Bombas contra incendios, dimensionamiento de conductores y protecciones según el articulo 695 del NEC 2023.

El Artículo 695 del Código Eléctrico Nacional (NEC) es una excepción crucial a las normas generales de protección contra sobrecorrientes. Su filosofía se centra en garantizar el funcionamiento continuo e ininterrumpido de las bombas contra incendios, incluso a costa de sacrificar los equipos eléctricos. Estas bombas son esenciales para suministrar agua a sistemas de protección contra incendios como rociadores y mangueras, cuya operación puede marcar la diferencia entre salvar o perder una instalación y sus ocupantes.

Este articulo es de los mas contraintuitivos, de todo el código, ya que parecería que estas reglas especiales son extrañas e incluso peligrosas, como por ejemplo, no se permite que las bombas contra incendios tengan protección contra sobrecargas y fallas a tierra. Esto se debe a que las bombas contra incendios están diseñadas para permanecer operativas durante el mayor tiempo posible, incluso si eso significa destruirse en el proceso. Otro requisito inusual es una caída de tensión máxima. La idea principal del articulo 695 es asegurarse de proporcionar una fuente de energía confiable. Como sea este es uno de los artículos mas complejos, ya que es pequeño y no tiene partes que lo subdividan, ya que la mayor parte del articulo se extrajo de la NFPA 20, la cual es la Norma para la instalación de bombas estacionarias para protección contra incendios, por tanto el código se basa en esta normativa para proporcionar muchos de los requisitos técnicos necesarios. En este articulo veremos los alcances de este articulo 695 y los principales aspectos a tener en cuenta a la hora de de dimensionar la protección y conductores.

Los principios fundamentales del articulo 695 se aleja totalmente de lo esperado, ya que estos equipos están pensados para situaciones de emergencia como puede ser un incendio, por tanto los requerimientos se basan en principios distintos a lo expuesto en otras partes del código, estos son:

El articulo 695 aborda según la sección 695.1 específicamente lo siguiente:

1.Fuentes de Alimentación Eléctrica y Circuitos de Interconexión: Incluye la instalación de fuentes de energía y los circuitos que las interconectan.

2.Equipos de Desconexión y Control: Se refiere a los equipos dedicados a accionar las bombas contra incendios.

En otras palabra cubre la bomba contra incendios el controlador de la bomba y la fuente de energía. Inclusive la bomba jockey no esta cubierta por este articulo, para ello debemos de revisar las disposiciones del articulo 430 sobre motores.

También nos deja en claro que no cubre:

1.Rendimiento, Mantenimiento y Pruebas: No cubre el rendimiento, mantenimiento, pruebas y el cableado interno de los componentes del sistema.

2.Bombas de Mantenimiento de Presión: La instalación de bombas de mantenimiento de presión (jockey o de reposición) no está cubierta por este artículo. La norma que rige su instalación es el artículo 430 del NEC.

3.Equipo de Transferencia Aguas Arriba: El equipo de transferencia ubicado aguas arriba de los interruptores de transferencia de la bomba contra incendios no está cubierto.

4.Bombas de Agua en Viviendas: Las bombas de agua instaladas en viviendas unifamiliares y bifamiliares utilizadas para protección contra incendios no están cubiertas.

De hecho, es altamente recomendable como electricistas trabajar de la mano con ingenieros de sistemas contra incendios que tienen mayor conocimiento sobre la NFPA 20 , para que podamos consultar a detalle los requerimientos eléctricos para estas bombas contra incendios.

•             La corriente de rotor bloqueado del motor o motores de la bomba contra incendios.

•             La corriente a plena carga de los motores de las bombas de mantenimiento de presión.

•             La corriente a plena carga de todos los equipos accesorios asociados a la bomba contra incendios.

Según el Anexo A.9.3.2 de NFPA 20, una fuente de alimentación se considera confiable cuando cumple con los siguientes criterios:

1.Disponibilidad Constante: No ha experimentado interrupciones sostenidas que excedan las 10 horas en el año anterior.

2.Ausencia de Cortes de Energía Frecuentes: No hay interrupciones rutinarias de energía en el área de la instalación protegida debido a fallas en la generación o transmisión.

3.Ubicación de Conductores: La energía no se suministra mediante conductores aéreos fuera de la instalación protegida.

4.Seguridad en Caso de Incendio: Solo se instalan medios de desconexión y dispositivos de protección contra sobrecorriente aprobados en la fuente de alimentación normal.

Como vimos el rendimiento del sistema no esta cubierto por el articulo 695, de hecho no es un problema de instalación es un problema de rendimiento que lo discute a profundidad la NFPA 20.

La conexión a la acometida de la compañía de electricidad debe estar ubicada aguas arriba del medio de desconexión principal del edificio y debe estar en un gabinete o sección de tablero diferente al de la alimentación del edificio. Esto minimiza el riesgo de perder la alimentación de la bomba contra incendios debido a problemas con el servicio eléctrico principal del edificio, según 695.3(A)(1). En

Instalación de Generación de Energía en el Sitio. 695.3(A)(2)

Fuentes Múltiples (Sección 695.3(B))

Cuando una sola fuente de energía no es suficiente, se debe proporcionar una segunda fuente de energía alternativa. Esta fuente puede ser una combinación de las opciones de fuente única o un generador de reserva. También se permite que una bomba contra incendios impulsada por Diesel o vapor sustituya a una fuente eléctrica alternativa.

Ejemplo de Fuentes Múltiples puede ser un complejo industrial, se puede utilizar una combinación de energía de la red eléctrica y un generador de respaldo para asegurar el funcionamiento continuo de las bombas contra incendios.

Debemos de comprender que el dispositivo de sobrecorriente que estamos dimensionando NO ES PARA LA PROTECCION DE LA BOMBA COMO TAL SOLAMENTE ES UN MEDIO DE DESCONEXION para nuestra fuente alternativa como puede ser un generador en standby como fuente alternativa, según 695.3(b)(2), solo podemos tener un solo medio de desconexión principal entre el suministro y el controlador de la bomba contra incendios. Por tanto recordemos que estamos calculando el tamaño del interruptor CB como se muestra en la figura 2 y no el Breaker dentro del controlador de la bomba, porque el controlador ya contiene su debida protección listada y dimensionada para la bomba principal.

Los requisitos de protección contra sobrecorriente para bombas contra incendios son únicos y están específicamente diseñados para mantener la operación:

1.Dispositivo de Sobrecorriente: Debe estar clasificado para transportar indefinidamente:

• La suma de la corriente de rotor bloqueado del motor de bomba contra incendios más grande.
• 100% de la corriente a plena carga de todos los demás motores de bombas y accesorios.

2. Protección: Debe estar listada para servicio de bomba contra incendios y no debe:

• Abrirse dentro de 2 minutos al 600% de la corriente a plena carga del motor.
• Abrirse en el rearranque a 24 veces la corriente a plena carga.
• Abrirse dentro de 10 minutos al 300% de la corriente a plena carga.
• Tener ajustes de disparo ajustables en campo.

Los conductores de alimentación de la bomba contra incendios deben:

• 1.Dimensionarse: Como mínimo al 125% de la suma de las corrientes a plena carga del motor de la bomba contra incendios y la bomba de mantenimiento de presión mas el 100% de otras cargas asociadas.
• 2.Mantenerse Independientes: Completamente independientes de todo otro cableado.
• 3.Protegerse contra Daños: Contra posibles daños por incendio, falla estructural o accidentes operativos.
• 4.Protección contra Fuego: Cuando se enrutan a través de edificios, deben protegerse con una clasificación de resistencia al fuego de 2 horas usando uno de estos métodos: Encapsulamiento en concreto (mínimo 2 pulgadas), Sistema de cables resistentes al fuego listado y Sistema de protección de circuitos eléctricos listado.

Este alimentador se sitúa entre la fuente de suministro y el controlador de la bomba controlador de la bomba contra incendios.

Determinar el tamaño del conductor para una bomba contra incendios de 100 hp, 460 V, trifásica, y una bomba jockey de 1 hp, 460 V, trifásica.

Para el calculo del conductor haremos uso de los valores FLC de las tabla 430.248 a 430.250, no se utiliza los valores FLA de placa del motor. Para ello por ejemplo tenemos para el motor de 100 HP según la tabla 430.250 tenemos una FLC de 124 A y para la bomba Jockey una corriente FLC de 1.5 A.

Debemos de sumar ambas corriente FLC, en este caso tendríamos 125.5 A. El tamaño mínimo se dimensiona al 125% que sera igual a 125.5 x 1.25 = 156.875 A. Se selecciona un conductor calibre 2/0 AWG Cobre según la tabla 310.16. Aqui se pueden dar malas interpretaciones al suponer que los conductores deben de transportar la corriente de rotor bloqueado cuando no es asi. Solo la proteccion contra sobrecargas se dimensiona con LRC.

Las limitaciones de caída de tensión son críticas para las instalaciones de bombas contra incendios:

1.Arranque: Caída máxima del 15% en los terminales de línea del controlador bajo condiciones de arranque del motor.

2.Funcionamiento: Caída máxima del 5% en los terminales de carga del controlador cuando el motor opera al 115% de la corriente nominal a plena carga.

Para calcular la corriente de rotor bloqueado debemos de revisar la placa de datos de la bomba principal y bomba jockey, en ella podríamos encontrar la corriente de rotor bloqueado como LRC y el valor correspondiente, pero lo mas común es encontrar un código nema que nos dará información sobre como calcular la corriente de rotor bloqueado, en la figura 2 se puede observar como se calcula haciendo uso de la tabla NEMA de código de LRC. Para motores con códigos nema B, C y D podemos encontrar la LRC en la tabla 430.251(B) del código eléctrico nacional, en caso que sea nema tipo A, entonces aplicamos la formula de este ejemplo.

Se tiene un bomba principal de 100 HP, 460 Voltios trifásicos y una bomba Jockey de 1.5 HP de 460 Voltios trifásica.

Del calculo para encontrar la corriente de rotor bloqueado como vimos en la figura 2, obtenernos la LRC para la bomba principal como 725 A y para la bomba Jockey una LRC de 20 A, para un total LRC de 745

Para dimensionar la protección simplemente escogemos una protección igual o al inmediato superior según 240.6 (A) de 800 Amperios, que podría ser un interruptor caja moldeada o MCCB estándar.

En conclusión, hemos visto como dimensionar el alimentador del controlador de la bomba contra incendios y la protección de sobrecarga entre el suministro y el controlador de la bomba contra incendios, el articulo 695 es muy pequeño como para abordar todo lo referente a los requisitos eléctricos, para ello debemos de profundizar en la NFPA 20 si queremos conocer a cabalidad los requerimientos. El articulo 695 como vimos, se centra en que la fuente sea confiable, y este requisito de rendimiento solo lo encontraremos en NFPA 20, ahí se aborda mas a ampliamente el concepto de que es un fuente confiable. En definitiva debemos de trabajar en conjunto con especialista en bombas contra incendios cuando nos toque garantizar la alimentación a este tipo de equipos y discutir los alcances requerido por el Código eléctrico Nacional.