ESTIMACIÓN DE CAPACIDAD DE LA BOMBA CONTRA INCENDIO

En el proceso de diseño de un sistema de rociadores automáticos es necesario determinar las características que debe tener el suministro de agua; es decir, cuál será el caudal requerido y a qué presión, así como la cantidad de agua que debe reservarse para incendios. Para ello se deben realizar cálculos hidráulicos una vez completado del diseño del sistema, que en la actualidad se llevan a cabo mediante la utilización de algún software especializado.

Los resultados de caudal y presión obtenidos mediante los cálculos hidráulicos es la demanda máxima esperable para el sistema y son los valores utilizados para seleccionar la bomba contra incendio y para establecer el tamaño del tanque donde se va a contener el volumen de agua como reserva para incendios.

(En este enlace se puede ver un artículo relacionado con los cálculos hidráulicos para un sistema de rociadores.)

En no pocas ocasiones es necesario estimar la capacidad de la bomba contra incendio, antes de terminar de diseñar el sistema de rociadores. Es decir, se debe realizar un pre-cálculo mediante el cual se determina “teóricamente” el caudal que deberá suministrar la bomba y a partir de allí obtener el volumen de la reserva de agua.

Para rociadores tipo CMDA, aplicados en ocupaciones distintas a almacenamiento, el diseño del sistema generalmente se basa en el método de Densidad/Área propuesto en la norma NFPA 13, “Standard for the Installation of Sprinkler Systems”. El punto de partida, después de determinar el riesgo de ocupación, son las líneas Densidad/Área correspondientes a los diferentes riesgos, las cuales se muestran a continuación:

Puede verse que para para cada clase de ocupación se tiene una línea que relaciona el área de operación de los rociadores (Área de Diseño) con la Densidad de Descarga. Una vez determinada la clase de ocupación: Riesgo Ligero, Riesgo Ordinario (grupos 1 y 2) o Riesgo Extra (grupos 1 y 2) se tiene la línea con la cual se puede calcular el sistema. Cualquier punto sobre esa línea es válido.

Por ejemplo, para Riesgo Ordinario 2 la línea abarca Áreas de Diseño desde 1.500 pie2 (139 m2) hasta 4.000 pie2 (372 m2), con las correspondientes Densidades de Descarga de 0,2 gpm/pie2 y 0,15 gpm/pie2. Para el cálculo se puede utilizar cualquier área en ese rango y su correspondiente densidad.

(En este enlace se puede ver un artículo relacionado con las “curvas” Densidad/Área.)

La selección del área de diseño queda a la discreción del diseñador. Si se selecciona la densidad más alta, generalmente resultarán tuberías ramales más grandes, pero tuberías principales de menor tamaño y menores requerimientos de caudal. En los diseños, generalmente se selecciona un punto de densidad de descarga alta y un área de diseño pequeña para obtener un sistema más económico.

Entonces, si se selecciona una densidad de 0,2 gpm/pie2 con un área de diseño de 1.500 pie2, el caudal del sistema sería:

Q = 0,2 gpm/ft2 x 1.500 pie2 = 300 gpm

Este sería el caudal teórico. Es conveniente ajustar este caudal porque siempre el resultado final (cuando se realicen los cálculos hidráulicos) va a ser mayor. El factor de corrección va a depender de la configuración del sistema de rociadores. Así, para un sistema tipo árbol el factor de corrección puede estar en el orden del 30%-35%, para un sistema tipo anillo el factor de corrección puede estar en el orden del 20%-25%, y para un sistema tipo malla el factor de corrección puede estar en el orden del 10%-15%.

Por lo tanto, el caudal ajustado para un sistema tipo árbol podría ser:

Qa = 1,3 x 300 gpm = 390 gpm

Por otra parte, en la norma NFPA 13 se indica que a la demanda de agua de los rociadores debe añadirse la concesión para chorros de manguera (hose stream allowance), en caso de contar con conexiones para manguera en el predio; esta concesión es un caudal de agua que se reserva para utilización de ocupantes entrenados o Bomberos, y va a depender también de la clase de ocupación, como puede observarse en la siguiente Tabla:

(En este enlace se puede ver un artículo relacionado con las conexiones para manguera.)

La Tabla anterior también indica, según la clase de ocupación, el tiempo que debe garantizarse el suministro de agua (duración).

La concesión para chorros de manguera interna presenta 3 opciones: 0, 50 o 100 gpm. Si no existen conexiones, la concesión es cero; si existe una conexión, la concesión es de 50 gpm; si existen dos o más conexiones, la concesión es de 100 gpm.

Entonces, asumiendo que se tienen cuatro (4) conexiones internas para mangueras, al caudal obtenido para el sistema de rociadores se deben sumar 100 gpm.

Así que, el caudal que deberá suministrar la bomba es:

Qt = 390 + 100 = 490 gpm

Si existen conexiones externas para mangueras y éstas son suministradas desde la bomba contra incendio, también debe agregarse ese caudal en el cálculo. En el ejemplo que se viene desarrollando, habría que sumar 150 gpm, dado que el caudal total combinado indicado en la Tabla mostrada más arriba es de 250 gpm, de los cuales se restan los 100 gpm asignados para las mangueras internas.

En definitiva, el caudal total a ser suministrado por la bomba debe ser:

QT = 490 + 150 = 640 gpm

Este caudal puede ser satisfecho mediante una bomba listada de 500 gpm, dado que ésta puede suministrar hasta un 150% de su caudal nominal.

Con respecto al volumen de agua para reserva contra incendio, éste se obtiene multiplicando el caudal total por el tiempo de aplicación (duración). Para el caso de riesgos Ordinarios, la Tabla indica dos opciones de duración: 60 y 90 minutos. Se utiliza el menor valor (60) si el sistema de rociadores es monitoreado desde una estación central o remota, y el mayor valor (90) en caso contrario.

Otro aspecto a considerar es si la edificación, además del sistema de rociadores, cuenta con un sistema de mangueras de acuerdo a NFPA 14, “Standard for the Installation of Standpipe and Hose Systems, suministrados ambos por la misma bomba. En ese caso, se debe determinar el caudal requerido por dicho sistema, calculado según NFPA 14, y compararlo con el caudal requerido por el sistema de rociadores; dependiendo de la Clase del sistema mangueras y de la configuración del mismo, puede ser que el caudal para el sistema de mangueras sea mayor, por lo que será ése el que defina la selección de la bomba.

Como puede verse, realizar el pre-cálculo de la bomba contra incendio no supone muchas complicaciones, pero tampoco se trata de un proceso adivinatorio; siguiendo el procedimiento descrito resulta sencillo y puede hacerse inclusive antes de comenzar el diseño del sistema de rociadores. Lo que sí es básico y primordial es identificar adecuadamente la clasificación del riesgo de la ocupación, para así trabajar con la densidad de descarga requerida.

Una vez que se complete el diseño del sistema de rociadores, con el layout de tuberías y la distribución de rociadores establecidos, se procederá a seleccionar el Área de Diseño del sistema y se podrá realizar el cálculo hidráulico, ya sea de manera manual o mediante software, para obtener el caudal y presión de operación del sistema, con lo cual se podrá seleccionar adecadamente la bomba contra incendio.

(En este enlace se puede ver un artículo relacionado con el Área de Diseño para sistemas de rociadores.)

 

Ing. Luis Ybirma
Caracas – Venezuela

 

Fuente: NFPA Automatic Sprinkler System Handbook, Thirteenth 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.
2. Todas las imágenes y marcas comerciales que se publican en este Blog son marcas registradas por sus propietarios, y se utilizan sólo con fines didácticos.

 

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