BOMBAS CONTRA INCENDIO – TUBERÍA DE SUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

En el presente artículo se exponen algunos aspectos importantes que se deben considerar en la instalación de la tubería de succión de las bombas contra incendio.

La tubería de succión de las bombas contra incendio es un elemento fundamental que requiere atención especial, para garantizar el funcionamiento apropiado de las mismas; de hecho, la norma NFPA 20, Standard for the Installation of Stationary Pumps for Fire Protection (Instalación de Bombas Estacionarias para Protección contra Incendios), es muy enfática al establecer las características y requerimientos que se deben cumplir.

La tubería de succión es tratada en la Sección 4.15 de la norma NFPA 20-2016.

Cuando se habla de la tubería de succión se incluyen todos los componentes comprendidos entre la brida de succión de la bomba hasta la conexión a la red pública o privada de agua, o al tanque que alimenta a la bomba, y normalmente consiste de tubos, válvulas y otros accesorios.

DIÁMETRO

El diámetro del tubo de succión para una sola bomba, o del cabezal de succión para múltiples bombas diseñadas para operar simultáneamente, debe ser tal que con la(s) bomba(s) funcionando a caudal máximo (150% de la capacidad nominal o el flujo máximo disponible del suministro de agua), la presión manométrica en la brida de succión sea mayor o igual a 0 bar (0 psi).

Si el suministro de agua es desde un tanque de almacenamiento con su base al mismo nivel que la bomba o por encima, se permite que la presión manométrica en la brida de succión baje hasta −0,2 bar (−3 psi). Esta presión negativa se permite después que el tanque haya proporcionado la demanda máxima del sistema (caudal y duración); el agua restante en el tanque está a nivel de la bomba o por encima de ella; y la bomba está funcionando al 150% de su caudal nominal. Este margen de presión negativa está destinado a compensar la pérdida por fricción a través de la tubería de succión.

El diámetro de la porción de la tubería de succión equivalente a una longitud de 10 diámetros de tubería aguas arriba de la brida de succión no debe ser inferior al especificado en las Tablas 4.27(a) y 4.27(b) de la norma NFPA 20-2016.

El diámetro de la tubería de succión intenta limitar la velocidad del agua a no más de 4,57 m/s (15 pies/s) para evitar el flujo turbulento en la tubería, el cual puede generar burbujas de aire en el seno del agua, que afectan negativamente la eficiencia de la bomba.

VÁLVULA EN LA TUBERÍA DE SUCCIÓN

La válvula de seccionamiento a instalar en la tubería de succión debe ser del tipo compuerta indicadora (OS&Y).

Cuando el suministro sea desde la red pública de agua, la válvula debería ubicarse tan lejos de la brida de succión de la bomba como sea práctico. Cuando el suministro proviene un tanque de almacenamiento de agua, la válvula debería ubicarse en la salida del tanque.

La NFPA 20-2016 no prohíbe la utilización de válvula tipo mariposa en la tubería de succión si ésta se ubica a más de 15,3 metros (50 pies) de la brida de succión (situación que en la práctica sería poco probable). Esta separación daría oportunidad a que se elimine la turbulencia que crea una válvula tipo mariposa en el chorro de agua antes de entrar a la bomba.

CODOS EN LA TUBERÍA DE SUCCIÓN

En la instalación de bombas contra incendios de eje horizontal y carcasa partida no se permite la colocación de codos o T con la línea central en el plano horizontal, en la porción de la tubería de succión de longitud equivalente a 10 veces el diámetro de la tubería, aguas arriba de la brida de succión, ya que se crearía turbulencia y se desequilibraría el flujo de agua hacia el impulsor, lo que causa una carga axial en el eje y los cojinetes de la bomba, provocando con el tiempo daños a la bomba.

Los codos y T con el plano de línea central perpendicular al eje de la bomba están permitidos en cualquier lugar de la tubería de succión, dado que generalmente no causan desequilibrio en el flujo, aunque sí causan turbulencia. Para disminuir la turbulencia se puede utilizar un codo de radio largo en vez de un codo de giro corto o una T.

Seguidamente se muestran imágenes indicando las maneras incorrectas y correcta de colocar un codo o T en la tubería de succión:

REDUCCIÓN EXCÉNTRICA

Cuando sea necesaria una reducción para adaptar el diámetro de la tubería de succión al diámetro de la succión de la bomba, se debe utilizar un reductor excéntrico, para evitar el desarrollo de bolsas de aire. Cuando la bomba se alimenta desde abajo o desde el mismo nivel, La parte plana del reductor debe estar hacia arriba, con la reducción real del diámetro en la parte inferior de la conexión. Donde el suministro sea desde arriba, se recomienda que la parte plana del reductor esté abajo.

DISPOSITIVOS EN LA TUBERÍA DE SUCCIÓN

En la tubería de succión de la bomba contra incendios no debe instalarse ningún dispositivo o elemento que detenga o restrinja el arranque del motor o limite la descarga, a menos que esté permitido por la normativa o exigido por la Autoridad Competente.

El propósito es prohibir el uso de ciertos dispositivos en la tubería de succión de la bomba que causarían turbulencia o pérdida excesiva por fricción, o cortarían el flujo de agua cuando la bomba opere al 150% de su capacidad nominal, lo que podría causar una falla catastrófica a la bomba.

No obstante, se permite la instalación de los elementos que se indican a continuación:

  • Válvula de retención y dispositivos o conjuntos de prevención de reflujo. Se requiere la instalación de los dispositivos de prevención de reflujo cuando se toma agua desde la red pública y existe la posibilidad de contaminación.
  • Línea de detección de presión. La Autoridad Competente puede requerir que siempre haya una presión positiva en la succión de la bomba. Para ello se debe instalar una válvula de control de presión baja en la descarga de la bomba, con la línea de detección conectada a la tubería de succión.
  • Filtro, cuando sea necesario según las características del suministro de agua. Deben ser de un tipo que se pueda limpiar sin dañar el sistema de protección contra incendios
  • Difusor de succión listado. Se puede eliminar la necesidad de cumplir con la regla de 10 diámetros para bombas horizontales de carcasa partida, lo que permite reducir la longitud de la tubería de succión.


CAVITACIÓN Y
NPSH 

Las indicaciones de la norma NFPA 20 relacionadas con la tubería de succión de las bombas procuran principalmente evitar la cavitación. A medida que el agua fluye a través del tubo de succión la presión disminuye. Si la presión cae por debajo de la presión de vapor correspondiente a la temperatura del agua, se formarán bolsas de vapor. Una vez que el agua entra en el ojo del impulsor la presión comienza a aumentar; cuando las bolsas de vapor alcanzan una región de mayor presión, se colapsan con un efecto de martillo, causando ruido y vibración. Las presiones instantáneas extremadamente altas que pueden desarrollarse de esta manera pueden afectar partes de la carcasa y el impulsor de la bomba, lo que puede reducir la eficiencia y, en última instancia, causar la falla de la bomba.

Además de lo indicado en la norma NFPA 20, un aspecto importante que siempre debe considerarse en el diseño del sistema de bombeo es la altura de succión positiva neta (NPSH, por sus siglas en inglés), que es la presión que hace que el líquido fluya a través del tubo de succión hacia el impulsor de la bomba. Si una bomba horizontal succiona desde un pozo, donde el nivel del agua está por debajo de la bomba, tendría una presión de succión igual a la presión atmosférica menos la elevación. Si succiona desde un tanque donde el nivel de agua está por encima de la bomba, la presión de succión es la presión atmosférica más la presión estática correspondiente a la altura del agua.

Hay dos tipos de NPSH. El NPSH requerido que es una función del diseño de la bomba y varía con la capacidad y la velocidad de la misma, y el NPSH disponible que es una función del sistema en el que opera la bomba. La curva de NPSH requerido versus galones por minuto se obtiene de los fabricantes de bombas. El NPSH disponible se debe calcular una vez que se tiene definido el diseño del sistema de bombeo. Para cualquier instalación de bombas, el NPSH disponible del sistema debe ser igual o mayor que el NPSH requerido en las condiciones de operación, para garantizar el buen desempeño de la bomba y evitar la cavitación.

Ing. Luis Ybirma
Caracas – Venezuela

Fuentes: NFPA Stationary Fire Pumps Handbook, Fifth Edition
               NFPA 20: Standard for the Installation of Stationary Pumps for Fire Protection
               NFPA Fire Protection Handbook, Twentieth Edition

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 o no con lo aquí expresado.
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