En instalaciones donde se manejan sustancias altamente inflamables, como el gas natural, contar con un sistema de protección contra incendios a base de agua es fundamental para preservar la integridad del personal, proteger la infraestructura y reducir el impacto de un evento crítico.
Bombeo en estaciones de gas
El corazón de estos sistemas es la casa de bombas, donde se instalan equipos diseñados para impulsar el agua a través de redes de tuberías hacia hidrantes, monitores, sistemas de diluvio y rociadores. La selección del tipo de bomba no es arbitraria; depende de las condiciones de abastecimiento de agua, los requerimientos de presión y el escenario de mayor riesgo, que en una estación de gas suele estar asociado al área de compresores.
Clasificación de Bombas Centrífugas Recomendadas
Las bombas centrífugas son ampliamente utilizadas en sistemas de agua contra incendios debido a su confiabilidad, disponibilidad, eficiencia operativa y facilidad de mantenimiento. Para estaciones de gas, se recomiendan principalmente dos configuraciones:
- Bombas Centrífugas de Eje Horizontal
Estas bombas se caracterizan por tener el eje dispuesto horizontalmente. Dentro de esta categoría se encuentran las bombas de carcasa bipartida horizontal, bombas de succión final y bombas en línea.
Recomendación de uso:
Se seleccionan cuando el nivel mínimo de agua en la fuente de abastecimiento se encuentra por encima del eje de la bomba, es decir, cuando existe succión positiva.
Ventajas principales:
Permiten un acceso más sencillo a sus componentes internos para inspección y mantenimiento. Son ideales cuando el suministro de agua proviene de tanques atmosféricos, reservorios elevados o cisternas que garantizan una alimentación adecuada hacia la bomba.
Aplicación común:
En estaciones de gas donde existe un tanque de almacenamiento de agua contra incendios ubicado sobre el nivel de la casa de bombas, una bomba horizontal de carcasa bipartida suele ser una solución altamente recomendable.
- Bombas de Turbina de Eje Vertical
Las bombas de turbina vertical cuentan con un eje dispuesto verticalmente y uno o varios impulsores ubicados dentro de columnas sumergidas o instaladas en profundidad.
Recomendación de uso:
Son recomendadas cuando el suministro de agua se encuentra por debajo del nivel de succión de la bomba y no existe presión suficiente para alimentar una bomba horizontal. Este escenario se conoce como succión negativa o elevación estática.
Aplicación común:
Son ideales cuando la fuente de agua proviene de pozos, cisternas subterráneas, ríos, lagunas o reservorios cuyo nivel puede fluctuar o encontrarse a una profundidad considerable.
Criterios de Selección y Rendimiento Hidráulico
Para una estación de compresión de gas, la bomba seleccionada debe cumplir con estándares aplicables para servicio contra incendio, como NFPA 20, además de contar con bomba, motor y controlador adecuados para este tipo de operación crítica.
Los factores básicos que definen su rendimiento son:
- Capacidad o caudal requerido.
- Carga total dinámica o presión necesaria.
- Velocidad de operación.
- Condiciones de succión.
- Tipo de fuente de abastecimiento.
- Demanda hidráulica del escenario de mayor riesgo.
Capacidades Nominales
Las bombas contra incendio pueden suministrar caudales que varían típicamente entre 25 gpm y 5.000 gpm, dependiendo del tamaño de la instalación y de la demanda hidráulica del sistema.
En una estación de compresión, una capacidad nominal cercana a 1.000 gpm puede ser adecuada cuando el análisis de riesgo determina que el área crítica corresponde a los compresores, sumando además la demanda suplementaria para mangueras, hidrantes o monitores.
Regla de Desempeño del 150%
Una característica crítica de las bombas contra incendio es que deben ser capaces de suministrar el 150% de su capacidad nominal a una presión no menor al 65% de la presión nominal.
Además, en condición de flujo cero, también conocida como condición de cierre o shut-off, la presión no debe exceder el 140% de la presión nominal. Esto evita sobrepresiones que puedan afectar tuberías, válvulas y demás componentes de la red contra incendios.
Sistemas de Impulsión: Motores Eléctricos y Diésel
El sistema de accionamiento de la bomba es tan importante como la bomba misma. En estaciones de gas se utilizan principalmente motores eléctricos y motores de combustión interna diésel.
Motores Eléctricos
Son utilizados cuando la instalación cuenta con una fuente de energía confiable y continua. Deben estar correctamente dimensionados y aprobados para servicio de bomba contra incendio.
Su principal ventaja es la operación estable, bajo mantenimiento relativo y facilidad de integración con sistemas de control automático.
Motores Diésel
Se recomiendan cuando no existe una fuente eléctrica suficientemente confiable o cuando se requiere redundancia operativa ante fallos eléctricos.
En estaciones de gas remotas, el motor diésel puede ser preferido por su autonomía. Estos motores deben ser de ignición por compresión y contar con un sistema de combustible adecuado para garantizar la operación durante una emergencia.
Componentes Adicionales en la Estación de Bombeo
Para garantizar que el sistema funcione correctamente durante una emergencia, la estación de bombeo debe incluir componentes auxiliares esenciales.
Bomba Jockey
La bomba jockey es una bomba pequeña encargada de mantener la presión del sistema. Su función es compensar pequeñas pérdidas o fugas en la red, evitando que las bombas principales arranquen innecesariamente.
Válvulas de Alivio
Las válvulas de alivio son fundamentales para proteger el sistema contra sobrepresiones. Son especialmente importantes en configuraciones con motores diésel, ya que ayudan a liberar exceso de presión y a prevenir condiciones críticas cuando la bomba opera sin flujo.
Placas Antivórtice
Las placas antivórtice se instalan en el tanque de succión para evitar la formación de remolinos y la entrada de aire al sistema. La presencia de aire en la succión puede afectar significativamente el rendimiento hidráulico de la bomba y comprometer la confiabilidad del sistema.
Aplicación Práctica en Estaciones de Gas Natural
En la ingeniería básica de una estación de compresión, se realiza un Análisis de Riesgo de Incendio para determinar la demanda de agua requerida.
Por ejemplo, para proteger un compresor de gas natural, puede requerirse una densidad de aplicación de agua determinada sobre su superficie proyectada. Si el análisis establece que el compresor necesita 761 gpm y se adicionan 250 gpm para mangueras de protección, el requerimiento total sería de 1.011 gpm.
En este escenario, una bomba centrífuga horizontal de carcasa bipartida de 1.000 gpm podría ser una recomendación técnicamente viable, siempre que el tanque de almacenamiento proporcione succión positiva y el diseño hidráulico completo confirme la presión residual requerida en los puntos más desfavorables del sistema.
Conclusiones sobre la Recomendación de Equipos
Para estaciones de gas, la recomendación general puede resumirse de la siguiente manera:
Bomba centrífuga horizontal de carcasa bipartida:
Recomendada cuando el agua proviene de tanques sobre el nivel de la bomba y existe succión positiva.
Bomba de turbina vertical:
Recomendada cuando el agua proviene de fuentes subterráneas, pozos, cisternas profundas o niveles inferiores.
Certificación del sistema:
La bomba, el motor y el controlador deben estar diseñados y aprobados para servicio contra incendios bajo estándares aplicables como NFPA 20.
Redundancia operativa:
Es común instalar una bomba eléctrica como unidad principal y una bomba diésel como respaldo, garantizando la operación del sistema incluso ante fallos eléctricos durante una emergencia.
La correcta selección de estas bombas permite que, en caso de fuga, incendio o exposición térmica en una estación de gas, los sistemas de aspersión, hidrantes y monitores cuenten con el caudal y la presión necesarios para controlar la emergencia, enfriar equipos expuestos y proteger la infraestructura crítica.
