Curso online hidráulica. Sumario: 1. Los sistemas montantes. Norma NFPA 14: norma para la instalación de sistemas montantes y mangueras. 2. Pérdida total de presión en tendidos de mangueras complejos. 3. Cálculos para tuberías montantes. 5. Caso práctico: Calcular la pérdida de presión por fricción en la tubería montante. Cálculos en la línea de ataque. Cálculo de pérdida de presión por altura. Cálculo de pérdida total de presión.
CÁLCULOS DE PÉRDIDA DE PRESIÓN POR FRICCIÓN
Tendidos de manguera complejos
1. LOS SISTEMAS MONTANTES
Los sistemas de montantes son tuberías y conexiones de mangueras instaladas en todo el edificio para proporcionar agua confiable para la supresión manual de incendios por parte del departamento de bomberos o personal capacitado.
La norma NFPA 14 (Norma para la instalación de sistemas montantes y mangueras), en su capítulo 6, describe los requisitos de diseño e instalación para sistemas de montantes y mangueras.
Dentro de los sistemas de montantes se pueden dividir en diferentes tipos para delimitar si la tubería está llena de agua (húmeda) o no (seca) y si el agua suministrada para combatir incendios es proporcionada automáticamente por un suministro de agua, como una tubería de suministro municipal o una tanque y bomba contra incendios (automática o semiautomática), o necesita ser proporcionada por autobomba de bomberos (manual).
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Imagen: Sistema con montantes que terminan
en diferentes niveles de pisos
Al diseñar un sistema, primero hay que determinar el tamaño de la tubería de suministro, la ubicación de la conexión de manguera, el tamaño y la presión según la clasificación de la montante.
2. PERDIDA TOTAL DE PRESIÓN TENDIDOS DE MANGUERA COMPLEJOS
Es posible que en las actuaciones en el lugar del incendio, los bomberos se vean obligados a utilizar tendidos de mangueras que pongan a prueba sus habilidades matemáticas.
Dichos tendidos, entre los que se encuentran las tuberías montantes, las líneas de mangueras múltiples de diferentes longitudes y conectadas con acoples “Y”, las líneas de mangueras con cuadros de válvulas y los chorros maestros, obligan a realizar cálculos adicionales para determinar la pérdida total de presión.
3. CÁLCULOS PARA TUBERÍAS MONTANTES
En la mayoría de casos, los cuerpos de bomberos han prefijado las presiones que deberán bombear en la conexión del cuerpo de bomberos de un sistema de tuberías montantes.
Esas presiones se especifican en los PAN (Presión de abastecimiento necesaria) del cuerpo, en la planificación de prevención de incidentes de esa propiedad en concreto o en una placa situada al lado de la conexión del cuerpo de bomberos.
- Para poder determinar la presión necesaria para el sistema de tuberías montantes, es preciso determinar antes la pérdida total de presión.
5. CASO PRÁCTICO
El siguiente ejemplo ilustra el método para calcularla.
Ante las conexiones del cuerpo de bomberos, hay que proceder del mismo modo que con cualquier otro accesorio para mangueras.
≫ Si el flujo supera los 1.400 L/min, añada 70 kPa por la pérdida de presión por fricción de la conexión del cuerpo de bomberos.
Ejemplo 1. Se declara un incendio en el quinto piso de un edificio. La compañía de autobomba se dirige al cuarto piso del edificio y conecta tres mangueras de 15 metros a la manguera de 65 mm en la salida de las tuberías montantes. La manguera está equipada con una boquilla de chorro directo cuyo extremo mide 32 mm de diámetro. El diámetro de la tubería montante es de 150 mm.
¿Cuál es la pérdida total de presión por fricción y la presión por altura en el sistema de tuberías montantes y en la manguera conectada?
Tabla 1. Coeficientes de pérdida de presión por fricción
en líneas de manguera única
L/min = 0,067 d²√ NP
L/min = (0,067) (32)²(√ 350)
L/min = 1.284 L/min
Calculamos la PPF en la tubería montante:
Si cada piso mide 3 metros, se utilizan 9 metros de tubería montante.
C = 0,083 (tabla 1)
Q =L/min／100
Q = 1.284／100
Q = 12,84
L = metros／100
L = 9／100
L = 0,09
FL = CQ²L
FL = (0,083)(12,84)²(0,09)
FL = (0,083)(164,9)(0,09)
FL = 1,23 kPa en la tubería montante
Calculamos en la línea de ataque de 65 mm
C=3,17 (tabla 1)
Q = L/min／100
Q = 1.284／100
Q = 12,84
L = metros／100
L = 45／100
L = 0,45
FL = CQ²L
FL = (3,17)(12,84)²(0,45)
FL = (3,17)(164,9)(0,45)
FL = 235,2 kPa en cada línea de mangueras de 65 mm
Calculamos la pérdida de presión por altura:
EP = (35)(n.º de plantas –1)
EP = (35)(5 –1)
EP = (35)(4)
EP = 140 kPa
Cálculo de pérdida total de presión:
PL = 1,23 + 235,2 + 140 =376,5 kPa
de pérdida total de presión en la tubería montante y en el ensamblaje de mangueras
Uno de los objetivos del ejemplo anterior era demostrar que:
"La pérdida de presión por fricción en las tuberías rígidas es mínima."
En el ejemplo, la pérdida de presión por fricción en la tubería montante era inferior a 2 kPa. Por tanto, no suele ser necesario calcular esta pérdida de presión por fricción porque su efecto sobre el problema al que nos encontramos es mínimo.
El hecho de que las tuberías rígidas, o las conexiones, presentan una pérdida de presión por fricción mínima es un punto fundamental que debe recordarse.
Gracias a este principio, pueden utilizarse acoples de 65 mm en las mangueras de 77 mm con unas restricciones de flujo mínimas comparadas con las de las mangueras de 77 mm con acoples de 77 mm.
