Càlcul hidràulic de la zona més favorable, o “convergent cap a la bomba”

En l’àmbit del disseny de sistemes de protecció contra incendis, el càlcul hidràulic sol centrar-se en l’anàlisi de la zona més desfavorable. No obstant això, des de PREFIRE volen destacar un segon enfocament, sovint ignorat però igualment fonamental: el càlcul de la zona més favorable, també conegut com a “càlcul convergent cap a la bomba”. Aquesta anàlisi permet avaluar el comportament real del sistema quan la pressió disponible és màxima, habitualment en les zones més properes a la bomba. La seva consideració correcta és clau per evitar sobredimensionaments, optimitzar recursos i complir amb els requisits de la norma UNE-EN 12845. A través d’aquest article tècnic, PREFIRE aporta una visió clara, pràctica i fonamentada sobre un aspecte essencial en el disseny eficient i segur d’instal·lacions de ruixadors automàtics.

 

Una anàlisi clau per a un disseny hidràulic complet, eficient i segur

Introducció
En el disseny de sistemes de ruixadors automàtics segons la norma UNE-EN 12845, és habitual centrar-se en el càlcul hidràulic per a l’àrea més desfavorable.
Però hi ha un segon càlcul, menys conegut i sovint subestimat, que és igual d’important per a la seguretat i eficiència del sistema: el càlcul de la zona més favorable o també anomenat “convergent cap a la bomba”.

Què diu l’UNE-EN 12845?

La norma exigeix que, a més del càlcul per al punt més crític (on s’ha de garantir arribar-hi amb la pressió mínima requerida), s’analitzi també el comportament del sistema en la seva zona més propera a la bomba, on la pressió disponible pot ser excessiva.

Aquest excés de pressió provoca que cada ruixador descarregui més cabal del que li correspon, cosa que:

    • Incrementa el cabal total demandat pel sistema.
    • Augmenta el volum necessari d’emmagatzematge.
    • Pot generar velocitats més altes a les canonades.
    • Pot provocar ineficiències o incompliments normatius.

Aquest anàlisi és el càlcul convergent cap a la bomba, i permet anticipar problemes ocults en el disseny.

Per què és important aquest càlcul?

Perquè en sistemes amb excés de pressió:

    • El cabal de cada ruixador s’eleva significativament.
    • S’incrementa la velocitat a les canonades.
    • El nombre de ruixadors actius no canvia, però la demanda total d’aigua sí.
    • El dipòsit pot no tenir prou dimensionat, o sobredimensionar-se innecessàriament si no s’avalua correctament.

Exemple pràctic comparatiu

 

 

 

 

 

 

 

 

Alimentar la zona més desfavorable i la zona més favorable

Quan es dissenya un sistema de ruixadors, s’han de fer dos tipus de càlcul hidràulic, perquè les condicions del sistema no són iguals a tota la xarxa:

Zona més DESFAVORABLE – Mètode per DEMANDA (DEMAND)

És el punt més allunyat de la xarxa, on la pressió és més baixa i l’esforç del sistema és més gran per arribar-hi amb el cabal mínim requerit.

    • Es calcula quin cabal i quina pressió ha d’entregar la bomba a la seva sortida (brida d’impulsió) per alimentar els ruixadors, arribant al ruixador més exigent amb la pressió mínima requerida.
    • Aquest càlcul es compara amb la corba de subministrament de la bomba (corba blava).
    • Si la bomba pot entregar més pressió de la necessària, hi ha un marge de seguretat disponible (anomenat Safety Margin), i per tant l’equip té capacitat suficient per satisfer la demanda. La norma UNE-EN 12845 requereix un factor de seguretat d’almenys 0,5 bars.

Objectiu: Assegurar-se que el sistema arriba al punt més difícil sense fallar.

 

Zona més FAVORABLE – Mètode per SUBMINISTRAMENT (SUPPLY)

És la part del sistema més propera a la bomba, on la pressió és més elevada i, per tant, els ruixadors descarregaran més aigua de la necessària.

    • Es determina com es comportarà realment el sistema, segons la pressió que entrega la bomba i com respon la xarxa de canonades.
    • Això es representa com el punt d’intersecció entre la corba de demanda i la corba de subministrament.
    • En aquest punt, la bomba subministra el cabal i la pressió reals del sistema. Aquest cabal sol ser superior al calculat per a la zona desfavorable, cosa que pot generar excessos si no es controla.

Objectiu: Detectar possibles sobrepressions i evitar sobredimensionaments o fallades per excés de cabal.

 

En ambdós casos s’ha de verificar el següent:

    • Velocitat màxima a canonades: no ha de superar els 10 m/seg.
    • Velocitat màxima a vàlvules: no ha de superar els 6 m/seg.

És un requisit de l’UNE-EN 12845 no superar aquests valors.

Què diuen altres normatives?

Tot i que la NFPA i FM no exigeixen el càlcul en la zona més favorable o “convergent cap a la bomba”, cal tenir en compte els següents punts:

NFPA 13

Exigeix comprovar que el sistema no superi les pressions màximes permeses. En aquests casos, es recomana:

    • Quan sigui possible, equilibrar el càlcul hidràulic mitjançant l’ús de canonades amb el diàmetre més adequat i ruixadors amb factors K més convenients per al sistema.
    • Ús de vàlvules reguladores de pressió.
    • Disseny segmentat per zones.

FM Global Data Sheet 2-0 / 3-26

Obliga a ajustar el disseny quan es detecten pressions superiors a les recomanades pel fabricant del ruixador. L’objectiu: evitar demandes excessives no justificades.

Totes dues normatives coincideixen amb la UNE-EN 12845 en el fonamental:
la sobrepressió també és un risc si no s’analitza correctament.

Punts importants per la realització i anàlisis de càlculs hidràulics:

    • Validació de corbes reals de bomba (carregar al programari de càlcul hidràulic la corba real de la bomba).
    • Comprovació de l’àrea MÉS DESFAVORABLE (mètode per DEMANDA). Verificar que el Safety Margin sigui suficient (igual o superior a 0,5 bars).
    • Comprovació de l’àrea MÉS FAVORABLE, on la pressió és més elevada (càlcul convergent cap a la bomba – mètode per SUBMINISTRAMENT). Verificar el cabal real demandat i comprovar que la bomba seleccionada sigui capaç de subministrar-lo.
    • Verificar la reserva d’aigua d’acord amb l’anàlisi de l’àrea MÉS FAVORABLE (que sigui suficient per al cas de requeriment màxim).
    • Analitzar alternatives per optimitzar el sistema i reduir els excessos (comprovar els diàmetres de canonades més adequats, selecció dels factors K més convenients, analitzar la possibilitat d’instal·lar vàlvules reductores de pressió).

 Conclusió

Un càlcul convergent cap a la bomba no és un extra.
És una comprovació requerida per la UNE, i és imprescindible per:

    • Dissenyar amb criteris reals
    • Dimensionar adequadament el sistema (bomba, dipòsit i diàmetres de canonades).
    • Evitar sobredimensionaments
    • Garantir la seguretat operativa de la instal·lació.

Perquè calcular bé no és només complir. És protegir millor.