martes, abril 23, 2024

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Reflexiones de un Bombero de Barcelona desde el 12/08/1966 hasta 01/01/2007

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CAUDAL PRESIÓN

IDEAS DE FORMACIÓN CAUDAL Y PRESIÓN

TABLA DE INSTALACIONES DE ESPUMA

En las líneas* o en las instalaciones* de espuma es donde más variaciones de presión se producen como consecuencia de las diferencias en el caudal nominal de las lanzasel diámetro de las mangueras que componen la línea o la instalación, la presión requerida en punta de lanza y la utilización o no del hidromezclador en el último tramo de manguera, ya que no todos los vehículos disponen de dosificador o proporcionador de espuma en la propia bomba.

En la siguiente tabla se pueden apreciar las diferencias que existen y como en la perdida de carga se suman el número de mangueras y los elementos que componen la instalación obteniendo como resultado la presión que tendrá que proporcionar la bomba para que en punta de lanza llegue la presión deseada.

Líneas*  en su recorrido todas las mangueras que componen una línea son del mismo diámetro

Instalaciones*  en el recorrido la línea de manguera cambia de diámetro o se bifurca

ejemplo:

Las instalaciones de 400 l/min se han de iniciar con mangueras de 70 pero la última manguera ha de ser de 45

400 l/min circulando por una manguera de 45 de 25 metros supone una pérdida de carga de 1,5 bar

400 l/min circulando por una manguera de 70 de 25 metros supone una pérdida de carga de 0,15b

Todas las mangueras son de 70 m/m menos la última que es de 45 (reducción 70a45)

ANGUS TURBEX – CAUDAL 150 L/MIN

GENERADOR DE ESPUMA DE MEDIA Y ALTA EXPANSIÓN HASTA 2OO M3/MIN

LÍNEA DE ATAQUE FORMADA POR CUATRO MANGUERAS DE 45, LO QUE SUPONE UNA DISTANCIA DE 100 METROS

MINI-ANGUS – CAUDAL 150 L/MIN

GENERADOR DE ESPUMA DE MEDIA Y ALTA EXPANSIÓN HASTA 94 M3/MIN

LÍNEA DE ATAQUE FORMADA POR CUATRO MANGUERAS DE 45, LO QUE SUPONE UNA DISTANCIA DE 100 METROS

Ejemplo de cálculo para instalaciones verticales

Para combatir incendios de superficie en recipientes o derrames de líquidos inflamables con espuma de baja expansión, es necesario aplicar un volumen o cantidad de espuma proporcional a la superficie en llamas, a esto se le llama «densidad de aplicación».

BAJA EXPANSIÓN: DENSIDAD DE APLICACIÓN 5 L/MIN POR M2 DE SUPERFICIE EN LLAMAS

EJEMPLO: UN DERRAME DE 12X12 METROS= 144 METROS X 5L/MIN/M2 = PARA SU EXTINCIÓN PRECISARÁ UN CAUDAL DE 720 L/MIN/M2

EL CAUDAL SE CONSEGUIRÁ UTILIZANDO SIMULTÁNEAMENTE CUATRO LANZAS B-2 (200 L/MIN) O DOS LANZAS B-4 (400 L/MIN) QUE PUEDAN PROPORCIONAR EL CAUDAL DE DENSIDAD DE APLICACIÓN  DE

800 L/MIN/M2   (SIEMPRE SE CALCULA POR ENCIMA) 

Cuando hacia de monitor de nuevas promociones de bomberos-conductores, confeccioné un anexo al temario de uso y utilización de las mangueras, en forma de tablas o apuntes personales que resultasen fáciles de memorizar, sin excesivo rigor matemático, redondeando los números con la intención de que al bombero, en especial al bombero que ejerciera de conductor le resultara sencillo el determinar la presión aproximada que tenía que proporcionar la bomba del vehículo, según las características de la  línea o instalación montada.

He de decir que a pesar de la ausencia de rigor científico, los resultados eran satisfactorios, ya que al finalizar el cursode ingreso,todos los bomberos que también eran  conductores de esas promociones, sabían calcular mentalmente la presión aproximada que tenía que proporcionar la bomba para que en punta de lanza llegara la presión adecuada, con independencia del diámetro de la manguera, la alargada de la línea, la altura del punto de ataque con respecto a la bomba, el tipo de agente extintor empleado, (agua o espuma con o sin hidromezclador ).

No he encontrado los apuntes de la forma en que planteaba los ejemplos para que fueran didácticos y se incrustaran en la memoria con facilidad, y la verdad es que no me acaba de gustar como lo he planteado ahora, pero ya llevo demasiados días dándole vueltas y lo voy a publicar en la web tal cual y si más adelante aparecen los apuntes o se me ocurre una mejor exposición, os lo haré saber.

PRESIÓN

Una cosa es la presión que está proporcionando la bomba y que se puede ver en el manómetro de salida de agua y otra cosa será la presión que llegará a punta de lanza, que siempre será inferior como consecuencia de varios factores como:

el rozamiento que produce la velocidad de circulación del agua en las paredes interiores de la manguera, y los codos bruscos que se puedan formar a lo largo de la línea. El aumentar el caudal en la misma manguera supondrá mayor perdida por rozamiento.

el diámetro de la manguera,  con el mismo caudal, a mayor diámetro menor perdida perdida por rozamiento

el número de mangueras que compongan la línea de ataque (línea más larga, más mangueras más perdida )

la altura, la diferencia de nivel del punto de ataque con respecto a la bomba, a más altura más perdida por gravedad (la perdida de carga es la suma de perdida por rozamiento más  perdida por gravedad) 

PRUEBAS DE PRESIÓN

Método empleado para verificar la diferencia que existe entre la presión de salida de bomba y la presión que llegará a punta de lanza, según el número de mangueras que separe ambos extremos.

Hicimos pruebas sobre las perdidas por rozamiento, si bien las diferencias de alargada en los tramos de mangueras que se encuentran en los vehículos de salida, la dificultad en regular lenta y progresivamente las revoluciones de la bomba, las oscilaciones de la aguja del manómetro nos hizo buscar aproximaciones  

PRUEBAS DE CAUDAL    

 Los caudales no siempre coincidían con los valores disponibles o los grabados en las propias lanzas, por lo que en principio probamos cronometrando siempre a la misma presión, a 7 bars en punta de lanza todos los tipos y modelos de lanzas disponibles tanto de agua como de espuma con el método que se puede ver a continuación.

Finalmente adoptando la tabla de Mangueras

TABLA DE CAUDALES Y PERDIDAS DE CARGA EN TRAMOS DE MANGUERAS ARMTEX DE 30 METROS de largo

caudal l/min10020030040050070010001500200030004000
Diámetro de la manguera     PERDIDAS DE CARGA EN BARS por tramo de 30 metros
25 m/m100 l/min
2.5 bars
200 l/min
9 bars
300 l/min
20 bars
3655******
45 m/m100 l/min
0.15 bars
200 l/min
0.37
300 l/min
0.85
400 l/min
1.7
2.5510****
70 m/m**300 l/min
0.15
400 l/min
0.20
0.350.601.22.648.515

Las mangueras del servicio tienen una longitud de 25 metros, por ello se han redondeado los números en las tablas de arriba, para que sea más fácil memorizar las pérdidas de carga en las líneas de ataque.

CALCULAR

Para calcular la presión que se le ha de pedir a la bomba siempre empezaremos por el final, la presión que es necesaria en punta de lanza para disponer del caudal adecuado.

Si nos fijamos la presión en punta de lanza de 6 a 7 bars coincide con independencia del caudal nominal que puede proporcionar la mayoría de aparatos y lanzas de diferentes modelos y opciones.

Con siete bars en punta de lanza tendremos un caudal adecuado para poder atacar incendios con líneas de manguera de 25, con manguera de 45 y con manguera de 70, empleando como agente extintor agua a chorro o pulverizada y también espuma de baja o alta expansión,( la espuma de media expansión precisa «media presión» 3,5 bars) veamos algunos ejemplos.

Pistolas difusoras de caudal regulable, la presión que se determinó como adecuada determinada en punta de lanza coincidía con su caudal nominal (7 bars )

pistola difusora de 25Presión en punta de lanza        7 bars  manguera diámetro 25caudal aproximado 125 l/min perdida por rozamiento 2,5 bars cada 30 metros



pistola difusora de 45 Presión en punta de lanza        7 bars



manguera diámetro 45 caudal aproximado 380 l/min



perdida por rozamiento 1,7 bars cada 30 metros

Lanzas de espuma de baja expansión, la presión determinada en en punta de lanza para cálculos es de 7 bars

lanza de espuma B-2Presión en punta de lanza 6-7 bars   manguera diámetro 45 caudal aproximado 200 l/minperdida por rozamiento 0.37 bars  tramo de 30 metros 
Lanza de espuma B-4
Presión en punta de
lanza 6-7 bars
manguera diámetro 45
caudal aproximado 400 l/min
perdida por rozamiento    
1,7 bars  tramo de 30 metros 

Generadores de espuma de alta expansión con un reducido caudal de agua consiguen gran volumen de espuma, una presión de 7 bars a la entrada del generador garantiza una espuma con suficiente agua para refrigerar además de sofocar



generador de espuma alta expansión Angus Turbex             6-10 bars recomendado 7 bars
manguera diámetro 45caudal aproximado 150 l/minperdida por rozamiento    0.30 bars  30 metros 

generador de espuma alta expansión presión entrada          6-7 bars
manguera diámetro 45 caudal aproximado 150 l/minperdida por rozamiento    0.30 bars  30 metros

Lanza de espuma de media expansión, la presión en punta de lanza ha de ser aproximadamente la MITAD de la presión que se utiliza con lanzas de baja presión, presión adecuada en punta de lanza 3,5 bar

lanza de espuma M-2 Presión en punta de lanza         3-4 bars manguera diámetro 45caudal aproximado 200 l/minperdida por rozamiento    0.37 bars  30 metros
lanza de espuma M-4 Presión en punta de lanza         3-4 bars manguera diámetro 45 caudal aproximado 400 l/minperdida por rozamiento    1,7 bars   30 metros

Hidromezclador, cuando la bomba no dispone de dosificador o proporcionador de emulsor para formar espuma, es necesario intercalar siempre en el extremo de la última manguera un hidromezclador portátil Z-2 o Z-4 según la lanza que se vaya a emplear , la perdida media que supone para los diferentes caudales es de 4 bars (ver tabla de espumas)

hidromezclador 
 Z-2
 manguera entrada 45 200 l/min manguera salida 45    200 l/minperdida efecto venturi          4 bars
 hidromezclador  
Z-4
 manguera entrada 70 400 l/min manguera salida 45    400 l/minperdida efecto venturi          4 bars

PRESIÓN

La presión en punta de lanza será la primera referencia a tener en cuenta  para calcular la presión que ha de proporcionar la bomba

MANGUERAS

El diámetro y el número de mangueras que formaran la línea desde la bomba al punto de ataque

LA ALTURA

La diferencia de altura en que se encuentre la bomba con respecto al punto de ataque.

Cada diez metros de diferencia de altura se le ha de sumar un bar (cada tres pisos un bar)

El agente extintor que se va a emplear (agua o espuma) el tipo de lanza, el número aproximado de mangueras que forman la línea, la altura donde se encuentra el punto de ataque y otros datos que generalmente se resumen en una sola orden escueta pronunciada por el mando de la dotación del vehículo.

Según la tabla de caudales y presiones de las mangueras Armtex, se puede observar que en una línea de treinta metros de manguera de 25, si quieres disponer  en punta de lanza de 100 l/min. la bomba del vehículo tendrá que proporcionar los 7 bars que deseas más los 2,5 bars de perdida por rozamiento del agua con las paredes interiores de la manguera.

 El manómetro de la bomba tendrá que marcar 10,5 bars para que en  una manguera de 25 de 30 metros de largo en punta de lanza se midan 7 bars

 Con este criterio, si lo que se quiere es un caudal de 300 l/min empleando línea de 25 se precisaría el triple de presión en punta de lanza o sea 3×7= 21 bars al que habrá que sumar la perdida por rozamiento, que según la tabla serán 20 bars. por cada tramo de manguera de 30 metros

 El manómetro de la bomba tendría que marcar 41 bars para que en punta de lanza se midan 20 bars

 Se que hay variaciones con respecto a este ejemplo: en las pruebas efectuadas recientemente, parece que la perdida por rozamiento que se aprecia en la realidad es inferior a lo que indican las tablas, no obstante quedan expuestos para que a quien le interese pueda hacer las pruebas que considere oportunas. Sin duda la prueba definitiva será la de llenar el bidón que se muestra en el gráfico – PRUEBAS DE CAUDAL – en 30 segundos, comprobando la presión que marca el manómetro de la bomba en ese momento.

 Los tramos de mangueras para líneas o instalaciones de ataque utilizadas por el Servicio cuando son nuevas son de

   25 m/m de diámetro y 25 metros de largo

   45 m/m de diámetro y 25 metros de largo

   70 m/m de diámetro y 20 metros de largo

 diferencia de altura de la lanza con respecto a la bomba -perdida por gravedad – cada tres plantas  1 bar

 Cada instalación o línea de ataque precisa de un pequeño calculo para hacer llegar a punta de lanza la presión correcta

 pistola de 25    presión 7 bars  manguera de 25 caudal 100 l/min  perdida   2,5 bars
 pistola de 45    presión 7 bars  manguera de 45 caudal 400 l/min  perdida   1,5 bars
 lanza espuma B-2 presión 7 bars  manguera de 45 caudal 200 l/min  perdida   0,30 bars
 lanza espuma B-4 presión 7 bars  manguera de 70-45 caudal 400 l/min  perdida   0,15 y 1,5 bars
 lanza M-2 (la mitad) presión 3.5 bars  manguera de 45 caudal 200 l/min  perdida   0,30 bars
 lanza M-4 (la mitad) presión 3.5 bars  manguera de 70-45 caudal 400 l/min  perdida   0,15 y 1,5 bars
 hidromezclador Z-2 baja ex 7 bars  manguera de 45 caudal 200 l/min  perdida   4 bars
 hidromezclador Z-4 baja ex 7 bars  manguera de 70-45 caudal 400 l/min  perdida   4 bars
 hidromezclador Z-2 lanza M2 3.5 bars  manguera de 45 caudal 200 l/min  perdida   2.5 bars
 hidromezclador Z-4 lanza M4 3.5 bars manguera de 70-45 caudal 400 l/min  perdida   2.5 bars

La alargada puede variar si la manguera ha requerido reparación por cortes o pinchazos

Después de una conversación sobre caudales de las líneas de ataque con un grupo de bomberos, he decidido añadir este dibujo donde de forma gráfica se aprecia la diferencia de caudal que supondrá el empleo en ataque por dos bomberos con línea de 25 y el mismo con línea de 45