Curvas, arreglos y criterios normativos según NFPA y FM Global
En el diseño de sistemas contra incendios, las bombas juegan un papel fundamental. Son el corazón hidráulico que garantiza que el agua llegue con la presión y el caudal necesarios a cada punto del sistema. Pero entender cómo funcionan —y cómo se seleccionan— requiere más que saber encenderlas. Implica comprender sus curvas de rendimiento, sus arreglos posibles y los criterios normativos que rigen su instalación.
Este artículo presenta los conceptos básicos de las bombas, sus configuraciones en serie y en paralelo, y cómo se relacionan con estándares como NFPA 20 y FM Global.
Altura y caudal: los dos parámetros esenciales
Toda bomba se define por dos variables clave:
- Altura (Head): Es la energía que la bomba entrega al fluido, expresada en metros o pies. Está relacionada con la presión que se necesita vencer para mover el agua. P = 0.433*h.
- Ejemplo: 250 pies de presión. P=0.433*250=108.25 psi.
- Caudal (Flow): Es la cantidad de agua que la bomba puede mover en un tiempo determinado, normalmente expresado en litros por minuto (LPM) o galones por minuto (GPM).
Ambos parámetros están interrelacionados: al aumentar la altura, el caudal tiende a disminuir, y viceversa. Por eso, elegir una bomba adecuada implica encontrar el punto óptimo entre ambos.
Curva de rendimiento de la bomba
Cada bomba tiene una curva característica, que muestra cómo varía el caudal en función de la altura. Esta curva se obtiene en condiciones controladas y sirve para verificar si una bomba cumple con los requerimientos de nuestro sistema.
La curva de rendimiento será diferente para cada modelo y fabricante. Por eso, no se puede asumir que cualquier bomba servirá: se debe comparar la curva con las necesidades reales del sistema, considerando pérdidas por fricción, altura geodésica, y presión residual requerida en los rociadores o gabinetes.
Arreglos hidráulicos: serie vs paralelo
En sistemas complejos, a veces una sola bomba no basta. Por eso existen dos configuraciones principales:
Bombas en serie
Dos o más bombas están conectadas en serie cuando el caudal de una se entrega a la siguiente. Este arreglo permite obtener alturas de bombeo mayores a las que lograría cada bomba individualmente.
Usos típicos:
- Cuando se desea elevar un mismo caudal a distintas alturas.
- Cuando se necesita vencer grandes resistencias por longitudes extensas de tubería.
- En sistemas verticales o edificios de gran altura.
Ventaja: Mayor presión de descarga.
Desventaja: El caudal no aumenta, solo la presión.
Bombas en paralelo
Se dice que dos o más bombas están colocadas en paralelo cuando sus caudales se unen en un punto de la tubería. El caudal resultante es la sumatoria de todos los caudales, pero sin incremento en la presión de descarga.
Usos típicos:
- Cuando se requiere transportar grandes volúmenes de agua.
- En sistemas horizontales con alta demanda simultánea.
- Para redundancia operativa: si una bomba falla, la otra puede mantener el servicio.
Ventaja: Mayor caudal disponible.
Desventaja: La presión se mantiene constante.
¿Qué dicen las normas?
NFPA 20 – Standard for the Installation of Stationary Pumps for Fire Protection
La NFPA 20 establece los requisitos mínimos para la instalación de bombas contra incendios. Algunos puntos clave:
- Las bombas deben ser capaces de entregar el caudal y presión requeridos en el punto más desfavorable del sistema.
- Se permite el uso de bombas en paralelo, siempre que se garantice la redundancia y se cumpla con el punto de demanda.
- Las bombas en serie deben ser cuidadosamente evaluadas para evitar sobrepresiones y cavitación.
Además, NFPA 20 exige que las curvas de rendimiento estén documentadas y que las pruebas de aceptación se realicen bajo condiciones reales de operación.
FM Global – Property Loss Prevention Data Sheets
FM Global, como aseguradora y certificadora, tiene criterios más estrictos en algunos casos. En su Data Sheet 3-7 (Fire Pumps), establece:
- Preferencia por bombas certificadas por FM y UL.
- Recomendación de usar bombas en paralelo para mejorar la confiabilidad.
- Evaluación detallada de la curva de rendimiento, incluyendo el punto de máxima eficiencia y el comportamiento ante sobrecarga.
FM también enfatiza la importancia de pruebas periódicas, mantenimiento preventivo y monitoreo continuo del sistema.
Experiencia práctica: ¿cuál arreglo es más eficiente?
En pruebas experimentales, se ha comprobado que:
- Las bombas en paralelo son más eficientes cuando se busca aumentar el caudal.
El flujo se duplica casi, permitiendo transportar más fluido en menos tiempo. - Las bombas en serie son más efectivas cuando se necesita vencer grandes alturas o resistencias.
La presión de descarga se incrementa significativamente, aunque el caudal se mantiene constante.
La elección del arreglo depende del objetivo del sistema:
¿Queremos más agua o más presión?
Conclusión
Diseñar un sistema de bombeo contra incendios no es solo elegir una bomba que “cumpla”.
Es entender cómo se comporta, cómo se conecta, y cómo responde ante las condiciones reales del sistema.
Es comparar curvas, validar arreglos, y cumplir con normas como NFPA 20 y FM Global.
Y sobre todo, es recordar que la bomba no es un accesorio.
Es el corazón del sistema.
Y como todo corazón, debe latir con precisión, potencia y confiabilidad.
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