Português Italian English Spanish

Desempenho de Bombas contra Incêndio

Desempenho de Bombas contra Incêndio


Desde sua introdução em 1899, a NFPA 20 passou por numerosas revisões, inclusive alterações fundamentais recentes, de modo a acompanhar as mudanças nos conceitos de proteção contra incêndio.

As bombas contra incêndio representam um componente essencial em muitos sistemas de proteção contra incêndio baseados na água, inclusive sprinklers, hidrantes, sprinklers de água-espuma, spray de água e sistemas de nebulização fina de água. Se a análise hidráulica determinar sua necessidade, as bombas contra incêndio proporcionam a vazão e a pressão de água exigidas para esses sistemas. Em combinação com o suprimento de água armazenada, as bombas também podem ser usadas como suprimento secundário para o sistema de proteção contra incêndio.

A operação adequada dessa bomba durante o incêndio é vital para o sucesso do sistema global de proteção contra incêndio do estabelecimento. Em maior grau, a operação da bomba depende de projeto e instalação bem feitos. A fim de determinar o conjunto uniforme de diretrizes para facilitar a instalação adequada e eficaz de bombas contra incêndio, a NFPA organizou o Technical Committee on Fire Pumps em 1899. O resultado foi a elaboração da NFPA 20, Instalação de Bombas Estacionárias para Proteção contra Incêndio, edição de 1999.

Uma das alterações mais óbvias da NFPA 20, que trata da instalação das bombas contra incêndio e de seus componentes, é o seu novo título, Norma para a Instalação de Bombas contra Incêndio. A palavra "centrífuga" foi removida. As bombas centrífugas são aquelas que se apóiam na força de rotação para descarregar água com alta pressão e velocidade. Embora as bombas centrífugas permaneçam como as de uso mais comum para fins de proteção contra incêndio, outros tipos, como as bombas de deslocamento positivo, encontram-se, atualmente, em disponibilidade e são tratadas pela norma.

De fato, o Capítulo 5 da NFPA 20 consiste totalmente de novas informações que tratam especificamente das bombas de deslocamento positivo, que operam com a descarga de volume determinado de água durante cada revolução do eixo da bomba por meios mecânicos, como, por exemplo, bombas de engrenagem. As bombas de deslocamento positivo são usadas com maior freqüência para bombear líquido gerador de espuma e para bombear água em sistemas de nebulização fina que necessitam de pressões muito altas.

Tubulação de sucção e de descarga
A NFPA 20 regulamenta a tubulação de sucção e conexões pois o tamanho, a disposição e os tipos de dispositivos localizados na tubulação de sucção afetam o desempenho da bomba contra incêndio. Se o diâmetro da tubulação de sucção for muito pequeno, a perda de carga a grandes vazões pode provocar pressões negativas no flange de sucção da bomba. Presentemente, a NFPA 20 determina especificamente que a tubulação de sucção seja dimensionada de modo que a velocidade da água naquela parte do tubo de sucção, localizada 10 diâmetros antes do flange de sucção da bomba, não exceda determinado valor quando a bomba estiver operando à vazão máxima. Além disso, a NFPA 20 apresenta requisitos mínimos para o diâmetro da tubulação de sucção a 10 diâmetros de distância do flange de sucção.

Os dispositivos da tubulação de sucção, como as válvulas de isolamento e de retenção, podem provocar turbulência excessiva na água que entra na bomba. Essa turbulência pode provocar bolsas de ar que podem danificar os componentes internos da bomba. Conseqüentemente, a NFPA 20 foi revisada para permitir apenas válvulas de gaveta com haste ascendente (OS&Y) na tubulação de sucção. As válvulas de gaveta OS&Y são permitidas pois a gaveta fica completamente fora do fluxo de água quando a válvula está totalmente aberta, minimizando a turbulência. A norma proíbe, também, a instalação de outros tipos de válvulas a menos de 15 metros do flange de sucção da bomba.

A instalação conexões, como curvas e tês, pode também prejudicar o desempenho de uma bomba horizontal de carcaça bi-partida, um tipo de bomba centrífuga, se forem instalados com seu plano central paralelo ao eixo da bomba. Esse tipo de instalação é proibido a menos de 10 diâmetros da flange de sucção da bomba pois pode provocar desequilíbrio do rotor. 

Válvulas de alívio
A fim de minimizar a probabilidade de danos por sobrepressurização à bomba e ao sistema de proteção contra incêndio, são necessárias válvulas de alívio, algumas vezes instaladas em combinação com outros dispositivos: A NFPA aborda dois tipos de válvulas de alívio: de circulação e de pressão.

As válvulas de alívio de circulação são usadas para impedir o superaquecimento da bomba quando está operando sem que haja descarga de água através do sistema. Essa condição é conhecida como churn. Quando se opera nessa condição, a temperatura da água na bomba aumenta até atingir o ponto de ebulição, provocando danos à bomba. A válvula de alívio de circulação atua descarregando uma pequena quantidade de água da carcaça para impedir o aumento da temperatura. A NFPA 20 foi revisada para determinar que a válvula de alívio de circulação seja instalada no lado de descarga da bomba, antes da válvula de retenção na descarga.

As válvulas de alívio de pressão, necessárias para determinadas bombas diesel, são usadas para impedir a sobrepressurização do sistema de proteção contra incêndio quando o motor a diesel opera muito rapidamente – velocidades a ou acima de 120% da velocidade nominal. Quando a velocidade é muito alta, o mesmo ocorre com a bomba contra incêndio, por vezes produzindo pressões muito acima do limite de pressão dos componentes do sistema.

É importante observar que a válvula de alívio de pressão não deve ser usada como substituto para outros dispositivos de regulagem de pressão. A válvula de alívio de pressão é usada apenas para prevenir danos causados pelo excesso de velocidade da bomba. Se houver probabilidade de ocorrência de pressões altas durante as velocidades operacionais normais do motor, devem ser instalados outros dispositivos de regulagem de pressão.

A edição de 1999 da NFPA 20 trata, também, da tubulação de descarga da válvula de alívio. A descarga da válvula de alívio de pressão pode, agora, ser retornada para a tubulação de sucção da bomba, desde que haja uma válvula de alívio de circulação.

Proteção do equipamento
Os equipamentos da bomba contra incêndio, inclusive a própria bomba, o acionador da bomba e o controlador, devem ser protegidos contra paradas causadas por incêndios e explosões. Embora a NFPA 20 contivesse determinações específicas tratando da proteção do equipamento por muitos anos, a edição de 1999 exige especificamente que as unidades internas da bomba contra incêndio devem ficar isoladas de todas as demais áreas da edificação por construção com resistência a fogo de 2 horas. Também foram acrescentadas determinações relacionadas com a proteção de condutores de suprimento de energia para dentro e para fora da sala da bomba contra incêndio.

Há diversas exceções para a regra de 2 horas. Se a edificação estiver protegida por um sistema de sprinklers instalado de acordo com a NFPA 13, Installation of Sprinkler Systems, por exemplo, a de separação pode ser reduzida para 1 hora. Outra exceção permite que bombas contra incêndio externas e em edificação diferente daquela que a bomba está protegendo não necessita de resistência ao fogo, desde que a edificação da bomba contra incêndio ou a unidade externa esteja a, no mínimo, 15 m da edificação protegida. As instalações externas de bomba contra incêndio devem, também, ser protegidas de condições adversas, como ventanias, vandalismo e roedores.

Disposição dos suprimentos de energia elétrica
No Capítulo 6, a NFPA 20 trata do desempenho e da disposição dos equipamentos elétricos necessários para o funcionamento adequado e eficaz de bombas contra incêndio acionadas por motor elétrico. Entretanto, a edição de 1999 não cobre as determinações para a fiação da instalação da bomba contra incêndio. Esse tema é tratado no Artigo 695 da NFPA 70, National Electrical Code® (NEC).

Se o acionamento for elétrico, a NFPA 20 exige uma única e confiável fonte de energia elétrica por meio de empresa de serviços públicos ou por geração própria no local. Se isso não for possível, deve ser providenciada uma combinação de outras fontes, inclusive duas empresas de serviços públicos, duas geradoras próprias no local ou uma empresa de serviços públicos e uma geradora própria no local; a empresa de serviços públicos e um gerador de reserva no local ou uma geradora própria no local e um gerador de reserva; duas ou mais fontes alimentadoras fornecidas por duas fontes de empresa de serviços públicos independentes ou uma ou mais fontes alimentadoras e um gerador de reserva no local.

A opção de fornecimento de bombas acionadas por motor a diesel ou turbina a vapor também está disponível. Entretanto, a NFPA 20 permite que motores diesel ou turbinas a vapor sejam usados como acionadores autônomos, de modo que não seja necessária bomba elétrica de reserva.

É importante observar que as fontes alimentadoras de energia só podem ser consideradas para complexos com edificações múltiplas que tenham bombas contra incêndio em uma ou mais edificações e, onde não é praticável ter uma empresa de serviços públicos ou uma geradora local. O conceito de fontes alimentadoras, que a edição de 1999 da NFPA 20 trata com mais detalhes, foi introduzido na edição de 1996, por meio de Tentative Interim Amendment (Emenda Preliminar Provisória).

A NFPA 20 trata, também, da disposição de múltiplas fontes de energia, determinando que sejam protegidas como as bombas contra incêndio. Um incêndio, uma falha estrutural ou um acidente operacional que interrompa uma fonte não deve interromper também a outra fonte.

Meios para desconexão dos suprimentos de energia
A fim de minimizar a possibilidade de desconexão acidental do suprimento de energia para a bomba contra incêndio, a NFPA 20 determina que o suprimento de energia não seja desligado quando a energia para o estabelecimento for desconectado.

Os condutores precisam ligar a fonte de energia diretamente ao painel de controle, à chave de transferência ou à combinação chave de transferência/painel de controle. Se não for possível a ligação direta, a NFPA 20 permite uma conexão supervisionada entre a fonte de energia e o painel de controle ou chave de transferência. 
Se a voltagem de alimentação for diferente da voltagem de utilização do motor da bomba contra incêndio, deve ser instalado um transformador que atenda às determinações do Artigo 695-5 da NEC e uma ligação supervisionada. Uma ligação supervisionada inclui um meio único de desconexão e de proteção de sobrecorrente. 
A NFPA 20 apresenta diversas opções para a supervisão de meios de desconexão. Eles devem ser marcados e identificados de determinado modo e devem ser bloqueáveis na posição fechada. Devem, também, ser adequados para uso como equipamento de serviços e estar adequadamente posicionados em relação a outros meios de desconexão de fonte de energia da bomba contra incêndio e da edificação independentemente do fornecimento de ligação supervisionada ou direta, o painel de controle da bomba para o motor elétrico deve incluir também meios de desconexão e uma chave de isolamento para desligar e isolar o controlador do suprimento de energia. 

Proteção de sobrecorrente
A fim de assegurar que a bomba contra incêndio permaneça operacional pelo maior tempo possível durante um incêndio, a NFPA 20 estende os limites da proteção de sobrecorrente além do exigido normalmente pela NEC para condições normais. Os meios primários de proteção de sobrecorrente encontram-se no controlador e o dispositivo de proteção de sobrecorrente do controlador deve ser ajustado para transportar a corrente do rotor bloqueado do motor da bomba.

O rotor bloqueado, condição que não é considerada normal, pode ocorrer quando uma pedra ou outro objeto se aloja na bomba contra incêndio entre o impulsor e a câmara, impedindo que o eixo da bomba gire livremente. Isso fará com que o motor utilize mais corrente elétrica para fornecer força suficiente a fim de sobrepujar a obstrução, e correntes excessivamente elevadas provocarão a falha do motor, prejudicando todo o sistema de proteção contra incêndio. A intenção da NFPA 20 é definir limites mais altos para os dispositivos de proteção de sobrecorrente a fim de aumentar a probabilidade de que a obstrução possa ser desalojada e que a bomba contra incêndio continue a operar.

Se houver uma ligação supervisionada, a proteção de sobrecorrente deve ser definida para transportar indefinidamente a soma das correntes do rotor bloqueado da bomba, o motor da bomba jockey e a corrente total dos equipamentos auxiliares da bomba. Isso em acréscimo à proteção de sobrecorrente fornecida no controlador. 
Se forem permitidas fontes alimentadoras, é permitido que a proteção da sobrecorrente obedeça às determinações da NEC para as condições operacionais normais, de modo que a proteção da sobrecorrente não precise ser definida para transportar indefinidamente a soma da corrente do rotor bloqueado e dos motores das bombas jockey. Como as fontes alimentadoras servem a outras cargas elétricas do estabelecimento, os dispositivos de proteção de sobrecorrente exigidos pela NEC se abrirão antes de quaisquer dispositivos que foram ajustados para transportar a corrente do rotor bloqueado da bomba. Se for fornecido mais de um meio de desconexão no alimentador, os dispositivos de proteção de sobrecorrente devem ser coordenados com todos os demais dispositivos de proteção de sobrecorrente do lado do suprimento.

Se for usado um gerador no local como suprimento de energia, quaisquer dispositivos de proteção instalados nos circuitos de suprimento do gerador devem ser dimensionados para permitir recuperação instantânea da carga total da sala da bomba. Os dispositivos de proteção de sobrecorrente não precisam ser ajustados para transportar a corrente do rotor bloqueado da bomba e dos motores das bombas jockey. A proteção de sobrecorrente do rotor bloqueado no painel de controle também pode ser desviada para o circuito do motor ligado a um gerador que tenha proteção de sobrecorrente.

Outra alteração relacionada com a proteção de sobrecorrente nos painéis de controle das bombas elétricas é a recomendação de que o dispositivo de proteção de sobrecorrente não deve ser reajustado mais do que duas vezes, se acionado devido a condições do rotor bloqueado, a menos que o motor tenha sido inspecionado antes, devido a aquecimento excessivo e que a causa da condição tenha sido reduzida ou eliminada.

Monitoramento de suprimentos de energia
Além de ligar e desligar bombas elétricas, o painel de controle deve monitorar determinadas condições. A edição de 1999 da NFPA 20 determina que um indicador visual monitore a disponibilidade de energia em todas as fases dos terminais de linhas do contator do motor. Além disso, os sensores que impedem que um motor de três fases ligue sob uma condição de fase única podem ser instalados, mas esses sensores não devem desligar a energia para o motor se este estiver em funcionamento no momento da ocorrência da fase única.

Se houver duas fontes de energia, a NFPA 20 determina agora que um alarme indique quando a fonte de energia alternativa está sendo usada.

Ativação da bomba contra incêndio.
Os painéis de controle de bombas elétricas e a diesel devem acionar a bomba automaticamente. Os meios mais comuns para a consecução disso são pressostatos ligados à tubulação do sistema de proteção contra incêndio por meio de linha sensora de pressão. Entretanto, a edição de 1999 da NFPA 20 foi revisada para permitir que outros dispositivos, como, por exemplo, detectores de fumaça ou de calor, ativem a bomba contra incêndio.

Se for empregado um pressostato, a linha sensora de pressão deve ser de bronze, cobre ou aço inoxidável série 300. Se houver bomba jockey, linhas sensoras separadas serão necessárias para o painel de controle da bomba contra incêndio e o da bomba jockey. As válvulas de isolamento são proibidas na linhas sensoras de pressão.

Há necessidade de um registrador de pressão para todos os painéis de controle ativados por pressão, mas a edição de 1999 deixa claro que esse dispositivo não precisa fazer parte do painel. Novas informações sobre as características de desempenho e localização do registrador também foram acrescentadas à NFPA 20.

Manutenção da bomba contra incêndio
Como ocorre com todos os sistemas de proteção contra incêndio, espera-se que as bombas funcionem adequadamente nas emergências, e as bombas projetadas e instaladas de acordo com a NFPA 20 aumentam enormemente essa probabilidade. Entretanto, a operação da bomba deve ser verificada durante todo o tempo em que se encontrar em serviço. Não é suficiente a confiança no teste de aceitação inicial esquematizado na NFPA 20.

Diferentemente de outras instalações prediais, como a rede elétrica, ou de gás, as bombas contra incêndio não foram feitas nem devem funcionar continuamente. O único meio confiável para se assegurar que uma bomba contra incêndio opere adequadamente é a condução de inspeções, testes e manutenção de rotina, conforme esquematizado na NFPA 25, Inspeção, Teste e Manutenção de Sistemas Hidráulicos de Proteção contra Incêndio. O cumprimento do disposto na NFPA 20 e na NFPA 25 deve resultar em desempenho eficaz e confiável da bomba contra incêndio quando mais se precisar dela.

Milosh Puchovksy, P.E., é engenheiro de proteção contra incêndio sênior da NFPA e elemento de ligação do pessoal para a NFPA 20.
Fonte: NFPA Jornal Latinoamericano

  Seja o primeiro a comentar!

Os comentários são de responsabilidade exclusiva de seus autores e não representam a opinião deste site. Envie seu comentário preenchendo os campos abaixo

Nome
E-mail
Localização
Comentário