1. Los cinco sistemas de bombeo en edificios brasileños
Separe los servicios antes de comparar bombas. La tabla organiza cinco funciones que pueden existir en el edificio; la presencia y el dimensionamiento de cada una dependen del proyecto. Las referencias normativas del sistema no son certificados de todos los modelos de la serie.
| Sistema | Fluido/Condición | Referencia del proyecto | Qué verificar en la bomba |
|---|---|---|---|
| Circuito de agua helada (CHW) | Temperaturas y aditivos especificados | Proyecto HVAC y edición adoptada | Caudal térmico, pérdidas y presión de llenado |
| Agua de condensación (CW) | Agua de torre y tratamiento | Datos de chiller y torre | Materiales, aspiración y altura de circuito abierto |
| Suministro de agua fría | Potable, depósito | NBR 5626 | Niveles, caudal y requisitos del agua de consumo |
| Presurización (booster) | Potable, pisos | Proyecto y NBR 5626 adoptada | Consumo, presión y secuencia de control |
| Combate a incendio | Hidrantes + rociadores | NBR 13714, NBR 10897, NFPA 20 | Conjunto y documentación contra incendios |
2. Circuito de agua helada: selección hidráulica y control
Las temperaturas de ida y retorno son datos del proyecto del chiller y de los terminales; 7/12 °C no es una imposición universal de la ASHRAE ni de la NBR 16401. El caudal debe transportar la carga térmica con el ΔT y las propiedades del fluido especificados.
En circuito cerrado, las pérdidas por fricción de la tubería y de los equipos son la carga predominante de la bomba, y la altura estática solo entra cuando hay tanques abiertos a cotas distintas (guía Improving Pumping System Performance, del DOE con el Hydraulic Institute, p. 8).
Ejemplo didáctico: adoptando agua con ρ = 1.000 kg/m³ y cp = 4,18 kJ/(kg·K), Q = 3.600 × P/(ρ × cp × ΔT), con P en kW y Q en m³/h. El NIST convierte 1 TR en 3,516853 kW. Así, 300 TR y un ΔT de 5 K dan aproximadamente 182 m³/h. Este cálculo no selecciona una FBCN 80-200 ni define el motor: faltan la curva del circuito, la aspiración y el rendimiento.
Los esquemas primario-secundario y de caudal variable deben respetar los límites de chillers, válvulas y bombas. Defina caudales mínimos, control diferencial, operación a carga parcial y transitorios. La misma guía señala el ajuste de velocidad como el medio más eficiente de controlar el caudal, sobre todo en sistemas dominados por la fricción, como este (p. 8 y 51). El rango de velocidad de la FBCN con variador debe confirmarse para bomba, motor y acoplamiento.
En un edificio alto, la bomba del sótano recibe en la aspiración la presión de toda la columna del circuito, y la descarga le suma la presión que genera la bomba. La Tabla 1 del manual MTEC-03/00 limita la presión de aspiración de la FBCN a 10 bar, unos 102 m de columna de agua a 20 °C.
En la descarga, los límites salen de las Figuras 1 a 4 (carcasa y bridas, en función de la temperatura) y, con sello mecánico, de la Tabla 3, que indica 10 bar hasta 90 °C.
Q (m³/h) ≈ 3,03 × TR / ΔT(K) → 300 TR, 5 K → Q ≈ 182 m³/hEjemplo con agua: convertir carga antes de calcular caudal
3. Agua de condensación: torre abierta y química agresiva
El caudal de condensación debe partir del calor rechazado, del ΔT y de los datos del equipo. Verifique si el esquema tiene torre abierta o intercambiador en circuito cerrado: las condiciones hidráulicas cambian. No derive el caudal solo añadiendo un 25% al de agua helada ni adopte 30/35 °C sin el proyecto térmico.
En torre abierta, la evaporación concentra sólidos disueltos, y la reposición cubre evaporación, purga y arrastre. Según la BMP nº 10 del FEMP (DOE), muchos sistemas operan con 2 a 4 ciclos de concentración, y 6 o más pueden ser posibles; el número real depende de la calidad del agua de reposición y del tratamiento, que suele incluir inhibidores de corrosión, de incrustación y de bioincrustación. Envíe análisis del agua de reposición y de circulación para evaluar materiales y sellado.
El MTEC-03/00 documenta materiales de la FBCN como hierro fundido, WCB y CF8M. Elija la combinación de la ejecución según la composición, la temperatura y el tratamiento del agua. No se presenta el bronce B62 como estándar ni se atribuye a un cambio de material una vida útil en años o un ahorro garantizado.
4. Bomba de elevación en edificios (NBR 5626): del depósito inferior al superior
La bomba de elevación del edificio lleva el agua de la cisterna al depósito superior. Para seleccionarla, registre los niveles mínimo y máximo, la diferencia de cotas, las pérdidas y la presión en los extremos. La NBR 5626:2020 trata de los sistemas prediales de agua fría y caliente; revise la edición adoptada y los requisitos del proyecto, incluidas la calidad del agua y la protección contra la contaminación.
El caudal depende de la demanda prevista, del volumen a transferir y del tiempo de operación disponible. Registre simultaneidad, reserva y estrategia de reposición. Un rango genérico por categoría de edificio no sustituye el cálculo ni define el modelo de la bomba.
Evalúe las presiones en los puntos más bajos y más altos, en reposo, en operación y en transitorios. La zonificación, la reducción de presión y el bombeo deben compatibilizarse con los componentes y los requisitos de la red. El número de plantas, por sí solo, no determina cuándo una solución específica es obligatoria.
A diferencia del circuito de agua helada, la elevación es un sistema abierto: además de las pérdidas, la bomba vence la diferencia de cotas entre la cisterna y el depósito superior (DOE, p. 8). Cuando esa altura estática es gran parte de la altura total, la guía pide cautela al reducir la velocidad, que puede inducir vibraciones y problemas parecidos a operar con la descarga cerrada (p. 51).
5. Presurización: demanda, bombas y control
Un conjunto presurizador atiende una gama de caudales y presiones de consumo. La cantidad de bombas, la operación en paralelo, la reserva y el control deben resultar de ese perfil. Compare las curvas de las bombas con la red en las combinaciones previstas, incluida la demanda mínima.
Las bombas en paralelo se adaptan bien a sistemas con altura estática alta y dan redundancia: una puede salir para mantenimiento mientras las demás sostienen la operación. Con bombas iguales, la guía del DOE recomienda igualar las horas de operación y reacondicionarlas todas a la vez, para mantener las curvas emparejadas (p. 9).
Con baja demanda evalúe la estrategia de control y los auxiliares especificados; una jockey no es condición universal de toda presurización. La Tabla 1 del MTEC-03/00 fija el caudal mínimo y el máximo de la FBCN en 0,1 Qot y 1,1 Qot en los soportes de cojinetes 30 y 40, y en 0,15 Qot y 1,1 Qot a partir del soporte 50. Defina una solución que evite operar fuera de ese rango y ciclos inadecuados.
El proyecto debe registrar el punto de medición, la presión de referencia, la secuencia de entrada de las bombas y la respuesta a fallos. Los ajustes de rampa y de parada deben considerar la red y el accionamiento. Use estos datos para evaluar la estabilidad de presión en la puesta en marcha.
Compare alternativas con consumo medido o simulado en las mismas horas y rangos de demanda. Incluya el rendimiento de la bomba, del motor y del variador, y los costos de mantenimiento. Ahorro, estabilidad y retorno no pueden prometerse con porcentajes fijos sin datos del edificio.
Nota
La presurización de consumo y la protección contra incendios tienen funciones distintas. Mantenga su especificación, alimentación y controles según los respectivos proyectos; no use una bomba de consumo como sustituta presunta de un conjunto contra incendios.
6. Integración con el sistema de combate a incendio del edificio
El proyecto contra incendios identifica las normas de los sistemas atendidos y del conjunto de bombas, junto con la regulación local. NBR 13714, NBR 10897, NBR 16704 y NFPA 20 tienen alcances distintos; registre las ediciones efectivamente adoptadas.
Reserva de agua, cantidad de bombas, energía alternativa y mantenimiento de presión dependen de la instalación y de la regulación estatal. En Goiás, según la NT 22 del Cuerpo de Bomberos Militar, la bomba contra incendios de los hidrantes se usa solo para ese fin (C.1.2). La bomba de refuerzo exige una principal con fuente de energía de reserva; la bomba fija exige además una bomba de reserva con fuente de reserva y puede requerir jockey (C.1.3).
En edificaciones de riesgo bajo (carga de fuego hasta 300 MJ/m²), la bomba fija queda dispensada de la bomba de reserva, y la principal pasa a tener la fuente de energía de reserva (Nota 1).
Defina con el responsable técnico las interfaces de abastecimiento, control, ensayos y mantenimiento. Las frecuencias de ensayo salen de las referencias y los manuales adoptados; no se atribuye a la NBR 16704 una rutina semanal universal. La documentación de licencia depende de la autoridad y del proyecto, sin aprobación automática por la compra del equipo.
7. Aspiración de cisterna: nivel mínimo y NPSH
Evalúe la aspiración con el nivel mínimo de la cisterna y el caudal de verificación. Accesorios, entrada, filtro, válvulas y tubería contribuyen a las pérdidas. La altura de aspiración y la longitud deben entrar en el cálculo; por sí solas, no son criterios para aprobar o rechazar la instalación.
Obtenga el NPSHr de la curva de la bomba a la velocidad y caudal seleccionados. En la curva publicada de la FBCN 50-200 a 1.750 rpm (CC-117.07, rodete de 219 mm, agua limpia a 20 °C), el NPSHr queda cerca de 1,8 m hasta 30 m³/h y sube a unos 2,4 m a 50 m³/h.
La curva llega a 70 m³/h, pero la Tabla 1 del manual fija el caudal máximo en 1,1 Qot; el ejemplo siguiente usa 50 m³/h, cerca del punto de mejor rendimiento de la curva, de unos 48 m³/h.
Ejemplo hipotético: Patm = 101 kPa absolutos, Pv = 3,2 kPa, ρ = 1.000 kg/m³, g = 9,81 m/s², nivel 3 m por debajo del eje y pérdidas de aspiración de 1,5 m. NPSHa = (101.000 − 3.200)/(1.000 × 9,81) − 3 − 1,5 ≈ 5,47 m. El margen no se descuenta del NPSHa; resulta de la comparación con el requisito de la bomba.
Manteniendo las demás hipótesis y bajando el nivel a 5 m por debajo del eje, el NPSHa cae a unos 3,47 m. Para la 50-200 a 50 m³/h, que pide unos 2,4 m, el margen pasa de unos 3,1 m a unos 1,1 m. El ejemplo muestra el peso del nivel; no prueba el rendimiento ni la ausencia de cavitación de ningún modelo.
Compare el diámetro interno, el trazado, los accesorios y la posición de la bomba con el cálculo de pérdidas y de NPSH. Verifique la sumergencia, la entrada de aire y el cebado según el esquema. Una bomba vertical en línea no resuelve automáticamente la falta de NPSH; las alternativas exigen su propia evaluación hidráulica y mecánica.