Válvulas de alivio de presión en bombas contra incendios – Parte 1

En las bombas con motor impulsor diesel se acostumbra instalar una válvula que formalmente se llama Relief Valves for Centrifugal Pumps, que muchos llaman válvulas de alivio de presión o de recirculación (aunque este término puede generar confusión con las válvulas de circulación mencionadas en la NFPA 20). Estas son parecidas a la de la figura 1 siguiente:

Fig 1. Válvula de alivio de presión

Estas válvulas están diseñadas para evitar que existan sobrepresiones en el sistema cuando la bomba alcanza (sin sobrepasar) el 110% de la velocidad de trabajo del motor, equivalente al 121% de la presión de churn o shut off de la bomba (la presión a caudal cero).

En el pasado, todas las bombas con motor diesel debían llevar esta válvula, sin embargo, la NFPA 20 vigente establece las condiciones para su uso e instalación, a saber:

Para las bombas diesel, cuando el 121% de la presión de churn o shut off de la bomba (la presión a caudal cero) más la máxima presión estática (esta es la presión de succión de la bomba) ajustada por elevación excede la máxima presión de trabajo de alguno de los componentes del sistema contra incendios, es obligatorio su uso.

Para las bombas diesel, cuando se usa un controlador de limitación de presión (o de velocidad variable) y el máximo cabezal de descarga ajustado por elevación con la bomba trabajando a la velocidad nominal y presión de churn o shut off excede la máxima presión de trabajo de alguno de los componentes del sistema contra incendios, es obligatorio su uso.

Para las bombas eléctricas, cuando se usa un controlador de limitación de presión (o de velocidad variable) y el máximo cabezal de descarga ajustado por elevación con la bomba trabajando a la velocidad nominal y presión de churn o shut off excede la máxima presión de trabajo de alguno de los componentes del sistema contra incendios, es obligatorio su uso.

La restricción o licencia (como lo quiera ver el lector) de la proporción de presión de churn de la bomba, el 121%, está basado en que los controladores modernos apagan la bomba si ésta supera el 110% de la velocidad nominal, o mejor dicho, la supera en un 10%.

Lo anterior se traduce en que no necesariamente siempre se requiere una válvula de alivio de presión. Veamos algunos ejemplos:

Caso 1: Supongamos que nuestra bomba es la siguiente, cuya curva (usaremos una curva teórica, Usted debe usar la del fabricante) es la mostrada:

Supongamos que usamos la bomba de 750 gpm de la curva C, con el impeler de 8.7″, que tiene una presión de churn (presión a caudal de 0 gpm) de aproximademente 140 psi. En este ejercicio medimos la presión estática a la entrada de la bomba y resultó ser de 10 psi.

Ahora veamos, si se requiere la válvula de alivio de presión en ciertas circunstancias. Calculemos primero la presión para la condición de uso:

Presión a 110% de velocidad nominal = 140 psi x 1.21 = 169.4 psi

Presión total sumando la estática = 169.4 + 10 psi = 179.4 psi

Ahora bien, si esta bomba se usa en un sistema de rociadores, con presiones máxima de trabajo de 175 psi, la válvula de alivio de presión debe instalarse.

Si, por el contrario, esta válvula se instala en un sistema de mangueras, donde se usan accesorios y acoples clase 300 con válvulas con presiones de trabajo de 250 psi, la válvula no es requerida.

Caso 2: Supongamos esta otra bomba, cuya curva (usaremos una curva teórica, Usted debe usar la del fabricante) es la mostrada:

Supongamos que usamos la bomba de 400 gpm de la curva A, con el impeler de 9″, que tiene una presión de churn (presión a caudal de 0 gpm) de aproximadamente 115 psi. En este ejercicio medimos la presión estática a la entrada de la bomba y resultó ser de 10 psi.

Ahora veamos, si se requiere la válvula de alivio de presión en ciertas circunstancias. Calculemos primero la presión para la condición de uso:

Presión a 110% de velocidad nominal = 115 psi x 1.21 = 139.15 psi

Presión total sumando la estática = 139.15 + 10 psi = 149.15 psi

Ahora bien, si esta bomba se usa en un sistema de rociadores, con presiones máxima de trabajo de 175 psi, la válvula de alivio de presión la válvula no es requerida.

Si, por el contrario, esta válvula se instala en un sistema de mangueras, donde se usan accesorios y acoples clase 300 con válvulas con presiones de trabajo de 250 psi, la válvula no es requerida.

Entonces, ¿Por qué siempre nos venden la válvula de alivio los distribuidores? Aparte de que son dólares adicionales en la venta, porque o bien el diseñador no hizo el calculo para saber si la requería, o porque si inicialmente no es requerida (por ejemplo, si el diseño original es un sistema de mangueras o hidrantes, y a futuro se van a colocar rociadores, podría ser requerida) y a futuro podría serlo, o porque la autoridad competente lo exige (FM GLOBAL  siempre las pide).

Ajustes de la válvula de alivio

Este es un tema que genera discordia, y por ende lo que planteo aquí es en base a mi criterio personal ajustado por experiencia.

En primera instancia hay que saber donde se está parado. Si Usted es el diseñador y/o instalador, debe saber porqué la válvula está allí, y debería conocer el punto de ajuste. Lo más probable es que la bomba alimenta un sistema de rociadores, y por ende, la válvula debe setearse ligeramente por debajo de la máxima presión de trabajo de los rociadores, así, si tiene rociadores, la válvula debe setearse ligeramente por debajo de ese valor.

En general, debe hacer el cálculo después de evaluar los sistemas alimentados por la bomba, y ajustarla un valor de presión igual o ligeramente inferior, en nuestros ejemplos, en el caso 1, podría ser 175.

Durante las pruebas de flujo de la bomba es obligatorio ajustar la valvula de alivio muy por encima del valor de shutoff o churn de la bomba, para poder levantar todos los puntos de la curva, y luego volver a setear .

Si tiene un controlador de velocidad variable, el valor de ajuste es 10psi por encima del shut off de la bomba.

Ahora bien, si su bomba tiene una presión alta porque la está usando en un edificio de altura, la regulación de presión de los sistemas debe hacerla por pisos o por zonas (nunca puede usar la válvula de alivio de presión de la bomba como un elemento regulador de presión) entonces, el valor de presión de ajuste debe ser tal que el 121% de la presión de churn más la presión de succión no supere el valor máximo de entrada a la estación de regulación de presión que garantiza la máxima de presión de trabajo en los pisos correspondientes (más cálculos que la mayoría de las veces no se hacen).

Lo anterior aplica también para sistemas combinados de rociadores y mangueras.

Por ende, para cerrar esta parte del artículo, los ajustes de la válvula de alivio serán de acuerdo a cada bomba y sistema en función de las recomendaciones indicadas.

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