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Memorias del Congreso Científico Tecnológico de las carreras de 
Ingeniería Mecánica Eléctrica, Industrial y Telecomunicaciones, sistemas y electrónica 
 
AÑO 6. No. 6. ISSN-2448-7236. SEPTIEMBRE 2021 – AGOSTO 2022. IM-01, pág.: 1 a la 11. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Cálculo y selección del equipo de bombeo contra incendio para una planta industrial 
de resinas sintéticas 
 
 
Diego Armando Martínez Benito, Marco Antonio Sánchez Amador, 
Guillermo Urriolagoitia Sosa, Guillermo Manuel Urriolagoitia Calderón* 
 
 RESUMEN 
Hoy en día, los incendios han demostrado que no sólo generan 
pérdidas materiales; también ponen en riesgo la vida humana e 
inclusive han provocado la pérdida y destrucción del hábitat 
natural de algunas especies. Actualmente, el sistema contra 
incendio (hidrantes alimentados por bombas centrífugas) que posee 
una planta industrial de resinas sintéticas, ubicada en Michoacán, 
debido a una ampliación de sus instalaciones y zonas de proceso, 
no es suficiente para cubrir todas las zonas de riesgo en cuestión de 
presión y caudal. Además, las resinas sintéticas se caracterizan por 
ser inflamables. Por esta razón, surgió la necesidad de seleccionar 
un nuevo equipo de bombeo contra incendio, con cálculos de 
Ingeniería (Mecánica de Fluidos e Hidráulica), bajo una normativa 
aplicable y con una evaluación económica del proyecto; que, a 
pesar de no considerarse una inversión, puesto que no genera 
ganancias, proporciona el beneficio en materia de seguridad 
industrial, protección al personal y desde luego mejora las 
condiciones para el asegurado. En este trabajo de investigación, se 
presentó una propuesta de diseño del sistema contra incendio, 
donde primeramente se identificó la necesidad de una nueva 
selección. Posteriormente, una evaluación de los tipos de riesgo de 
las zonas de proceso de la planta. Desarrollándose los esquemas y 
planos de Ingeniería para la nueva distribución estratégica de la red 
hidráulica. Finalmente, se seleccionó el equipo de bombeo con los 
cálculos hidráulicos. Lo anterior brinda una mejor protección a los 
bienes de la empresa y sus alrededores, evitando la pérdida 
humana la cual es invaluable. 
 
ABSTRACT 
Nowadays, fire have demonstrated that they not just generate 
material losses; they put human life at a risk, also they have caused 
the loss and destruction of some species’ natural habitat. At the 
moment the fire system (fire hydrants powered by centrifugal 
pumps) that an industrial plant of synthetic resins has, located in 
Michoacan, due to an extension of its installations and process 
zones, it is not enough to cover all the risk zones in question of 
pressure and flow. Besides, synthetic resins are characterized by 
being flammable. For this reason, the necessity arose to select a 
 
 *Instituto Politécnico Nacional, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica 
y Eléctrica, Unidad Profesional Adolfo López Mateos (Zacatenco), Sección 
de Estudios de Posgrado e Investigación, dmartinezb1301@alumno.ipn.mx, 
msancheza2104temp@alumnoguinda.mx, guiurri@hotmail.com, 
urrio332@hotmail.com. 
new fire pumping equipment, with engineering calculations (Fluid 
mechanics and Hydraulics) following an applicable standard and 
with an economic evaluation of the project, that despite not 
considering an investment due to it doesn’t generate earnings, it 
provides the benefit in terms of industrial safety, personal 
protection, and of course improve the conditions for the insured. In 
this research work, a proposal of fire system design was presented, 
where firstly it was identified the necessity of a new selection is 
identified, afterwards, an evaluation of the types of risk of plant’s 
process zones. Schemes and drawings of engineering was 
developed for the new strategic distribution of the hydraulic 
network. Finally, a pumping equipment was selected with the 
hydraulic calculations obtained. The above mentioned provides a 
better protection of the company and around, avoiding the human 
loss which is invaluable. 
 
Palabras claves: Selección, Sistema hidráulico, Protección, 
Incendio. 
 
INTRODUCCIÓN 
Un incendio se produce cuando el fuego en gran proporción está 
fuera de control, instantánea o gradualmente. En el peor de los 
escenarios puede llegar a provocar pérdidas humanas. Por ello, es 
importante contar con la protección y los requerimientos mínimos 
para prevenir y/o controlar este posible suceso. Organizaciones, 
autoridades y departamentos gubernamentales, trabajan para 
mejorar y actualizar reglamentos y normas. Sin embargo, algunas 
plantas no cuentan con sistemas contra incendio o no son los 
adecuados, porque no lo creen necesario; argumentando que es 
improbable que ocurra un incendio en sus instalaciones. 
 
PROBLEMÁTICA 
La planta industrial tuvo una ampliación en las zonas de proceso 
debido a su producción. Por lo que, el equipo hidráulico del 
sistema contra incendio actual no cubre con las necesidades de 
presión y caudal requeridos. De acuerdo con pruebas realizadas por 
los operarios de la planta, debido a que al abrir los hidrantes más 
lejanos no se cuenta con las condiciones hidráulicas necesarias 
para sofocar un incendio. Así como, debido a la peligrosidad de los 
diferentes tipos de materiales que se manejan en la planta, es 
necesario calcular y seleccionar nuevo equipo de bombeo contra 
incendio. 
 
 
 
Memorias del Congreso Científico Tecnológico de las carreras de 
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ANTECEDENTES 
La planta industrial está dedicada a la producción de derivados de 
la colofonia, resinas diversas y esterificadas de la brea de pino para 
tintas, adhesivos, hule, goma de mascar, por mencionar algunos. 
La colofonia se utiliza para la elaboración de pinturas, barnices, 
lubricantes, aceites. De la Vega[I]. El mercado se encuentra 
distribuido en México y también en el extranjero. Respecto a las 
instalaciones de la planta, tiene una caseta de bomberos, oficinas 
administrativas, almacenes de producto terminado con andén de 
carga y descarga, almacén de materia prima y materiales, almacén 
de brea, área de aceites, naves de proceso con entrepisos de 
concreto y acero, tanque de Hidrógeno, centro de control de 
motores de hidrogenación, caseta de planta de tratamiento de aguas 
residuales, caseta de bombas, laboratorio de control de calidad, 
comedor y baños del personal, patio mecánico, taller mecánico, 
área de calderas. Con un área construida de 1.3 hectáreas y un área 
total de la planta de 8.5 hectáreas. 
 
 
Figura 1.- Colofonia 
 
TEORÍA DEL FUEGO Y EL AGUA COMO AGENTE 
EXTINTOR 
El fuego es el resultado de una reacción química entre cualquier 
sustancia capaz de arder (combustible líquido, sólido o gaseoso) y 
un componente oxidante de la reacción (comburente), que provoca 
el desprendimiento de energía en forma de luz, emisión de llamas, 
humo, calor y gases. La coloración del fuego ardiendo depende del 
tipo de combustible (azul, amarilla, roja, blanca) y el humo puede 
ser blanco, amarillo y negro. Algunos de los gases más peligrosos 
en los incendios son: el Monóxido de Carbono, Anhídrido 
Carbónico, Sulfuro de Hidrógeno, Cianuro de Hidrógeno. Para que 
exista la reacción del fuego es necesario la presencia de tres 
condiciones: contar con el suficiente Oxígeno, que exista un 
combustible y suficiente calor (Triángulo de fuego). 
 
 
Figura 2.- Triángulo de fuego 
 
La NFPA (National Fire Protection Association), es una 
organización de los Estados Unidos que se encarga de la 
realización de normas referentes a la prevención y protección 
contra incendios. Por ejemplo, la norma NFPA explica el 
diamante de fuego o rombo de seguridad,ver figura 3; que sirve 
para conocer la peligrosidad de los materiales. El color rojo indica 
los riesgos de inflamabilidad. El azul representa los riesgos de la 
salud, el amarillo los riesgos por reactividad y el blanco nos da 
información de un peligro en específico. NFPA 704 [II]. 
 
 
Figura 3.- Diamante de fuego 
 
La NFPA también clasifica a los incendios por el tipo de 
combustible (Tabla 1). Storch de Gracia y García [III]. 
 
Tabla 1.- Clasificación de incendios según la NFPA [III] 
Clase Combustible 
Clase A Sólidos 
Clase B Líquidos y gases 
Clase C Elementos eléctricos 
Clase D Metales 
 
Los métodos más comunes para la extinción del fuego son el 
enfriamiento (calor), sofocamiento (comburente), eliminación del 
combustible e inhibición (interrumpir la reacción). 
Particularmente, un agente extintor es una sustancia que por sus 
propiedades físicas o químicas se puede emplear para controlar y 
extinguir el fuego. El agua es el agente extintor más común que 
actúa por enfriamiento; una buena capacidad de absorción de calor, 
fácil de almacenar y transportar, abundante, estable, con bajo nivel 
de radioactividad, de gran alcance al aumentar la presión, pero con 
la desventaja de que los daños por su aplicación son mayores. 
Puede ser utilizada en forma de chorro o pulverizada (niebla de 
alta velocidad). Storch de Gracia y García [III]. 
 
SISTEMA CONTRA INCENDIO ACTUAL 
Un sistema contra incendio tiene la finalidad de detener la 
propagación del fuego en un tiempo determinado, extinguiéndolo 
de ser posible, antes de que no se pueda controlar el incendio. Es 
una herramienta destinada a reducir los daños, si ya se produjo el 
siniestro, por lo que su diseño y eficacia es muy importante, vidas 
y bienes pueden estar en riesgo. Storch de Gracia y García [III]. 
Uno de los sistemas más comunes para extinguir el fuego es 
mediante hidrantes. El sistema utiliza como sustancia base el agua; 
 
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consiste en una red de tuberías conectadas para la distribución del 
líquido desde una caseta de bombas hacia los hidrantes (con 
válvulas), ubicados en puntos cercanos (claves) a las zonas de 
prioridad. Para identificar la red hidráulica contra incendio 
distribuida en la planta, en la figura 4 se muestra su color. La 
tubería de acero al carbón (Cédula 40), mantiene un diámetro 
nominal en toda la red de 3 pulgadas, los tramos miden 6 metros de 
largo. Las longitudes de las trayectorias de las líneas son variables 
dependiendo del área dónde estén instaladas para lo cual se usan 
coples o soldadura. La altura de instalación es variable, pero se 
tiene un mínimo de 3.5 hasta 6.2 metros. 
 
 
Figura 4.- Color actual de la tubería de la red contra incendios 
 
Entre los accesorios se encuentran codos de 45° y 90° radio largo, 
coples, uniones T, roscadas de 3 pulgadas, 31 hidrantes de gabinete 
(Figura 5), equipados con válvula de 2 ½ pulgadas de diámetro. 1 
toma siamesa de Bronce acabado cromado, conexiones roscadas, 
entrada de 4 pulgadas de diámetro y salida de 3 pulgadas. 
 
 
Figura 5.- Ejemplo de un hidrante de gabinete 
 
Por otro lado, el sistema contra incendio cuenta con el equipo 
hidráulico ubicado en la caseta de bombas y se describe a 
continuación en la Tabla 2. 
 
Tabla 2.- Equipo de bombeo actual 
Equipo Especificaciones 
Bomba 
principal 
Bomba centrífuga horizontal, con motor 
eléctrico de 25 HP, 3600 RPM. Caudal de 60 
m3/h; cabezal de bombeo de 70 metros. Presión 
de operación de 8 a 11.5 kg/cm2. 
Bomba de 
emergencia 
Bomba centrífuga horizontal accionada por un 
motor de combustión interna a gasolina, de 
1600 cm3, 80 HP. 
Bomba 
compensadora 
de presión 
(Jockey) 
Bomba de desplazamiento positivo, tipo 
turbina, con motor eléctrico de 2 HP, 3600 
RPM, que mantiene la presión en la red 
hidráulica (6 kg/cm2). 
EVALUACIÓN DEL RIESGO Y PARÁMETROS DE 
DISEÑO 
Se procedió a evaluar el riesgo de incendio y el tipo de fuego de las 
áreas de la planta (Tablas 3, 4 y 5), para seleccionar el mejor 
sistema y agente extintor con base en las Condiciones de 
Seguridad-Prevención y Protección contra Incendios en los 
Centros de Trabajo, en la Tabla A.1 Determinación del riesgo de 
incendio del Apéndice A Clasificación del Riesgo de Incendio y la 
Tabla VII.1 Clase de Fuego y Agente Extintor Aplicable del 
apartado Guía de Referencia VII de la Norma Oficial Mexicana 
NOM-002-STPS-2010 [IV]. En las Tablas 4 y 5, las áreas se 
ordenaron de mayor a menor prioridad. 
 
Tabla 3.- Selección de riesgo de incendio [IV] 
Literal Concepto 
Riesgo 
Ordinario 
Riesgo 
Alto 
O 
Superficie construida, en 
metros cuadrados 
Menor de 
3000 
Igual o 
Mayor de 
3000 
P 
Inventario de gases 
inflamables 
Menor de 
3000 
Igual o 
Mayor de 
3000 
Q 
Inventario de líquidos 
inflamables, en litros 
Menor de 
1400 
Igual o 
Mayor de 
1400 
R 
Inventario de líquidos 
combustibles, en litros 
Menor de 
2000 
Igual o 
Mayor de 
2000 
S 
Inventario de sólidos 
combustibles, incluido el 
mobiliario del centro de 
trabajo, en kilogramos 
Menor de 
15000 
Igual o 
Mayor de 
15000 
 
En la Tabla 4 se señala el riesgo con las literales propuestas en la 
Tabla 3, ya sea ordinario o alto. 
 
Tabla 4.- Clasificación de riesgo de incendio en las áreas 
Áreas en la planta 
Riesgo 
Ordinario 
Riesgo Alto 
Nave de Proceso (1) S OPQ 
Aceites (2) O R 
Nave de Ampliación (3) O PQS 
Calderas (4) O Q 
Taller Mecánico (5) OS 
Kosher (6) OS 
Hidrógeno (7) OPQ 
Almacén de Brea Sólida (8) OS 
Almacén producto terminado (9) OS 
Bodegas (10) OS 
 
 
 
 
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Así mismo en la Tabla 5 se muestra el tipo de fuego en cada área. 
 
Tabla 5.- Clasificación de riesgo de fuego en las áreas de la planta 
con base a las clases de fuego [IV] 
Áreas en la planta 
Clases de fuego 
A B C D 
Nave de Proceso (1) Alto Alto Bajo 
Aceites (2) Alto 
Nave de Ampliación (3) Alto Alto Bajo 
Calderas (4) Alto Alto 
Taller Mecánico (5) Alto Bajo Alto 
Kosher (6) Alto 
Hidrógeno (7) Alto 
Almacén de Brea Sólida (8) Alto 
Almacén producto terminado (9) Alto 
Bodegas (10) Alto 
 
Para determinar el agente extintor que pueda solucionar nuestro 
tipo de fuego se utilizó la Tabla VII.1 Clase de Fuego y agente 
extintor aplicable, de la NOM-002-STPS-2010 (IV). 
 
Tabla 6.- Clase de Fuego y Agente Extintor Aplicable [IV] 
Agente extintor 
Fuego 
Clase 
A 
Fuego 
Clase 
B 
Fuego 
Clase 
C 
Fuego 
Clase 
D 
Fuego 
Clase 
K 
Agua Sí No No No No 
Polvo Químico Seco, 
tipo ABC 
Sí Sí Sí No No 
Polvo Químico Seco, 
tipo BC 
No Sí Sí No No 
Bióxido de Carbono 
(CO2) 
No Sí Sí No No 
Agentes limpios Sí Sí Sí No No 
Espuma Mecánica Sí Sí No No No 
Agentes Especiales No No No Sí No 
Químico Húmedo Sí Sí No No Sí 
 
Como resultado se obtuvo que el tipo de fuego A es el más 
abundante en la planta. Entonces de acuerdo con las tablas 
anteriores y dado que la empresa cuenta con un sistema de 
hidrantes para atacar el fuego, se sugiere seguir implementando el 
sistema de hidrantes (fijo). La norma recomienda sistemas contra 
incendio de tipo fijo para zonas de alto riesgo. NOM-002-STPS-
2010 (IV). Y por el tipo de riesgo será necesario manejar grandes 
caudales. Aclarando, con la descarga de un hidrante cercano es 
suficiente para abastecer el sofocamientodel área de Hidrógeno. 
En el siguiente croquis se representa un plano de ingeniería 
desarrollado de forma sencilla de las áreas con zonas de riesgo de 
incendio de acuerdo con las Tablas 4 y 5. 
 
Figura 6.- Áreas o zonas con riesgo de incendio 
 
En la Tabla 7 se encuentran los parámetros de diseño 
recomendados por algunas normas; utilizados para los nuevos 
cálculos del sistema contra incendio. 
 
Tabla 7.- Parámetros de diseño [IV y V] 
 Parámetro Cantidad Normas 
Caudal por hidrante 
946 l/min (250 
GPM) 
NOM-002-
STPS-2010 
Presión mínima 7 kg/cm2 
NOM-002-
STPS-2010 
Abastecimiento mínimo 30 minutos NFPA 14 
 
MEMORIA DE CÁLCULO Y SELECCIÓN DE 
EQUIPO DE BOMBEO 
También con la evaluación anterior, se determinó que la zona de 
mayor riesgo es el área Nave de Proceso, y en este lugar se tiene 
operando el mayor número de hidrantes: 5; ver croquis sencillo en 
la figura 7. 
 
 
Figura 7.- Nave de Proceso (zona con mayor riesgo de incendio) 
 
 
 
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Con lo anterior se decidió la apertura de 5 hidrantes para 
determinar el caudal total utilizando la ecuación 1. 
 
QT = NH * Qh (1) 
 
Donde: 
Q T: Caudal Total (l/min) 
NH: Número de hidrantes 
Q h: Caudal por hidrante (l/min) 
 
Sustituyendo valores y haciendo las conversiones obtuvimos: 
 
QT = 5 (946 l/min) = 4370 l/min 
QT = 283800 l/h = 78.83 l/s = 0.0788 m3/s 
 
Para el cálculo del diámetro y reducir las pérdidas por rozamiento 
se recomendó una velocidad de 3.5 m/s. 
 
 
Donde: 
d: Diámetro (m, pulg) 
Q T: Caudal Total (m3/s) 
v: Velocidad del fluido (m/s) 
 
Sustituyendo valores en la ecuación 2 y haciendo las conversiones 
obtuvimos. Mott (VI): 
 
d = 0.1693 m = 6.665 pulgadas 
 
Sin embargo, se seleccionó el diámetro comercial inmediato 
inferior de 6 pulgadas (Nominal) por petición de la planta, por lo 
cual la velocidad fue la siguiente calculada con la ecuación 3. Mott 
(VI): 
 
 
 
v = 4 (0.0788 m3/s) / π (0.1540m)2 = 4.23 m/s 
 
Hay dos opciones para calcular el volumen del cárcamo de succión 
requerido y se describen a continuación: 
 
1. El sistema operando durante 30 minutos, según la NFPA 14 (V). 
 
VC = QT * T (4) 
 
Donde: 
VC: Volumen del cárcamo (litros) 
QT: Caudal Total (litros/hora) 
T: Tiempo de operación (horas) 
 
VC = (283800 l/h) (0.5 h) = 141900 litros. 
 
2. Con la recomendación de cinco litros por cada metro cuadrado 
de construcción. NOM-002-STPS-2010 (IV): 
 
VC = LA * C (5) 
Donde: 
VC: Volumen del cárcamo (litros) 
LA: Volumen por área construida (l/m2) 
C: Área construida (m2) 
 
VC = (5 l/m2) (13500 m2) = 67375 litros 
 
Se realizó la distribución de los hidrantes y una toma siamesa (H1-
H20 y S) contemplando que con 5 hidrantes de 250 GPM se 
alcanza a cubrir suficientemente un área. Se plantearon dos 
escenarios para determinar las condiciones más críticas para el 
cálculo y selección del equipo de bombeo. En la figura 8 se 
muestra un croquis sencillo de la red hidráulica contra incendios. 
 
 
Figura 8.- Propuesta de la red hidráulica contra incendios 
 
En la figura 9 se ejemplifica el primer escenario: hidrantes más 
lejanos, con 5 hidrantes (1250 GPM) en disposición y el área que 
cubren respectivamente. 
 
 
Figura 9.- Escenario 1 (hidrantes más lejanos) 
 
 
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Las pérdidas de carga por rozamiento (longitudes y accesorios) en 
la red hidráulica del escenario 1 se muestran en la Tabla 8. Para 
evitar confusión en los cálculos de Carga se consideran metros 
columna de agua (m = m.c.a.). 
 
Tabla 8.- Pérdidas de carga para el escenario 1 
Pérdidas 
Primarias 
(hLP1) 
Pérdidas 
Secundarias 
(hLS1) 
Pérdidas de 
carga total 
(hL) 
21.498 m 12.884 m 34.382 m 
 
Para el cálculo de la Carga Dinámica Total de la bomba se tomaron 
dos puntos de referencia en la instalación. El primer punto fue en 
el espejo libre de líquido del cárcamo de succión y el segundo fue 
el punto más elevado de la instalación, mostrado en la Tabla 9. 
 
 Tabla 9.- Datos de los puntos de referencia escenarios 1 y 2 
Condiciones Punto 1 Punto 2 
Presión Atmosférica 
9 kg/cm2, 
manométrica 
Velocidad (m/s) 0 3.3092 
Altura (m) 1.5 6.2 
 
A continuación, se sustituyen los valores en la ecuación 6 para 
hallar la Carga Dinámica Total. Mott (VI). 
 
 
 
Donde: 
h A: Carga Dinámica Total (m) 
p1: Presión en el Punto 1 (kg/cm2) 
p2: Presión en el Punto 2 (kg/cm2) 
: Peso específico del fluido (N/m3) 
z1: Nivel del líquido en el Punto 1 - succión (m) 
z2: Nivel del líquido en el Punto 2 - descarga(m) 
v1: Velocidad en el Punto 1 (m/s) 
v2: Velocidad en el Punto 2 (m/s) 
g: Gravedad (m/s2) 
hL: Pérdidas de carga total (m) 
 
 
 
 
 
hA = 129.640 m 
 
 
Para el cálculo de la potencia de la bomba se sustituyen los valores 
en la ecuación 7. Mott (VI). Y se considera 1 HP = 746 Watts. 
 
 
 
Donde: 
 
PA: Potencia de la bomba (W, HP) 
h A: Carga Dinámica Total (m) 
: Peso específico del fluido (N/m3) 
Q T: Caudal Total (m3/s) 
 
PA = (129.640 m) (9810 N/m2) (0.0788 m3/s) = 100215.350 Watts 
PA = 100215.350 Watts / 746 = 134.336 HP 
 
En el segundo escenario son: Dos áreas distantes, con 5 hidrantes 
(1250 GPM) en disposición, considerados los más lejanos de la red 
hidráulica, pero en este caso opuestos, y el área que cubren 
respectivamente (ver figura 10). 
 
 
Figura 10.- Escenario 2 (Hidrantes más lejanos y opuestos) 
 
Las pérdidas de carga por rozamiento (longitudes y accesorios) en 
la red hidráulica del escenario 2 se muestran en la Tabla 10. 
 
Tabla 10.- Pérdidas de carga para el escenario 2 
Pérdidas 
Primarias 
(hLP2) 
Pérdidas 
Secundarias 
(hLS2) 
Pérdidas de 
carga total 
(hL2) 
10.042 m 9.292 m 19.334 m 
 
Para el escenario 2 se obtuvieron los siguientes resultados, Carga 
Dinámica Total y Potencia de la bomba requerida utilizando las 
ecuaciones 6 y 7, y sustituyendo los datos correspondientes: 
 
hA2 = 114.592 m 
PA2 = 118.743 HP 
 
 
 
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En la Tabla 11 se muestra un cuadro comparativo entre los dos 
escenarios con 6 pulgadas. 
 
Tabla 11.- Cuadro comparativo del escenario 1 y 2 
Parámetros Escenario 1 Escenario 2 
Diámetro (pulgadas) 6 6 
Caudal (GPM) 1250 1250 
Pérdidas de Carga (m) 34.382 19.334 
Carga de la Bomba (m) 129.640 114.592 
Potencia de la Bomba (HP) 134.336 118.743 
 
 
Para seleccionar el equipo hidráulico que cumpla con los 
requerimientos del sistema de hidrantes se tomó el escenario 1, con 
las mayores pérdidas en la tubería, cubriendo el peor escenario 
posible, y con un diámetro de 6 pulgadas (solicitado por la 
empresa). Para evitar cavitación, el valor de la Carga Neta Positiva 
de Succión Disponible (NPSHD) se obtuvo con la ecuación 8 (VI), 
siendo mayor a la Carga Neta Positiva de Succión Requerido 
(NPSHR). En la Tabla 12 se muestran los datos utilizados para el 
cálculo del NPSHD. 
 
Tabla 12.- Datos para cálculo de NPSHD 
Presión de Saturación del Agua (20°C) 2238 Pa (Pascales) 
Presiónatmosférica en Michoacán (Pa) 
80300 Pa (1920 
m.s.n.m.) 
Peso específico del Agua ( ) 9810 N/m3 
Altura de succión +/- (Z) 1.5m 
Pérdidas totales en la succión (hf) 0.67m 
 
 
 
 
Donde: 
 
NPSHD: Carga Neta Positiva de Succión Disponible (m, Pies) 
Pa: Presión atmosférica (Pascales, Pa) 
PSAT: Presión de saturación del fluido (Pascales, Pa) 
: Peso específico del fluido (N/m3) 
Z: Altura de succión (m) 
hf: Pérdidas totales en la succión (m) 
 
Sustituyendo los datos de la Tabla 12 y utilizando la ecuación 8 se 
obtiene: 
 
NPSHD = [(80300 Pa – 2238 Pa) / (9810 N/m3)] + 1.5m – 0.67m 
NPSHD = 8.787m = 28.828 Pies. 
 
 
 
 
Continuamos con la selección del equipo hidráulico. Se requiere 
una bomba principal accionada por motor eléctrico y otra 
secundaria accionada por un motor de combustión interna. 
Además, de un tercer elemento auxiliar: una bomba Jockey que 
mantendrá presurizada la red contra incendios. Para esto utilizamos 
la Norma de Diseño de Redes Contra incendio (Instalaciones 
Terrestres) en su Apartado 8.2. Selección de bombas centrífugas, 
Punto 8.2.2: “A gasto nulo la presión no debe exceder de 140 por 
ciento de descarga nominal y para un gasto de prueba de 150 por 
ciento de capacidad nominal, la presión de descarga no debe ser 
menor de 65 por ciento de la presión de descarga nominal”. Ver 
figura 11. NRF-016-PEMEX-2010 (VII). 
 
 
Figura 11.- Curva característica de una bomba para servicio 
contra-incendio (VII) 
 
Definido este punto procedimos con la curva de comportamiento y 
el trazo de líneas de color rojo (100%) y azul (150%) que indican 
el Caudal (m3/h) y la Carga Dinámica Total (m). Y para 
seleccionar la bomba principal ocupamos las características de la 
Tabla 13. 
 
Tabla 13.- Condiciones de bomba principal propuesta 
Condiciones 
0% (Gasto 
nulo) 
100% (Nominal) 
150% del 
Nominal 
Caudal (GPM o 
m3/h) 
0 1250 o 283.905 
1875 o 
425.857 
Carga Dinámica 
Total (m o Pies) 
162.5 o 
533.14 
129.64 o 425.32 
100 o 
328.08 
 
La bomba seleccionada tiene una región preferente de operación 
entre el 70 y 75%, y sobre todo cumple con lo recomendado por la 
norma NRF-016-PEMEX-2010, ver figura 12. 
 
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Figura 12.- Curvas características de la bomba 1 principal 
propuesta 
 
En la Tabla 14 se describen las especificaciones de la bomba y 
después se hizo el cálculo del motor eléctrico con la ecuación 9. 
 
Tabla 14.- Especificaciones de la bomba 1 principal propuesta 
Especificaciones Descripción 
Modelo Horizontal Splitcase 
Material Bronce, Carcaza de Hierro Dúctil 
Flecha AISI C1045 
Velocidad de rotación 1770 RPM 
Masa 687.2 kg 
Diámetro impulsor 413 mm (16.218 pulgadas) 
Succión y Descarga 203 y 152 mm (8 y 6 pulgadas) 
Eficiencia 70.77 % 
Carga 129.64 m (425.32 Pies) 
Caudal 1250 GPM (283.905 m3/h) 
 
 
 
 
Donde: 
BHP: Potencia de Frenado o Brake Horsepower (HP) 
Q: Caudal (GPM) 
hA: Carga Dinámica Total (Pies) 
GE: Gravedad especifica del fluido 
3960: Factor de conversión para obtener HP 
eb: Eficiencia de la bomba 
 
 
Sustituimos y obtenemos para el 100% y 150%: 
 
BHP = (1250 GPM*425.52 Pies*1.0) / (3960*.7077) =189.795 HP 
BHP = (1875 GPM*328.08 Pies*1.0) / (3960*.745) = 208.511 HP 
 
Por lo que con un motor de 200 HP 4 Polos a 1800 RPM es 
suficiente por el factor de servicio. Para seleccionar la bomba 
auxiliar de combustión interna se utilizó la Tabla 15. 
 
Tabla 15.- Condiciones de bomba auxiliar 2 propuesta 
Condiciones 
0% (Gasto 
nulo) 
100% (Nominal) 
150% del 
Nominal 
Caudal (GPM o 
m3/h) 
0 1250 o 283.905 
1875 o 
425.857 
Carga Dinámica 
Total (m o Pies) 
133.5 o 
437.99 
129.64 o 425.32 
120 o 
393.70 
 
La bomba auxiliar seleccionada cumple con lo requerido por la 
norma NRF-016-PEMEX-2010. 
 
 
Figura 13.- Curvas características de la bomba auxiliar propuesta. 
 
En la Tabla 16 se describen las especificaciones de la bomba 
auxiliar y posteriormente se hizo el cálculo del motor de 
combustión interna con la ecuación 9. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Tabla 16.- Especificaciones de la bomba 2 auxiliar propuesta 
Especificaciones Descripción 
Modelo Horizontal Splitcase 
Material Bronce, Carcaza de Hierro Dúctil 
Flecha AISI C1045 
Velocidad de rotación 2600 RPM 
Diámetro impulsor 344 mm (13.5625 pulgadas) 
Succión y Descarga 8 y 6 pulgadas 
Eficiencia 69 % 
Carga 129.64 m (425.32 Pies) 
Caudal 1250 GPM (283.905 m3/h) 
 
Sustituimos la ecuación 9 y obtenemos para el 100% y 150%: 
 
BHP = (1250 GPM*425.52 Pies*1.0) / (3960*.69) = 207.015 HP 
BHP = (1875 GPM*393.70 Pies*1.0) / (3960*.79) = 235.963 HP 
BHP = 235.963*1.10 = 259.559 HP (Recomendación). 
 
El motor de combustión interna recomendado sería de 300 HP. 
Para seleccionar la bomba Jockey, la norma NRF recomienda en su 
apartado 8.4.2 y 8.4.3 que su capacidad nominal debe ser un gasto 
máximo de 250 GPM y debe tener una presión de descarga igual a 
la presión a gasto cero de las bombas contra incendio principal 
(162.5m) y de relevo con 133.5 m. NRF-16-PEMEX-2010 (VII). 
La otra Norma NFPA recomienda que la bomba Jockey debe 
proporcionar un caudal equivalente al 1% del caudal nominal de la 
bomba principal, para esta bomba es 12.5 GPM o 2.84 m3/h. NFPA 
20 (VIII). 
 
 
Figura 14.- Curvas características de la bomba Jockey propuesta 
 
En la Tabla 17 se describen las especificaciones de la bomba 
Jockey y posteriormente se hizo el cálculo del motor eléctrico con 
la ecuación 9. 
 
Tabla 17.- Especificaciones de la bomba 3 Jockey propuesta 
Especificaciones Descripción 
Modelo Vertical 
Material Hierro Fundido 
Masa 63.5 kg 
Etapas 27 
Velocidad de rotación 3500 RPM 
Succión y Descarga 1 1/4 pulgadas 
Eficiencia 50 % 
Carga 150 m (492.126 Pies) 
Caudal 12.5 GPM (2.84 m3/h) 
 
Sustituimos la ecuación 9 y obtuvimos la potencia: 
 
BHP = (12.5 GPM* 492.126 Pies*1.0) / (3960*0.50) = 3.10 HP 
 
Por lo que con un motor de 3 HP 2 Polos a 3600 RPM es suficiente 
por el factor de servicio. Las figuras 15 y 16 son ejemplos de cómo 
sería el cuarto de máquinas propuesto, vistas superior y lateral 
respectivamente. 
 
 
Figura 15.- Cuarto de equipo de bombeo contra incendios 1 
 
 
Figura 16.- Cuarto de equipo de bombeo contra incendios 2 
 
 
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EVALUACIÓN ECONÓMICA 
Los componentes necesarios para la implementación del sistema 
contra incendio son: bomba principal accionada por motor 
eléctrico, bomba secundaria accionada por motor Diesel, bomba de 
mantenimiento de presión Jockey, tubería y accesorios. Los costos 
del equipo de bombeo, tubería y accesorios son aproximados y 
fueron proporcionados por distintos proveedores y fabricantes. 
 
Tabla 18.- Cotización de equipo hidráulico 
Equipo Especificaciones Precio (MXN) 
Bomba accionada 
con motor eléctrico 
Modelo con succión 
bridada de 8” y 
descarga de 6”. Motor 
eléctrico horizontal de 
250 HP, 60/3/460 
Volts, 3600 RPM. Con 
Tablero de control. 
$728,343.00 
Bomba auxiliar con 
motor Diesel 
Modelo con succión 
bridada de 8” y 
descargabridada de 6”. 
Motor Diesel para 
servicio contra 
incendio, 310 HP a 
2650 RPM, 13 VDC, 
enfriado por 
intercambiador de 
calor. Con Tablero de 
control. 
$1,346,698.00 
Bomba Jockey 
Modelo con succión y 
descarga de 1-1/4”, 
motor eléctrico de 5 
HP a 3500 RPM, 
60/3/230-460 Volts. 
Con Tablero de 
control. 
$59,375.00 
Accesorios 
Válvula de alivio 
principal de 6”, cono 
de descarga cerrado 
tamaño 8 x 6, tanques 
de combustible de 
pared sencilla con una 
capacidad de 572 y 515 
galones, medidor de 
flujo de 6”, ranurado, 
para 1250 GPM, mofle 
comercial de 6”. 
$134,409.00 
Total $2,268,825.00 
 
 
 
 
 
 
Tabla 19.- Cotización de tubería de acero al carbón Cedula 40 y 
accesorios para el diámetro correspondiente 
Diámetro Material Precio (MXN) 
1 ¼” 
12.8 m de tubería, 3 codos 90°, 1 
codo 45°, 2 válvulas de 
compuerta y 1 válvula check. 
$9,910.00 
3” 
134.4 m de tubería, 33 codos 90° 
y 2 reducciones (6”- 3”) 
$54,950.00 
6” 
928 m de tubería, 66 codos 90°, 
6 codos 45°, 16 uniones T, 4 
válvulas de compuerta y 2 
válvula check. 
$735,080.00 
8” 
12.8 m de tubería, 4 codos 90°, 2 
válvula de compuerta y 2 válvula 
check. 
$109,457.00 
10” 12.8 m de tubería, 1 unión T. $19,547.00 
Total $928,944.00 
 
El costo de Ingeniería se calculó de forma individual, para cada 
integrante en un período de tiempo de 6 meses (24 semanas) y de 
acuerdo con los datos de la ENOE (Encuesta Nacional de 
Ocupación y Empleo) del cuarto trimestre del 2020 se considerará 
un monto mensual de $13,498.00 MXN para profesionistas en el 
área de Ingeniería. SNE [IX]. 
 
Tabla 20.- Costo de Ingeniería 
Integrante Costo 6 meses (MXN) 
Diego Armando Martínez 
Benito 
$80,988.00 
Marco Antonio Sánchez 
Amador 
$80,988.00 
Total $161,976.00 
 
Para el costo total únicamente se consideró el equipo de bombeo, 
la tubería, accesorios y el costo de ingeniería 
 
Tabla 21.- Costo total estimado del proyecto 
Tipo de costo Precio (MXN) 
Equipo hidráulico $2,268,825.00 
Tuberías y accesorios $928,944.00 
Ingeniería $161,976.00 
Total $3,359,745.00 
 
CONCLUSIÓN 
Este proyecto satisface los requerimientos de presión y caudal para 
la planta; cubre las zonas de riesgo, con aplicación de ingeniería y 
normas nacionales e internacionales. Si bien el gasto económico no 
es redituable, pero es justificable ya que brinda protección a los 
bienes de la empresa y sus alrededores, evitando así la pérdida 
humana la cual es invaluable. La planta industrial por su parte 
obtuvo una evaluación económica que sirve como una propuesta 
de un posible costo del proyecto. 
 
Memorias del Congreso Científico Tecnológico de las carreras de 
Ingeniería Mecánica Eléctrica, Industrial y Telecomunicaciones, sistemas y electrónica 
 
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AGRADECIMIENTOS 
Los autores agradecen al Instituto Politécnico Nacional y al 
CONACYT por el apoyo brindado durante la realización de este 
trabajo. 
 
REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA 
[I] De la Vega, R., Principales productos forestales no maderables 
de México, Universidad Autónoma de Chapingo, 1985, pp 561. 
[II] NFPA 704: Standard System for the Identification of the 
Hazards of Materials for Emergency Response, 2007 Edition. 
[III] Storch de Gracia, J. y García, T., Seguridad Industrial en 
Plantas Químicas y Energéticas, Fundamentos, evaluación de 
riesgos y diseño, 2008, 2a Edición, Ed. Díaz de Santos, pp 763-
767 y 789. 
[IV] NOM-002-STPS-2010: Norma Oficial Mexicana, 
Condiciones de Seguridad-Prevención y Protección contra 
incendios en los centros de trabajo, Primera Sección, 2010. 
[V] NFPA 14: Standard for the Installation of Standpipe, and Hose 
Systems, 2007 Edition. 
[VI] Mott, R. L., Mecánica de Fluidos, 2006, 6a Edición, Ed. 
Pearson, pp 164, 205, 207, 414 y 415. 
[VII] NRF-016-PEMEX-2010: Diseño de Redes Contraincedio 
(Instalaciones Terrestres), 2010. 
[VIII] NFPA 20: Standard for the Installation of Stationary Pumps 
for Fire Protection, Edition 2007. 
[IX] Servicio Nacional de empleo, Gobierno de México. (2020). 
Tendencias del Empleo Profesional, Promedio de ingresos de los 
profesionistas. Recuperado de 
https://www.observatoriolaboral.gob.mx/static/estudios-
publicaciones/Tendencias_empleo.html 
 
INFORMACIÓN ACADÉMICA 
Diego Armando Martínez Benito.- Ingeniero Mecánico egresado 
de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad 
Azcapotzalco del IPN, estudiante del programa de Maestría en 
Ciencias en Ingeniería Mecánica especialidad de Diseño Mecánico. 
 
Marco Antonio Sánchez Amador.- Ingeniero Mecatrónico, 
egresado de la Universidad Tecnológica de México, estudiante del 
programa de Maestría en Ciencias en Ingeniería Mecánica 
especialidad de Diseño Mecánico. 
 
Guillermo Urriolagoitia Sosa.- Ingeniero Mecánico egresado de 
la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad 
Zacatenco del IPN, Maestría en Ciencias en Ingeniería Mecánica 
en 2 programas de posgrado, uno de ellos en la Sección de 
Estudios de Posgrado e Investigación (SEPI ESIME Zacatenco) del 
IPN y la otra Maestría en Ciencias en el Reino Unido en la Oxford 
University y PhD (Doctorado en Philosophy) en Oxford Brookes 
University en el Reino Unido. 
 
 
 
 
Guillermo Manuel Urriolagoitia Calderón.- Ingeniero Mecánico 
egresado de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica 
del IPN, Diplomado en Especialización docente en la Escuela 
Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica del IPN, Maestría en 
Ciencias en Ingeniería Mecánica por el Imperial College of 
Science and Technology en Glasgow Escocia, y PhD (Doctorado 
en Philosophy) por la Universidad de Londres en Inglaterra.