Parta da maior demanda simultânea do memorial (hidrantes, sprinklers ou os dois, pela regra do local) e calcule a altura manométrica até o ponto mais desfavorável. Escolha a bomba de modo que essa demanda não passe de 150% da vazão nominal e confira o envelope da NFPA 20: pelo menos 65% da pressão nominal a 150% da vazão e shutoff de no máximo 140%. Depois verifique o NPSH, o acionamento, o tanque diesel e a jockey.
Em resumo
- A vazão de projeto é a maior demanda simultânea do memorial pela regra do local; a bomba é escolhida para que essa demanda não passe de 150% da vazão nominal.
- A NFPA 20 exige da bomba principal pelo menos 65% da pressão nominal a 150% da vazão e shutoff de no máximo 140% da pressão nominal.
- Com sucção positiva, a pressão no flange de sucção a 150% da vazão fica em 0 psi ou acima; em SP, a IT 22 só aceita sucção negativa nos tipos 1 a 3, com NPSH calculado a 1,5 vez a vazão nominal do sistema.
- Com motor diesel, a NFPA 20 dimensiona o tanque para 12 horas do consumo publicado pelo fabricante do motor, mais 5% para expansão e 5% para o fundo; a IT 22 de SP pede o dobro do tempo da reserva de água.
- A jockey repõe o vazamento admissível; o anexo da NFPA 20 sugere repô-lo em 10 minutos, ou 1 gpm, o que for maior. A regra de 1% da vazão da principal não vem da norma.
1. Visão geral: o que dimensionar exige
Dimensionar uma bomba de incêndio não é escolher um modelo de catálogo pela vazão. A NFPA 20 cobra da bomba principal um comportamento em toda a curva, da vazão zero (shutoff) até 150% da vazão nominal, e o conjunto ainda envolve sucção, acionamento, controlador e, quando a rede exige, uma bomba jockey para manter a pressão. No Brasil, a vazão e a pressão mínimas vêm da regra do estado, a instrução técnica do Corpo de Bombeiros, e do memorial aprovado.
Por isso a sequência começa pela demanda e termina na curva medida do equipamento escolhido.
- Etapa 1. Vazão de projeto: a maior demanda simultânea do memorial (hidrantes, mangotinhos, sprinklers ou a soma que a regra local exigir)
- Etapa 2. Altura manométrica total: desnível + perdas de carga (Hazen-Williams) + pressão residual no ponto mais desfavorável
- Etapa 3. Sucção: NPSH disponível no nível mínimo de água e pressão no flange de sucção verificada a 150% da vazão
- Etapa 4. Bomba principal: vazão nominal que cubra a demanda até 150% e curva dentro do envelope da NFPA 20
- Etapa 5. Acionamento: elétrico, diesel ou os dois, com fonte de energia confiável e tanque de combustível dimensionado pelo consumo do motor
- Etapa 6. Bomba jockey: vazão para repor o vazamento admissível e pressões de partida e parada escalonadas com a principal
A FB Bombas fabrica conjuntos FBFS com bomba principal FBCN em três configurações: elétrica, diesel ou elétrica + diesel, cada uma com jockey, painéis e base. Para a seleção, envie o memorial hidráulico (vazão e pressão exigidas), os dados de sucção (tipo de reservatório, nível mínimo e desnível), o local e as normas adotadas. Ensaios e documentação de cada fornecimento são definidos na proposta.
2. Etapa 1: Calcular a vazão de projeto
A vazão de projeto é a maior demanda que o memorial exige da bomba ao mesmo tempo. Em hidrantes, ela sai do número de jatos que operam juntos e da vazão mínima de cada um: a IT 22 de São Paulo, por exemplo, manda considerar os dois jatos mais desfavoráveis, cada um com pelo menos a vazão da sua Tabela 2. Em chuveiros automáticos (sprinklers), ela sai do cálculo hidráulico da área de operação, pela densidade exigida sobre essa área.
Sistemas só se somam quando a regra do local manda somar, e o volume da reserva é outra grandeza: não entra na vazão.
Com a demanda em mãos, entra a regra de seleção da NFPA 20: a maior demanda de qualquer sistema ligado à bomba não pode passar de 150% da vazão nominal, e aplicar a bomba a vazões abaixo de 90% da nominal não é recomendado. A vazão nominal fica, portanto, entre a demanda dividida por 1,5 e a demanda dividida por 0,9.
Para uma demanda de 1.500 L/min, isso dá uma janela de 1.000 a cerca de 1.670 L/min, e a escolha dentro dela depende da curva, da sucção e da potência. A NFPA 20 relaciona vazões nominais típicas de 25 a 5.000 gpm, cerca de 95 a 18.900 L/min.
| Sistema e regra | Critério publicado | Conta | Demanda mínima |
|---|---|---|---|
| Hidrantes tipo 2 — IT 22 (SP) | 150 L/min e 30 mca na válvula mais desfavorável; dois jatos simultâneos | 2 × 150 L/min | 300 L/min |
| Hidrantes tipo 3 — IT 22 (SP) | 200 L/min e 40 mca; dois jatos simultâneos | 2 × 200 L/min | 400 L/min |
| Hidrantes tipo 4, mangueira DN40 — IT 22 (SP) | 300 L/min e 65 mca; dois jatos simultâneos | 2 × 300 L/min | 600 L/min |
| Hidrantes tipo 4, mangueira DN65 — IT 22 (SP) | 300 L/min e 30 mca; dois jatos simultâneos | 2 × 300 L/min | 600 L/min |
| Hidrantes tipo 5 — IT 22 (SP) | 600 L/min e 60 mca; hidrante de saída dupla, dois jatos simultâneos | 2 × 600 L/min | 1.200 L/min |
| Chuveiros, risco leve — NT 13/2021 (DF) | 30 min de funcionamento; reserva de 25.000 L quando não definida por cálculo | 25.000 L ÷ 30 min | ≈ 833 L/min (média) |
| Chuveiros, risco ordinário I — NT 13/2021 (DF) | 60 min; 91.000 L | 91.000 L ÷ 60 min | ≈ 1.517 L/min (média) |
| Chuveiros, risco ordinário II — NT 13/2021 (DF) | 60 min; 136.500 L | 136.500 L ÷ 60 min | ≈ 2.275 L/min (média) |
| Chuveiros, risco extraordinário I — NT 13/2021 (DF) | 90 min; 341.000 L | 341.000 L ÷ 90 min | ≈ 3.789 L/min (média) |
| Chuveiros, risco extraordinário II — NT 13/2021 (DF) | 90 min; 515.000 L | 515.000 L ÷ 90 min | ≈ 5.722 L/min (média) |
Os números valem para as jurisdições citadas e servem como ordem de grandeza. Nos hidrantes, o segundo jato é hidraulicamente mais favorável, recebe mais pressão e descarrega mais que o mínimo, então a vazão real sai do cálculo hidráulico. Nos chuveiros, a divisão volume ÷ tempo mostra só a vazão média que a reserva da tabela sustenta; a vazão da bomba sai do cálculo da área de operação. Cada estado publica a sua regra (em Goiás, por exemplo, a NT 22/2025 trata de hidrantes), e parques de tanques de inflamáveis somam espuma e água de resfriamento pelas normas próprias, como a NBR 17505 e a NFPA 11.
3. Etapa 2: Calcular a pressão necessária (altura manométrica total)
A altura manométrica total (AMT) é o balanço de energia entre a água na origem e o ponto mais desfavorável. Para reservatório aberto, com velocidades desprezíveis, ela se reduz a três parcelas: AMT = Hgeo + Hf + Hres, em que Hgeo é o desnível entre o nível de água e o ponto mais alto atendido, Hf são as perdas de carga distribuídas e localizadas até esse ponto e Hres é a pressão residual exigida nele.
Se a água chega com pressão, vinda da rede pública ou de um reservatório elevado, essa pressão é descontada. Trabalhe tudo em metros de coluna de água: 1 bar corresponde a cerca de 10,2 mca.
A pressão residual vem da regra de cada sistema. Nos hidrantes da IT 22 de SP, é a pressão mínima na válvula do hidrante mais desfavorável (30 mca no tipo 2, 40 mca no tipo 3, 60 mca no tipo 5), e a pressão máxima de trabalho nos esguichos não pode passar de 100 mca.
Nos chuveiros automáticos, a NFPA 13 fixa 7 psi (0,5 bar) como pressão mínima de operação de qualquer chuveiro, mas o valor de projeto sai da vazão exigida e do fator K do chuveiro, pela relação Q = K × √p. Um chuveiro K80 (K 5,6 no sistema americano) descarrega 80 L/min a 1 bar; para entregar 100 L/min, precisa de (100/80)² ≈ 1,56 bar.
A perda distribuída em redes de incêndio costuma ser calculada por Hazen-Williams, com a fórmula abaixo, válida para água. O coeficiente C depende do material: a NBR 13714 e a IT 22 de SP usam 100 para aço preto em rede seca e ferro fundido sem revestimento, 120 para aço preto em rede molhada e aço galvanizado, 140 para ferro fundido com revestimento de cimento e 150 para cobre e plástico, sempre para tubo novo.
A IT 22 também limita a velocidade a 5 m/s na rede e a 3 m/s na sucção positiva (2 m/s na negativa). As perdas localizadas entram como comprimento equivalente ou como coeficiente K; o cuidado é não contar o mesmo acessório duas vezes.
Hf = 10,67 × (Q^1,852 / (C^1,852 × D^4,87)) × L
Hf = perda de carga (m)
Q = vazão (m³/s)
C = coeficiente de rugosidade Hazen-Williams
D = diâmetro interno (m)
L = comprimento equivalente (m)Equação de Hazen-Williams para perda de carga em tubulações de incêndio (água, regime turbulento):
Exemplo de conta: 1.500 L/min (0,025 m³/s) em tubo DN100 de aço galvanizado, com 102,3 mm de diâmetro interno (schedule 40) e C = 120, ao longo de 120 m de comprimento equivalente, perdem cerca de 12,9 m, com velocidade de 3,0 m/s, dentro do limite. Com C = 100, o mesmo trecho perderia 18,1 m, 40% a mais, porque a perda varia com C elevado a −1,852. Em DN80, a perda subiria para cerca de 49 m e a velocidade para 5,3 m/s, acima do limite de 5 m/s. Como a perda cresce com a vazão elevada a 1,852, a 150% da vazão o mesmo trecho perde cerca de 2,1 vezes o valor da vazão nominal.
4. Etapa 3: Verificar a sucção e o NPSH disponível
A NFPA 20 não aceita bomba centrífuga horizontal com sucção negativa: quando a água precisa ser elevada de um nível abaixo da bomba, a solução prevista é a bomba de turbina vertical. Com sucção positiva, a tubulação de sucção deve ser dimensionada para que, com a bomba a 150% da vazão nominal, a pressão manométrica no flange de sucção fique em 0 psi ou acima.
Se a sucção vem de um reservatório instalado na altura da bomba ou acima, admite-se até −3 psi (−0,2 bar) no flange, verificado com o nível mais baixo, depois de atendida a demanda máxima pelo tempo exigido.
A IT 22 de SP é mais flexível e define o limite com números. A bomba está em sucção positiva quando o eixo fica abaixo do nível de água de referência; admite-se o eixo até 2 m acima desse nível, ou a 1/3 da capacidade efetiva do reservatório, o que for menor, e acima disso a sucção é negativa.
A sucção negativa só é aceita nos sistemas tipos 1, 2 e 3, com tubulação de sucção própria, válvula de pé com crivo, meios de manter a sucção sempre cheia e reservatório de escorva de pelo menos 100 L (tipo 1) ou 200 L (tipos 2 e 3). Nesse caso, o NPSH disponível deve ser calculado a 1,5 vez a vazão nominal do sistema e ficar maior ou igual ao requerido pela bomba.
Para reservatório aberto, NPSHa = Patm + Hz − Hf,s − Pv, com todas as parcelas em metros do líquido. Patm é a pressão atmosférica local: cerca de 10,3 m ao nível do mar e 9,2 m a 1.000 m de altitude, pela atmosfera padrão. Hz é o desnível entre o nível mínimo de água e o eixo da bomba, positivo com sucção afogada.
Hf,s é a perda de carga na sucção, e Pv é a pressão de vapor da água, de 0,24 m a 20 °C e 0,32 m a 25 °C.
Exemplo: ao nível do mar, com água a 25 °C, nível mínimo 1,5 m acima do eixo e 1,2 m de perda na sucção a 150% da vazão, NPSHa ≈ 10,3 + 1,5 − 1,2 − 0,3 ≈ 10,3 m. Compare com o NPSHr da bomba nessa mesma vazão, que é o ponto mais exigente da curva. Não trate NPSHa = NPSHr como condição segura: o NPSHr de catálogo (NPSH3) é medido quando a altura da bomba já caiu 3%. Por isso a ANSI/HI 9.6.1 expressa a margem como razão NPSHa/NPSHr, com valores que variam conforme a aplicação.
5. Etapa 4: A curva característica exigida pela NFPA 20
Esta é a etapa que separa a bomba de incêndio de uma bomba de serviço geral. A NFPA 20 exige três pontos na curva da bomba principal: na vazão nominal, pelo menos a pressão nominal; a 150% da vazão nominal, pelo menos 65% da pressão nominal; e, com a válvula fechada (shutoff), no máximo 140% da pressão nominal. O ponto de 150% garante reserva de desempenho se a demanda real passar da prevista.
O limite de shutoff protege a rede e os componentes da pressão mais alta que a bomba gera quando todos os pontos estão fechados.
Esse envelope pede uma curva relativamente plana. Um rotor que sobe demais em shutoff passa dos 140%, e um que cai demais depois do ponto nominal não chega aos 65% em 150%. Por isso a seleção se faz pela curva de ensaio da combinação bomba, diâmetro de rotor e rotação, e não pelo ponto nominal do catálogo.
Confira a potência absorvida até 150%: em rotores radiais, a potência cresce com a vazão, e o maior consumo aparece no lado direito da curva. Em SP, a IT 22 não recomenda bombas de incêndio com pressão acima de 100 mca e pede, nas bombas elétricas acima de 600 L/min, um fluxo contínuo de água por tubo ou placa de orifício de 6 mm, para evitar o superaquecimento com vazão nula.
| Ponto de operação | Vazão (% da nominal) | Pressão exigida | Por que existe |
|---|---|---|---|
| Shutoff (válvula fechada) | 0% | No máximo 140% da pressão nominal | Limita a pressão que a rede, as válvulas e os acessórios recebem com todos os pontos fechados |
| Ponto nominal | 100% | Pelo menos 100% da pressão nominal | É o ponto de projeto que atende o memorial |
| Sobrecarga | 150% | Pelo menos 65% da pressão nominal | É a maior demanda que a NFPA 20 admite ligar à bomba e o ponto em que se verificam sucção, NPSH e potência |
É por isso que escolher uma bomba centrífuga só pelo ponto nominal do catálogo não basta para um sistema conforme a NFPA 20: a curva inteira precisa caber no envelope, e isso depende do perfil e do diâmetro do rotor e da rotação. Na fábrica de Cabreúva-SP, a FB Bombas faz usinagem CNC, montagem e ensaios em bancada hidráulica pela ANSI/HI 14.6. Para uma FBCN de incêndio, peça a curva levantada em bancada da combinação proposta (bomba, rotor e rotação), com os três pontos do envelope medidos e a potência em cada um. Ensaios e documentação de cada fornecimento são definidos na proposta; o catálogo da série não substitui o registro do conjunto selecionado.
6. Etapa 5: Definir o acionamento e o tanque diesel
A NFPA 20 não impõe diesel por tipo de edificação. Ela aceita bomba elétrica ligada a uma fonte de energia confiável e exige pelo menos uma fonte alternativa, como um gerador no local, quando a alimentação normal não pode ser considerada confiável; uma bomba reserva com motor a diesel dispensa essa fonte alternativa.
Quando a diesel é a reserva da elétrica, ela precisa atender sozinha à mesma demanda, com a mesma vazão, a mesma pressão e o mesmo envelope de curva. O que muda com o diesel são as exigências do motor: combustível, baterias, arrefecimento, ventilação e escape.
Em SP, a IT 22 detalha o acionamento no anexo C. A alimentação elétrica da bomba precisa ser independente do consumo geral, para que o prédio possa ser desligado sem parar a bomba, e, na falta de energia da concessionária, a bomba elétrica pode ser alimentada por gerador diesel. A bomba deve atingir pleno regime em cerca de 30 s, e o motor elétrico, acelerar em no máximo 10 s.
Depois de partir, ela só desliga manualmente, no painel da casa de bombas. Com motor a combustão, o conjunto precisa operar 6 h ininterruptas a plena carga, o regulador mantém a rotação nominal com tolerância de 10%, as baterias ficam em flutuação com carregador duplo e, se houver uma única bomba a combustão, a partida tem de ser automática.
O tanque de combustível é onde as duas regras mais divergem. A NFPA 20 dimensiona pelo consumo publicado pelo fabricante do motor: no mínimo 12 horas de funcionamento, mais 5% de volume para expansão e 5% para o fundo do tanque (sump), abaixo da tomada de combustível. A regra antiga de 1 gal/hp (5,07 L/kW) equivalia a cerca de 8 horas e continua como referência quando o consumo do motor não é conhecido.
A IT 22 de SP pede combustível para manter o conjunto a plena carga por pelo menos o dobro do tempo de funcionamento da reserva de água, com bacia de contenção de 1,5 vez a capacidade do tanque e um tanque próprio para cada motor.
Exemplo com um motor hipotético que consome 20 L/h a plena carga: pela NFPA 20, 20 × 12 = 240 L, mais 10%, dão 264 L. Em SP, com uma reserva de água que dura 60 min na vazão da bomba, o mínimo seria 2 × 1 h × 20 L/h = 40 L. Se o contrato exige NFPA 20 e a obra fica em SP, o tanque precisa cumprir as duas regras, o que na prática significa a de 12 horas. Use sempre o consumo da folha de dados do motor escolhido, não um valor genérico.
7. Etapa 6: Dimensionar a bomba jockey
A bomba jockey é uma bomba pequena que mantém a rede pressurizada e repõe pequenas perdas, como a gota de uma junta ou de uma válvula, para que a bomba principal só parta quando houver demanda de incêndio. Ela não combate incêndio e não entra na vazão de projeto. A NFPA 20 pede que ela reponha a pressão perdida por vazamento admissível e por quedas normais, com vazão nominal não menor que o vazamento normal.
O anexo da norma sugere dimensioná-la para repor o vazamento admissível em 10 minutos, ou 1 gpm (3,8 L/min), o que for maior. A regra de 1% da vazão da principal, comum no mercado, não vem da norma.
Em SP, a IT 22 exige a jockey quando a rede de hidrantes ou mangotinhos tem mais de seis saídas, exceto quando o reservatório de incêndio é elevado, e limita a vazão dela a 20 L/min. A pressão máxima de operação da jockey deve ser igual à pressão de shutoff da bomba principal, e a IT recomenda cerca de 10 mca (100 kPa) de diferença entre as partidas sequenciais das bombas.
A automação é feita por pressostatos: a jockey liga e desliga sozinha, e a principal só liga automaticamente. O anexo da NFPA 20 sugere este escalonamento de pressões:
- Parada da jockey: pressão de shutoff da bomba principal somada à pressão estática mínima na sucção
- Partida da jockey: pelo menos 10 psi (0,69 bar, cerca de 7 mca) abaixo da parada
- Partida da bomba principal: 5 psi (0,34 bar, cerca de 3,5 mca) abaixo da partida da jockey
- Cada bomba adicional: mais 10 psi (0,69 bar) abaixo da anterior; onde houver tempo mínimo de funcionamento, a bomba segue ligada depois de atingir essas pressões
Exemplo com números hipotéticos: bomba principal com shutoff de 8,0 bar e reservatório que garante 0,3 bar estáticos na sucção. A jockey para em 8,3 bar e parte em 7,6 bar; a principal parte em 7,3 bar; uma segunda bomba partiria em 6,6 bar. Confira se a rede e os componentes suportam a pressão de parada da jockey e se a pressão normal da rede fica acima da partida da principal com folga, para evitar partidas indevidas. Em SP, onde a principal só desliga manualmente, cada partida indevida exige ida à casa de bombas.
8. Três exemplos numéricos: da altura manométrica ao envelope da curva
Os cenários A, B e C são hipotéticos: vazões e parcelas foram escolhidas para mostrar a conta e não representam obras da FB Bombas nem exigências de uma norma. Para cada um, a tabela soma as parcelas da altura manométrica, aplica o envelope da NFPA 20 sobre o ponto nominal e mostra a potência hidráulica (ρ·g·Q·H). A potência no eixo é essa potência dividida pelo rendimento da bomba, lido na curva.
Repare no cenário B: com 45 m de desnível, uma curva com shutoff no limite de 140% chegaria a 105 m. Como a IT 22 de SP não recomenda bombas de incêndio com pressão acima de 100 mca e limita a 100 mca a pressão de trabalho nos esguichos, esse caso pede uma curva mais plana, o aproveitamento da pressão de sucção disponível ou a divisão da rede em zonas, decisão que é do projetista.
| Item | Cenário A | Cenário B | Cenário C |
|---|---|---|---|
| Vazão nominal hipotética | 2.700 L/min | 1.700 L/min | 4.000 L/min |
| Altura geométrica | 20 m | 45 m | 12 m |
| Perda de carga estimada | 25 m | 20 m | 35 m |
| Pressão residual assumida | 10 m | 10 m | 10 m |
| AMT no ponto nominal | 55 m | 75 m | 57 m |
| Ponto de 150% que a curva precisa cumprir | 4.050 L/min com ≥ 35,8 m | 2.550 L/min com ≥ 48,8 m | 6.000 L/min com ≥ 37,1 m |
| Shutoff máximo pela NFPA 20 (140%) | ≤ 77 m | ≤ 105 m | ≤ 79,8 m |
| Potência hidráulica no ponto nominal (ρ·g·Q·H) | 24,3 kW | 20,8 kW | 37,3 kW |
9. Checklist final antes de comprar
Antes de fechar a compra, compare as propostas com o mesmo memorial, a mesma norma e os mesmos critérios de aceitação, e confira com o fabricante e o projetista:
- Curva levantada em bancada da combinação proposta (bomba, rotor e rotação), com shutoff, ponto nominal e 150% medidos e a potência em cada ponto
- Procedimento do ensaio (ANSI/HI 14.6), tolerâncias aplicadas e registros entregues com o equipamento
- Controlador dedicado à bomba de incêndio e alimentação elétrica independente do consumo geral do prédio
- Acoplamento direto por luva elástica, sem correias nem correntes, com válvula de paragem na sucção e retenção mais paragem no recalque, como pede a IT 22 de SP
- NPSHa calculado no nível mínimo de água e a 150% da vazão, com a margem da ANSI/HI 9.6.1
- Alinhamento conferido na base definitiva, depois de a tubulação ser conectada e os chumbadores apertados
- Construção back-pull-out, como a da FBCN: o conjunto rotativo sai para manutenção sem desmontar a tubulação de sucção e recalque
- Manual técnico em português, curva característica e lista de peças sobressalentes recomendadas
- Garantia, assistência técnica e peças definidas na proposta
Para iniciar a seleção, envie à FB Bombas o memorial (vazão e pressão exigidas), o tipo de sistema (hidrantes, chuveiros automáticos ou os dois), os dados de sucção (reservatório, nível mínimo e desnível), a altitude do local, o acionamento pretendido (elétrico, diesel ou os dois) e a norma exigida pelo projeto, pela IT do estado ou pela seguradora. Contato: comercial@fbbombas.com.br ou WhatsApp +55 11 97287-4837.