Las bombas contra incendios son el núcleo del sistema de protección contra incendios de un edificio y garantizan un suministro confiable de agua durante las emergencias. Si bien muchos administradores de instalaciones se centran en el rendimiento de la bomba, el caudal y el cumplimiento de NFPA 20, un problema que con frecuencia se pasa por alto es el rápido desgaste de los sellos de las bombas contra incendios. Los sellos mecánicos están diseñados para funcionar durante años; sin embargo, en entornos con mala calidad del agua, a menudo fallan mucho antes de lo esperado. El resultado son fugas, reducción de la eficiencia de la bomba, paradas no planificadas y reparaciones costosas. Para los ingenieros, instaladores y propietarios de edificios en seguridad contra incendios, comprender cómo la calidad del agua afecta la vida útil del sello es esencial para mantener la confiabilidad del sistema.
La mala calidad del agua es uno de los factores más comunes (y prevenibles) que reducen la vida útil de los sellos de las bombas contra incendios. Este artículo explica en detalle por qué los sellos se desgastan más rápido cuando la fuente de agua contiene altos niveles de impurezas, sustancias corrosivas o partículas abrasivas. También ofrece orientación práctica para mejorar la calidad del agua, elegir los materiales adecuados para la bomba contra incendios y extender la vida útil de los sellos de la bomba.
Los sellos mecánicos se instalan alrededor del eje giratorio del conjunto del impulsor de la bomba contra incendios. Su trabajo es simple pero crítico: evitar que el agua se escape y al mismo tiempo permitir que el eje gire a alta velocidad. Estos sellos funcionan bajo presión, fluctuaciones de temperatura y fuerzas hidráulicas. Un sello del tamaño adecuado y correctamente instalado puede funcionar durante miles de horas sin fallar.
Sin embargo, las focas son extremadamente sensibles a la contaminación del agua. Incluso las impurezas pequeñas pueden provocar rápidamente fricción, abrasión y acumulación de calor. Debido a que las bombas contra incendios a menudo permanecen inactivas durante largos períodos, los contaminantes pueden sedimentarse, endurecerse o corroer los componentes, lo que hace que los sellos sean más vulnerables durante el primer arranque de la bomba. La mala calidad del agua magnifica cada punto de tensión en el sistema de sellado.
Una de las causas más directas del desgaste de los sellos es la presencia de partículas abrasivas como arena, limo, escamas de óxido o suciedad. Muchos sistemas de bombas contra incendios, especialmente aquellos que extraen agua de tanques, lagos, ríos o suministros municipales sin tratar, experimentan períodos de alta concentración de escombros.
Cuando entran partículas abrasivas en la bomba:
Se alojan entre las caras giratoria y estacionaria del sello.
Actúan como papel de lija, rayando y rayando las superficies.
Las caras del sello pierden suavidad, lo que aumenta la fricción y el calor.
Se forman microsurcos que permiten que comiencen las fugas.
A medida que aumentan las fugas, entran más partículas, lo que acelera el daño.
Este ciclo abrasivo puede destruir completamente un sello en semanas o meses, incluso si la bomba funciona sólo ocasionalmente.
El desgaste abrasivo es especialmente común en las bombas contra incendios con motor diésel y en las bombas contra incendios de turbina vertical porque estos modelos a menudo extraen agua de fuentes abiertas o pozos subterráneos con un alto contenido de sedimentos. Sin filtración ni limpieza previa, las juntas están sometidas a un ataque mecánico constante.
Los sellos mecánicos suelen estar hechos de carbono, cerámica, carburo de silicio o carburo de tungsteno. Si bien estos materiales son resistentes a la corrosión, no son inmunes a la degradación química.
El agua con un equilibrio químico deficiente puede provocar:
Corrosión de las caras del sello
Degradación de elastómeros de sellado.
Picaduras en superficies metálicas
Hinchazón química de componentes de caucho.
Pérdida de integridad del sellado con el tiempo.
Las fuentes comunes de agua corrosiva incluyen:
Alto contenido de cloruro en regiones costeras o industriales.
Tanques de almacenamiento contaminados
Agua tratada con productos químicos agresivos.
Agua subterránea no tratada con pH ácido
Agua con alta concentración mineral.
Cuando los productos químicos corrosivos atacan el sello, las superficies se vuelven desiguales y quebradizas. Los elastómeros (como las juntas tóricas) pueden perder elasticidad, agrietarse o deformarse, creando vías de fuga. Una vez que comienza el daño químico, el sello puede fallar rápidamente.
El óxido y las incrustaciones minerales son amenazas importantes para la longevidad del sello de la bomba contra incendios. A medida que el agua se mueve a través de tuberías, tanques y válvulas, puede transportar:
Escamas de óxido de hierro
Depósitos de calcio y magnesio.
Partículas duras de incrustaciones de tuberías antiguas
Residuos de tanques de acero corroídos
Estos contaminantes no sólo afectan el sello en sí, sino que también dañan toda la bomba:
La incrustación aumenta la fricción entre las piezas giratorias.
Las partículas de óxido se acumulan dentro de la cámara del sello.
La acumulación restringe la lubricación adecuada de las caras del sello.
Los depósitos causan desalineación o asiento inadecuado del sello.
En las bombas contra incendios, la lubricación de los sellos depende de una fina película de agua. Si esta agua contiene incrustaciones u óxido, la película lubricante se vuelve abrasiva en lugar de protectora. Con el tiempo, los sellos se sobrecalientan, pierden alineación y comienzan a tener fugas.
Aunque menos discutida, la contaminación microbiológica es otra causa de falla prematura del sello. El agua que contiene bacterias, como las bacterias reductoras de sulfato (SRB), puede producir ácidos que corroen el metal y los elastómeros. El crecimiento microbiano dentro de tanques de agua o tuberías forma capas viscosas (biopelículas) que interfieren con la lubricación de los sellos e influyen en los procesos de corrosión.
Cuando las bacterias descomponen la materia orgánica, crean subproductos que recubren las caras del sello y reducen la eficiencia del sellado. Esto es especialmente problemático en condiciones de agua estancada, donde las bombas contra incendios no funcionan con regularidad y el agua permanece quieta durante largos períodos.
La buena calidad del agua ayuda a mantener una temperatura constante alrededor del sello. Cuando las partículas o los contaminantes alteran la película del fluido, la fricción aumenta y se produce calor. El calor excesivo es una de las formas más rápidas de destruir un sello mecánico.
Causas de la acumulación de calor:
Craqueo térmico
Caras de sello deformadas
Elastómeros quemados
Pérdida de lubricación
Fallo repentino y catastrófico del sello
Si la bomba arranca durante una emergencia cuando la acumulación de calor ya es severa, el sello puede fallar instantáneamente bajo carga. Para los sistemas críticos de protección contra incendios, este es un riesgo importante.
La mala calidad del agua a menudo va de la mano de niveles fluctuantes de agua, movimiento de sedimentos o bolsas de aire. Estas condiciones aumentan el riesgo de cavitación: pequeñas burbujas de vapor que colapsan violentamente dentro de la bomba. La cavitación puede erosionar los impulsores, dañar las carcasas y sacudir el área del sello con vibraciones intensas.
La vibración es el principal enemigo de los sellos mecánicos. Incluso una ligera vibración puede:
Quitar las caras del sello
Afloje los pernos del prensaestopas
Desgaste de los componentes de sellado secundarios.
Aumentar las rutas de fuga
A medida que la cavitación empeora, las fuerzas del impacto pueden romper los anillos de sellado o romper materiales frágiles.
Los sellos de la bomba contra incendios están sostenidos por manguitos de eje, que protegen el eje del contacto directo con el agua. En agua contaminada, las partículas abrasivas y corrosivas atacan el manguito con la misma agresividad que la junta.
Una funda dañada provoca:
Desalineación del sello
Bamboleo del conjunto giratorio
Ranuras profundas que impiden el sellado adecuado
Necesidad frecuente de reemplazo
Si no se corrige la mala calidad del agua, el reemplazo de los sellos por sí solo no resolverá el problema: el manguito del eje continuará degradándose, lo que provocará fallas repetidas.
La buena noticia es que la mayoría de las fallas en los sellos relacionadas con la calidad del agua se pueden prevenir. La implementación de los siguientes pasos puede extender drásticamente la vida útil del sello y mejorar la confiabilidad del sistema.
El uso de coladores, separadores de arena o filtros de múltiples etapas puede eliminar sedimentos y partículas abrasivas antes de que el agua ingrese a la bomba. La filtración es esencial para las bombas de turbina vertical y las bombas que utilizan fuentes de agua no tratadas.
Los tanques de almacenamiento deben inspeccionarse para detectar óxido, incrustaciones y crecimiento microbiano. Limpiar el tanque anualmente ayuda a reducir los contaminantes que dañan los sellos de la bomba.
En entornos acuáticos agresivos, los sellos fabricados con combinaciones de carburo de silicio versus carbono u opciones de carburo de tungsteno brindan una durabilidad mucho mejor. La selección del elastómero debe coincidir con el perfil químico del agua.
Las pruebas periódicas del agua ayudan a detectar acidez excesiva, alcalinidad, contenido mineral y riesgos de corrosión. El agua equilibrada reduce la probabilidad de ataques químicos a las focas.
Las pruebas ayudan a eliminar los contaminantes, prevenir el crecimiento bacteriano y mantener la lubricación dentro de la cámara del sello. NFPA 25 recomienda pruebas de abandono semanales por este motivo.
Los componentes de acero inoxidable resisten mejor el óxido, las incrustaciones y la degradación química que el acero dulce. La mejora de materiales puede ahorrar importantes costes de mantenimiento.
Garantice un NPSH adecuado, mantenga niveles de agua estables y elimine las fugas de aire para reducir los daños en los sellos relacionados con la cavitación.
Los sellos de la bomba contra incendios son esenciales para garantizar que la bomba funcione de manera confiable durante emergencias. Sin embargo, muchas fallas prematuras en los sellos se deben a un problema: la mala calidad del agua. Las partículas abrasivas, el desequilibrio químico, la corrosión, la contaminación bacteriana y la cavitación aceleran el desgaste del sello mecánico. Al mejorar la calidad del agua, seleccionar los materiales adecuados y realizar un mantenimiento regular, los administradores de instalaciones y los ingenieros de protección contra incendios pueden extender significativamente la vida útil del sello, reducir el tiempo de inactividad del sistema y evitar reparaciones costosas.
