Las bombas contra incendio han sido utilizadas para suministrar agua y presión a los sistemas contra incendio por mas de 100 años. El primer NFPA (Rociadores automáticos) fue publicado en 1896 e incluía información que todavía es valida ahorita. Tales como que el equipo de bombeo no debía ser menor de 500 gpm (aunque hoy en día podemos poner bombas de casi cualquier tamaño, solamente tienen que cumplir con los parámetros de este estándar para ser aprobadas por NFPA) tener la una capacidad mínima de 60 minutos de agua. Hoy en día las bombas son consideradas como uno de los principales componentes de los SCI.
El NFPA 20 ha pasado por 30 revisiones y se a convertido en un estándar comprensible de 14 capítulos y 108 paginas.
Conozcámoslo un poco mas…
HISTORIA : NFPA 20
El comité de Bombas contra Incendio se organizo en 1899 con cinco miembros. Ahora el comité consta de asociados de Underwriters Laboratories tanto de Estados Unidos y Canadá, Factory Mutual, Industrial Risk Insurers, organizaciones de Ingenieros.
Al principio las bombas contra incendio eran consideradas como un suministro secundario para los rociadores, hidrantes, etc. y tenían que ser arrancadas manualmente. Hoy en día, las bombas han incrementado su uso y arrancan de una manera automática.
Hoy en día son necesarias bombas mas grandes, refiriéndonos a mayor galonaje, mayor presión y de una amplia variedad de unidades. Los cálculos hidráulicos, el diseño de los rociadores y los sistemas especiales han hecho que cambien por completo los conceptos del suministro de agua.
Alcance
Propósito. El propósito de este estándar es proveer una protección razonable tanto a las vidas humanas como a las propiedades, a través de los requerimientos de instalación para bombas estacionarias para la protección contra incendio, basándose en principios ingenieriles, pruebas, y experiencia del campo.
Aplicaciones. Este estándar aplica a las bombas de una y varias etapas, horizontales y verticales, y de desplazamiento positivo.
Consideraciones para las bombas contra incendios
Para que el equipo de bombeo sea aprobado por NFPA se mencionaran algunos de los puntos con los que deberá de cumplir, cabe aclarar que cada caso es diferente y se debe de tener en consideración para su aprobación:
Deberá de operar por lo menos al 150% de su capacidad.
Deberá de ser de uso único y exclusivo del sistema contra incendio.
Deberá de estar listada para sistema contra incendio.
Deberá de tener una válvula de alivio listada para el sistema contra incendio.
En el caso de tener un tanque de almacenamiento de agua, el codo de la tubería de succión dentro del tanque, deberá de tener una placa anti-vortex.
La succión de la bomba deberá de tener una longitud de 10 veces el diámetro desde la válvula de control (OS&Y) a la succión hasta la brida de la succión en la bomba.
La bomba, el motor, los controladores deberán de estar protegidos contra cualquier posible interrupción del servicio, que sea causada por: una explosión, fuego, inundación, terremotos, roedores, insectos, fuertes vientos, vandalismo y cualquier otra condición adversa.
Los cuartos de bomba que tengan un motor diesel y el contenedor diesel dentro, deberá de contar con un sistema de rociadores automático para su protección.
El cuarto deberá de mantenerse a una temperatura arriba de los 5 °C (40 °F). Deberá de estar iluminado y mantenerse ventilado.
En esencia el NFPA nos indica lo necesario para que la instalación y el funcionamiento del equipo sea el correcto. Como lo son:
Un día un cliente hablo con los residentes de obra que estuvieron trabajando en su planta, muy molesto les comento que la bomba ya no funcionaba. El residente fue a ver que estaba pasando.
QUE CREEN QUE HABÍA PASADO?
La bomba no encendía, y por qué no encendía? No encendía porque no tenia Diesel (era una bomba de combustión interna). Estaba sucediendo que el cliente estaba haciendo pruebas de encendido de la bomba cada dos o tres días y se consumió el Diesel.
Es importante que se este revisando el nivel de este con periodicidad. NFPA 20, el tanque Diesel deberá tener una capacidad de al menos 1 galón por hp + 5 % del volumen por expansión y 5% del volumen para el sumidero. Y, deberá tener un indicador de nivel que se active cuando esta a 2/3 el nivel.
En la sección de mantenimiento del suministro de combustible indica que “Los tanques de almacenamiento de combustible deberán ser diseñados e instalados de modo que puedan mantenerse tan llenos y mantenerse como prácticos en absoluto tiempos, pero nunca por debajo del 66 por ciento (dos tercios) de la capacidad del tanque.” Otras recomendaciones para el tanque diesel.
Que este en una zona no combustible
Hacerle un dique de contención de la capacidad del tanque y un poco mas.
Colocar soportes no combustibles.
Si es zona sísmica, colocar elementos que lo protejan del sismo.
En zonas donde la temperatura no congele las lineas, si es zona de congelamiento (32 grados F), el tanque podra estar dentro del cuarto de bombas.
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A través de cada uno de los boletines se ha dado un recorrido en forma general de algunos conceptos de suma importancia para los Sistemas de Protección Contra Incendios. Tales han sido, como la historia de los rociadores, la importancia de estos, su funcionamiento, tipos de sistemas, principios de combustión, rociadores especiales, etc., y, en este boletín en particular trataremos otro tema de bastante interés para aquellas personas o empresas que están interesados y dispuestos a invertir en el rubro de la Prevención, Protección y Combate Contra Incendios.
Recordando y teniendo presente que los rociadores salvan vidas.
DEFINICIÓN
Bien, daremos como inicio con la definición y propósito de las Bombas Contra Incendio, las cuales, sirven como componentes esenciales y críticos para muchos Sistemas de Protección Contra Incendios incluyendo rociadores, sistemas de agua pulverizada, niebla, entre otros.
Se determina necesario un análisis hidráulico, ya que, si la fuente de suministro de agua no puede proporcionar la demanda suficiente de flujo y presión para el Sistema c/i, se requerirá de una Bomba Contra Incendio, la cual proveerá el caudal de agua necesario y la presión para el Sistema Contra Incendio.
El buen funcionamiento de una bomba contra incendio es vital para el éxito en el régimen general de la instalación del sistema contra incendio. A su vez, el funcionamiento exitoso de una bomba contra incendio dependerá de un apropiado diseño, instalación y mantenimiento constante y a tiempo.
Los principales requerimientos para el diseño y funcionamiento de las bombas contra incendio se abordan por el NFPA 20, Standard for the Installation of Stationary Pumps for Fire Protection, edición 2010; existen algunos otros panfletos que se refieren a diversos aspectos de la instalación de las bombas c/i, como el suministro de corriente eléctrica, se aplica NFPA 70, National Electric Code, edición 2011, en lo que respecta a la inspección, prueba, y mantenimiento de la instalación de la bomba contra incendio, se aplica NFPA 25, Standard for the Inspection, Testing, and Maintenance of Water Based Fire Protection Systems, edición 2011.
Las normas aplicables a las bombas contra incendio estipulan los requerimientos mínimos para un funcionamiento idóneo y aceptable.
Por su diseño, estas normas son el mínimo común denominador para la instalación de las bombas a fin de mantener los costos de sus instalaciones lo más bajo posible para fomentar la aplicación más amplia de las bombas contra incendio.
Por lo tanto, en función del riesgo a protegerse y el nivel de rendimiento del sistema de protección contra incendio, si existieran requisitos adicionales a los especificados por la NFPA deberán de ser considerados.
PROPÓSITOS DE LAS BOMBAS CONTRA INCENDIO
Las Bombas Contra Incendio siendo consideradas como parte fundamental del abastecimiento de agua en un Sistema Contra Incendio, por su capacidad, pueden aumentar la presión disponible, o bien, generar toda la presión del abastecimiento de agua dado. Como se mencionó anteriormente una fuente de suministro de agua puede ser del tipo público y privado, es decir, público se llamaría a la red municipal de la ciudad y privado aquellas fuentes tales como: tanques superficiales, estanques, pozos, entre otros.
En los Estados Unidos y Canadá, a menudo se maneja como primera opción en el suministro de agua para los sistemas contra incendio, la red municipal, contemplando que cuente con disponibilidad y confiabilidad.
Sin embargo, ¿qué sucede cuando la red municipal no es disponible?, ¿es decir, no puede proveer el flujo y presión necesarios para un sistema contra incendio? Cuando la fuente de abastecimiento de agua es in-suficiente para satisfacer las demandas del sistema contra incendio, es aquí, cuando se considera, usualmente la instalación de una bomba contra incendio.
Es importante considerar tres factores para la evaluación de dicha fuente de abastecimiento de agua: Flujo y duración, los cuales indican la cantidad total de agua requerida, y el tercero es la presión. El Flujo representa el volumen de agua proporcionada para el suministro que se moverá a través de todo el sistema por un periodo de tiempo y se expresa generalmente como galones por minuto (gpm) o litros por minuto (lpm). La duración es la cantidad de tiempo en la que la fuente de abastecimiento de agua puede proporcionar este flujo y generalmente se expresa en minutos.
Entonces, la cantidad total de agua requerida es determinada por la multiplicación del flujo por la duración (flujo en gpm x duración en minutos, da un resultado en galones, mientras que flujo en litros x duración en minutos, da un resultado en litros). Por ejemplo, si un abastecimiento de agua proporciona un flujo de 500 gpm a cierta presión por 60 minutos, la cantidad total de agua requerida deberá de ser de 30,000 galones (500 gpm x 60 minutos). La presión en un sistema contra incendio es una expresión de la energía contenida dentro del agua y generalmente es medida en unidades de libras por pulgada cuadrada (psi), pascal, o bar. La energía permite que el agua se mueva a través de un sistema de tuberías, como un sistema público principal o de rociadores, y será responsable de dar a las gotas de agua la velocidad para salir por el rociador o boquilla.
Es importante reconocer que las bombas no pueden crear agua, ni tampoco el aumento de la cantidad total del suministro de agua, es decir, no ocurrirá ningún fenómeno físico dentro de la bomba que origine agua, como la combinación de 2 átomos de hidrógeno más 1 átomo de oxígeno. Igualmente, una bomba no puede incrementar la cantidad de agua para suministrar, para esto se debe de considerar una fuente de almacenamiento de agua, tal como un tanque, pozo, o estanque. Y así conseguir que en conjunto puedan trabajar.
TIPOS DE BOMBAS
En Línea
Bomba centrífuga cuyo motor está soportado por la bomba y que tiene las bridas de succión y descarga aproximadamente en la misma línea central. Capacidades hasta 700 gpm. Ofrecen ahorro de espacio, montaje “en línea” con la tubería de succión y descarga. No requiere base. El elemento rotativo se puede remover sin afectar la tubería de succión y descarga.
Succión al Extremo
Bomba con succión única que tiene su boquilla de succión en el lado opuesto de la carcasa de la caja de la empaquetadura y que tiene la cara de la boquilla de succión perpendicular al eje longitudinal del eje. Generalmente listadas hasta 500gpm, están en desarrollo para listarse hasta 1500gpm. La bomba tiene descarga vertical superior, el peso de la tubería de descarga se centra en la caja de la bomba. Esta bomba tiene facilidad de mantenimiento por la parte posterior sin mover las tuberías. Requiere acople espaciador. Disponibles con accionador eléctrico y diesel.
Carcaza Partida
Bomba centrífuga que se caracteriza por una carcasa que está dividida paralelamente al eje. La bomba de carcaza partida está dividida horizontalmente con respecto al centro de línea del eje de la bomba. Disponible en flujos desde 100gpm hasta 5000gpm, con presiones hasta de 640psi con el modelo de dos pasos. Puede suministrarse con rotación CW con accionador eléctrico o diesel.
Turbina Vertical
Bomba centrífuga de eje vertical con impulsor ó impulsores rotatorios y con la descarga desde el elemento de bombeo coaxial con el eje. El elemento de bombeo está suspendido por el sistema de conducción, que encierra el sistema de eje vertical utilizado para transmitir potencia a los impulsores, el rotor primario será externo al flujo del caudal. Disponibles en flujos desde 250gpm hasta 5000gpm. NFPA 20 estipula que no se puede usar una bomba horizontal cuando se tiene un nivel de agua inferior al nivel del impulsor (suction lift). Disponibles con accionador eléctrico y diesel.
COMPONENTES
Son un grupo de dispositivos que sirven para regular, de manera predeterminada, el encendido y paro del motor de la bomba contra incendio, así como monitorear y señalizar el estado y condición de la unidad de bombeo contra incendio.
Una parte crucial del Sistema contra incendio es el cuarto de bombas.
Aquí tenemos dispositivos para bombear el agua del Sistema contra incendio en caso de que sea requerido, para controlar los motores de las bombas del Sistema, tenemos el controlador.
¿Qué es un controlador?
Un controlador o manejador de dispositivo, es un elemento del sistema, un software o interruptores que permite al sistema interactuar con un periférico, proporcionando una interfaz para utilizar algún dispositivo.
El ejemplo más sencillo de un controlador para un motor sería un control de dos acciones (solamente encendido y apagado manual), sin embargo, un control puede ser tan complejo como se requiera, algunos ejemplos de controladores se pueden enlistar como:
encendido automático,
encendido al alcanzar cierta temperatura, presión u otra condición,
apagado de uno o más motores al mismo tiempo,
apagado de uno o más motores en algún orden de prioridad etc.
¿Cómo funciona un controlador de un cuarto de bombas?
Todos los controladores siguen el mismo razonamiento lógico, se trata de interruptores y bobinas, las cuales se irán energizando y des-energizando dando paso a la corriente eléctrica para llegar al arrancador de un motor en orden o sentido que más convenga a la aplicación.
En la industria es bastante común tener controladores que se encargarán de realizar ciertas acciones automáticas, todo esto gracias a los diferentes protocolos de comunicación que se comercializan para la aplicación. En esencia todos tenderán a manejar señales para dar paso a alguna acción requerida, siempre con una lógica la cual se podría catalogar “binaria” ya que se manejan señales de encendido o apagado (ceros (0) o unos (1)). Con este punto nos podemos dar cuenta que, cualquier señal digital, puede ser trasladada a un protocolo de comunicación de un controlador, sin que necesariamente sea un controlador digital.
En el caso de un controlador para un cuarto de bombas; el controlador cuenta con un dispositivo que censa presión y un transductor eléctrico, este es el encargado de transformar una señal física (en este caso presión) a una señal digital o eléctrica. El transductor enviará la señal de arranque al motor (arrancador del motor) cuando la presión de agua del sistema alcance cierto rango, para compensar bajadas de presión se cuenta con una bomba jockey, la cual tendrá la misma lógica que el motor principal del sistema.
Para este sistema, al tratarse de dispositivos diseñados para salvaguardar vidas humanas, no cuenta con un sistema de apagado automático, la bomba seguirá funcionando aun después de terminarse el almacenamiento de agua del tanque.
En conclusion
Como puede observarse, un correcto control de las bombas es esencial para el buen funcionamiento del sistema contra incendio, al tratarse de vidas humanas, es crítico que todo funcione correctamente por lo que todas las condiciones que puedan presentarse ajenas al sistema tienen que tomarse en consideración al momento de diseñar un control, estas a su vez, pueden tener una comunicación al sistema BMS del edificio y monitorearse directamente desde el panel de control de alarmas del sistema, cada señal de fallo en el cuarto de bombas deben monitorearse por medio de algún sistema (preferentemente un sistema de alarmas), a continuación se enlistan las señales que tendremos que monitorear que corresponden a cada elemento del cuarto de bombas:
Bajo nivel en el tanque de agua
Válvula de succión cerrada
Bomba contra incendio apagada
Falla en la bomba
Encendido de la bomba
Falla al encender la bomba
Desconexión del banco de baterías
Válvula de descarga cerrada
Válvula del sistema de rociadores del cuarto de bombas cerrada
Codos & Tee’s en la succión de una Bomba CI del tipo Carcaza Bipartida
En algunas ocasiones se requieren hacer algunos ajustes en la succión de las bombas contra incendio para conectarlas con las reservas de agua, sin embargo, debemos revisar hasta donde se permiten hacer estas conexiones o desviaciones por medio de codos o tee’s.
Codos y Tee’s para una bomba CI del tipo carcaza bipartida.
NFPA 20 Ed. 2016 tiene tres secciones donde indica los lineamientos a seguir en la succión de una Bomba CI de carcaza bipartida,
Sección 4.15.6.3.1 a menos que el requerimiento 4.15.6.3.2 se cumpla, codos y tee’s con un plano de su centro de línea paralelo a la flecha de la bomba CI de carcaza bipartida NO serán permitidos.
Sección es la 4.15.6.3.2 indica que los requerimientos de la sección 4.15.6.3.1 NO será aplicable para codos y tee’s con un plano de su centro de línea paralelo a la flecha de la bomba CI de carcaza bipartida donde la distancia entre la brida de succión de la bomba y el codo o tee, sea mayor de 10 veces el diámetro de la succión de la Bomba.
Sección es la 4.15.6.3.3 codos y tee’s con un plano de su centro de línea perperdicular a la flecha de la bomba CI de carcaza bipartida se permitirán en cualquier ubicación de la succión de la bomba.
Qué significan realmente las secciones anteriores, ¿que al comité de NFPA 20 le preocupan los accesorios tales como codos y tee’s en las succiones de las bombas CI de Carcaza Bipartita? La respuesta es SI, ya que estas secciones NO aplican si tenemos una Bomba Vertical en Línea o de succión al extremo.
El problema que se presenta al incumplir con estas condiciones de los codos y tee’s en las succión de una bomba contra incendio de carcaza bipartita será que se producirá una turbulencia al no entrar el agua al impulsor de la bomba de forma dividida en mitad y mitad del mismo, creando un des balanceo en su operación y por lo tanto un daño a la misma bomba CI.
Para ilustrar mejor estas secciones les dejaré por aquí unas figuras de NFPa 20 Ed 2016 y unas fotografías de instalaciones.
Conclusiones:
Se recomienda cumplir con estas secciones de NFPA 20 Ed. 2016, ya que de otra forma el equipo de Bombeo CI se pondrá en riesgo a un daño innecesario, recuerden que el equipo.
