Errores y Omisiones en el Diseño e Instalación de Bombas Contra Incendios Parte 1

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 un cebador (o priming), que es susceptible de fallar por razones diversas. Ejemplos de bombas horizontales centrífugas con succión negativa se muestran en las figuras siguientes:

La figura 1 es quizá de los más graves errores que podrían cometerse en una instalación. Dado que las bombas listadas no tienen puerto de cebador, 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 2 se muestra otro ejemplo de esta mala praxis con otros agravantes que serán discutidos luego en otros artículos de la serie.

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, el cebador, 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 ceba. Algunas normas europeas permiten la succión negativa, incluyendo tanques de ceba, 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 ceba, 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:

¿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 1 donde existen dos casos en uno, se muestran a continuación.

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:

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.  </>