redundante para mejorar la confiabilidad. La bomba secundaría operaría en caso de falla de la bomba primaria.

Se recomiendan bombas redundantes (y puede ser requerido por la Autoridad Competente) cuando exista la posibilidad de grandes pérdidas a causa de un incendio.

BOMBAS CONTRA INCENDIOS EN SERIE

Como sabemos, cuando se conectan bombas en serie la presión se va incrementando a medida que el agua pasa a través de ellas, sin variación en el caudal. El caudal máximo en un arreglo de bombas en serie es el que pasa por la primera bomba.

En sistemas contra incendio no es común instalar bombas en serie; es preferible contar con una bomba multietapas. Pero en algunas ocasiones puede ser necesario, como por ejemplo, para suministrar a múltiples zonas verticales en un edificio muy alto, o cuando en el predio se tiene un sistema que requiere una presión mucho mayor a la requerida por los demás sistemas conectados a la red.

En sistemas contra incendios la normativa permite instalar hasta 3 bombas en serie, de las cuales hasta 2 bombas pueden ser de velocidad variable. Esto por cuestiones de confiabilidad y por la complejidad operativa del arreglo de bombas.

La representación de las curvas de desempeño para bombas conectadas en serie sería como sigue:

Fig. 3: 2 bombas iguales conectadas en serie

Al estar conectadas en serie, el caudal pasa a través de las bombas en secuencia, aumentando la presión. Un aspecto que se debe tomar en cuenta es la presión máxima permitida en la succión de las bombas la cual no debe sobrepasarse en ningún momento. No se debe instalar válvulas reductoras o reguladoras de presión entre las bombas en serie.

Las bombas conectadas en serie deberían instalarse en el mismo cuarto de bombas. Ubicarlas en diferentes lugares de la edificación acarrea inconvenientes operacionales relacionados con el arranque y parada de las bombas, el monitoreo de señales, la comunicación entre cuartos, etc.; además, cada cuarto debe cumplir con ciertas condiciones impuestas por la normativa.

ARRANQUE DE BOMBAS CONTRA INCENDIOS EN SERIE

Los controladores de las bombas conectadas en serie deben estar dotados con la correspondiente opción, es decir, deben ser adecuados para arrancar bombas en serie, y deben estar interconectados.

El arranque de las bombas debe seguir un orden adecuado, de manera que antes de arrancar la segunda o tercera bomba (si es necesario) cuenten con suficiente presión en la tubería de succión.

Según sea el arreglo de tuberías para el suministro de agua a los sistemas, la primera bomba de la serie es la que debe arrancar inicialmente. Luego arrancarían en secuencia la segunda y la tercera (si es necesario), con un tiempo de retraso programado de 10 segundos entre arranques. Es decir, cada bomba que suministra presión a otra, debe arrancar 10 segundos antes que la bomba a la que alimenta.

BOMBAS CONTRA INCENDIOS MULTIETAPAS

Existen bombas multietapas que pueden ser utilizadas en sistemas de protección contra incendios.

Las bombas multietapas son como bombas conectadas en serie conformadas en una sola unidad. Están dotadas con varios rotores montados sobre un mismo eje y el agua va pasando por ellos desde la succión hasta la descarga.

Bomba de 2 etapas Bomba de 3 etapas

Fig. 4: Bombas multietapas

Hay bombas multietapas que además son multipuertos, es decir, que tienen más de una brida de descarga. Cada puerto descarga el agua a una presión diferente. Este tipo de bombas son ideales para edificaciones altas con más de una zona de presión. El primer puerto suministra a la zona más baja y el último puerto suministra a la zona más alta, cada uno con su respectiva tubería montante.

Fig. 5: Bombas multietapas – multipuertos

Un tipo de bomba multietapas pero que normalmente no se le considera como tal son las bombas verticales tipo turbina. En la gran mayoría de sus aplicaciones estas bombas requieren contar con más de un impulsor, para poder alcanzar la presión demandada por el sistema, es decir, para su conformación se unen más de una etapa.

Fig. 6: Bomba vertical tipo turbina de 3 etapas

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La necesidad de instalar bombas en paralelo o en serie la dicta el escenario planteado. En la etapa de diseño de un sistema contra incendio es conveniente realizar una evaluación del predio a proteger y determinar desde el principio si hará falta uno u otro arreglo de bombas y determinar la mejor manera de implementarlo.

Ing. Luis Ybirma
Caracas – Venezuela

Notas:
1. El contenido de este artículo no es una Interpretación Formal de NFPA. Lo aquí expresado es la interpretación personal del autor y no necesariamente representa la posición oficial de las normas NFPA y sus Comités Técnicos. Por otra parte, el lector es libre de estar de acuerdo, en todo o en parte, con lo aquí expresado.
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