Diseño y calculo eléctrico de bombas contra incendio¡¡¡ PREMIUM !!!

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Hay pocos equipos en un edificio más críticos que la bomba contra incendios. Una falla en el sistema de bombas contra incendios pone en peligro la vida de las personas.

Debido a la naturaleza crítica de un equipo que rara vez funciona, el ingeniero que diseña el sistema debe comprender completamente los códigos y estándares, y usar su criterio de ingeniería para proporcionar un sistema robusto que operará durante los momentos más críticos.

Al diseñar la fuente de alimentación para una bomba contra incendios de una instalación, existen requisitos de códigos específicos que se aplican y deben seguirse, incluso en ocasiones es un poco confuso el tema, sin embargo en este articulo intentaremos dar solución a todas las inquietudes.

Los dos códigos principales sobre como proporcionar energía a las bombas contra incendios son: NFPA 20: Norma para la instalación eléctrica de bombas para protección contra incendios Capítulo 9 y NEC/NFPA70/NTC2050: Código eléctrico nacional (NEC) Artículo 695.

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Aunque existe cierta superposición entre los dos códigos, hay diferencias en los alcances de los dos artículos, como ambos afirman desde el principio. El artículo 695 cubre los requisitos para la instalación eléctrica. Mientras que la NFPA 20 cubre la selección e instalación de la bomba contra incendios.

NFPA 20 también cubre los problemas de confiabilidad de las fuentes de alimentación eléctricas, que es donde se produce la mayor parte de la superposición con el artículo 695 del NEC/NFPA70/NTC2050 y es donde se producen la mayor cantidad de dudas.

Afortunadamente, el artículo 695 hace referencia a la NFPA 20 de manera extensiva, lo que minimiza los saltos de código que tanto disgustan a los ingenieros.

Normas e ingeniería para el diseño de las bombas contra incendios

Antes de comenzar a discutir los detalles técnicos, el primer paso para diseñar la potencia de un sistema de bomba contra incendios es coordinar con el arquitecto y el ingeniero de RCI (Redes contra incendio) si se requiere una bomba contra incendios y de ser así, qué tamaño tendrá.

El arquitecto revisará el tipo de edificio y la cantidad de ocupantes para determinar si se requiere un sistema de rociadores y una bomba contra incendios. También revisará los códigos adoptados localmente, como el Código Internacional de Construcción (IBC) , el Código Internacional de Incendios (IFC) , NFPA 5000: Código de Seguridad y Construcción de Edificios , NFPA 101: Código de Seguridad Humana , y cualquier otra especificación, códigos locales o enmiendas a los códigos.

Las referencias específicas a los requisitos de las bombas contra incendios se esparcen a lo largo de estos códigos, y casi todos hacen referencia a NFPA 20.

El Capítulo 913 de IBC está dedicado a los requisitos de las bombas contra incendios y trata esencialmente de la protección de la sala de bombas contra incendios dentro del edificio. En el Capítulo 403.4.9, el IBC define las bombas eléctricas contra incendios como cargas de emergencia.

El Capítulo 913 de la IFC trata específicamente de las bombas contra incendios y los requisitos del cuarto. NFPA 5000, hace referencia brevemente a las bombas contra incendios, requiriendo que las bombas contra incendios en edificios de gran altura sean alimentadas desde el sistema de emergencia y monitoreadas desde el centro de comando de emergencia.

Para reservar espacio para equipos eléctricos y controladores de bombas contra incendios, la coordinación temprana con el arquitecto es fundamental. Hay algunas batallas que debes pelear continuamente, y tendrás mejor suerte si comienzas lo mas pronto posible.

El ingeniero de RCI revisará la presión de agua existente y determinará, si es necesario, de qué tipo y tamaño será la bomba. Él revisará y diseñará de acuerdo con NFPA 20 , NFPA 1: Código de incendios, NFPA 72: Código de señalización y alarmas contra incendios, y cualquier otra especificación, códigos locales o enmiendas a los códigos.

La Sección 13.4 de NFPA 1 enumera los requisitos para las bombas contra incendios. Estos se toman principalmente de NFPA 20 y se relacionan con el diseño de las bombas contra incendios. NFPA 1 no se ocupa específicamente de la alimentación de bombas contra incendios. NFPA 72 enumera los requisitos de monitoreo para bombas contra incendios por parte del sistema de alarma contra incendios.

Fuentes eléctricas de las bombas contra incendios

El artículo 695 de NEC comienza apropiadamente con los requisitos de la fuente de energía para el motor eléctrico. Cuando se determina que la fuente de energía es confiable, solo se requiere una fuente de energía.

El Anexo A de NFPA 20 brinda una dirección clara sobre lo que se determina que es confiable. Para ello especifica que la fuente de energía se considera confiable…

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Finalmente, se permite que una bomba contra incendios impulsada por diesel o vapor sustituya a una fuente eléctrica alternativa. Ver imagen 1.
Arreglos recomendados por la NFPA20
Imagen 1. Arreglos recomendados por la NFPA20
Arreglos recomendados por la NFPA20 -2
Imagen 1.2 Arreglos recomendados por la NFPA20 -2

Tanto el NEC/NFPA70/NTC2050 (695.3 (C)) como el NFPA 20 (9.2.2 (4))Reconocen que los arreglos estilo campus de edificios múltiples tienen requisitos únicos.

Muchas instalaciones industriales más grandes, instalaciones militares e instalaciones institucionales compran su energía en una subestación de alta o media tensión y luego el propietario es responsable de distribuir la energía dentro del campus a los edificios.

Proporcionar un servicio dedicado o un alimentador dedicado a las bombas contra incendios simplemente no es factible. Los códigos abordan estas situaciones comunes al requerir dos alimentaciones eléctricas que se originan en fuentes independientes. En la siguiente imagen 2 se puede ver los arreglos de fuentes independientes en un campus para alimentar bombas contra incendio:

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Habiendo establecido los requisitos relativos a la fuente de energía, el artículo 695.4 establece los requisitos para la continuidad de la energía. El objetivo principal es mantener la energía de la (s) bomba (s); sin embargo, a primera vista, muchos de estos requisitos se entenderán mal porque son opuestos a cómo está escrito el resto del código.

Necesitamos dar un paso atrás para pensar en esto. La mayor parte del NEC/NFPA70/NTC2050 está escrito para minimizar los riesgos de incendios y, por lo tanto, comúnmente los equipos se desconectan cuando están en peligro de provocar un incendio. Sin embargo, aquí los códigos abordan situaciones en las que el incendio ya ha comenzado.

Por lo tanto, las norma exige que el equipo debe funcionar continuamente para proteger vidas, independientemente del riesgo para el equipo o incendios adicionales. Tener en cuenta este razonamiento ayudará a aclarar la intención de los códigos.

Para mantener la energía disponible para el motor, es importante minimizar el número de formas de desconectar el circuito. Aunque es preferible una conexión directa (Sin protecciones), el NEC permite…

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Cuando se utiliza un generador de reserva o standby como suministro alternativo, se permite una desconexión adicional y protección contra sobrecorriente ver imagen 1. El NEC también reconoce que una disposición estilo campus de varios edificios es más compleja y requerirá medios de desconexión adicionales, y solo para esta situación, no da un límite al número de desconexiones.

Los requisitos de protección contra sobrecorriente ( NEC 695.4 (B) (2 ) y (NFPA 20: 9.2.3) son importantes, porque la protección se configurará para actuar como si hubiera una conexión por cable directo.

Como recomendación personal, lo mejor es considerar una bomba contra incendios acoplada con un motor diesel de fabrica y certificada, con esto se evitaran los dolores de cabeza que tiene identificar una fuente eléctrica confiable, protección de cableado, cálculos de protecciones, cables etc.

La única protección permitida para las bombas contra incendios…

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Ejemplo 1, dimensionamiento de un dispositivo de protección contra sobrecorriente para una bomba contra incendio de 50Hp – 460V

Se tiene una bomba contra incendios eléctrica de 50Hp con una jockey de 2Hp a 460V, y se cuenta con una red publica que tiene 30 horas de desconexión al año, que protección de sobrecorriente eléctrica requiere la bomba?

A 460 V, los amperios a plena carga (FLC) para el motor de 50 Hp es de 65 amperios (Tabla 430.250 NEC) y la corriente de rotor bloqueado (LRC) es de 363 amperios por la Tabla NEC 430.251 (B).

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Tabla 240.6(A) Valores nominales estándar para fusibles e interruptores automáticos
Tabla 240.6(A) Valores nominales estándar para fusibles e interruptores automáticos

Debido a que la red tiene una desconexión de mas de 4 horas al año, no se puede considerar confiable, por lo tanto se requiere de un generador de reserva o standby. Cuando se utiliza un generador de reserva o standby, el OCPD (Proteccion de sobrecorriente) puede estar dimensionado para permitir…

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Se debe considerar proporcionar una señal visible local y un enlace al BAS y / o al sistema de alarma contra incendios para fines de mantenimiento. Al conectarse al sistema de alarma contra incendios, NFPA 72: 23.8.5.9 requiere que cualquier señal que no sea una señal de “bomba en funcionamiento” sea de supervisión.

NFPA 20: 10.4.7, requiere que se transmitan cuatro señales de forma remota desde la bomba cuando la sala de bombas no está constantemente atendida. Son “bomba en funcionamiento”, “pérdida de potencia de fase”, “inversión de fase” y “fuente alternativa de potencia conectada”. Sólo la señal de “bomba en funcionamiento” puede ser una señal de alarma o de supervisión.

Ejemplo 2, calculo de protección de sobrecorriente para generador de reserva o standby, como fuente alternativa

Veamos la Imagen 1 nuevamente y dimensionemos el OCPD para un generador de reserva o standby. El FLC para el motor principal y jockey de la bomba contra incendio es de 68,4 amperios y según la Tabla 430.52 del NEC/NFP70/NTC2050,

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Vea el Ejemplo 3 para dimensionar un transformador. El transformador solo puede tener protección contra sobrecorriente del lado primario ver imagen 3. La protección contra sobrecorriente debe cumplir con los requisitos anteriores, ya que está diseñada solo para protección contra fallas de cortocircuito y está configurada para el LRC del motor más grande y el motor jockey y el FLA de las cargas restantes.

Es importante no confundir la FLA con la FLC. La FLA, es la corriente nominal que se encuentra en catálogos y placa del motor, mientras que la FLC es el dato del motor dado en las tablas de la NEC/NFPA70/NTC2050.

Ejemplo 3, dimensionamiento de transformador y protección de bomba contra incendios

Usando las bombas de los Ejemplos 1 y 2, dimensionemos un transformador para alimentar la bomba contra incendios. Esta vez, la alimentación de la red primaria es a 4160 V.

Se utilizará un transformador dedicado de 4160 V a 480/277 V para suministrar voltaje al sistema de bomba contra incendios. ¿Qué tamaño debe tener el transformador? Usando la información del Ejemplo 1, podemos calcular la suma del FLC y multiplicar por 125%.

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Los dispositivos de sobrecorriente pueden configurarse como normalmente lo requiere el código (Tabla 450.3 (A) y Tabla 450.3 (B) del NEC) , y deben configurarse por tiempo indefinido para el LRC de todos los motores de la bomba contra incendios, el LRC de la bomba jockey, FLC de los accesorio de la bomba contra incendios y el 100% de las cargas restantes. Ojo solo es permitido para lugares con distribución de edificios tipo campus.

Red electrica tipo campus
Red eléctrica tipo campus

Ejemplo 4. Calculo y protección física de conductores y para las bombas contra incendios

Protección física conductores bomba contra incendios

Los conductores que alimentan el sistema de bomba contra incendios desde una conexión de energía de servicio público o un generador en el sitio también deben estar protegidos contra un incendio en el edificio.

Deben instalarse fuera del edificio hasta que ingresen a la sala de bombas contra incendios. Cuando se instalan en el interior, tener presente que los cables están permitidos dentro del edificio cuando cumplen con la sección 230.6 de NEC/NFPA70/NTC2050, deben estar enrutados…

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La caída de voltaje durante las condiciones de funcionamiento en los terminales de salida (carga) del controlador debe ser inferior al 5%, y se requiere que los cables en este tramo se calculen mínimo al 115% del FLA de los motores.

Calculo de conductores para la bomba contraincendios

Es posible que haya notado que el tamaño del conductor para el alimentador del sistema de bomba contra incendios de los ejemplos anteriores aún no se ha calculado.

Por lo tanto, determinemos los tamaños de conductores necesarios para alimentar el sistema de bomba contra incendios.

Asumiremos que los terminales del equipo son a 75°C y la distancia desde el transformador al controlador es 200 pies (60m).

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Para la caída de voltaje, el NEC requiere dos cálculos: uno requiere una caída máxima del 15% durante las condiciones de arranque del motor y otro durante las condiciones de funcionamiento que requiere un 5% al ​​115% de la corriente nominal de los motores. El calculo de la caída de tensión se puede realizar con esta herramienta de caída de tensión.

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Finalmente, ¿qué tamaño de conductor de tierra se requiere? Esto se basa en el OCPD aguas arriba, equivalente a…

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Estos ejemplos han proporcionado información sobre el proceso de diseño básico para proporcionar energía a las bombas contra incendios. Como hemos visto, NEC 695 y NFPA 20 son fundamentales para comprender los conceptos detrás del suministro de energía a las bombas contra incendios.

Asegúrese de determinar por adelantado cuáles son los requisitos jurisdiccionales locales, revise su diseño de acuerdo con los estándares y luego coordine su diseño con la autoridad competente local.

La singularidad del diseño de energía para bombas contra incendios será un desafío al principio. Tenga en cuenta que cuando su diseño esté en funcionamiento, brindará protección vital a las víctimas de incendios, así como a aquellos hombres y mujeres que arriesgan sus vidas para detener el incendio y rescatar a las víctimas.

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2 comentarios en “Diseño y calculo eléctrico de bombas contra incendio<strong><font color="E87D23">¡¡¡ PREMIUM !!!</font></strong>”

  1. Don Andres

    Gracias por toda esta información
    Consulta:
    En cuanto a la fuente confiable de energía NFPA 20(2016) enuncia mas de 10 horas continuas de desconexión como máximo, a partir de mas de esto ya no es considerada como confiable. Veo que en su escrito se muestra 4hrs.

    A la espera de sus comentarios

    Saludos

    • Eden, buenas tardes

      Me alegra enormemente estas inquietudes y si soy sincero debí revisar varias normas para verificar lo que me expresas. En realidad tienes razón lo que sucede es que el NEC anterior a 2017 hace referencia a la NFPA20 del 2013 la cual habla de 4 horas en el año anterior, sin embargo en la edición 2020 de la NEC aparece referenciada la norma NFPA20 2019 que informa 10 horas.

      Actualice la información en el articulo.

      Muchas gracias por tu información.

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