Caso 1. Especificación e Instalación de Bombas No
Listadas
Este caso se divide en realidad en varios sub casos,
el primero, el diseñador proyecta una bomba contra incendios por la NFPA 20,
listada, y entrega una ingeniería que incluye todos los requerimientos de dicha
norma, y por alguna decisión posterior, venden e instalan una bomba no listada
en la ocupación. En el segundo sub caso, el diseñador proyecta desde el inicio
una bomba no listada, pero hace el diseño con todas las prerrogativas de
instalación de la norma y en consecuencia así es instalada, y el tercero, peor
de todos, que, por ser la bomba no listada, ni el diseñador ni el instalador,
considera necesario (o por la naturaleza de la bomba no se puede en algunas
situaciones) cumplir con las recomendaciones de instalación de la NFPA 20.
En cualquiera de los casos anteriores, más allá de lo
que exige la NFPA 20, veamos cuáles implicaciones tiene el uso de bombas no
listadas para servicios contra incendios, y las eventuales excusas o
justificaciones para hacerlo, y cómo se degrada la confiabilidad del sistema
como consecuencia.
Ante todo, la NFPA 20 requiere taxativamente que las
“bombas contra incendio deben estar dedicadas al servicio de la protección
contra incendios y listadas para dicha actividad” [NFPA 20:2016:ESP:4.71].
Aun así, el anexo A.4.71 deja una puerta abierta que
muchos diseñadores o instaladores aprovechan, cuando se menciona que “Lo
establecido en este punto no impide el uso de bombas en suministros de agua
públicos y privados que provean agua para fines domésticos, procesos y sistemas
de protección contra incendios. Dichas bombas no son bombas contra incendio y
no se espera que cumplan todos los requisitos establecidos en la presente
norma. Se permite que dichas bombas se utilicen para protección contra incendios
si se consideran confiables según el análisis exigido en la Sección 4.6.”
(todas las comillas, negritas y cursivas son nuestras para agregar énfasis a
las citas).
El uso “conveniente” del anexo, que por ser tal no es
de obligatorio cumplimiento, y que aplica solo una bomba existente en una
instalación, que ya suple un servicio, suele ser aplicado sin tomar en
consideración la sección 4.6, referida a Suministros líquidos o Liquid Supplies
en la versión en inglés, aparte de otras secciones de la NFPA 20 donde los
controladores, motores o impulsores, entre otros, deben ser obligatoriamente
listados, sin ninguna alternativa. Es decir, se asume que, si bien la NFPA 20
permite, bajo ciertas condiciones de cumplimiento, el uso de una bomba no
listada existente en el edificio, extrapolan esta licencia al resto de los
componentes del paquete de bombeo, siendo esto aparte de extra normativo,
promotor de una baja confiabilidad de todo el sistema. En líneas generales, la
bomba contra incendios nueva, debe ser, junto al resto de sus componentes,
listada y especialmente diseñada para sistemas contra incendios.
Si el lector revisa toda la sección 4.6, encontrará
entre otras cosas, que la bomba, como parte de la fuente de agua del sistema
(esto es muy importante tenerlo claro: que la bomba forma parte de la fuente de
agua del sistema en el caso de redes privadas de incendios, como las que
comúnmente existen en Latinoamérica), debe ser, entre otras, confiable, por
cuanto es de importancia vital para el sistema contra incendios [NFPA
20:2016:ESP: 4.6.1]. Adicionalmente a esto, la bomba debe cumplir con otros
requerimientos específicos de la misma sección 4.6, para poder optar, sin ser
listada, a ser usada como una bomba contra incendios.
Normalmente las bombas no listadas para uso como
equipos contra incendios en Latinoamérica, son bombas de las llamadas de
servicios generales, las cuales son pintadas de rojo, y vendidas como paquetes
no normalizados (para referirse a que no están listados), similar a la mostrada
en la figura 1,
Figura 1 – Paquetizado de bomba contra incendios
no normalizado
Dado que estas bombas de servicios generales no fueron
construidas basándose en las recomendaciones de confiabilidad de la NFPA 20, ni
fabricadas originalmente como equipos contra incendios, su confiablidad, desde
el punto de vista del sistema contra incendios, está comprometida.
Veamos las diferencias esenciales que existen entre
una bomba de servicios generales y una listada específicamente para servicio en
sistemas contra incendios:
La primera diferencia es que la bomba de servicios
generales, para distinguirla de eventuales bombas contra incendios que cumplen
con la NFPA 20 pero que no son listadas (de difícil consecución en el mercado
latino), y las listadas, es que no está previsto que estén incluidas dentro de
un paquete de servicios contra incendios, y por ende carece de ciertas
características de fabricación que si poseen sus pares listadas. Ejemplos,
calidad y resistencia de las aleaciones usadas, tipo de lubricación de los
cojinetes, curva característica de presión versus caudal [NFPA 20:2016:ESP:
6.2*], resistencia al mal uso, entre otros.
La siguiente disimilitud importante es que las bombas
listadas han sido construidas desde el principio para ser parte de un programa
de ensayos, como por ejemplo el UL 448 Standard for Centrifugal Stationary
Pumps for Fire-Protection Service, como también sus impulsores (motores), UL
1004-5 Standard for Fire Pump Motors, y en general todos sus componentes y
accesorios. Estos programas de ensayos tendientes a la obtención del listado de
un determinado laboratorio, exigen un plan de aseguramiento de calidad y
mínimos criterios de desempeño bajo condiciones de trabajo específicos, que las
bombas de servicios generales obviamente no cumplirán.
Otra diferencia entre las bombas listadas y las de
servicios generales es que la primera fue diseñada y construida para ser
“reemplazable” o “expendable”, como se dice en inglés. Esto implica que la
bomba de servicios generales, y todo a su alrededor (construcción,
controladores de accionamiento, fuentes de energía, entre otros) previenen de
su uso en condiciones adversas, mientras que las listadas, y sus componentes
externos, están previstas para funcionar a pesar de todo, y aun cuando queden
dañadas después de la operación. Esto es en esencia, porque regularmente, en un
sistema contra incendios en Latinoamérica, la bomba es la única fuente de agua
prevista para el funcionamiento del mismo.
Si el diseñador o el instalador, invocan a la NFPA 20
para el diseño e instalación de la bomba contra incendio, aun cuando esta no
sea listada, su impulsor, su controlador, y otros elementos de la sala de
bombas si deben serlo. Es decir, no se puede afirmar en ninguna parte que hay
cumplimiento normativo, si el sistema de bombeo se basa en un paquete no
normalizado de venta común en nuestros países.
Ahora, las cosas empeoran cuando el diseñador o el
contratista, optan por una bomba no listada, o un paquete no normalizado, y,
además, el diseño o la instalación, o ambos, no atienden las recomendaciones
mínimas de la NFPA 20. En este sentido, al parecer, por el hecho de usar una
bomba de servicios generales, la instalación de ésta no merece ser como el de
sus iguales listadas. Si bien el autor no promueve o incentiva el uso de bombas
contra incendios que no sean listadas, debe entenderse que, al hacerlo, por la
razón que sea, mientras sea posible deben diseñarse e instalarse de acuerdo a
las recomendaciones normativas, por cuanto esto agrega un grado de
confiabilidad que compensa en alguna medida los problemas de origen de la
bomba. De otra forma, hacer lo contrario, degrada más aun la confiabilidad del
sistema de bombeo, con las consecuencias futuras que esto tendrá.
El porqué esta omisión es tan común en Latinoamérica,
con ciertas excepciones, incluye entre otras, los vacíos normativos, la
ausencia de autoridades competentes con medios coercitivos de hacer cumplir las
normas, y en especial por un tema económico. Es cierto, la diferencia del monto
de inversión es muchas veces mayor para una bomba listada que si se tratara de
una de servicios generales, en especial porque no solo la bomba, sino sus
impulsores, sus controladores y otros componentes del paquete deben ser
listados. La relación de precios de una a otra puede llegar a ser de 1 a 10, en
otras palabras, un paquete no normalizado podría costar un 10% de lo que vale
el listado, dependiendo del tipo y las marcas. Frente a esta diferencia, y sin
un mecanismo coercitivo de la autoridad competente, es evidente que, si lo meramente
económico es el único criterio de selección, saldrá perdiendo el paquete
listado.
¿Posibles soluciones a este error u omisión?
La solución directa es diseñar, proveer e instalar
paquetes listados. En la medida de lo posible, educar al cliente sobre los
beneficios de la instalación de un equipo confiable, que haya aprobado un
programa de listamiento de un laboratorio reconocido (UL o Factory Mutual, como
dos ejemplos clásicos), de una marca reconocida, con un distribuidor confiable
en el país que garantice repuestos y servicios a largo plazo.
¿Consecuencias de no corregir el error u omisión?
La consecuencia directa de instalar bombas no listadas
es la pérdida de confiabilidad del sistema de bombeo, que en algún momento
causará que los sistemas de rociadores o mangueras, u otros que dependen de
éste, no funcionen de acuerdo a sus expectativas de diseño, pudiendo generar
pérdidas humanas o pérdidas considerables de activos.
Caso 2. Succión Inadecuada
Una succión adecuada de la bomba contra incendios es primordial
para garantizar el funcionamiento de ésta, su confiabilidad y un tiempo de vida
útil largo. En este aparte se distinguen los siguientes errores u omisiones más
frecuentes:
·
Bombas horizontales con succión negativa
·
Diámetros
inadecuados de la tubería de succión
·
Accesorios
no permitidos o mal instalados o diseñados en la succión
·
Reducciones
no recomendadas en la succión
Si bien puede haber otros, estos son los más comunes,
y los cuales desarrollaremos en este artículo.
Bombas horizontales con succión negativa
En lo referente a las bombas horizontales, la NFPA 20
es taxativa cuando expresa “Las bombas centrífugas no deben utilizarse donde
se requiere un elevamiento de succión estático (succión negativa)” [NFPA
20:2016:ESP:6.1.2*], y esto es esencialmente porque para lograr eso, la tubería
de succión debería tener una seba (o priming), que es susceptible
de fallar por razones diversas. Ejemplos de bombas horizontales centrífugas con
succión negativa se muestran en las figuras siguientes:
Figura 2 – Bomba Listada Horizontal con Succión
Negativa
La figura 2 es quizá de los más graves errores que
podrían cometerse en una instalación. Dado que las bombas listadas no tienen
puerto de seba, por no requerirse dado el hecho de que obligatoriamente deben
instalarse con un tanque superficial que provea de presión positiva de succión,
en este caso el instalador, le proporcionó uno. En la figura 3 se muestra otro
ejemplo de esta mala praxis con otros agravantes que serán discutidos luego en
otros artículos de la serie.
Figura 3 – Bomba Horizontal con Succión Negativa
Si bien en el pasado la NFPA 20 permitía la succión
negativa en bombas horizontales, esto fue eliminado en la edición de 1974, por
cuanto, aun con todas las previsiones del caso, la seba, con una válvula de pie
susceptible a falla por presencia de piedras o mal funcionamiento de sus partes
mecánicas, exponía a las bombas a perder la seba. Algunas normas europeas
permiten la succión negativa, incluyendo tanques de seba, sin embargo, mientras
se diseñen los sistemas de bombeo por la NFPA 20, las bombas horizontales solo
podrán tener succión positiva.
¿Posibles soluciones a este error u omisión?
La solución directa es la selección de la bomba
correcta en función del tipo de tanque a ser usado. Si el tanque por alguna
restricción ha de ser subterráneo, es decir, su cota de nivel está por debajo
de la cota de descarga de la bomba, entonces esta debe ser una del tipo
vertical turbina.
¿Consecuencias de no corregir el error u omisión?
La bomba horizontal con succión negativa es propensa a
perder la seba, por lo tanto, es susceptible a fallar en caso de requerirse. En
pocas palabras, la instalación del sistema de bombeo pierde confiabilidad.
Diámetros inadecuados de la tubería de succión
Otro error u omisión común es el de no diseñar la
tubería y accesorios de la succión de la bomba (y eventualmente la descarga) en
los diámetros mínimos recomendados. Este error es proveniente de aplicar
costumbres de instalación de las bombas de servicios generales a sus
equivalentes usadas en protección contra incendios, usando como diámetro de la
tubería el mismo diámetro de la brida de succión de la bomba sin hacer las
verificaciones del caso.
En esencia, la tubería (y sus accesorios) en la
succión de la bomba debe garantizar dos condiciones básicas cuando ésta
funciona al 150% del caudal nominal: primero, la presión de succión debe ser
positiva (salvo las excepciones de la NFPA 20), y la velocidad del agua no debe
superar los 15 ft/seg, esto al menos en los primeros 10 diámetros antes de la
brida de succión de la bomba [NFPA 20:2016:ESP: 4.15.3.1*].
Para garantizar estas dos condiciones, existen dos
opciones, hacer un cálculo hidráulico del tramo de la succión para garantizar
la velocidad, o aplicar la tabla de la sección [NFPA 20:2016:ESP: 4.27].
Un error derivado del que está en discusión es usar el
diámetro correcto pero usar un reductor concéntrico en la succión, el cual
también está proscrito por la sección NFPA 20:2016:ESP: 4.15.6.4, el cual
requiere que sea del tipo excéntrico, para evitar las bolsas de aire.
Un ejemplo de este último error se muestra en la
siguiente figura.
Figura 4 – Uso de reducción concéntrica en la
succión
¿Posibles soluciones a este error u omisión?
La solución es básicamente dejar a un lado las
costumbres de instalación de bombas de servicios generales y consultar las
secciones correspondientes de la NFPA 20 para garantizar que el diámetro de la
succión de la bomba es el correcto. Estas secciones como mínimo son las NFPA
20:2016:ESP: 4.15.3.1* y la NFPA 20:2016:ESP: 4.15.6.4, con sus anexos.
¿Consecuencias de no corregir el error u omisión?
Un diámetro inferior al recomendado en la tubería de
succión de la bomba contra incendios, y adicionalmente, reducciones o
ampliaciones concéntricas, generará, entre otras posibles consecuencias, la
cavitación de la bomba, que a corto plazo afectará su desempeño hidráulico, y a
largo plazo, acortará la vida útil del equipo.
Accesorios no permitidos o mal instalados o diseñados
en la succión
Otro ejemplo de diseño o instalación inadecuados se
presenta cuando por razones de espacio y ubicación de los tanques de agua, o
por uso de una bomba horizontal con succión negativa, se agregan codos u otros
accesorios en forma inadecuada en la succión.
En general, aún con las licencias que pueda otorga la
NFPA 20, la tubería de la succión de la bomba debe ser lisa, recta, lo más
corta posible, en el diámetro mínimo recomendado, y solo debe existir una
válvula de corte de compuerta, del tipo de vástago ascendente, u OS&Y,
instalada lo más lejos posible de la succión. Fuera de esto, cualquier
accesorio debe ser estudiado para ver su aplicación.
En primera instancia, cualquier accesorio, del tipo
que sea, debe instalarse por lo menos a 10 diámetros de la succión de la bomba.
De requerirse, por ejemplo, un codo, no puede estar en el plano horizontal,
salvo que esté al menos a 10 diámetros de la succión. Instalar codos que
generen cambios de dirección del fluido en las cercanías de la succión, genera
turbulencias que afectarán el desempeño de la bomba y eventualmente, producirán
cavitación.
De igual forma el uso de válvulas de corte del tipo
mariposa debe evitarse por cuanto generarán turbulencias que afectarán el
desempeño de la bomba. Aun cuando la NFPA 20:2019:4.16.5.4 da a entender
que se podrían instalar válvulas distintas a las OS&Y en la succión,
estarían limitadas a una distancia mínima de 50ft medidos desde la succión.
Ejemplos de accesorios mal instalados en la succión de
la bomba, aparte de lo mostrado en la figura 2 donde existen dos casos en uno,
se muestran a continuación.
Figura 5 – Uso inadecuado de accesorios en la
succión de la bomba
Y, si bien, a veces culpamos a los contratistas de
estas malas decisiones de instalación, a veces, los mismos diseñadores obvian
las recomendaciones normativas, e incluso las del sentido común, y proponen
instalaciones como la de la imagen siguiente,
Figura 6 – Diseño inadecuado de la succión de la
bomba
Que a la fecha, no hemos entendido el porqué de esta
propuesta de diseño.
¿Posibles soluciones a este error u omisión?
En general, atender las recomendaciones de diseño e
instalación ya mencionadas respecto a la tubería en la succión de la bomba
contra incendios.
¿Consecuencias de no corregir el error u omisión?
Las ya mencionadas, con preponderancia a la
posibilidad de ocurrencia de cavitación en la bomba, y disminución de su
desempeño hidráulico y vida útil como equipo rotativo.
