#063 Bombas Contra incendios

Boletín #11 2013

INTRODUCCIÓN

A través de cada uno de los boletines se ha dado un recorrido en forma general de algunos conceptos de suma importancia para los Sistemas de Protección Contra Incendios. Tales han sido, como la historia de los rociadores, la importancia de estos, su funcionamiento, tipos de sistemas, principios de combustión, rociadores especiales, etc., y, en este boletín en particular trataremos otro tema de bastante interés para aquellas personas o empresas que están interesados y dispuestos a invertir en el rubro de la Prevención, Protección y Combate Contra Incendios.

Recordando y teniendo presente que los rociadores salvan vidas.

DEFINICIÓN

Bien, daremos como inicio con la definición y propósito de las Bombas Contra Incendio, las cuales, sirven como componentes esenciales y críticos para muchos Sistemas de Protección Contra Incendios incluyendo rociadores, sistemas de agua pulverizada, niebla, entre otros.

Se determina necesario un análisis hidráulico, ya que, si la fuente de suministro de agua no puede proporcionar la demanda suficiente de flujo y presión para el Sistema c/i, se requerirá de una Bomba Contra Incendio, la cual proveerá el caudal de agua necesario y la presión para el Sistema Contra Incendio.

El buen funcionamiento de una bomba contra incendio es vital para el éxito en el régimen general de la instalación del sistema contra incendio. A su vez, el funcionamiento exitoso de una bomba contra incendio dependerá de un apropiado diseño, instalación y mantenimiento constante y a tiempo.

Los principales requerimientos para el diseño y funcionamiento de las bombas contra incendio se abordan por el NFPA 20, Standard for the Installation of Stationary Pumps for Fire Protection, edición 2010; existen algunos otros panfletos que se refieren a diversos aspectos de la instalación de las bombas c/i, como el suministro de corriente eléctrica, se aplica NFPA 70, National Electric Code, edición 2011, en lo que respecta a la inspección, prueba, y mantenimiento de la instalación de la bomba contra incendio, se aplica NFPA 25, Standard for the Inspection, Testing, and Maintenance of Water Based Fire Protection Systems, edición 2011.

Las normas aplicables a las bombas contra incendio estipulan los requerimientos mínimos para un funcionamiento idóneo y aceptable.

Por su diseño, estas normas son el mínimo común denominador para la instalación de las bombas a fin de mantener los costos de sus instalaciones lo más bajo posible para fomentar la aplicación más amplia de las bombas contra incendio.

Por lo tanto, en función del riesgo a protegerse y el nivel de rendimiento del sistema de protección contra incendio, si existieran requisitos adicionales a los especificados por la NFPA deberán de ser considerados.

PROPÓSITOS DE LAS BOMBAS CONTRA INCENDIO

Las Bombas Contra Incendio siendo consideradas como parte fundamental del abastecimiento de agua en un Sistema Contra Incendio, por su capacidad, pueden aumentar la presión disponible, o bien, generar toda la presión del abastecimiento de agua dado. Como se mencionó anteriormente una fuente de suministro de agua puede ser del tipo público y privado, es decir, público se llamaría a la red municipal de la ciudad y privado aquellas fuentes tales como: tanques superficiales, estanques, pozos, entre otros.

En los Estados Unidos y Canadá, a menudo se maneja como primera opción en el suministro de agua para los sistemas contra incendio, la red municipal, contemplando que cuente con disponibilidad y confiabilidad.

Sin embargo, ¿qué sucede cuando la red municipal no es disponible?, ¿es decir, no puede proveer el flujo y presión necesarios para un sistema contra incendio? Cuando la fuente de abastecimiento de agua es insuficiente para satisfacer las demandas del sistema contra incendio, es aquí, cuando se considera, usualmente la instalación de una bomba contra incendio.

Es importante considerar tres factores para la evaluación de dicha fuente de abastecimiento de agua: Flujo y duración, los cuales indican la cantidad total de agua requerida, y el tercero es la presión. El Flujo representa el volumen de agua proporcionada para el suministro que se moverá a través de todo el sistema por un periodo de tiempo y se expresa generalmente como galones por minuto (gpm) o litros por minuto (lpm). La duración es la cantidad de tiempo en la que la fuente de abastecimiento de agua puede proporcionar este flujo y generalmente se expresa en minutos.

Entonces, la cantidad total de agua requerida es determinada por la multiplicación del flujo por la duración (flujo en gpm x duración en minutos, da un resultado en galones, mientras que flujo en litros x duración en minutos, da un resultado en litros). Por ejemplo, si un abastecimiento de agua proporciona un flujo de 500 gpm a cierta presión por 60 minutos, la cantidad total de agua requerida deberá de ser de 30,000 galones (500 gpm x 60 minutos). La presión en un sistema contra incendio es una expresión de la energía contenida dentro del agua y generalmente es medida en unidades de libras por pulgada cuadrada (psi), pascal, o bar. La energía permite que el agua se mueva a través de un sistema de tuberías, como un sistema público principal o de rociadores, y será responsable de dar a las gotas de agua la velocidad para salir por el rociador o boquilla.

Es importante reconocer que las bombas no pueden crear agua, ni tampoco el aumento de la cantidad total del suministro de agua, es decir, no ocurrirá ningún fenómeno físico dentro de la bomba que origine agua, como la combinación de 2 átomos de hidrógeno más 1 átomo de oxígeno. Igualmente, una bomba no puede incrementar la cantidad de agua para suministrar, para esto se debe de considerar una fuente de almacenamiento de agua, tal como un tanque, pozo, o estanque. Y así conseguir que en conjunto puedan trabajar.

TIPOS DE BOMBAS

En Línea

Bomba centrífuga cuyo motor está soportado por la bomba y que tiene las bridas de succión y descarga aproximadamente en la misma línea central. Capacidades hasta 700 gpm. Ofrecen ahorro de espacio, montaje “en línea” con la tubería de succión y descarga. No requiere base. El elemento rotativo se puede remover sin afectar la tubería de succión y descarga.

Succión al Extremo

Bomba con succión única que tiene su boquilla de succión en el lado opuesto de la carcasa de la caja de la empaquetadura y que tiene la cara de la boquilla de succión perpendicular al eje longitudinal del eje. Generalmente listadas hasta 500gpm, están en desarrollo para listarse hasta 1500gpm. La bomba tiene descarga vertical superior, el peso de la tubería de descarga se centra en la caja de la bomba. Esta bomba tiene facilidad de mantenimiento por la parte posterior sin mover las tuberías. Requiere acople espaciador. Disponibles con accionador eléctrico y Diesel.

Carcaza Partida

Bomba centrífuga que se caracteriza por una carcasa que está dividida paralelamente al eje. La bomba de carcaza partida está dividida horizontalmente con respecto al centro de línea del eje de la bomba. Disponible en flujos desde 100gpm hasta 5000gpm, con presiones hasta de 640psi con el modelo de dos pasos. Puede suministrarse con rotación CW con accionador eléctrico o Diesel.

Turbina Vertical

Bomba centrífuga de eje vertical con impulsor ó impulsores rotatorios y con la descarga desde el elemento de bombeo coaxial con el eje. El elemento de bombeo está suspendido por el sistema de conducción, que encierra el sistema de eje vertical utilizado para transmitir potencia a los impulsores, el rotor primario será externo al flujo del caudal. Disponibles en flujos desde 250gpm hasta 5000gpm. NFPA 20 estipula que no se puede usar una bomba horizontal cuando se tiene un nivel de agua inferior al nivel del impulsor (suction lift). Disponibles con accionador eléctrico y Diesel.

COMPONENTES

Son un grupo de dispositivos que sirven para regular, de manera predeterminada, el encendido y paro del motor de la bomba contra incendio, así como monitorear y señalizar el estado y condición de la unidad de bombeo contra incendio.

  • Tipos de Controladores:
  1. Accionado con Motor Eléctrico
  2. Bomba Jockey
  3. Accionado con Motor Diesel

BDE 2018

Ing. Adrián Hernández

#050 Controladores para bombas

2018

Controladores para bombas

Una parte crucial del Sistema contra incendio es el cuarto de bombas.

Aquí tenemos dispositivos para bombear el agua del Sistema contra incendio en caso de que sea requerido, para controlar los motores de las bombas del Sistema, tenemos el controlador.

¿Qué es un controlador?

Un controlador o manejador de dispositivo, es un elemento del sistema, un software o interruptores que permite al sistema interactuar con un periférico, proporcionando una interfaz para utilizar algún dispositivo.

El ejemplo más sencillo de un controlador para un motor sería un control de dos acciones (solamente encendido y apagado manual), sin embargo, un control puede ser tan complejo como se requiera, algunos ejemplos de controladores se pueden enlistar como:

¿Cómo funciona un controlador de un cuarto de bombas?

Todos los controladores siguen el mismo razonamiento lógico, se trata de interruptores y bobinas, las cuales se irán energizando y des energizando dando paso a la corriente eléctrica para llegar al arrancador de un motor en orden o sentido que más convenga a la aplicación.

En la industria es bastante común tener controladores que se encargarán de realizar ciertas acciones automáticas, todo esto gracias a los diferentes protocolos de comunicación que se comercializan para la aplicación. En esencia todos tenderán a manejar señales para dar paso a alguna acción requerida, siempre con una lógica la cual se podría catalogar “binaria” ya que se manejan señales de encendido o apagado (ceros (0) o unos (1)). Con este punto nos podemos dar cuenta que, cualquier señal digital, puede ser trasladada a un protocolo de comunicación de un controlador, sin que necesariamente sea un controlador digital.

En el caso de un controlador para un cuarto de bombas; el controlador cuenta con un dispositivo que censa presión y un transductor eléctrico, este es el encargado de transformar una señal física (en este caso presión) a una señal digital o eléctrica. El transductor enviará la señal de arranque al motor (arrancador del motor) cuando la presión de agua del sistema alcance cierto rango, para compensar bajadas de presión se cuenta con una bomba jockey, la cual tendrá la misma lógica que el motor principal del sistema.

Para este sistema, al tratarse de dispositivos diseñados para salvaguardar vidas humanas, no cuenta con un sistema de apagado automático, la bomba seguirá funcionando aun después de terminarse el almacenamiento de agua del tanque.

En conclusión

Como puede observarse, un correcto control de las bombas es esencial para el buen funcionamiento del sistema contra incendio, al tratarse de vidas humanas, es crítico que todo funcione correctamente por lo que todas las condiciones que puedan presentarse ajenas al sistema tienen que tomarse en consideración al momento de diseñar un control, estas a su vez, pueden tener una comunicación al sistema BMS del edificio y monitorearse directamente desde el panel de control de alarmas del sistema, cada señal de fallo en el cuarto de bombas deben monitorearse por medio de algún sistema (preferentemente un sistema de alarmas), a continuación se enlistan las señales que tendremos que monitorear que corresponden a cada elemento del cuarto de bombas:

  1. Bajo nivel en el tanque de agua
  2. Válvula de succión cerrada
  3. Bomba contra incendio apagada
  4. Falla en la bomba
  5. Encendido de la bomba
  6. Falla al encender la bomba
  7. Desconexión del banco de baterías
  8. Válvula de descarga cerrada
  9. Válvula del sistema de rociadores del cuarto de bombas cerrada
  10. Bajo nivel del tanque diésel
  11. Supervisión de válvula de prueba.

Baja Design Engineering

Ing. Jesús Sandoval

Mayo de 2018

#024 Bombas Contra Incendios: Ventajas y Desventajas

Bomba CI Accionada por motor Diesel o Eléctrico

Una de las preguntas más frecuentes en los sistemas CI es: ¿Que es mejor, una bomba CI accionada por motor Diesel o motor eléctrico?, esta pregunta depende de muchas consideraciones. Antes de continuar, mencionaremos que NFPA 20 permite el uso de ambas.

La experiencia que hemos tenido en México es que se utilizan más las bombas CI accionadas por motores Diesel, estas en cumplimiento con los lineamientos de NFPA 20 o alguna compañía de seguros, por ejemplo: FM Global, Tokio Marin, Global Risk, Etc., Estas compañías solicitan algunos requerimientos para “Diesel driven fire pumps”, debido a lo anterior se considera una bomba CI accionada por motor Diesel.

En relación a la pregunta sobre que bomba es recomendable, si una Diesel o una Eléctrica, tenemos el siguiente comentario:

NO podemos justificar por ley que NO debe de ser instalada una bomba CI accionada por motor Eléctrico, ya que, si está indicado en todas las normas como en la NOM, NFPA y FM, que están permitidos los dos tipos de motores (Eléctrico y Diesel) para accionar una bomba CI. (Nota importante: los motores de combustión de Gasolina NO están permitidos)

La decisión de instalar una bomba u otra la podemos tomar basados en la comparación de sus ventajas, desventajas y confiabilidad.

Antes de pasar a estas ventajas & desventajas, la NOM 002 STPS 2010 indica en la sección de Guías de referencia lo siguiente: el sistema deberá contar como mínimo con dos fuentes de energía (eléctrica/motor de combustión), esta guía es solo es de referencia y la NOM no lo utiliza como obligatorio.

Por experiencia en proyectos e instalaciones que hemos trabajado, particularmente en el interior del país  todavía se tiene la idea errónea de que si se instalan dos bombas una con motor Diesel y otra con motor eléctrico, la bomba principal es la bomba con motor eléctrico y la de reserva será la  bomba con motor Diesel, pero es una idea errónea que se viene arrastrando de mucho tiempo atrás, incluso en libros de texto (antiguos) así está indicado y en las escuelas así les enseñan los maestros a los alumnos. Cuando hoy en día se sabe que la bomba Diesel debe ser la bomba principal y la bomba eléctrica será la de respaldo, de preferencia las dos deberían de ser Diesel. Obvio estamos hablando en la situación de considerar una bomba de respaldo, lo cual NO es necesario por norma.

Todo lo anterior se puede resumir en definir las ventajas & desventajas de utilizar un motor u otro y sobre todo hay que tener en cuenta la CONFIABILIDAD DE ESTE SISTEMA.

Motores Eléctricos ventajas y desventajas

  1. Son limpios, silenciosos, pequeños y eficientes, los motores eléctricos son generalmente más pequeños que los motores Diesel.
  2. El motor eléctrico solo trabajará cuando se tenga corriente eléctrica, cuando se tenga un corte en la corriente el motor NO trabajará (esto sucede normalmente en un incendio) a menos que se tenga una fuente confiable de alimentación eléctrica al motor.
  3. Estas bombas con motor eléctrico son ligeramente menos costosas que las bombas de motor Diesel, pero se debe instalar una fuente confiable de alimentación eléctrica de respaldo hacia el motor eléctrico, lo cual hace mucho más costoso el equipo y la instalación.

Motores Diesel ventajas y desventajas

  1. Son ruidosos, son grandes, requieren más mantenimiento que a los motores eléctricos, se necesita arrancar 30 minutos por semana contra 10 minutos del motor eléctrico, después de algunas semanas se deberá llenar el tanque de combustible diesel, sin embargo, estos motores son muy eficientes.
  2. Durante un corte de corriente (esto sucede normalmente en un incendio) el motor será capaz de operar, ya que no depende de la corriente eléctrica para operar.
  3. Algunas compañías de seguros ofrecen grandes descuentos por utilizar bombas CI accionadas por motores Diesel en lugar de utilizar bombas CI accionadas por motores Eléctricos. LA BASE PARA ESTOS GRANDES DESCUENTOS ES QUE LAS BOMBAS CI ACCIONADAS POR MOTORES DIESEL SON MUCHO MAS CONFIABLES Y NO REQUIEREN SERVICIO ELÉCTRICO CONSTANTE.

Conclusiones

Por todo lo anterior el propietario deberá indicar al diseñador e Instalador que tipo de sistema de bombeo CI será utilizado en su edificio, ya sea motor eléctrico o motor Diesel, debido a la inversión económica que se hará inicialmente y en el mantenimiento a los equipos, considerando las ventajas y desventajas mencionadas.

Por Ing. Frank Guzmán

BDE Mayo 2017

 

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