SELECCIÓN DE BOMBA CONTRA INCENDIO

La bomba es un componente esencial de muchos sistemas de extinción de incendios a base de agua, incluyendo los sistemas de rociadores, mangueras, agua pulverizada, espuma, redes de hidrantes, etc. La bomba contra incendio proporciona el caudal y la presión de agua requerida por estos sistemas para cumplir su objetivo. El funcionamiento y las prestaciones adecuadas de la bomba durante un evento de incendio son vitales para garantizar el buen desempeño del sistema de protección.

En un artículo anterior se trataron aspectos básicos de las bombas contra incendio. En el presente artículo se pretende proporcionar algunas nociones acerca de cómo realizar la selección adecuada de la bomba para satisfacer las demandas determinadas mediante los cálculos hidráulicos. Seleccionar la bomba significa determinar su caudal y presión nominales.

La selección de la bomba comienza una vez que se tienen los resultados de los cálculos hidráulicos realizados al sistema de extinción. Este proceso puede resultar fácil si el sistema es sencillo y sólo se requiere realizar un único cálculo para obtener la demanda requerida; por ejemplo, si el resultado del cálculo del sistema es 255 gpm @ 89 psi, con una bomba de capacidad nominal 250 gpm @ 100 psi seguramente se cumpliría ese requerimiento. Aunque en la mayoría de las ocasiones se tiene al menos dos opciones para seleccionar la bomba, las cuales deben ser analizadas de manera de escoger la opción más costo-efectiva.

Veamos un ejemplo ilustrativo; un sistema que requiera 975 gpm@ 108 psi.

Es conveniente recordar que NFPA 20 permite utilizar la capacidad de la bomba contra incendio hasta un 150% de su caudal nominal, por lo que se puede aprovechar esa circunstancia; lo recomendable es que el punto de trabajo esté en el rango entre 90% y 140% del caudal nominal.

En el caso planteado se tienen 2 opciones: una bomba de 1000 gpm o una de 750 gpm. Lo más directo sería seleccionar la bomba de 1.000 gpm, pero con la bomba de 750 gpm se puede cumplir la demanda, con la misma trabajando al 130% de su capacidad. También debe cumplirse con el requerimiento de presión, por lo que la presión nominal de la bomba debe ser la adecuada, de manera que a la demanda del sistema la presión sea por lo menos la requerida. Para ello es necesario obtener las curvas características de las bombas, con las cuales también se pueden comparar las potencias absorbidas por las mismas, que es un aspecto importante en la selección. El costo de la bomba está influenciado por el motor, mientras más potencia más costoso el motor.

Ahora, ¿qué sucede si se trata de una red de extinción compleja, con sistemas de rociadores que protegen diferentes ocupaciones, conexiones para Bomberos, sistemas de diluvio, hidrantes externos, sistemas de espuma, etc.? En estos casos, cada sistema independiente tendría sus requerimientos propios, que normalmente son diferentes, tanto el caudal como la presión. Algún sistema puede requerir poco caudal y mucha presión, otro podría requerir mucho caudal pero poca presión, y otro podría requerir mucho caudal y mucha presión.

En situaciones como la planteada arriba se tendrían diversos escenarios de cálculo. Para el caso de sistemas de rociadores, cada uno tendría su propia área de diseño y no se conocería de manera expedita cuál de todas esas áreas de diseño es la más demandante; por lo cual se debe realizar los cálculos para cada una de ellas. Además, la bomba debe satisfacer la demanda de los otros sistemas de extinción conectados a la red, así que también deben ser calculadon.

Veamos el siguiente caso:

Supongamos que se realizan los cálculos hidráulicos para diferentes escenarios de la red contra incendios y arrojan los siguientes resultados:

Escenario Caudal [gpm] Presión [psi]
1: Sistema de rociadores en almacén de producto terminado 1.516 109
2: Sistema de rociadores en almacén de estibas 1.884 107
3: Red de conexiones para bomberos 501 119
4: Sistema de agua pulverizada 679 82

 

Como se puede observar, no es tan directo seleccionar la bomba apropiada para satisfacer los requerimientos de los cuatro escenarios mostrados. Seguramente si se selecciona una bomba con capacidad nominal, por ejemplo, de 2.000 gpm @ 120 psi se podría satisfacer todos los escenarios, pero eso no es lo que se conoce precisamente como “Buena Práctica de la Ingeniería”. Siempre se debe buscar la solución que sea eficaz en el desempeño y a un costo razonable.

Un punto de arranque para resolver el problema puede ser considerar el escenario que requiere mayor caudal, es decir, el escenario #2. De nuevo, conviene recordar que la bomba contra incendio puede suministrar hasta un 150% de su caudal nominal siempre y cuando la presión a ese caudal no caiga por debajo de la presión requerida. En vista de esto, si se selecciona una bomba de capacidad nominal 1.500 gpm, la misma suministraría 1.884 gpm operando al 125,6%, lo que estaría bien; solo habría que corroborar que la presión en ese punto sea mínimo 107 psi.

El siguiente paso, una vez fijado el caudal nominal, es definir la presión nominal de la bomba. Aquí es donde se hace necesario consultar los catálogos de los fabricantes y elaborar la gráfica hidráulica indicada en 23.3.4 de la NFPA 13-2016. En dicha gráfica se indica el caudal a la potencia 1,85 (Q1,85) en el eje de las abscisas y la presión en el eje de las ordenadas, y se trazan tanto la curva característica de la bomba como la curva de demanda del sistema, que por la manera de representación resultan siendo unas líneas rectas. La curva de la bomba se representa como una línea que parte desde la presión “a caudal cero” (shut-off pressure) y pasa por su punto nominal. La curva del sistema se representa como una línea entre el valor de la presión estática disponible (si existe) y el punto de operación.

Del catálogo del fabricante se selecciona la curva de un modelo de bomba utilizando como referencia la presión más alta requerida (119 psi, escenario #3). Por lo general, para un caudal nominal dado, los fabricantes varían la presión nominal de las bombas en incrementos de 5 psi. En el presente caso se puede comenzar con la curva de una bomba de 1.500 gpm @ 120 psi, elaborar la gráfica hidráulica para cada escenario y verificar si en todos el punto de operación del sistema queda por debajo de la línea de la bomba. Si algún escenario no cumple esta premisa se debe seleccionar otro modelo de bomba, por ejemplo, 1.500 gpm @ 125 psi, y así sucesivamente. También es válido bajar la presión si la holgura entre los puntos de operación y la línea de la bomba se considera excesiva.

Los escenarios considerados aquí se satisfacen con una bomba de capacidad nominal 1.500 gpm @ 130 psi, cuya curva característica dada por el fabricante es la siguiente:

Curva característica de bomba contra incendio 1.500 gpm @ 130 psi

 

Las gráficas hidráulicas para los distintos escenarios se muestran a continuación:

 

 

 

 

Puede observarse que los puntos de operación de los cuatro escenarios considerados se ubican por debajo de la línea de suministro de la bomba, lo que indica que la bomba seleccionada es adecuada. Tal vez una bomba con presión nominal de 125 psi podría también satisfacer los requerimientos, pero el escenario #2 podría quedar demasiado ajustado.

Un procedimiento similar debe hacerse al modificar un sistema conectado a la red de extinción o al agregar un sistema nuevo. Se debe verificar si la bomba instalada va a poder satisfacer los requerimientos. En este caso, la curva característica de la bomba se obtiene mediante prueba de campo; probablemente va a ser algo diferente a la suministrada por el fabricante.

Lo anteriormente expuesto es una aproximación al análisis técnico que debería realizarse en la etapa de diseño para seleccionar la bomba contra incendio que más se ajuste a los requerimientos de los sistemas. De ninguna manera pretende ser completo ni la verdad absoluta.

Al momento de la adquisición de la bomba deben considerarse otros factores, entre los que se destacan los siguientes:

  1. Relación precio/calidad.
  2. Tiempo de entrega.
  3. Facilidades de pago.
  4. Servicio post-venta.
  5. Disponibilidad de repuestos.

 

En este enlace puede leerse un escrito que también trata ampliamente este interesante e importante tema.

 

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 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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