Dimensionamiento de conductores y protecciones para bombas contra incendios

04.06.22 05:30 AM By kinenergy.internacional

El objetivo principal de un sistema de protección contra incendios es prevenir, controlar y extinguir los posibles conatos de incendios que se puedan originar en un inmueble, para evitar tanto daños personales como minimizar los daños materiales. Es un sistema que debe operar bajo las peores condiciones y hasta el último momento.

Existen dos tipos de sistemas contra incendios: 

  • Pasivos: se caracterizan por evitar que un fuego se produzca o en caso de que se produzca, evitar su expansión. Este tipo de sistema de incendio mejor conocido como PPCI (Protección Pasiva Contra Incendios) es independiente, no está sujeto a elementos móviles, ni está conectado a ningún centro de control. Además, no necesita casi mantenimiento y su implementación es más sencilla.
  • Activos: se utilizan cuando el fuego se ha producido, no evitan que el fuego aparezca, sino que se encarga de terminar con él. En estos sistemas están todos aquellos que pueden alertar sobre la posibilidad de un incendio. Adicionalmente, estos se encargan de poner freno al incendio evitando su propagación. Tal protección activa minimiza los daños asociados que pueda causar un incendio.

Tipos de bombas contra incendios

 

Más allá de las características físicas de la bomba, esta clasificación se basa en el origen de donde se produce la fuerza para impulsar o hacer girar la flecha de una bomba, que a su vez, hará rotar el impulsor inyectando y distribuyendo el agente extintor (agua) a lo largo de la red de tuberías hasta los rociadores.

  • Por motor de combustión interna (diésel o gasolina).
  • Por motor eléctrico. 
  • Accionada por vapor de agua.
Motor eléctrico / Motor diésel

Al momento de proyectar o diseñar los alimentadores para un sistema contra incendios, hay que referirse y consultar el artículo 695 de la NOM-001-SEDE-2012.

 

Apartado695-3. Fuentes de suministro para bombas contra incendios accionadas con motores eléctricos. Los motores eléctricos que accionan las bombas contra incendios deben tener una fuente de alimentación confiable.

 

a)  Fuentes individuales: La fuente de alimentación para un motor eléctrico que acciona una bomba contra incendios debe ser una o más de las enumeradas a continuación, siempre que sea confiable y capaz de conducir indefinidamente la suma de las corrientes a rotor bloqueado del motor o motores de la bomba contra incendios, del motor o motores de la bomba de mantenimiento de presión y la corriente de plena carga del equipo accesorio asociado con la bomba contra incendios, cuando se conectan a dicha fuente de alimentación.

 

1.  Conexión a la acometida de la red de servicio público de energía eléctrica: Se permitirá la alimentación a una bomba contra incendios mediante una acometida independiente o una conexión ubicada antes del medio de desconexión de la acometida principal, pero no dentro del mismo gabinete, envolvente o sección vertical del tablero de distribución de la misma. La conexión debe ubicarse y arreglarse de manera que se reduzca al mínimo la posibilidad de daños por fuego desde el interior de los locales y a causa de exposiciones riesgosas.

Diagrama unifilar con conexión a fuentes individuales

b)  Generador de reserva en el sitio como fuente alterna: Los generadores de reserva en el sitio, empleados como una fuente de alimentación alterna, deberán cumplir con los siguientes incisos:

 

1.  Capacidad: El generador debe ser de suficiente capacidad para permitir el arranque y operación normal del motor o motores que accionan las bombas contra incendios mientras alimentan todas las otras cargas operadas simultáneamente. Se permitirá la liberación automática de una o más cargas de reserva opcionales a fin de cumplir con estos requisitos de capacidad.

 

2.  Conexión: No se exigirá una derivación ubicada antes del medio de desconexión del generador. 

Diagrama unifilar con conexión a fuentes alternas

c)  Arreglos: Todos los suministros de energía deben estar ubicados y acomodados de tal manera que estén protegidos contra daños por fuego desde el interior de los locales y a causa de exposiciones riesgosas. Las fuentes de alimentación deben estar organizadas de modo que un incendio en una fuente no cause una interrupción en otra fuente.

 

d)  Convertidores de fase: No se permite usar convertidores de fase para alimentar bombas contra incendios.

 

Te compartimos la siguiente imagen sacada del libro “Entendiendo el NEC (National Electric Code)” donde se hace énfasis en que el alimentador o conductores hacia el controlador vayan independientes de otros alimentadores, para que en caso de incendios no se afecten estos conductores. 

Imagen tomada de www.MikeHolt.com

Conductores eléctricos

   

Para hacer el correcto dimensionamiento de un conductor eléctrico para alimentar una carga, hay que tener en cuenta distintos factores:

  • Tipo de carga que se va a alimentar.
  • Nivel de tensión.
  • Medio en el que se va a instalar (canalización o charola porta cable).
  • Ampacidad.
  • Caída de tensión eléctrica.
  • Corto circuito al que podría estar expuesto.

   

Para dimensionar los conductores hay que ver el apartado 695-6 b) 1)

   

1. Motores de las bombas contra incendios y otros equipos: Los conductores que alimentan el motor o motores de la bomba contra incendios, las bombas de mantenimiento de la presión y el equipo accesorio asociado con la bomba contra incendios, deben dimensionarse para un valor no menor al 125 por ciento de la suma de la corriente a plena carga del motor o motores de la bomba contra incendios y la de la bomba de mantenimiento de la presión (conocida como bomba jockey) y el 100 por ciento del equipo accesorio asociado con la bomba contra incendios.

   

2. Únicamente motores de bombas contra incendios: Los conductores que alimentan únicamente el motor o motores de una bomba contra incendios deben tener una ampacidad mínima de acuerdo con la disposición 430-22 y deben cumplir con los requisitos de caída de tensión de 695-7. 

Imagen tomada de www.MikeHolt.com

695-7. Caída de tensión.

 

1.  Arranque: La tensión en las terminales de línea del controlador de bomba contra incendios no debe caer más del 15 por ciento por debajo de lo normal (tensión nominal del controlador) bajo condiciones de arranque del motor. 

 

Excepción: Esta limitación no se aplicará para el arranque mecánico de emergencia.

 

2.  En operación: La tensión en las terminales del motor no debe caer más del 5 por ciento por debajo de la tensión nominal del motor, cuando éste opere al 115 por ciento de la corriente a plena carga. 

Imagen tomada de www.MikeHolt.com

También hay que considerar que en la NFPA 20 se menciona que, los motores o accesorios que se utilicen en un sistema contra incendios deben ser un equipo listado por entidades, como la UL para garantizar la seguridad en todo momento en este tipo de aplicaciones. 

   

Protección contra sobrecarga y  cortocircuito

   

En el apartado 240-4, que habla sobre la protección de los conductores, dice: los conductores, que no sean cordones flexibles, cables flexibles, ni alambres de luminarias, se deben proteger contra sobrecorriente de acuerdo con su ampacidad, tal como se especifica en 310-15, excepto los casos permitidos o exigidos, como son: 

   

1. Peligro por pérdida de energía: No se debe exigir protección contra sobrecarga de los conductores cuando la interrupción del circuito pueda crear un riesgo, por ejemplo: en los circuitos magnéticos de manejo de materiales o en bombas contra incendios. En estos casos se debe proporcionar protección contra cortocircuito.

   

Para elegir la protección correcta contra sobrecorriente y cortocircuito es necesario revisar el apartado 695-4 b) 2), que menciona las siguientes indicaciones:

   

1.  Fuentes individuales: Los dispositivos de protección contra sobrecorriente se deben seleccionar o ajustarse para conducir de forma indefinida la suma de la corriente de rotor bloqueado del motor o motores de las bombas contra incendios y de los motores de la bomba de mantenimiento de la presión, así como la corriente de plena carga del equipo accesorio asociado de la bomba contra incendios cuando están conectados a una fuente de alimentación individual.

   

Cuando un valor de corriente a rotor bloqueado no corresponda a un valor estándar de un dispositivo de sobrecorriente, se debe usar el siguiente valor estándar del dispositivo de protección contra sobrecorriente, de acuerdo a la tabla 240-6 que viene dentro de la norma. El requisito de conducir indefinidamente las corrientes de rotor bloqueado no se debe aplicar a los conductores o dispositivos diferentes a los de protección contra sobrecorriente en el circuito o circuitos del motor de la bomba contra incendios.

   

Generador de reserva en sitio: Los dispositivos de protección contra sobrecorriente entre una instalación de generación de energía eléctrica en sitio y un controlador de bomba contra incendios deben seleccionarse y dimensionarse para permitir la corriente de arranque de toda la carga del cuarto de bombas, pero no debe ser más grande que el valor seleccionado con la tabla 430-62 para proveer solamente protección contra cortocircuito.
Fig. 2. Branch circuit conductors to a singe fire pump motor must have a rating of not less than 125% of the motor FLC as listed in Tables 430.248 or 430.250. Imagen tomada de www.MikeHolt.com

Para graficar lo anterior, se simularon dos curvas de arranque de bomba contra incendios, en la izquierda se ocupa una protección termomagnética y en la derecha una puramente magnética. 

Ejemplo práctico:

 

Datos:

 

15 HP

460 v

FLC: 21 A (TABLA 430-250 de la norma)

CODE NEMA: B

20 m (longitud)

 

Cálculos

 

Ampacidad min = (21 A) (1.25) = 26.25 A

CBP =  116 A se permite el siguiente valor estándar 125 A

TABLA 310-15 b) 16)

Se propone un conductor 10 AWG (30 A)

110-14 c) 1) 4) B,C,D o E 75°C

10 AWG (40 A) a 75°c

  

a)  Caída de tensión <= 15 % Vn durante el arranque

15 % 480 V = 72 V

85% 480 V = 408 V

96.73% 480 V = 464.30 V

464.30 V > 408 V CUMPLE

 

a)  Caída de tensión <= 5 % Vn en condición de sobrecarga 115% In

Tensión nominal 460 V

5 % 460 V = 23 V

460 V-23 V = 437 V

99.32% 480 V = 476.73 V

476.73 V > 437 V CUMPLE


Resumen

15 HP

3C – 10 AWG 75°C

3P – 125 A Solo disparo instantáneo o magnético

Como referencia te compartimos las tablas 430-250 y 430-251(b) de la NOM-001-SEDE-2012.

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Eduardo García

Ingeniero Eléctrico Jr. 

Jesús cuenta con siete años de experiencia en el desarrollo de proyectos energéticos para los sectores productivos como industria y construcción implementados en México y el Caribe. Así mismo, cuenta con una certificación como Project Management Professional por parte de PMI® y se graduó como Ingeniero Mecánico Eléctrico en la UNAM.

Fuentes: Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2012, Instalaciones eléctricas (utilización). https://www.dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=5261467&fecha=27/07/2012#gsc.tab=0

Código Eléctrico Nacional. https://tsapps.nist.gov/notifyus/docs/wto_country/DOM/full_text/pdf/DOM223(spanish).pdf

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