Bomba de Incêndio Elétrica: Alimentação, Painel, Partida e Testes

1. Painel de comando pelas regras brasileiras e controlador pela NFPA 20

Na IT 22 de São Paulo, na NT 22 de Goiás e na NBR 13714, o painel de comando para proteção e partida automática do motor é selecionado pela potência do motor em CV. Ele fica o mais próximo possível do motor, protegido contra respingos de água e penetração de poeira, e é fornecido com desenhos dimensionais, leiaute, diagrama elétrico, régua de bornes, diagrama elétrico interno e lista dos materiais aplicados.

Os fios são anilhados conforme o diagrama, e o alarme acústico, depois de cancelado por botão de impulso, volta a soar quando surge um novo evento (IT 22, C.2.17 e C.2.18.3 a C.2.18.6; NT 22, C.4.14 e C.4.16 a C.4.19; NBR 13714, B.2.11 e B.2.13 a B.2.16).

O painel de sinalização da bomba elétrica tem botoeira para ligar a bomba manualmente e sinais ótico e acústico de, no mínimo, painel energizado, bomba em funcionamento, falta de fase e falta de energia no comando da partida (IT 22 e NT 22, C.1.16 e C.1.16.1; NBR 13714, B.1.14 e B.1.14.1). A NBR 13714 pede esse painel onde haja vigilância permanente.

A bomba jockey pode ter só o sinal ótico de bomba em funcionamento (IT 22, C.2.14; NT 22, C.4.11; NBR 13714, B.2.8).

Pela NFPA 20, o controlador é o conjunto de dispositivos que comanda, de modo predeterminado, a partida e a parada do acionador da bomba e monitora e sinaliza o estado e a condição da unidade (3.3.24).

O anexo da norma explica que controlador e chave de transferência “adequados para uso” passaram por ensaio de protótipo que demonstrou a suportabilidade e a capacidade de interrupção de curto-circuito na corrente e na tensão disponíveis nos seus terminais de linha, e remete à UL 218, a norma de controladores de bomba de incêndio, à UL 508 e à UL 1008.

O mesmo anexo recomenda um estudo de curto-circuito para estabelecer a corrente disponível no controlador e observa que, depois de uma falta de alta corrente, controlador e chave podem precisar de inspeção ou reparo.

Pela definição da NFPA 20, equipamento listado é o que consta da lista publicada por uma organização aceita pela autoridade competente, que avalia o produto, inspeciona periodicamente a produção e declara que ele atende às normas designadas ou foi ensaiado e considerado adequado para um fim específico (3.2.3). Projeto conforme uma norma não equivale a produto listado, e as regras brasileiras citadas não exigem listagem do painel.

Na NFPA 20, até o controlador da jockey é listado, embora não precise ser listado para serviço de bomba de incêndio (4.27.8).

A FB Bombas monta o FBFS elétrico com bomba principal FBCN, motor elétrico trifásico, bomba jockey e partida automática por pressostato quando a pressão da rede cai. Bomba, motor, painel e interfaces são definidos pela demanda hidráulica e pela alimentação prevista no projeto. Informe na consulta a norma do contrato, porque é ela que diz se o painel e o motor precisam de listagem.

2. Partida: chave magnética, aceleração em até 10 s e queda de tensão

Nas três regras brasileiras, a partida do motor segue as recomendações da NBR 5410 ou da concessionária local, o sistema de partida é do tipo magnético e o período de aceleração do motor não passa de 10 s (IT 22, C.2.18 a C.2.18.2; NT 22, C.4.15 a C.4.15.2; NBR 13714, B.2.12 a B.2.12.2). A NBR 13714 pede ainda a proteção dos motores elétricos conforme a NBR 5410 (B.2.17).

Depois da partida, a bomba atinge o pleno regime em aproximadamente 30 s (IT 22, C.1.9; NT 22, C.1.10; NBR 13714, B.1.9).

Nenhuma das três fixa o método de partida além de ser magnético: partida direta, estrela-triângulo ou outro método depende do motor, da alimentação e das recomendações da NBR 5410 ou da concessionária. Escolha o método com os dados da rede, do gerador, quando houver, e das demais cargas do circuito, e confira se o motor acelera dentro dos 10 s.

Quando o contrato adota a NFPA 20, a tensão nos terminais de linha do controlador não cai mais de 15% abaixo da tensão nominal do controlador durante a partida do motor, e a tensão nos terminais de carga do contator não cai mais de 5% abaixo da tensão nominal do motor com o motor a 115% da corrente de plena carga (9.4.1 e 9.4.4).

O limite da partida não se aplica à partida mecânica de emergência, desde que se demonstre uma partida bem-sucedida pelo gerador reserva (9.4.2). A norma também proíbe conversor de fase na alimentação da bomba, proteção contra falta à terra que desligue o motor com corrente menor que a necessária para proteger os condutores e qualquer dispositivo de interrupção por arco elétrico nos circuitos de força e de comando da bomba (9.1.7, 9.1.8.1 e 9.1.8.2).

Pela NFPA 20, a potência do motor é tal que a corrente em qualquer fase, em qualquer condição de carga da bomba e de desequilíbrio de tensão, não passa da corrente de plena carga multiplicada pelo fator de serviço.

Ao recusar uma proposta de limitar essa verificação a 175% da vazão nominal, o comitê da norma registrou que ela exige motor sem sobrecarga em toda a curva da bomba e que muitas bombas podem trabalhar além de 175% da vazão nominal. No teste sem vazão da NFPA 25, observe o tempo até o motor chegar à rotação plena e, na partida com tensão ou corrente reduzida, registre o tempo do controlador no primeiro estágio.

3. Alimentação independente, gerador e chave de transferência

Nas regras brasileiras, a alimentação elétrica da bomba de incêndio é independente do consumo geral, para que o desligamento geral da energia não prejudique o funcionamento do motor.

A entrada de força da edificação é dimensionada para as bombas de incêndio funcionando com os demais componentes elétricos a plena carga, as chaves de alimentação levam a inscrição “ALIMENTAÇÃO DA BOMBA DE INCÊNDIO – NÃO DESLIGUE” e os fios do motor, dentro da área protegida pelos hidrantes, são protegidos contra danos mecânicos e químicos, fogo e umidade (IT 22, C.2.7 e C.2.10 a C.2.12; NT 22, C.4.4 e C.4.7 a C.4.9; NBR 13714, B.2.1, B.2.3, B.2.5 e B.2.6).

A NBR 13714 pede ainda um sistema de supervisão elétrica que detecte qualquer falha nas instalações elétricas da edificação capaz de interferir no funcionamento das bombas (B.2.4).

Na falta de energia da concessionária, as três regras admitem alimentar a bomba elétrica por gerador diesel (IT 22, C.2.9, que remete ao C.2.8; NT 22, C.4.6; NBR 13714, B.2.2, que remete à entrada de força do B.2.3).

Em empreendimento alimentado em média tensão com gerador de segurança, a IT 22 e a NT 22 admitem ligar a alimentação antes da chave geral de baixa tensão, com a concessionária de modo exclusivo e a redundância pelo gerador de segurança (C.2.8 e C.4.5). Na aceitação do sistema pela NBR 13714, ensaia-se também a partida automática da bomba alimentada pelo grupo gerador de emergência, previsto para entrar em funcionamento ou em prontidão se faltar energia no motor principal (C.1.3.1).

Em Goiás, a NT 22 define a quantidade mínima de bombas pela função: a bomba de reforço é uma principal com fonte de energia reserva, e a bomba fixa são duas, principal e reserva, esta com fonte de energia reserva (C.1.3). Em edificação de risco baixo, com carga de incêndio até 300 MJ/m², a bomba fixa dispensa a reserva, e a principal passa a ter a fonte de energia reserva (Nota 1 do C.1.3).

A fonte reserva pode ser gerador ou outra fonte, como baterias, e pode ser dispensada quando a bomba é a combustão interna (C.1.3.2 e C.1.3.2.1). Com a reserva em funcionamento por falta de energia, a principal elétrica não parte quando a energia volta (C.1.3.1), e as bombas, a plena carga, têm autonomia mínima de 2 horas até 1.200 MJ/m², de 4 horas de 1.200 a 2.400 MJ/m² e de 6 horas acima de 2.400 MJ/m² (C.1.3.3).

Pela NFPA 20, a bomba elétrica tem uma fonte normal de energia continuamente disponível, ligada por um dos arranjos da norma: ligação de serviço dedicada, ligação dedicada a uma geração própria no local, alimentador dedicado derivado do serviço dedicado, alimentador em campus de várias edificações nas condições previstas ou transformador dedicado ligado diretamente ao serviço (9.2.1 e 9.2.2).

Toda fonte fica protegida contra danos por incêndio dentro da instalação e por riscos de exposição, tem capacidade para o funcionamento contínuo da bomba e atende aos limites de queda de tensão (9.1.4 a 9.1.6).

Pelo menos uma fonte alternativa é exigida quando a fonte normal não é confiável ou quando a energia se destina a edifício alto, salvo se houver bomba reserva a diesel, a turbina a vapor ou elétrica com fonte independente que atenda ao 9.2.2 (9.3.1 e 9.3.2).

O anexo da norma descreve a fonte confiável: a usina não teve desligamentos de mais de 10 horas contínuas no ano anterior à apresentação do projeto, quedas por falha de geração ou de transmissão não são rotineiras na região, a alimentação normal não chega por condutores aéreos fora da instalação protegida e só existem nela os seccionadores e as proteções de sobrecorrente que a norma permite.

O mesmo anexo diz que a norma não exige fonte infalível nem pretende exigir fonte reserva para toda bomba elétrica, e deixa a avaliação da confiabilidade a critério da autoridade competente.

Quando existe, a fonte alternativa é um gerador ou outra fonte independente da normal e fica arranjada para não ser interrompida quando os bombeiros desenergizam linhas aéreas (9.3.3 e 9.3.4). O gerador de reserva no local atende à queda de tensão da seção 9.4 e aos requisitos de nível 1, tipo 10, classe X da NFPA 110 (9.6.2.1).

Tipo 10 significa que os terminais de carga da chave de transferência recebem energia em até 10 s depois da falta da fonte normal, e não que a bomba parte em 10 s: o comitê técnico da NFPA 20 registrou que a listagem do controlador pede que ele alimente a bomba em até 10 s depois de receber energia, e incluiu no primeiro rascunho (First Draft) da próxima edição uma nota de anexo para esclarecer essa diferença.

Nos arranjos dedicados, a NFPA 20 permite um único seccionador, com a proteção de sobrecorrente associada, na alimentação do controlador (9.2.3).

Quando instalado, ele é identificado como adequado para equipamento de entrada de serviço, travável nas posições aberta e fechada, afastado dos demais seccionadores da edificação e dos seccionadores das outras fontes da bomba, marcado “Fire Pump Disconnecting Means” com letras de pelo menos 25 mm visíveis sem abrir portas ou tampas e supervisionado na posição fechada; uma placa junto ao controlador indica onde ele está e onde fica a chave para destravá-lo (9.2.3.1 a 9.2.3.3).

A proteção de sobrecorrente suporta indefinidamente a soma da corrente de rotor bloqueado do maior motor de bomba com a corrente de plena carga dos demais motores e acessórios (9.2.3.4).

4. Partida automática e parada só manual

Nas regras brasileiras, o funcionamento automático é iniciado pela simples abertura de qualquer ponto de hidrante da instalação (IT 22, C.1.8; NT 22, C.1.9; NBR 13714, B.1.8). As automatizações usam pressostatos instalados no cavalete de automação e ligados aos painéis de comando e às chaves de partida dos motores: a jockey liga e desliga automaticamente, e a principal só liga automaticamente (IT 22, C.1.15.2; NT 22, C.2.3; NBR 13714, B.1.13.2).

Depois da partida, o desligamento da bomba principal ou de reforço é só manual. Em São Paulo e na NBR 13714, ele é feito no próprio painel de comando, na casa de bombas (IT 22, C.1.6; NBR 13714, B.1.6); em Goiás, a NT 22 pede desligamento só manual e admite que o ponto de acionamento manual também desligue a bomba (C.1.7 e C.1.8).

Com a bomba automatizada, há pelo menos um ponto de acionamento manual em local seguro e de fácil acesso da edificação (IT 22, C.1.7; NT 22, C.1.8; NBR 13714, B.1.7). Na aceitação pela NBR 13714, a principal é ligada por esse acionamento manual e desligada no próprio painel (C.1.3.1).

Sem automatização, a bomba pode ser acionada só manualmente, por botoeiras do tipo “liga-desliga” junto a cada hidrante ou mangotinho, desde que os pontos não passem de seis; o limite não vale quando a bomba recalca água de reservatório elevado, com a rede permanentemente cheia (IT 22, C.1.10, C.1.11 e C.2.2; NT 22, C.1.11, C.1.11.1 e C.4.2).

Os condutores dessas botoeiras correm em eletrodutos rígidos embutidos nas paredes ou, aparentes, em eletrodutos metálicos, fora das áreas de risco, e o circuito de comando pode ser transformado em 24 V na saída do painel quando usa o mesmo conduto do alarme de incêndio (IT 22, C.2.2.1 e C.2.4; NT 22, C.1.12 e C.4.2.2).

A parada só manual é exigência das regras brasileiras. No contexto da NFPA, existem controladores com parada automática: a NFPA 20 admite a parada automática em condições definidas, e o teste sem vazão da NFPA 25 manda registrar, nesses controladores, o tempo de funcionamento da bomba depois da partida. Em obra no Brasil sob a IT 22, a NT 22 ou a NBR 13714, a principal e a de reforço desligam só manualmente.

A jockey mantém a rede pressurizada numa faixa preestabelecida e compensa pequenas perdas, com vazão máxima de 20 L/min; sua pressão máxima de operação é igual à pressão da bomba principal (na NT 22, da bomba de reforço fixa) medida sem vazão (shut-off), e recomenda-se diferencial de cerca de 10 mca (100 kPa) entre os acionamentos sequenciais das bombas (IT 22, C.1.15 e C.1.15.1; NT 22, C.2.1 e C.2.2; NBR 13714, B.1.13 e B.1.13.1).

Em São Paulo e em Goiás, ela é obrigatória acima de seis saídas, salvo com reservatório elevado; a NBR 13714 a pede quando for necessária. Pela NFPA 20, a jockey não precisa de fonte alternativa ou reserva, e a bomba principal ou a reserva não é usada como jockey, salvo o que a norma admite no capítulo de bombas de deslocamento positivo (4.27.7 e 4.27.9).

5. Motor, placas e casa de bombas

Cada bomba principal ou de reforço tem placa com fabricante, número de série, modelo, vazão e pressão nominais, rotação de regime e diâmetro do rotor, e o motor elétrico tem placa com fabricante, tipo, modelo, número de série, potência em CV, rotação sob a tensão nominal, tensão de entrada, corrente de funcionamento e frequência (IT 22, C.2.15 e C.2.16; NT 22, C.4.12 e C.4.13; NBR 13714, B.2.9 e B.2.10).

Esses dados precisam coincidir com a curva da bomba, com o painel e com a alimentação do projeto.

Quando o contrato adota a NFPA 20, o motor atende à NEMA MG-1, é marcado como projeto NEMA B, no trifásico, e é listado especificamente para bomba de incêndio; motor IEC, quando usado, é listado para serviço de incêndio (9.5.1.1 e 9.5.1.1.2).

Motores de corrente contínua, acima de 600 V ou acima de 500 hp, entre outros tipos, ficam fora dessa exigência e podem ser usados quando aprovados (9.5.1.2); com controlador de velocidade variável, o motor é listado, adequado e marcado para uso com inversor (9.5.1.4.2).

A IT 22, a NT 22 e a NBR 13714 não fixam grau de proteção nem classe de isolamento: são características do motor escolhido para o ambiente da casa de bombas. Informe temperatura, umidade, exposição e eventual classificação de área para a seleção do motor e do painel.

Para evitar o superaquecimento da bomba principal funcionando sem vazão, a NBR 13714 prevê fluxo contínuo de água por tubulação de 6 mm ou placa de orifício de 6 mm, derivado da voluta e com retorno de preferência ao reservatório ou ao tanque de escorva (B.2.18); em São Paulo, a IT 22 pede o mesmo nas bombas de incêndio com vazão nominal acima de 600 L/min (C.2.18.7).

Quando o contrato adota a NFPA 25, confira no teste sem vazão se a válvula de alívio de circulação descarrega um pequeno fluxo de água.

A casa de bombas permite acesso em toda a volta das bombas, espaço para manutenção nas bombas e no painel e remoção completa de qualquer bomba (IT 22, C.1.2; NT 22, C.1.1; NBR 13714, B.1.2). As bombas ficam protegidas contra danos mecânicos, intempéries, agentes químicos, fogo ou umidade, e as principais são acopladas diretamente por luva elástica, sem correias nem correntes (IT 22, C.1.4 e C.1.5; NT 22, C.1.5 e C.1.6; NBR 13714, B.1.4 e B.1.5).

Pela NFPA 20, a fiação do controlador ao motor corre em eletroduto metálico rígido ou intermediário, tubo metálico, eletroduto flexível estanque metálico ou não metálico do tipo LFNC-B, cabo do tipo MC listado com cobertura impermeável ou cabo do tipo MI, e as conexões na caixa de terminais do motor usam meio de conexão listado, sem conectores de torção, de perfuração do isolamento ou soldados (9.4.4.1 a 9.4.4.3).

6. Testes: quinzenal pela NBR 13714, mensal ou semanal pela NFPA 25

Pela NBR 13714, as bombas de incêndio, seus acessórios e os dispositivos de alarme são postos em funcionamento quinzenalmente, por no mínimo 15 min; os alarmes sonoros podem ser bloqueados logo depois de ativados (nota do C.2.2). A vistoria periódica é feita em período máximo de três meses, pela brigada ou por pessoal especialmente treinado (C.2), e a execução do plano de manutenção, elaborado pelo projetista, não ultrapassa o prazo máximo de um ano (5.10.2 e C.3.1).

Na aceitação, feita por profissional habilitado, ensaiam-se as pressões de regulagem dos pressostatos, os alarmes, a partida pelo gerador de emergência e o desligamento no próprio painel (C.1 e C.1.3.1).

Pela NFPA 25, a maioria das bombas elétricas faz o teste sem vazão mensalmente. O teste é semanal quando a bomba atende sistemas de edifícios além da capacidade de bombeamento do corpo de bombeiros, tem controlador de serviço limitado, é de turbina vertical ou aspira de tanque ao nível do solo ou de fonte de água que, sem a bomba, não dá pressão de valor prático, salvo se houver bomba redundante.

As duas frequências admitem ampliar o intervalo com análise de risco aprovada, que o anexo da norma recomenda ser preparada e revisada por pessoal qualificado.

A partida do teste é automática, pela drenagem da linha de sensor de pressão para simular a queda de pressão na rede, e não pelo botão de partida do controlador; a NFPA 25 admite temporizador automático com válvula solenoide de dreno na linha de controle de pressão. A bomba elétrica funciona por no mínimo 10 minutos, com pessoal qualificado presente, salvo inspeção e teste automatizados feitos conforme a norma.

Com a bomba parada, registre as pressões de sucção e descarga e, nos controladores com sensor eletrônico, a maior e a menor pressão do registro de eventos, quando a informação está disponível sem abrir o controlador energizado; com a bomba em funcionamento, registre a pressão de partida e as pressões de sucção e descarga e observe ruído, vibração e aquecimento de gaxetas, mancais e carcaça.

O teste anual com vazão verifica a condição completa de funcionamento da bomba. No controlador elétrico, a NFPA 25 pede as práticas de trabalho seguro da NFPA 70E, ou de programa equivalente aprovado pela autoridade competente, e dispensa as leituras e inspeções que só poderiam ser feitas abrindo o controlador energizado, entre elas o registro da tensão e da corrente do motor.

Muitas bombas são alimentadas direto do serviço, sem proteção de sobrecorrente a montante, e a falta dessa proteção expõe o pessoal de manutenção a choque e arco elétrico.