Bomba Contra Incendios Eléctrica: Alimentación, Panel, Arranque y Pruebas

1. Panel de mando según las reglas brasileñas y controlador según la NFPA 20

En la IT 22 de São Paulo, la NT 22 de Goiás y la NBR 13714, el panel de mando para protección y arranque automático del motor se selecciona por la potencia del motor en CV. Se ubica lo más cerca posible del motor, protegido contra salpicaduras de agua y entrada de polvo, y se entrega con planos dimensionales, disposición, diagrama eléctrico, regleta de bornes, diagrama eléctrico interno y lista de los materiales aplicados.

Los cables se identifican con anillos según el diagrama, y la alarma acústica, una vez silenciada con un pulsador, vuelve a sonar cuando surge un nuevo evento (IT 22, C.2.17 y C.2.18.3 a C.2.18.6; NT 22, C.4.14 y C.4.16 a C.4.19; NBR 13714, B.2.11 y B.2.13 a B.2.16).

El panel de señalización de la bomba eléctrica tiene un pulsador para encender la bomba manualmente y señales óptica y acústica de, como mínimo, panel energizado, bomba en funcionamiento, falta de fase y falta de energía en el mando de arranque (IT 22 y NT 22, C.1.16 y C.1.16.1; NBR 13714, B.1.14 y B.1.14.1). La NBR 13714 exige este panel donde haya vigilancia permanente.

La bomba jockey puede tener solo la señal óptica de bomba en funcionamiento (IT 22, C.2.14; NT 22, C.4.11; NBR 13714, B.2.8).

Según la NFPA 20, el controlador es el conjunto de dispositivos que gobierna, de manera predeterminada, el arranque y la parada del accionador de la bomba y supervisa y señala el estado y la condición de la unidad (3.3.24).

El anexo de la norma explica que un controlador y un conmutador de transferencia “aptos para el uso” pasaron por un ensayo de prototipo que demostró su resistencia y su capacidad de interrupción de cortocircuito con la corriente y la tensión disponibles en sus bornes de línea, y remite a la UL 218, la norma de controladores de bombas contra incendios, a la UL 508 y a la UL 1008.

El mismo anexo recomienda un estudio de cortocircuito para establecer la corriente disponible en el controlador y señala que, después de una falla de alta corriente, el controlador y el conmutador pueden requerir inspección o reparación.

Según la definición de la NFPA 20, un equipo listado es el que figura en la lista publicada por una organización aceptable para la autoridad competente, que evalúa el producto, inspecciona periódicamente la producción y declara que cumple las normas designadas o que fue ensayado y considerado apto para un fin específico (3.2.3). Un proyecto conforme a una norma no equivale a un producto listado, y las reglas brasileñas citadas no exigen panel listado.

En la NFPA 20, incluso el controlador de la jockey es listado, aunque no necesita estar listado para servicio de bomba contra incendios (4.27.8).

FB Bombas monta el FBFS eléctrico con bomba principal FBCN, motor eléctrico trifásico, bomba jockey y arranque automático por presostato cuando cae la presión de la red. Bomba, motor, panel e interfaces se definen por la demanda hidráulica y la alimentación prevista en el proyecto. Indique en la consulta la norma del contrato, porque es ella la que define si el panel y el motor deben estar listados.

2. Arranque: arrancador magnético, aceleración en hasta 10 s y caída de tensión

En las tres reglas brasileñas, el arranque del motor sigue las recomendaciones de la NBR 5410 o de la distribuidora local, el sistema de arranque es de tipo magnético y el período de aceleración del motor no supera 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). La NBR 13714 exige además la protección de los motores eléctricos conforme a la NBR 5410 (B.2.17).

Después del arranque, la bomba alcanza el régimen pleno en aproximadamente 30 s (IT 22, C.1.9; NT 22, C.1.10; NBR 13714, B.1.9).

Ninguna de las tres fija el método de arranque más allá de ser magnético: arranque directo, estrella-triángulo u otro método depende del motor, de la alimentación y de las recomendaciones de la NBR 5410 o de la distribuidora. Elija el método con los datos de la red, del generador, cuando exista, y de las demás cargas del circuito, y verifique que el motor acelere dentro de los 10 s.

Cuando el contrato adopta la NFPA 20, la tensión en los bornes de línea del controlador no cae más del 15% por debajo de la tensión nominal del controlador durante el arranque del motor, y la tensión en los bornes de carga del contactor no cae más del 5% por debajo de la tensión nominal del motor con el motor al 115% de la corriente a plena carga (9.4.1 y 9.4.4).

El límite del arranque no se aplica al arranque mecánico de emergencia, siempre que se demuestre un arranque exitoso con el generador de reserva (9.4.2). La norma también prohíbe convertidores de fase en la alimentación de la bomba, protección de falla a tierra que desconecte el motor con una corriente menor que la necesaria para proteger los conductores y cualquier dispositivo de interrupción por arco en los circuitos de potencia y de mando de la bomba (9.1.7, 9.1.8.1 y 9.1.8.2).

Según la NFPA 20, la potencia del motor es tal que la corriente en cualquier fase, en cualquier condición de carga de la bomba y de desequilibrio de tensión, no supera la corriente a plena carga multiplicada por el factor de servicio.

Al rechazar una propuesta de limitar esa verificación al 175% del caudal nominal, el comité de la norma registró que exige motor sin sobrecarga en toda la curva de la bomba y que muchas bombas pueden operar más allá del 175% del caudal nominal.

En la prueba sin caudal de la NFPA 25, observe el tiempo hasta que el motor alcanza la velocidad plena y, en el arranque con tensión o corriente reducida, registre el tiempo del controlador en el primer escalón.

3. Alimentación independiente, generador y conmutador de transferencia

En las reglas brasileñas, la alimentación eléctrica de la bomba contra incendios es independiente del consumo general, para que el corte general de energía no afecte el funcionamiento del motor.

La acometida de la edificación se dimensiona para las bombas contra incendios funcionando junto con los demás componentes eléctricos a plena carga, las llaves de alimentación llevan la inscripción “ALIMENTAÇÃO DA BOMBA DE INCÊNDIO – NÃO DESLIGUE” (alimentación de la bomba contra incendios – no desconecte) y los cables del motor, dentro del área protegida por los hidrantes, se protegen contra daños mecánicos y químicos, fuego y humedad (IT 22, C.2.7 y C.2.10 a C.2.12; NT 22, C.4.4 y C.4.7 a C.4.9; NBR 13714, B.2.1, B.2.3, B.2.5 y B.2.6).

La NBR 13714 exige además un sistema de supervisión eléctrica que detecte cualquier falla en las instalaciones eléctricas de la edificación capaz de interferir en el funcionamiento de las bombas (B.2.4).

Ante la falta de energía de la red, las tres reglas admiten alimentar la bomba eléctrica con un generador diésel (IT 22, C.2.9, que remite al C.2.8; NT 22, C.4.6; NBR 13714, B.2.2, que remite a la acometida del B.2.3).

En instalaciones alimentadas en media tensión con generador de seguridad, la IT 22 y la NT 22 admiten conectar la alimentación antes del interruptor general de baja tensión, con la red de modo exclusivo y la redundancia del generador de seguridad (C.2.8 y C.4.5).

En la aceptación del sistema según la NBR 13714, también se prueba el arranque automático de la bomba alimentada por el grupo generador de emergencia, previsto para entrar en funcionamiento o en disponibilidad si falta energía en el motor principal (C.1.3.1).

En Goiás, la NT 22 define la cantidad mínima de bombas por función: la bomba de refuerzo es una principal con fuente de energía de reserva, y la bomba fija son dos, principal y de reserva, esta con fuente de energía de reserva (C.1.3). En edificaciones de riesgo bajo, con carga de incendio de hasta 300 MJ/m², la bomba fija prescinde de la reserva, y la principal pasa a tener la fuente de energía de reserva (Nota 1 del C.1.3).

La fuente de reserva puede ser un generador u otra fuente, como baterías, y puede omitirse cuando la bomba es de combustión interna (C.1.3.2 y C.1.3.2.1). Con la reserva en funcionamiento por falta de energía, la principal eléctrica no arranca cuando vuelve la energía (C.1.3.1), y las bombas, a plena carga, tienen una autonomía mínima de 2 horas hasta 1.200 MJ/m², de 4 horas de 1.200 a 2.400 MJ/m² y de 6 horas por encima de 2.400 MJ/m² (C.1.3.3).

Según la NFPA 20, la bomba eléctrica tiene una fuente normal de energía continuamente disponible, conectada mediante uno de los arreglos de la norma: acometida de servicio dedicada, conexión dedicada a una generación propia en el sitio, alimentador dedicado derivado del servicio dedicado, alimentador en un campus de varias edificaciones en las condiciones previstas o transformador dedicado conectado directamente al servicio (9.2.1 y 9.2.2).

Toda fuente queda protegida contra daños por incendio dentro de la instalación y por riesgos de exposición, tiene capacidad para el funcionamiento continuo de la bomba y cumple los límites de caída de tensión (9.1.4 a 9.1.6).

Se exige al menos una fuente alternativa cuando la fuente normal no es confiable o cuando la energía se destina a un edificio de gran altura, salvo que haya una bomba de respaldo diésel, de turbina de vapor o eléctrica con fuente independiente que cumpla el 9.2.2 (9.3.1 y 9.3.2).

El anexo de la norma describe la fuente confiable: la central no tuvo paradas de más de 10 horas continuas en el año anterior a la presentación del proyecto, los cortes por fallas de generación o de transmisión no son habituales en la región, la alimentación normal no llega por conductores aéreos fuera de la instalación protegida y solo existen en ella los seccionadores y las protecciones de sobrecorriente que la norma permite.

El mismo anexo dice que la norma no exige una fuente infalible ni pretende exigir una fuente de respaldo para toda bomba eléctrica, y deja la evaluación de la confiabilidad a criterio de la autoridad competente.

Cuando existe, la fuente alternativa es un generador u otra fuente independiente de la normal y se dispone para que no se interrumpa cuando los bomberos desenergizan líneas aéreas (9.3.3 y 9.3.4). El generador de reserva en el sitio cumple la caída de tensión de la sección 9.4 y los requisitos de nivel 1, tipo 10, clase X de la NFPA 110 (9.6.2.1).

Tipo 10 significa que los bornes de carga del conmutador de transferencia reciben energía en hasta 10 s después de la falta de la fuente normal, y no que la bomba arranca en 10 s: el comité técnico de la NFPA 20 registró que el listado del controlador exige que alimente la bomba en hasta 10 s después de recibir energía, e incluyó en el primer borrador (First Draft) de la próxima edición una nota de anexo para aclarar esa diferencia.

En los arreglos dedicados, la NFPA 20 permite un único seccionador, con la protección de sobrecorriente asociada, en la alimentación del controlador (9.2.3).

Cuando se instala, se identifica como apto para equipo de acometida, se puede bloquear en las posiciones abierta y cerrada, queda alejado de los demás seccionadores de la edificación y de los seccionadores de las otras fuentes de la bomba, se marca “Fire Pump Disconnecting Means” con letras de al menos 25 mm visibles sin abrir puertas o tapas y se supervisa en la posición cerrada; una placa junto al controlador indica dónde está y dónde se guarda la llave para desbloquearlo (9.2.3.1 a 9.2.3.3).

La protección de sobrecorriente soporta indefinidamente la suma de la corriente de rotor bloqueado del mayor motor de bomba y la corriente a plena carga de los demás motores y accesorios (9.2.3.4).

4. Arranque automático y parada solo manual

En las reglas brasileñas, el funcionamiento automático se inicia con la simple apertura de cualquier punto de hidrante de la instalación (IT 22, C.1.8; NT 22, C.1.9; NBR 13714, B.1.8). La automatización usa presostatos instalados en el colector de automatización y conectados a los paneles de mando y a los arrancadores de los motores: la jockey arranca y se detiene automáticamente, y la principal solo arranca automáticamente (IT 22, C.1.15.2; NT 22, C.2.3; NBR 13714, B.1.13.2).

Después del arranque, la parada de la bomba principal o de refuerzo es solo manual. En São Paulo y en la NBR 13714, se hace en el propio panel de mando, en la sala de bombas (IT 22, C.1.6; NBR 13714, B.1.6); en Goiás, la NT 22 exige parada solo manual y admite que el punto de accionamiento manual también apague la bomba (C.1.7 y C.1.8).

Con la bomba automatizada, hay al menos un punto de accionamiento manual en un lugar seguro y de fácil acceso de la edificación (IT 22, C.1.7; NT 22, C.1.8; NBR 13714, B.1.7). En la aceptación según la NBR 13714, la principal se enciende desde ese accionamiento manual y se apaga en el propio panel (C.1.3.1).

Sin automatización, la bomba puede accionarse solo manualmente, con pulsadores de tipo “enciende-apaga” junto a cada hidrante o boca de incendio equipada con manguera semirrígida, siempre que los puntos no pasen de seis; el límite no se aplica cuando la bomba impulsa agua desde un reservorio elevado, con la red permanentemente llena (IT 22, C.1.10, C.1.11 y C.2.2; NT 22, C.1.11, C.1.11.1 y C.4.2).

Los conductores de esos pulsadores van en ductos rígidos empotrados en las paredes o, a la vista, en ductos metálicos, fuera de las áreas de riesgo, y el circuito de mando puede transformarse a 24 V en la salida del panel cuando usa el mismo ducto de la alarma de incendio (IT 22, C.2.2.1 y C.2.4; NT 22, C.1.12 y C.4.2.2).

La parada solo manual es una exigencia de las reglas brasileñas. En el contexto de la NFPA, existen controladores con parada automática: la NFPA 20 admite la parada automática en condiciones definidas, y la prueba sin caudal de la NFPA 25 manda registrar, en esos controladores, el tiempo de funcionamiento de la bomba después del arranque.

En una obra en Brasil bajo la IT 22, la NT 22 o la NBR 13714, la principal y la de refuerzo se apagan solo manualmente.

La jockey mantiene la red presurizada en un rango preestablecido y compensa pequeñas pérdidas, con un caudal máximo de 20 L/min; su presión máxima de operación es igual a la presión de la bomba principal (en la NT 22, de la bomba de refuerzo fija) medida sin caudal (shut-off), y se recomienda un diferencial de aproximadamente 10 mca (100 kPa) entre los accionamientos secuenciales de las bombas (IT 22, C.1.15 y C.1.15.1; NT 22, C.2.1 y C.2.2; NBR 13714, B.1.13 y B.1.13.1).

En São Paulo y en Goiás, es obligatoria por encima de seis salidas, salvo con reservorio elevado; la NBR 13714 la exige cuando es necesaria. Según la NFPA 20, la jockey no necesita fuente alternativa ni de reserva, y la bomba principal o la de reserva no se usa como jockey, salvo lo que la norma admite en el capítulo de bombas de desplazamiento positivo (4.27.7 y 4.27.9).

5. Motor, placas y sala de bombas

Cada bomba principal o de refuerzo tiene una placa con fabricante, número de serie, modelo, caudal y presión nominales, velocidad de régimen y diámetro del impulsor, y el motor eléctrico tiene una placa con fabricante, tipo, modelo, número de serie, potencia en CV, velocidad con la tensión nominal, tensión de entrada, corriente de funcionamiento y frecuencia (IT 22, C.2.15 y C.2.16; NT 22, C.4.12 y C.4.13; NBR 13714, B.2.9 y B.2.10).

Esos datos deben coincidir con la curva de la bomba, con el panel y con la alimentación del proyecto.

Cuando el contrato adopta la NFPA 20, el motor cumple la NEMA MG-1, se marca como diseño NEMA B, en el trifásico, y está listado específicamente para bomba contra incendios; el motor IEC, cuando se usa, está listado para servicio contra incendios (9.5.1.1 y 9.5.1.1.2).

Los motores de corriente continua, de más de 600 V o de más de 500 hp, entre otros tipos, quedan fuera de esa exigencia y pueden usarse cuando se aprueban (9.5.1.2); con controlador de velocidad variable, el motor está listado, es apto y está marcado para uso con variador (9.5.1.4.2).

La IT 22, la NT 22 y la NBR 13714 no fijan grado de protección ni clase de aislamiento: son características del motor elegido para el ambiente de la sala de bombas. Informe temperatura, humedad, exposición y eventual clasificación de área para la selección del motor y del panel.

Para evitar el sobrecalentamiento de la bomba principal funcionando sin caudal, la NBR 13714 prevé un flujo continuo de agua por una tubería de 6 mm o una placa de orificio de 6 mm, derivado de la voluta y con retorno de preferencia al reservorio o al tanque de cebado (B.2.18); en São Paulo, la IT 22 exige lo mismo en las bombas contra incendios con caudal nominal superior a 600 L/min (C.2.18.7).

Cuando el contrato adopta la NFPA 25, verifique en la prueba sin caudal que la válvula de alivio de circulación descargue un pequeño flujo de agua.

La sala de bombas permite acceso alrededor de las bombas, espacio para el mantenimiento de las bombas y del panel y la remoción completa de cualquier bomba (IT 22, C.1.2; NT 22, C.1.1; NBR 13714, B.1.2). Las bombas quedan protegidas contra daños mecánicos, intemperie, agentes químicos, fuego o humedad, y las principales se acoplan directamente con acoplamiento elástico, sin correas ni cadenas (IT 22, C.1.4 y C.1.5; NT 22, C.1.5 y C.1.6; NBR 13714, B.1.4 y B.1.5).

Según la NFPA 20, el cableado del controlador al motor va en ducto metálico rígido o intermedio, tubo metálico, ducto flexible estanco metálico o no metálico de tipo LFNC-B, cable de tipo MC listado con cubierta impermeable o cable de tipo MI, y las conexiones en la caja de bornes del motor usan un medio de conexión listado, sin conectores de torsión, de perforación del aislamiento o soldados (9.4.4.1 a 9.4.4.3).

6. Pruebas: quincenal según la NBR 13714, mensual o semanal según la NFPA 25

Según la NBR 13714, las bombas contra incendios, sus accesorios y los dispositivos de alarma se ponen en funcionamiento quincenalmente, por al menos 15 min; las alarmas sonoras pueden bloquearse justo después de activarse (nota del C.2.2). La inspección periódica se hace en un período máximo de tres meses, por la brigada o por personal especialmente capacitado (C.2), y la ejecución del plan de mantenimiento, elaborado por el proyectista, no supera el plazo máximo de un año (5.10.2 y C.3.1).

En la aceptación, realizada por un profesional habilitado, se prueban las presiones de ajuste de los presostatos, las alarmas, el arranque con el generador de emergencia y la parada en el propio panel (C.1 y C.1.3.1).

Según la NFPA 25, la mayoría de las bombas eléctricas hace la prueba sin caudal mensualmente. La prueba es semanal cuando la bomba sirve a sistemas en edificios que superan la capacidad de bombeo del cuerpo de bomberos, tiene controlador de servicio limitado, es de turbina vertical o aspira de tanques a nivel del suelo o de una fuente de agua que, sin la bomba, no da presión de valor práctico, salvo que haya una bomba redundante.

Ambas frecuencias admiten ampliar el intervalo con un análisis de riesgo aprobado, que el anexo de la norma recomienda que sea preparado y revisado por personal calificado.

El arranque de la prueba es automático, drenando la línea del sensor de presión para simular la caída de presión en la red, y no con el botón de arranque del controlador; la NFPA 25 admite un temporizador automático con válvula solenoide de drenaje en la línea de control de presión. La bomba eléctrica funciona durante al menos 10 minutos, con personal calificado presente, salvo inspección y prueba automatizadas realizadas conforme a la norma.

Con la bomba detenida, registre las presiones de succión y descarga y, en los controladores con sensor electrónico, la presión más alta y la más baja del registro de eventos, cuando esa información está disponible sin abrir el controlador energizado; con la bomba en funcionamiento, registre la presión de arranque y las presiones de succión y descarga, y observe ruido, vibración y calentamiento de prensaestopas, cojinetes y carcasa.

La prueba anual con caudal verifica la condición completa de funcionamiento de la bomba. En el controlador eléctrico, la NFPA 25 pide las prácticas de trabajo seguro de la NFPA 70E, o de un programa equivalente aprobado por la autoridad competente, y dispensa las lecturas e inspecciones que solo podrían hacerse abriendo el controlador energizado, entre ellas el registro de la tensión y la corriente del motor.

Muchas bombas se alimentan directamente del servicio, sin protección de sobrecorriente aguas arriba, y la falta de esa protección expone al personal de mantenimiento a choque y arco eléctrico.