Reducción de sobrepresión y golpe de ariete en sistemas de protección contra incendios

El golpe de ariete o golpe de ariete es una onda de presión en un sistema de tuberías causada cuando un fluido en movimiento se ve obligado a detenerse o cambiar de velocidad o dirección de forma repentina. Las sobrepresiones en los sistemas de agua contra incendios pueden ser provocadas por diversos factores, como el cierre o apertura demasiado rápido de una válvula o el arranque o paro repentino de una bomba. Este cambio de inercia puede generar un aumento de presión significativo y potencialmente dañino.

La mayoría de los sistemas de protección contra incendios están diseñados para operar a una presión máxima de trabajo de 12 barg (175 psi). Las ondas de presión provocadas por el golpe de ariete o sobrepresión pueden superar fácilmente los 50 barg (740 psi), lo que representa una amenaza muy real de daño a la tubería y la instrumentación.

Las imágenes a continuación muestran dos ejemplos de daños catastróficos en tuberías y accesorios causados por sobrepresión/golpe de ariete en sistemas de protección contra incendios.

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Un cuerpo de válvula agrietado por sobrepresión, Tubería dañada por golpe de ariete.

5 formas de prevenir el golpe de ariete en los sistemas de protección contra incendios

Existen varios métodos que pueden emplearse para reducir o evitar sobrepresiones. Las siguientes cinco soluciones presentan algunos de los enfoques preferidos para abordar los problemas de sobrepresión o golpe de ariete en el agua.

1. Válvula de control de bomba contra golpe de ariete

Una forma eficaz de evitar el golpe de ariete o sobrepresión derivado del arranque de bombas de turbina de eje vertical es utilizar una válvula de alivio ajustable, normalmente abierta y anticipadora, como la BERMAD modelo FP-730-48-BL para evitar la onda de sobrepresión de arranque de la bomba en la fuente.

Como se trata de una válvula normalmente abierta, aliviará eficientemente cualquier aire y posible sobrepresión al arrancar la bomba. Tan pronto como la presión de la bomba por debajo del máximo establecido llegue a la entrada de la válvula, ésta se cerrará y continuará funcionando como válvula de alivio.

2. Válvula de Control y Antirretorno para Bomba Contra Golpe de Ariete

Cuando el arranque de la bomba genera momentáneamente un nivel de sobrepresión intolerable, una válvula de control de bomba contra incendio adecuada para la mayoría de las configuraciones de bombas ofrece una solución eficiente y completa.

Cuando la bomba contra incendios está apagada, esta válvula se mantendrá cerrada utilizando la presión de la bomba jockey del sistema. Cuando la bomba arranca, la sobrepresión inicial será evitada por la válvula cerrada, que continuará abriéndose y liberando agua al sistema de manera controlada, previniendo cualquier sobrepresión o golpe de ariete.

Un buen ejemplo de este tipo de válvula es la BERMAD 42T-20 listada UL. Cuando se requiere, esta válvula puede funcionar doble o triple como válvula de control de presión y válvula antirretorno, al mismo tiempo que previene daños por sobrepresión o golpe de ariete al arrancar la bomba.

3. Control de velocidad de cierre o apertura de la válvula

El golpe de ariete puede ser causado por una reacción demasiado rápida de las válvulas de protección contra incendios. La mayoría de los sistemas de protección contra incendios consideran la naturaleza agresiva del flujo de agua, diseñado para llevar el agente extintor a los dispositivos de aplicación en el menor tiempo posible. A pesar de esto, ocasionalmente es necesario controlar la reacción de la válvula cuando el nivel de sobrepresión es intolerable y se deben proteger las tuberías y los instrumentos.

Ciertas válvulas pueden equiparse con un dispositivo de velocidad de reacción para controlar la velocidad de apertura y/o cierre y evitar una sobrepresión dañina. De este modo, podemos controlar la velocidad de cierre y/o apertura de la válvula según se requiera, y suavizar el efecto de sobrepresión a un nivel soportable.

4. Presión de la bomba jockey

Por diversas razones, la bomba jockey o la presión de mantenimiento a menudo pueden configurarse considerablemente más bajas que la presión de operación del sistema, por lo que cuando una bomba arranca en un sistema de protección contra incendios presurizado, debe elevar la presión mantenida en el sistema por la bomba jockey hasta la presión de operación del sistema. Esto siempre genera algún tipo de sobrepresión, y a veces el nivel de sobrepresión puede ser perjudicial.

Al reducir la diferencia entre la presión de arranque de la bomba jockey y la presión operativa de la bomba principal, podemos reducir el golpe de ariete a un nivel manejable. Por ejemplo, cuando la presión de operación es de 12 barg y la presión de mantenimiento del sistema o presión de la bomba jockey es de 6 barg, la bomba principal tendrá que aumentar rápidamente la presión al menos 6 bar, lo que provocará un golpe de ariete inicial al arrancar la bomba principal. Ajustar la presión de mantenimiento más cerca de la presión de operación reducirá efectivamente el golpe de ariete. Cuanto menor sea la diferencia de presión, menor será el golpe de ariete.

5. Tanques de vejiga contra golpe de ariete

Una respuesta eficaz al golpe de ariete o sobrepresión existente es un tanque de vejiga para prevención de golpe de ariete que puede instalarse en la tubería. El tanque de acero contiene una vejiga flexible que está fijada a la conexión del tanque con la tubería principal del sistema de agua. La forma de la vejiga es similar a la del tanque, por lo que puede expandirse hasta la capacidad total del tanque. El aire comprimido queda confinado entre la vejiga y la carcasa externa del tanque a un nivel de presión compatible con los requisitos del sistema. Las presiones interna y externa de la vejiga son siempre iguales, lo que permite la entrada y salida de agua según sea necesario.

Al llegar una onda de presión al tanque de vejiga, el tanque desplazará la vejiga y, en efecto, aumentará el volumen de la tubería del sistema al que se entrega la sobrepresión. El flujo hacia el área expandida absorbe y suprime la onda de sobrepresión.