NFPA 20

ESTÁNDAR FOR THE INSTALLATION

OF STATIONARY PUMPS FOR

FIRE PROTECTION

2003 EDITION

En nuestra sociedad moderna, las bombas de trasiego de líquidos se encuentran alrededor de nosotros, en nuestros autos, en las lavadoras de ropa, en trenes de aterrizaje de grandes aviones y aun para circular sangre en nuestro cuerpo.

Las bombas se usan extensivamente en la industria, en petroquímicas, minas, manufactura, aviación, generación de energía, suministro de agua municipal y en sistemas contraincendio.

Las bombas caen básicamente en dos categorías, desplazamiento positivo y centrifugas, éstas últimas de uso amplio en protección contraincendio.

                                                 

Las bombas de desplazamiento positivo son generalmente usadas en aplicaciones de bajo volumen y alta presión.

Las bombas centrifugas son generalmente usadas para aplicaciones de alto volumen y baja presión, las bombas centrifugas que se usan para aplicaciones de protección contraincendio, son llamadas bombas contraincendio.

                                         

                                

Un punto importante a considerar es que las bombas no pueden crear flujo, esto es que si se requieren 1000 GPM y nuestra fuente de agua no puede suministrar este volumen, la bomba será inútil, las bombas solo toman el volumen de liquido disponible y lo presurizan.

Para aplicaciones de contraincendio, las bombas centrifugas se encuentran disponibles en una variedad interesante, desde individuales, hasta grandes grupos de bombas operando en serie o en paralelo, las hay montadas de fabrica en racks con toda su instrumentación y listas para ponerse en servicio en muy poco tiempo.

                                          

                               

La guía para instalación de bombas contraincendio se encuentra en la norma NFPA 20, el mantenimiento esta cubierto con la norma NFPA 25.

                                                                                                                               

GENERALIDADES NFPA 20-2003

5.4.2.- La bomba contraincendio deberá ser probada en campo, para verificar que cumpla con lo establecido en esta norma.

5.5.1.- Las curvas originales de la bomba deberán estar disponibles

5.7.1.- Las bombas contraincendio deberán de ser listadas para uso en contraincendio

5.7.4.1.- La presión neta a válvula cerrada (Churn) no deberá exceder la presión nominal de los componentes del sistema. No se permite el uso de válvulas de alivio para cumplir con este requisito.

5.8.1.- La bomba contraincendio deberá de ser seleccionada para operar al menos a 150% de su capacidad nominal.

5.11.- Válvula de alivio de recirculación.- Se debe instalar una válvula de alivio de recirculación en el lado de descarga y antes de la válvula check de 19mm para gastos de hasta 2500 GPM y de 25mm para gastos de 3000 a 5000GPM. Si la bomba alimenta el sistema de enfriamiento de la máquina, esta válvula no es requerida.

5.12.1.1.- Las bombas contraincendio localizadas en interiores de edificios deberán ser protegidas con paredes de dos horas de resistencia al fuego si el cuarto no tiene rociadores y de una hora de resistencia al fuego si el cuarto tiene rociadores, esto se puede evitar si la bomba se encuentra alejada de los edificios al menos 50 pies.

5.12.1.3.- Si la bomba es impulsada por máquina diesel, el cuarto debe tener rociadores contraincendio.

5.12.2.- Los cuartos de bombas deben contar con alumbrado normal y de emergencia, el de emergencia no debe ser conectado a las baterías de la bomba.

5.14.5.- Una válvula de vástago saliente aprobaba debe ser instalada en el lado de succión de la bomba, ninguna otra válvula debe ser instalada en los últimos 50 pies de la línea de succión. (las válvulas de mariposa pueden crear turbulencia que afecte el desempeño de la bomba)

5.14.6.3.- Codos en la succión, especial cuidado debe tenerse al instalar codos en la succión de las bombas, no hay restricciones si la tubería de succión corre perpendicular a la flecha de la bomba, pero si la tubería de succión corre paralela a la bomba se debe conservar antes del último codo 10 diámetros para el siguiente codo.

5.14.6.4.- Reducciones excéntricas en la succión, éstas se deben instalar de tal forma que evite la acumulación de bolsas de aire.

5.14.6.5.- Cuando la bomba se encuentra instalada en diferente cimentación respecto de su fuente de suministro de agua, deberá instalarse un cople flexible en la línea de succión para evitar esfuerzos mecánicos en la bomba.

Cople Flexible

5.14.10.- Rompedores de vortex, cuando la bomba tome agua de cisterna o tanque, se debe instalar un rompedor de vortex en la toma de succión.

Plato Vortex

5.16.- válvulas supervisadas: Todas las válvulas a instalarse en bombas contraincendio, succión, descarga, by-pass, deben ser supervisadas.

5.18.1.- Cuando el sistema motriz de la bomba sea máquina diesel y la presión a válvula cerrada de la bomba exceda en 121% la presión nominal de los componentes del sistema, se deberá instalar una válvula de alivio de presión.

Alivio

5.24.6.- Las bombas principales no deberán ser usadas como bombas jockey.

Las bombas más comunes para uso en sistemas contraincendio son las de carcasa partida doble succión, ésta tiene la ventaja de que si una succión se tapa la otra puede seguir funcionando, también son de fácil mantenimiento y también debido a que pueden manejar bajas cargas de succión.

En cuanto a bombas verticales, las mas comunes son las que se montan en línea y las tipo turbina.

Las bombas en línea se montan directamente sobre la tubería, por lo tanto no tienen base.

Las bombas verticales tipo turbina, llevan en su parte superior o un motor eléctrico o un reductor en caso de que sean movidas por maquina diesel, estas bombas se usan cuando existe una presión negativa de succión, esto sucede cuando el nivel de suministro de agua se encuentra debajo de la succión de la bomba.

NFPA 20: 6.1.2.- Las bombas centrifugas no deberán usarse donde se requiera succión negativa.

INCORRECTO CORRECTO

NFPA 20: 6.2.1.- La bomba deberá suministrar no menos del 150% de su capacidad a no menos del 65% de su presión nominal

NFPA 20: 6.2.2.- La presión a descarga cerrada no deberá de exceder 140% de su presión nominal.

NFPA 20: 7.2.2.2.3.- La bomba vertical deberá estar sumergida al menos lo mínimo recomendado por el fabricante. La distancia del cedazo alfondo de la cisterna no debe ser menor a 12 pulgadas

EQUIPO ELECTRICO

NFPA 20: 9.1.3.- Todo el equipo y la instalación eléctrica deberá cumplir con la norma NFPA 70 (NEC).

NFPA 20: 9.3.2.1.2.- La fuente de suministro no deberá de ser interrumpida cuando la energía de la planta se desconecte.

NFPA 20: 9.4.3.- El voltaje en las terminales del motor no deberá caer mas del 5% con el motor trabajando a 115% de su capacidad.

NFPA 20: 9.5.1.1.- Los motores eléctricos para uso contraincendio deberán de ser listados para este uso especifico.

NFPA 20: 9.6.2.2.- La capacidad del suministro de combustible para generadores que alimenten a un motor contraincendio deberán tener combustible para operar al 100% de la capacidad de la bomba durante 8 horas, independientemente de otras aplicaciones.

CONTROLADORES

NFPA 20: 10.1.2.1.- Los controladores y sus transferencias deberán de ser listados para uso en equipos contraincendio.

NFPA 20: 10.2.3.- Todas las partes que lleven energía eléctrica deberán estar montados al menos 12 pulgadas del piso.

NFPA 20: 10.4.7.1.- Si el equipo contraincendio no esta atendido en forma constante por un operador, se deberá contar con un sistema de alarmas visible y audible hasta un punto constantemente supervisado.

NFPA 20: 10.5.2.5.1.- No se permiten estaciones remotas de paro de bombas contraincendio.

MAQUINAS DIESELNFPA 20: 11.1.2.2.- Máquinas de combustión interna con ignición por medio de chispa no se permiten.

NFPA 20: 11.2.4.3.2.- Las máquinas deberán contar con disparo por sobrevelocidad ajustada a un 20% arriba de la velocidad nominal.

NFPA 20: 11.2.5.2.1.1.- Cada máquina deberá contar con dos juegos de baterías para su arranque.

NFPA 20:11.2.5.2.1.2.- Cada batería deberá tener la capacidad para efectuar arranques cada 15 segundos con 15 segundos de descanso por 6 intentos consecutivos.

NFPA 20: 11.3.2.1.- La temperatura del cuarto de bombas contraincendio no deberá exceder de 49º C con las bombas en operación.

NFPA 20: 11.4.3.1.- La capacidad del tanque de combustible de la bomba diesel deberá ser de al menos un galón por HP, mas 10%.

Máquina de 100 HP, requerirá, 100 galones mas 10%,Total 110 Galones de diesel

NFPA 20: 11.4.5.3.- La salida del tanque de suministro de diesel deberá estar localizada a un 5% en volumen sobre el fondo.

NFPA 20: 11.4.5.4.- La salida del tanque de suministro de diesel deber estar localizada a un nivel que no quede mas abajo del nivel de la bomba de combustible de la máquina.

Una bomba se alimenta desde un tanque elevado

El nivel del agua esta 50 pies sobre el centro de la bomba.La bomba alimenta un sistema que requiere 810 GPM a 57 Psi..Se selecciona una bomba que entrega 750 GPM a 45 Psi.La presión a descarga cerrada es de 51 Psi. Hay 3 Psi. Deperdida de presión en la succión. ¿Es la bomba correcta?

Primero graficamos la bomba y el punto de demanda

La curva se extiende hasta el 150% de capacidad = 1125 GPM

Calcularemos ahora la presión a descarga cerrada:

Presión por gravedad del tanque = 0.433 x 50 Ft. = 22.7 Psi.

Como no hay flujo, no hay perdida de fricción, por lo tantoLa suma de presiones a descarga cerrada sera: 22.7 Psi + 51 Psi = 73.7 Psi a descarga cerrada

Con la bomba entregando 750 GPM tenemos una perdidadpor fricción de 3 Psi. Por lo tanto a la entrada de la bombaTendremos 22.7 Psi – 3 Psi = 19.7 Psi en la succión

La presión a la salida de la bomba sera: 19.7 Psi + 45 Psi = 64.7 Psi.

Graficando los nuevos valores tendremos la siguiente grafica:

De esta forma podemos ver que la bomba y el tanqueelevado satisfacen la demanda con un factor de seguridadde 6 Psi

ACEPTACION

NFPA 20: 14.2.4.2.- La bomba contraincendio tal y como quede instalada en forma definitiva deberá ser probada y su desempeño deberá igualar a las pruebas efectuadas por el fabricante.

LEYES DE AFINIDAD MAS COMUNES

Q2 = Q1 ( N2/N1)

Q2 = 500 GPM (3600RPM/1800RPM) = 1000 GPM

P2 = PI (N2/N2)^2

P2 = 30PSI (3600RPM/1800RPM)^2 = 120 PSI

Variación del flujo respecto de la velocidad

Variación de la presión respecto de la velocidad

P2 = PI (N2/N2)^2Presión a descarga cerrada corregidaP2 = 64PSI (1780RPM/1715RPM)^2 = 69 PSI

Presión a valores nominales corregidaP2 = 55PSI (1780RPM/1715RPM)^2 = 59 PSI

Presión a flujo máximo corregidaP2 = 45PSI (1780RPM/1715RPM)^2 = 48 PSI

Q2 = Q1 ( N2/N1)Flujo a valores nominales corregidoQ2 = 725 GPM (1780RPM/1715RPM) = 752 GPM

Flujo a valores máximos corregidoQ2 = 1090 GPM (1780RPM/1715RPM) = 1131 GPM

RESULTADOS FINALES Churn Nominal MáximoEn campo 0GPM a 64PSI 725GPM a 55PSI 1090GPM a 45PSI

Ajustadas 0GPM a 69PSI 752GPM a 59PSI 1131GPM a 48PSI

De Fábrica 0GPM a 70PSI 750GPM a 60PSI 1125GPM a 48PSI