hidraulica

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Tecin Rosenbauer S.A. Notas Técnicas Nº 0130 Realizó ME Revisión 1 Fecha: Junio 1998

DEPARTAMENTO DE CAPACITACIONPrevención de Incendios

Biblioteca Técnica Tecin RosenbauerNota Técnica Nº 0130

LA HIDRAULICA

APLICADA A LA LUCHA

CONTRA

INCENDIOS

1998

TECIN ROSENBAUER S.A.Montes de Oca 6719 –( 1605 ) - Munro –

Pcia de Buenos Aires - Argentina Tel. 54 11 4766 4440 Fax 54 11 4763 4188Dirección Internet : http://www.tecin-rosenbauer.com

Email : [email protected]

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PROPOSITO DE ESTE TRABAJO:

1. RECORDAR LOS CONOCIMIENTOS DE HIDRAULICA GENERAL PARA LAPREPARACION DE CAMPOS DE ACCION DE LUCHA CONTRA INCENDIOPOR MEDIO DEL AGUA

2. HACER UNA PEQUEÑA RESEÑA DE LOS EQUIPOS Y SUFUNCIONAMIENTO PARA EL MANEJO DE AGUA EN LA LUCHA CONTRAINCENDIOS

INTRODUCCION

DE LA DEFINICION DE "BOMBEROS" : "LOS QUE MANEJAN LAS BOMBAS"

QUEDA CLARAMENTE ESTABLECIDA LA RELACION DE LA ACTIVIDAD DELOS QUE LUCHAN CONTRA EL FUEGO Y LOS ACCESORIOS PARA ELMANEJO DEL AGUA EN SUS DIVERSAS FORMAS

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CAPITULO I

1 - EL AGUA

El agua es el elemento más abundante y corrientemente utilizado entre los medios de luchacontra incendios. Su costo es bajo con relación a otros medios, se encuentra en muchoslugares y sus cualidades de extinción son optimas debido a su gran poder de absorción delcalor. El enfriamiento producido por el agua hace perder al fuego su poder energético y retardala combustión.

Para hacer comprensible algunos mecanismos físicos y químicos es necesario conoceralgunas de las cualidades y los comportamientos teóricos de los elementos que nos ocupan.

La capacidad de absorción de calor del agua está determinada por su calorespecifico y su calor latente de vaporización.

El calor especifico del agua,Es la cantidad de calor que se debe aportar a 1 gramo de agua para elevar su temperatura en1 *C, esto es por definición: 1 caloría.-

El calor latente de vaporización del agua,es la cantidad de calor que se debe aportar a 1 gramo de agua a 100*C para transformarlo envapor, esto es 537 calorías.-

Con el fin de visualizar los conceptos anteriores, veremos un ejemplo:

Para llevar un litro de agua (1 Kg) desde 10 *C hasta la evaporación total,Figura 1

Se le debe administrar 627 kilocalorías (627.000 calorías);y esta es la cantidad de calor que debe sacarse de una fuente de calor para conseguir laevaporación.Como referencia considerar que un litro de agua se transforman en aprox. 1700 litros de vapor.

La combustión completa de 1 Kg de leña libera aprox 4000 kilocaloriasFigura 2

Para apagar un fuego de 1 kg de leña se necesitan aprox. 6 litros de agua.

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A fin de dar una idea de magnitudes y haciendo un calculo rápido con materiales conocidostenemos:

Una lanza que proporciona 80 litros/min permite apagar aprox.13 kg de leña, o sea quecon los 3000 litros de agua de un tanque de autobomba se podrían apagar 500 Kg de leña(combustión total). Estos ejemplos son muy teóricos por las siguientes razones:La combustión en general no es completa, además se supone que los bomberos llegan antesque esto ocurra, por lo que la cantidad y tipo de madera en juego puede ser mucho mayor

Por otro lado estamos suponiendo que la totalidad del agua participa en la acción de extinciónevaporándose totalmente. No solamente ocurre que una parte del agua no se evapora, sinoque tampoco llega hasta el fuego.

Figura 3 Figura 4

Además para que el agua produzca el efecto de extinción debe ser administrada con losaccesorios correctos, citamos como ilustración:

lanza chorro niebla,para fuegos de gran superficie de contacto, obtenemos buena refrigeración pero

pobre penetración

lanza chorro pleno,para obtener buena penetración, ataca poca superficie y tiene pobre

refrigeraciónlanzas combinadas, de chorro pleno y de niebla, para baja y/o alta presión

permiten tener las ventajas de ambas opcionesExisten en el mercado actual, diseños que brindan una excelente eficiencia en usoscombinados y que poseen diseños que brindan la mayor comodidad operativa, con mínimafuerzas de reacción y con sistemas de uniones giratorias en las entradas que permiten losgiros sin afectar a la manguera que lo alimenta.

ejemplo: lanza NEPIRO, de alta presión, con sus alternativas de neblina, chorro plano chorro pleno.

La aplicación y ampliación de lo explicado hasta aquí se verá en los próximos capítulos

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2- LOS BOMBEROS Y LA HIDRAULICA

El objetivo de los bomberos es sin duda apagar el fuego. Esta misión se puede realizaren muchas ocasiones por medio de lanzas y del agua, pero es conocido el axioma que no sedebe producir mas daño con el agua que el que produciría el fuego. Por lo tanto lasatisfacción de la labor se consigue cuando se usa la cantidad de agua justa.

Para ello es necesario trabajar con equipo experimentado y aplicar los conocimientosnecesarios para cada función.

El equipo humano básicamente se compone de:El jefe de operación o comandante, que debe reconocer y juzgar la magnitud

del fuego como la cantidad de agua a emplear para manejar el siniestro. Para ello deberá tenerlos conocimientos hidráulicos globales para poder impartir las ordenes correctas.-

El equipo de ataque: que se encarga de preparar el campo de mangueras y laslanzas correctas tanto para el ataque como para el manejo del fuego; esto tiene importanciapara controlar el gasto de agua.

El equipo de alimentación: que deberá preparar la alimentación a las bombasdesde los hidrantes y/o fuentes de agua (cisterna, tanques, ríos, etc.).

El conductor (motorista): se ocupa de manejar las bombas correctamentepara que la distribución del agua sea la ordenada.

Como se puede apreciar, la operación esta ligada fundamentalmente a la hidráulica, por loque consideramos muy conveniente tener presentes los conocimientos que siguen.

CAPITULO II

1 - PROPIEDADES DE LOS LIQUIDOS

En la naturaleza encontramos materiales fluidos y sólidos.Entre los fluidos diferenciamos los gases y los líquidos, donde los gases son compresibles ycambian de volumen y los líquidos si son comprimidos no cambian de volumen, pero ofrecenpoca resistencia a la deformación, en tanto que los sólidos ofrecen gran resistencia a ladeformación

Las moléculas de un liquido tienen adherencia entre sí, que se conoce como viscosidad. Un

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liquido viscoso en movimiento provoca una disipación de energía que es directamenteproporcional a la velocidad del fluido y es nulo en reposo.

Los fluidos (gases y líquidos) se mueven de zonas de mayor presión a las de menor presión.( caso práctico, una pinchadura de neumático)

2- PRESION

Presión se define como la relación entre una fuerza actuante sobre una superficie Fuerza actuante Presión : ----------------------------- Superficie de apoyo

Superficie=100 cm2 Superficie=200 cm2

Peso 10 kgf Peso 10 kgfPresión = -------- = -------------- = 0,1 kgf/cm2 Presión = --------- = ---------- = 0,05 kgf/cm2 Superf. 100 cm2 Superf. 200 cm2

Para un mismo peso que se distribuye sobre diferentes superficies, la presión es menorcuando esta fuerza actúa sobre la superficie mayor.

UNIDADES DE PRESION

La unidad Newton en el sistema internacional (S I) por metro cuadrado se denomina Pascal : 1 Pa = 1 N/m2

esto corresponde a una presión muy débil por lo que se utilizan los múltiplos del Pascal ,hectopascal : 1 HPa = 100 Pa; o sino el megapascal: MPa = 1000.000 Pa

Una unidad muy usada en hidráulica, y que también es múltiplo del Pascal el

1 Bar = 1 bar = 100.000 Pa (aprox.1 kg/cm2) = equivale a 14,5 lbs/pulg.2La unidad del sistema anterior, que aun es muy utilizado es:kilogramo fuerza por centímetro cuadrado

1 kgf/cm2 = 9.81 .10.000 Pa (aprox.1 bar)

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Otra unidad antigua cuyo valor es aproximadamente 1 bar es:

la atmósfera: 1 atm. = 101.300 Pa

Una unidadad muy usada en la practica y que tiene un concepto concreto es la medida enmetros de columna de agua:

10,33 m columna H20 = 1,013 bar = 1 kgf/cm2aproximadamente se toma 1 Bar cada 10 metros de altura de columna de agua

Para los cálculos es indiferente la unidad que se emplea, siempre que sea coherente con lasotras unidades que se utilizan para el resto de los parámetros.

PRESION ATMOSFERICA - PRESION RELATIVA - PRESION ABSOLUTA

LA PRESION ATMOSFERICA es consecuencia del peso de la capa de aire de la atmósfera,que esa aplicada a nivel del suelo, se transmite a todas las superficies con las que esta encontacto.

Esta presión es variable y fluctúa en función de la altitud y condiciones climatológicas. Comodato aproximado, la presión baja de 10 mbars cada 100 m de altura respecto al nivel del mar.

La presión atmosférica normal es de 1013 hectopascal = 1013 mbar.También se mide en altura de una columna de mercurio = 760 mm HgAsí como en metros de columna de agua = 10,33 m H20.

Los instrumentos de unidades de USA, están generalmente indicada en mm de columna

de mercurio, en cambio los de procedencia europeos, están indicadas en Bar o metros

PRESION ABSOLUTA es la que se expresa con respecto al vacío absoluto que para este casoes la presión "cero"

PRESION RELATIVA es la que se expresa con relación a la presión atmosférica -que paraeste caso será el "cero" de referencia.

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Para fijar conceptos:

Presión absoluta = Presión relativa + presión atmosférica

La presión relativa se mide con el MANOMETRO que marca "0" cuando la bomba se encuentravacía de agua y abierta a la atmósferaLa presión atmosférica se mide con un BAROMETRO y es presión absoluta

3- EL CAUDAL

El caudal que circula por un sistema es la cantidad de fluido (volumen)que atraviesa unasección en la unidad de tiempo = Q.Contrariamente a lo que sucede con la presión, el caudal que entra en un sistema es el mismoque sale, circula, se divide, se suma en diferentes ramas, dentro del sistema. Es decir todo elcaudal que entra debe salir.

UNIDADES DE CAUDAL

La unidad del sistema internacional

metro cubico por segundo = m3/s es una unidad muy grande

En la práctica se usan unidades más fáciles de medir:

metro cubico por hora : 1 m3/h litro por minuto: 1 l/min

RELACION ENTRE CAUDAL Y VELOCIDAD DE UN LIQUIDO

Dentro de un conducto por el que transita un caudal Q, el liquido fluye y tiene una velocidad encada punto.

La sección transversal "S" a través de la que circula el liquido permite considerar una velocidadmedia "Vm" en un régimen permanente tal que

Q (m3/s) Vm (m/s) =------------------ S (m2)La velocidad indicada es un promedio para simplificar cálculos y la comprensión del concepto,

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pero en realidad varia entre casi nulo en la periferia y el máximo en el centro del conducto

La formula de la velocidad nos muestra que a cada cambio de la sección de un conducto,corresponde una velocidad (a caudal cte)

Conducto divergente Conducto convergenteLa velocidad disminuye conforme La velocidad aumenta conforme aumenta la sección disminuye la sección

4- LA ENERGIA

En hidráulica, la energía en un punto de un fluido esta referida a un peso, se la denominaenergía ponderal o más comúnmente energía masica y se representa por una altura; sedenomina " carga."

La CARGA en un punto se compone de diferentes tipos de energía que se presentan en elsiguiente cuadro:

Tipo de energía Altura equivalente Observaciones másica

P P = presión en el punto de presión ------ W W = peso volumetr

de posición Z Z = cota del punto al nivel de referencia

V =velocidad del V 2 fluido en el punto de velocidad ------ 2 g . g =aceleración gravedad

El total de la energía másica de presión y de posición representa la parte de energía potencialy la energía de velocidad la energía cinética. La formula general de la "carga" es:

H = Z + P/W + V2 /2g

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5 - LA POTENCIA

La POTENCIA es la energía en relación al tiempo, se representa W y la unidad es el Watt (W),también se usan las unidades practicas

1 KW = 1000 W y 1 CV = 0,736 KW

Usando estas unidades, la formula de la potencia utilizable es:

W = P . Q / 36 donde W = kW ; P =bar ; Q = m3/h

W = P . Q/26,5 donde W = CV ; P =bar ; Q = m3/h

6 - LOS APARATOS DE MEDICION

A) MEDICION DE LA PRESION

Los instrumentos para la medición de la presión en la practica de los bomberos son losmanómetros , vacuómetros y manovacuómetros y sirven para medir presiones a partir de lapresión atmosférica.Están marcados en las unidades: Bar, kg/cm2, o en algunos casos en las medidas inglesas:Libra/pulgada cuadrada = lb/ inch

Barómetro a mercurio Manómetro Tubo en ULa presión atmosférica medida en mm de HG La presión es proporcional al Delta de Presión

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Principio de funcionamiento de un manómetro a Bourdon.La presión del fluido deforma la lámina metálica, esta deformación a través de un mecanismode bielas y cremallera mueve el agua que lee los valores de la presión.

Los manómetros que sirven para medir presiones superiores a la presión atmosférica son losmanómetros a presión, normalmente llamados manómetros,Los destinados a medir presiones inferiores a la presión atmosférica se denominanvacuómetros y los aparatos mixtos son llamados manovacuómetros.

B) MEDICION DE CAUDAL

El método más sencillo es medir el volumen que se obtiene en una unidad de tiempo, usandoun recipiente calibrado y un cronometro

Otro método para medir el caudal de un hidrante es usar un contador de agua (mide volumen)y con un cronometro controlar el tiempo con lo que se obtieneQ = V/sOtro método en un sistema de tuberías es usar un pico calibrado y medir la presión de salida,así con la ayuda de un ábaco se puede obtener el caudal. O bien, conocida la presión y eldiámetro de la boquilla calibrada , se puede con una tabla, encontrar la presión.

También utilizando la fórmula

Q= 0,207 x d2 x √√√√ H,

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podemos encontrar el caudal

donde:

Q es el caudal en litros por minuto,d es el diámetro de la boquilla al cuadrado,H es el valor de la presión, expresado en metros de altura de agua y0,207 es una constante.

Finalmente existen aparatos de lectura directa que son en principio un contador de aguaconectado a una calculadora que transforma directamente la lectura en unidades de caudal.

CAPITULO III

LAS FUENTES DE AGUA

Las fuentes de agua son los elementos primordiales para establecer un campo de lucha contraincendio pues son las que determinan la cantidad de agua disponible para la extinción.

Analizaremos tres fuentes que se encuentran solas o combinadas:fuentes naturales; fuentes artificiales y redes de aducción.

En esta publicación nos referiremos solamente a los conocimientos esenciales para lautilización de estas fuentes en tanto que es motivo de otras publicaciones la formación ypresentación de un campo de lucha contra incendio que abarca el listado completo de lasfuentes involucradas, sus características y condiciones reglamentarias, normas, etc.

1 - FUENTES DE AGUA NATURALES

Se consideran fuentes naturales de agua para uso de bomberos, los ríos, estanques, lagos,canales entre otros. Estas fuentes no son siempre directamente utilizables, por lo que paraasegurar su disponibilidad en zonas de riesgo, se deberá prever un accesocon cualquier tiempo, mantener un gálibo de circulación de 2 m para motobombas y 3 m paraautobombas, estudiar las modificaciones de niveles y lugar de toma de agua entre otros. Lautilización de estas fuentes por una bomba solo será posible conuna buena aspiración de las bombas, tuberías de succión con filtros y/o flotadores paraasegurar una toma de agua segura.

2 - FUENTES DE AGUA ARTIFICIALES

Consideraremos como fuentes artificiales a aquellas obras realizadas especialmente para lalucha contra incendio, a excepción de las redes de aducción. Como característicosmencionaremos piletas, tanques aéreos o subterráneos y los pozos conectados a la napafreatica; -estos últimos los veremos a continuación-.

POZOS : La napa freática, ese enorme reservorio de agua subterránea se encuentra en ciertasregiones con niveles cercanos al pisoEsto hace atractivo a perforar pozos y utilizarlos para aspirar agua para los bomberos u otrosusos.

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Para que estos pozos sean aptos para los bomberos, deberá conocerse el rendimiento y lasvariaciones del nivel útil, que son consecuencia de la velocidad de reposición del agua, lo quedefine el caudal de trabajo,. Véanse las figuras

3.-REDES DE ALIMENTACION DE AGUA

Una red de alimentación de agua es un conjunto de bombas, tuberías, depósitos y accesoriosque permite la distribución de agua domestica e industrial y para los casos excepcionales paraagua de incendio.

Una red se compone globalmente de:

--una estación de bombeo conectada a una fuente (río, pozo, etc.)--uno o varios depósitos aéreos o subterráneos que sirven como reserva de agua y/o para la regulación.--un conjunto de tuberías que interconectan los equipos arriba mencionados y las tuberías de distribución hacia los usuarios.

Definición de las tuberías de la figura

1. -conducto de alimentación, conectan las zonas de captación a los depósitos y a la red de distribución 2.- conductos principales - forman un anillo de distribución pero sin conexión a los usuarios 3.- conductos de distribución - sirven a la distribución de agua a las ramas y a los hidrantes 4.- ramas de distribución sirven a los usuarios

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Las redes pueden tener diferentes conceptos de armados, según los las necesidades y loscostos, mencionaremos los clásicos:

• Red de anillo, como lo muestra la figura• Red tipo antena: Los ramales parten de un conducto principal• Red tipo malla: En este esquema los ramales se comunican entre ellos lo quepermite una alimentación más eficiente y tiene doble alimentación desde depósitos noalineados. Este sistema es más costoso.

VELOCIDAD DEL FLUIDO

Las redes de distribución se calculan de manera que a caudal maximo.la velocidad del agua enla cañería no sea mayor que 2 a 2,5 m/sComo ejemplo haremos un calculo para una cañería de diámetro 80 mm

Qmax = V max x S = 2,5 x 0,08 x ¼ x Ò = 0,01215 m3/s ~ 45 m3/h

CAUDAL DE UNA TOMA DE AGUA

Las toma de agua para uso contra incendio que se encuentran sobre una red de distribuciónpueden ser: bocas de incendio o hidrantesLa calidad de la toma esta dada por el caudal que puede suministrar, y este tiene relación conla presión de la tubería.En la figura se presenta una curva como ejemplo de un hidrante, como limites se puedeobservar que con presión máxima de la red, (presión estática) el caudal es nulo "0", y con la

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boca totalmente abierta (presión de salida nula) el caudal es máximo.

Nota: A fin de no confundir al lector dejamos aclarado que no solamente los tipos de hidrantesy la presión son los parámetros determinantes de la curva sino también la ubicación en la red yla calidad del suministro. Por lo tanto "cada hidrante tiene su curva característica de caudal -presión.

GRAFICO N* 1 Curva caudal-presión de un hidranteCAPITULO IV

BOMBAS Y CEBADORES

1 - PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE LAS BOMBAS

La utilización de las bombas esta muy generalizada, permiten el movimiento de fluidos, tantogaseosos, líquidos o mixtos.

Una bomba es una maquina que desplaza un fluido de un lugar a otro.Una bomba de incendio es una maquina hidráulica que modifica, aumentándola, la energía deuna vena liquida que la atraviesa. Estudiaremos las bombas a pistón, los eyectores, las bombas centrifugas y sus accesorios,en particular los cebadores.

1 - LA BOMBA A PISTON

Este tipo de bomba fue la primera utilizada por los bomberos. en la actualidad solo se usa paracasos particulares . El estudiarla a parte de hacer historia, permite comprender algunosprincipios de los flujos.

Recordemos que un liquido fluye siempre de una zona de alta presión hacia una de menorpresión, y recordemos también que en todo punto en contacto con la atmósfera reina la presiónatmosférica. Las figuras ilustran el funcionamiento de la bomba a pistón. Se observa el pistónque tiene movimiento alternativo y las válvulas A y B que se abren y cierran según la presióndel liquido dentro de la bomba.

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Posición 1 Posición 2 Posición 3

Posición 1 - EN REPOSO:el pistón esta inmóvil y las válvulas sobre sus sellos, el sistema esta en equilibrio: no fluye

Posición 2 - - AL TIRAR DEL PISTON HACIA ARRIBA:aumenta el volumen dentro del cuerpo de la bomba y la presión de hace menor que la de latubería, lo que provoca la apertura de la válvula de admisión "A" y el agua fluye hacia elcuerpo de la bomba hasta igualar las presiones.

Posición 3 AL EMPUJAR EL PISTON HACIA ABAJO:aumenta la presión dentro de la bomba por la disminución de volumen y provoca la apertura dela válvula de expulsión "B" dejando pasar el agua hacia la tubería de circulación

NOTA : Este mismo funcionamiento es valido para gases en lugar de agua - Recordar: fluidos. Ejemplo: inflador de bicicleta.

El caudal de la bomba a pistón depende del volumen del cuerpo de la bomba y de lavelocidad del pistón. Como inconvenientes de la bomba a pistón aparece la fluctuación de lapresión con cada movimiento y el peligro de roturas al trabajar con caudal cero por tenercerrado el conducto de expulsión.

2.- EL EYECTOR , DOSIFICADORES DE LINEA o VENTURI

El eyector es un dispositivo utilizado por los bomberos, trabaja tanto con agua como congases. Se utiliza generalmente para los proporcionadores de emulsor, lanzas de espuma, paracomplemento de las bombas centrifugas

Esquema del funcionamiento de un eyector

Un eyector es un dispositivo que utiliza las propiedades dinámicas de los filetes líquidos paraponer en movimiento un fluido envolvente aspirándolo por el efecto Venturi.

La contracción brutal del filete de fluido dentro de una tobera de inyección aumentaconsiderablemente la velocidad del mismo. La presión del fluido propulsor se hace muy débil ypermite la aspiración por inducción de un liquido envolvente. La mezcla del fluido continua

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atravesando un difusor donde pierde velocidad y vuelve a ganar presión.

Gráfico Nº 1El gráfico Nº 1, muestra la evolución de la velocidad y de la presión del fluido motor y del fluidoaspirado a medida que atraviesa al eyector.

En un sistema como el presentado, el caudal Qm entrega una parte de su energía inicial Emal caudal aspirado Qa lo que hace aumentar su energía inicial Ea. A la salida del eyector loscaudales Qm y Qa alcanzan a un nivel de energía común Er. Luego de pasar el sistema sepuede decir que

- el caudal motor Qm a perdido la energía Em - Er- el caudal aspirado Qa ha ganado la energía Er - Ea

Esta transferencia de energía no se puede hacer sin una perdida de rendimiento de aprox. 30al 35 %.

Si llamamos "M" a la relación Qa/Qm y por "N" a (Er-Ea) / (Em-Er)el rendimiento de un eyector es

Qa (Er - Ea) = ---- x ----------------- = M x N Qm (Em - Er)

Los gráficos que siguen muestran el rendimiento ´ en función de M y N para dos familias deeyectores con relación de secciones Sa/Sm diferentes, donde Sa es la seccion del orificio alfluido aspirado y Sm a la sección del orificio del fluido motor.

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gráfico nº 2 gráfico nº 3

El gráfico N* 2 corresponde a una familia de eyectores para aspirar grandes cantidades deagua y con una presión de salida muy débil, por ejemplo para vaciar un sótano.

El gráfico N* 3 corresponde a la familia de eyectores para proporcionar emulsor para mezclarloy formar espuma, es decir que el caudal de succión es pequeño y la presión de salida todavíaes importante.

Para que un eyector pueda funcionar correctamente se debe tener cuidado de no destruir elefecto Venturi, para lo cual:

--- no se debe frenar la salida del fluido --- esto se produce si el caudal que se forma en eleyector (Qm + Qa) no se puede evacuar por el sistema. En este caso se produce un retrocesoy el exceso rebalsa = no se produce aspiración, por el contrario seaporta fluido motor al emulsor.- ( es decir se envía agua al emulsor)

Este es el caso típico cuando se intenta utilizar una lanza con una descarga menor que lo quealimenta el eyector (comúnmente llamado dosificador), o se le coloca excesiva longitud demangueras entre el eyector y lanza, o existen elevaciones de la lanza, o extrangulamientos dela manguera entre el dosificador y la lanza, lo que produce una pérdida de carga generandocontrapresión.

3- LA BOMBA CENTRIFUGA

La mayoría de las instalaciones contra incendio se equipan conbombas centrifugas. Estas actúan sobre los líquidos por medio de la fuerza centrifuga paraaumentar su velocidad, son bombas cinéticas. Constan básicamente de un impulsor (rueda conalabes) y de la voluta (cuerpo de la bomba), así como también de un difusor(rueda fija con alabes) entre la voluta y el impulsor .

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Abertura central alabes

* El impulsor gira sobre su eje a gran velocidad. El agua que penetra por la abertura central esarrojado hacia la periferia pasando por los alabes, por acción de la fuerza centrifuga. Laeyección del agua crea una ligera depresión en la boca de entrada que permite que el agua delexterior penetre a la bomba.

• La voluta tiene tres objetivos: - canalizar el agua hacia la salida de la bomba - reducir las turbulencias - reducir la velocidad del agua, fenómeno que se produce al aumentar la sección de la venaliquida hacia la salida

• El difusor, cuando existe, tiene un rol complementario a la voluta, reduce la turbulencia ytambién la velocidad del agua.

Se puede preguntar cuál es el interés de aumentar considerablemente la velocidad del filetede agua en el impulsor para luego volver a reducirla en el difusor de la voluta, la energíacinética . Por lo tanto: el impulsor transmite una energía al agua haciéndole perder energíacinética. Esta energía cinética perdida se transforma obligadamente en otra forma de energía,

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en este caso, es la energía potencial y esta se materializa en un aumento de la presión.

Bomba Rosenbauer Serie NH de Alta y Baja Presión simultánea

RESUMIENDO : una bomba centrifuga es una maquina hidráulica que hace aumentar lapresión de una vena liquida que la atraviesa.

Evolución de la presión durante el pasaje en los diferentes elementos que constituyen labomba centrífuga

Succión Impulsor Difusor

CAPITULO V

LA SUCCION Y LA ALTURA DE ASPIRACION

La condición esencial para que el funcionamiento de una bomba sea posible es que seproduzca la transmisión de la energía cinética. Para ello es necesario que se realice elcontacto entre el agua y el impulsor . Esta fase que asegura el contacto entre el liquido y elimpulsor es la fase de cebado (succión).

En la practica corriente encontramos tres casos de succión relacionados con la alimentaciónde la bomba.-

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1. - ALIMENTACION DE LA BOMBA DESDE UNA CISTERNA

El nivel de agua de la cisterna se encuentra por encima del eje de la bomba por lo que elagua se escurrirá naturalmente hacia la bomba por la abertura de entrada y por el principio delos vasos comunicantes se produce el contacto del agua con las paletas, por consiguiente, lafase de cebado se ha realizado.

El funcionamiento de la bomba se realizara sin problema siempre que el caudal de entrada seaigual al de salida.

Si el conducto de succión esta correctamente dimensionado el conductor tendrá que cuidarsolamente que las válvulas en el ramal de succión estén bien abiertas para asegurar unacorrecta provisión de salida.

En general la fase inicial de cebado (alimentación) se realiza sin problema, pero para que elfuncionamiento permanente sea correcto, es necesario que el caudal de salida pueda ingresara la bomba, para ello recordemos: -un hidrante tiene un caudal limite, el caudal máximo se obtiene con presión de salida "cero"

-la presión de un hidrante disminuye cuando el caudal demandado aumenta.

-cuanto mayor sea la distancia entre el hidrante y la bomba, tanto mayor serán las perdidas decarga en la línea de alimentación. Estas perdidas pueden llegar a ser limitantes en el caso dela demanda de grandes caudales.-

En el caso que la demanda sea mayor que la posibilidad de alimentación, se produce en labomba un vacío que se transforma en un fenómeno alternativo de cebado y descebado lo quees perjudicial para la bomba y la calidad de la prestación.

Este fenómeno se llama “CAVITACION” .

Es posible evitar parcialmente este inconveniente con la ampliación de las posibilidades dealimentación, reduciendo la presión de salida o reduciendo el caudal de descarga

2 - ALIMENTACION DESDE UNA RED BAJO PRESION

En el caso de una alimentación desde una red (red urbana, red industrial), la presión delhidrante es mayor que la presión de entrada de la bomba, por lo que el agua inundara elcuerpo de la bomba, por consiguiente, el cebado esta realizado.

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Asimismo llamamos la atención que algunas líneas industriales tiene una gran presión en loshidrantes, lo que puede ser perjudicial para la bomba y sus componentes. Sería interesantecuidar que la presión de entrada a la bomba sea inferior a 5 o 6 bar.-Tengamos en cuenta que esta presión de alimentación se suma a la presión que genera labomba, obteniendose de esta forma presiones elevadas.

3. - ALIMENTACION DESDE UNA NAPA DE AGUA

Una bomba alimentada desde una napa de agua cuyo nivel es inferior al del eje de la bomba,se encuentra: en aspiración.

La presión dentro de la bomba es la atmosférica, lo mismo que en la superficie de la napa

Por lo que no hay un movimiento natural del agua hacia la entrada de la bomba . Para crearun escurrimiento de succión se deberá crear una zona de depresión en la bomba, de estaforma se producirá la succión de cebado , (formación de zona de vacío –depresión - dentro dela bomba )

Para obtener la depresión se evacua el aire dentro de la bomba y la línea de alimentación, deesta manera el agua de la napa ocupara el volumen del aire desalojado y se produce elcontacto del agua con la paleta del impulsor. La obtención del vacío para la succión se realizapor medio de un elemento accesorio exterior a la bomba; lo denominamos "cebador".

CAPITULO VI

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LOS CEBADORES.

Un cebador es un accesorio de bomba centrifuga cuya finalidad es crear un vacíodentro del cuerpo de la bomba y de la línea de aspiración a fin de permitir que el agua de lanapa de alimentación empujada por la presión atmosférica se escurra hasta el impulsor.

Una vez que el contacto agua-paleta impulsor se produce, se puede prescindir del cebadorpues su función se ha terminado.

La calidad de un cebador se evalúa con relación al tiempo que es necesario paraobtener el "cebado" de la bomba. Las exigencias de las distintas normas fijan los tiemposmáximos en segundos del cebado con relación al caudal de las bombas.

Estudiaremos a continuación tres de los tipos de los cebadores más usuales:1- cebador a eyector de gases de escape2- cebadores por bomba de paletas3- cebadores por pistón de doble efecto

1. - CEBADOR - EYECTOR A GAS DE ESCAPE (actualmente en desuso)

Es una bomba del tipo eyector (véase punto IV-2) donde se utiliza como fluido propulsor losgases de escape del motor de accionamiento de la bomba

Los gases de escape provenientes del motor por la tubería A, son forzados a pasar por latubería con eyector B, donde aumenta su velocidad. Al pasar por el eyector se crea unadepresión que permite aspirar el aire contenido en la línea de succión (hasta que llegue agua),produciéndose el cebado.

La eficacia del cebador esta ligada directamente a la velocidad de los gases de escape, sea ala velocidad del motor, obteniéndose el rendimiento máximo con la velocidad máxima del motor

Una vez terminado el ciclo de cebado se debe permitir pasar libremente los gases de escapepor el silenciador, con la apertura de la válvula y el cierre de la válvula de cebado,-caso contrario se produce el ahogo del motor-.

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Tecin Ros

Nota: estos sistemas ya no son utilizados por sus fallas a través del tiempo

2. -CEBADOR CON BOMBA DE VACIO A PALETAS

Estos sistemas son accionados generalmente por un motor eléctrico de 12 o 24 volt , consisteen un sistemas de paletas que por velocidad centrífuga se desplazan dentro de un cilindroarrastrando en su giro el aire que succiona desde la bomba y sus conductos de succión.

Deben estar estas paletas lubricadas para evitar desgaste de las mismas sobre el interior delcilindro y a su vez actuar como elemento de sellado. Para ello dispone de un reservorio deaceite que debe tener siempre aceite ( la falta del mismo no permite hacer un buen cebado yproduce desgaste de las paletas )

3 - SISTEMA DE VACÍO POR BOMBA A PISTÓN DE DOBLE EFECTO

Consiste en una bomba de vacío que posee un pistón de doble efecto que se activa a voluntaddel operador a través de algún sistema de acople (electromecánico, mecánico, etc.) que poneen marcha un eje que posee una leva que hace mover alternativamente a dos pistones ( uno acada lado, opuestos 180º ) y que por un sistema de válvulas de admisión y escape succiona elaire del cuerpo de la bomba y sus manguerotes de succión, arrastrando al agua al interior de labomba.

Línea de vacío

depresión

Placas de goma

Pistones

enbauer S.A. Notas Técnicas Nº 0130 Realizó ME Revisión 1 Fecha: Junio 1998

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El funcionamiento de la bomba de vacío de doble efecto consiste en una excéntrica que estáentre los dos pistones y al girar mueve alternativamente a los pistones a cada lado,comprimiendo al aire contra las placas de gomalas placas de goma actúan como válvulas, que alternativamente se abren y se cierran, estemovimiento alternativo extrae el aire de la bomba de agua y de los conductos dejándola listapara operar.

Es un sistema muy eficiente y actualmente utilizado por la mayoría de los fabricantesreconocidos de bombas de incendio

SISTEMA AUTOMATICO DE ACCIONAMIENTOExisten dentro de estas bomba de vacío, algunos dispositivos como para optimizar ysimplificar el uso por parte de los bomberos, como el sistema de desacople o acopleautomático de la bomba de vacío.

Este dispositivo está ilustrado en las dos figuras siguientes y actúa por la misma presión deagua.

1) En esta figura se observa el dispositivo que consiste de un cilindro con un pistón y su eje.Cuando en la bomba de incendio se genera presión ( 1 Bar) por que ya tiene agua en suinterior, la fuerza que genera sobre el eje del pistón es suficiente para desconectar la bombade vacío.

2) Una vez alcanzado el 1 bar de presión positiva dentro de la bomba un pistón mueve elaccionamiento desconectando automáticamente el sistema de vacío.

Este dispositivo se acopla automáticamente si por alguna razón dentro de la bomba se quedasin agua.

3. - ALTURA DE ASPIRACION **

¿La altura de aspiración, tiene límites?. Tanto las experiencias prácticas como el análisisteórico nos muestra los límites de la altura de aspiración.

Excéntrica

Salida del aire

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La altura que separa la superficie libre de la napa de agua y el eje de la bomba se denomina"altura de aspiración". Mas exactamente, altura geométrica de aspiración H.G.A.

Esta altura tiene valores limites teóricos y la aspiración depende de factores óptimos queintervienen en el proceso de cebado, a saber:

• presión atmosférica normal de 1013 mbar• un cebador capaz de crear un vacío de 0 bar• agua a temperatura de 4º C• ubicación con respecto al nivel del mar• líneas de aspiración y válvulas perfectamente estancas

En estas condiciones la altura máxima de aspiración (succión y/o cebado) es de 10,33 m, estocoincide con las experiencias de Toricelli que determinó este valor para la presión atmosférica.

Altura teórica máxima de aspiración 10,33 metros

** ver nota técnica Tecin Rosenbauer ME Nº 0109, donde se detallan mayor datos derendimientos en función de alturas de succión

ALTURA PRACTICA DE ASPIRACION

La altura máxima ideal no se consigue en la practica debido a diversas causas:

- el cebador no puede crear el vacío ideal de 0 bar- el razonamiento teórico considera que el agua esta inmóvil pero en realidad estafluyendo durante el proceso de cebado lo que implica una perdida de energía por frotamiento,la temperatura de la bomba no esta generalmente a 4º C sino a mayor, frecuentemente a 15ºC . Esto produce una evaporación en la línea de aspiración y crea una presión contraria alvacío. La presión atmosférica no es siempre 1013 mbar, puede ser menor y varia también conla altitud- la línea de aspiración, el cuerpo de la bomba y los diferentes accesorios pueden no

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ser perfectamente estancos , lo que disminuye el vacío generado por el cebador

Las condiciones mencionadas hacen que en la practica se puede obtener una alturageométrica de aspiración no mayor de 7,5 m. El buen funcionamiento de la bomba no seresume a tener un buen cebado sino que se debe asegurar que la expulsión no sea mayor quela alimentación. De esta forma se evita la cavitación que en general aparece con los grandescaudales y gran altura de aspiración.

INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA

Sabemos que a la presión atmosférica, el agua hierve a 100 º. ¿Pero que ocurre cuando lapresión decrece ? Las experiencias muestran que la temperatura de ebullición decrece con ladisminución de la presión. Con el vacío el agua tiene tendencia a evaporarse y estavaporización será más importante con el aumento de la temperatura.-

Curva de la tensión del vapor de agua

A 20ºC, la tensión de vapor es de 0,25 mCAA 50ºC, la tensión de vapor es de 1,30 mCA

Este fenómeno es importante en hidráulica pues influye en la altura de aspiración: es unaventaja para el cebado. Recordemos que en una línea cerrada la vaporización produce unapresión que contrarresta la acción de la presión atmosférica. Si observamos los resultados dela experiencia de Toricelli con agua a diferentes temperaturas , vemos que:

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Influencia de la tensión de vapor en la altura de una columna de agua

A 20 ºC la altura geométrica máxima de aspiración es de 10,08 mA 50 ºC la altura es de 9.03m

Los bomberos en general trabajan con agua entre 0 y 30º C, por lo cual la variación de alturallega a un máximo de 0,45 m

INFLUENCIA DE LA ALTITUD

Contrariamente a la tensión de vapor que afecta a la presión interior de la línea de aspiración,la altitud tiene un efecto sobre la parte exterior:"la presión atmosférica disminuye cuando la altura sobre el nivel de mar aumenta".

Por lo tanto la presión atmosférica ya no será de 10,33 m de columna de agua, sino serámenor en aprox. 1,25 m cada 1000 m de diferencia de altitud con referencia al mar. Estainfluencia puede ser más importante que la de la evaporación por diferencia de temperatura,especialmente en zonas de montaña.

Podemos utilizar una fórmula empírica que nos da una aproximación de la diferencia de altitud

H altitud = 1,25 Z donde H altitud en mCA (metros de columna de agua) Z km ( kilómetros)

Ejemplo:

¿Cual es la altura geométrica máxima de aspiración a 1500 metros de altitud?

La presión atmosférica a nivel del mar es de 1013 mbares

H.G.A. max 1500 m = H:g:A. Max. 0 m – H altitud;H.G.A. max 1500 m = 10,33 m – (1,25 x 1,5) m;

H.G.A. max 1500 m = 8,43 m

Si este análisis lo hacemos a una altura de 4000 mts. aprox. sobre el nivel del mar ( ejemploLa Paz, Bolivia), vemos que la máxima altura de aspiración teórica es de 5,33 metros.

La influencia de la altitud sobre la altura geométrica máxima de aspiración es mas significativaque la influencia de la temperatura en la aplicaciones de los bomberos.

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Esta es una constante que afectará según dicha posición geográfica y es muy importante quelos bomberos tengan en cuenta esta corrección.-

El efecto de la temperatura del agua y la altitud se acumularán y serán factores que afectaránla altura de aspiración.

Todos estos factores afectarán al rendimiento de la bomba y puede someterla a condicionesde cavitación, que pueden llegar a dañarla.-

4.- CAVITACION

Los aspectos prácticos de la cavitación se verán en el capitulo referidos a rendimientos delas bombas y la parte teórica que se trata a continuación:

Con el agua a 25ºC y una H.G.A. de 6 m, la presión teórica máxima de entrada a la bomba es de 4,08 m

Con el agua a 25ºC y una H.G.A. de 3 m, la presión teórica máxima de entrada a la bomba es de 7,08 m

En régimen estático ideal, la presión de entrada a la bomba es igual a la altura de la columnade agua proveniente de la presión atmosférica corregida por los factores de temperatura yaltitud

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En régimen dinámico, cuando la bomba entrega caudal, este valor de la presión de entradaes menor debido a:• la puesta en movimiento del agua necesita una cierta energía cinética que provendrá de

una transformación de energía de presión;• la perdida de carga en la línea de aspiración que aumenta con el caudal y la línea de

aspiración• la perdida de carga a la entrada de la bomba para que el agua llegue a contactar a las

palas del impulsor. Esta perdida de carga aumenta considerablemente con el aumento decaudal

Si se tienen en cuenta estos factores, puede ocurrir que la presión de entrada al impulsor seamuy débil e inferior a la tensión de vapor del agua a la temperatura considerada. Veamos queocurre entonces.

• El agua se vaporiza y aparecen burbujas de vapor en la vena liquida. Luego de pasar por elimpulsor la presión aumenta y vuelve a ser superior a la de la tensión de vapor - por lotanto las burbujas se reabsorben produciendo cavidades.

• Esta producción de cavidades en las descargas generan choques muy violentos (ruidosos)y corrosiones mecánicas que pueden averiar considerablemente los órganos de la bomba.

El fenómeno se denomina "cavitación" y en la practica aparece cuando se trabaja congrandes alturas de aspiración y grandes caudales de salida. O bien si existen obstrucciones enlas válvula de alimentación o de succión. Como es poco probable que se pueda accionar sobrela altura de aspiración, se debe reducir el caudal de expulsión a fin de evitar la cavitación . Enalgunos casos se puede mejorar el caudal de entrada aumentando el diámetro de losconductos de succión.

El problema de la cavitación es a veces descuidado por los bomberos, pero sin embargo esmuy importante pues la bomba no puede trabajar a plena capacidad si está en zona decavitación. Además de los daños que pueden producir en la bomba.

Es decir, las situaciones de cavitación pueden presentarse si:

Si pretendemos descargar mas agua de la que es capaz de succionar la bomba

A las condiciones de succionar le afectan:

• Diseño de la bomba centrífuga• Demasiada altura de succión,• Mayor caudal de descarga de lanzas que el caudal de la bomba• La temperatura del agua,• La presión barométrica y altitud con respecto al nivel del mar.• Insuficiente diámetro del conducto de succión• Excesiva longitud de manguerotes de succión y con rugosidades internas• Válvula de retención con filtro de menos sección útil y/o que tenga obstrucciones

LAS CURVAS CARACTERISTICAS DE LAS BOMBAS CENTRIFUGAS

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A continuación presentamos diagramas que muestran como evoluciona la presión con elcambio del caudal en una bomba a velocidad constante

Bomba a velocidad constanteVálvula cerrada, máxima presión válvula abierta, mínima presión

Cuando la válvula de expulsión esta cerrada, el caudal es nulo y la presión es máxima. Amedida que se abre la válvula el caudal aumenta y la presión decae.

Analizamos un diagrama de una bomba a velocidad constante que muestra la variación de lapotencia absorbida con relación a cambio de caudal. Se observa que la potencia aumenta conel aumento del caudal (apertura de válvulas)

1.- CARACTERISTICAS CAUDAL-PRESION

El diagrama que sigue presenta algunas características de caudal-presión a diferentesvelocidades de rotación de la bomba.El eje horizontal esta graduado en l/min y corresponden al caudal. El eje vertical esta graduadoen m.col H2O (metros de columna de agua) y corresponde a la altura manométrica total(HMT). Esta altura manométrica total corresponde:

• en aspiración, a la altura geométrica de aspiración (HGA) incrementada con la presión deexpulsión expresada en metros de columna de agua (1 bar ~ 10 mts colH2O);• en expulsión con alimentación desde una cisterna o de una red, a la presión realmenteprovista por la bomba. ( la suma de la presión de entrada mas la que genera la bomba)

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Cada curva corresponde a una característica caudal-presión para la velocidad (en rpm)indicada de la bomba. Esta velocidad no siempre es igual a la del motor pues el accionamientode la bomba puede realizarse por intermedio de una caja de transmisión.

Analizando el gráfico podemos determinar las condiciones de los diferentes puntos marcados

Punto r..p.m bomba H.M.T mts. (m.col H2O = bar)

A 3500 55 5,5 B 4000 89 8,9 C 4500 112 11,2 D 5000 142 14,2 E 5500 172 17,2

La altura manométrica total de 17,2 bar correspondiente al punto E es la máxima posible paraesta bomba cuando el caudal es de 750 l/min.

• si la bomba esta en succión desde -6 m , entonces la presión de expulsión máxima para uncaudal de 750 l/min será de: 172-6 = 166 m.col H2O =16,6 bar

• si la bomba esta conectada a un hidrante con presión de 2 bar a 750 l/min, la presión deexpulsión máxima será de 17,2 + 2 = 19,2 bar

• La bomba puede proporcionar 1500 l/min a una presión de 13 bar para una velocidad de5500 rpm donde 5500 es la velocidad máxima para la bomba. Para velocidadesintermedias a las indicadas se extrapola en el diagrama.

2.- CARACTERISTICAS CAUDAL-POTENCIA

El diagrama que sigue presenta las características "caudal-potencia" para diferentesvelocidades de una misma bomba. El eje horizontal esta graduado en l/min y corresponde alcaudal que entrega la bomba en cada punto. El eje horizontal corresponde a la potenciaabsorbida por la bomba para cada punto de velocidad y caudal.

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Recordaremos que la potencia que debe entregar el motor debe ser mayor que la absorbidapor la bomba por estar afectada de un coeficiente de rendimiento de los elementos mecánicosde transmisión desde el motor hasta la bomba, a saber:

P absorbida por bomba = P motor x rendimiento ´

Analizando la curva encontramos los siguientes parámetros de la potencia absorbida conrelación al caudal de 750 l/min. de salida y a la velocidad de la bomba

Punto Veloc..de bomba (rpm) Potencia absorbida (CV)

A' 3500 15 B' 4000 22 C' 4500 30 D' 5000 40 E' 5500 50

* La potencia máxima absorbida, para un caudal de 1500 l/min a 5500 vpm (H.M.T = 130 mcolH2O -ver punto anterior para la misma bomba) se representa en el punto F'1 y es de 70 CV.Con este dato debemos corroborar si el motor es capaz de entregar esa potencia corregida porel factor de rendimiento.-

3.- UTILIZACION PRACTICA DE LAS CURVAS CARACTERISTICAS CON INDICACION DE CAVITACION

Para completar las curvas de características caudal-presión algunos fabricantes de bombashacen aparecer los limites de funcionamiento de las bombas teniendo en cuenta la cavitación.

En el gráfico Nº 7 se presenta sobre el diagrama de la bomba estudiada en el punto "1" lalínea limite de cavilación asumiendouna línea de alimentación de diámetro 100 mm ,con un largo de 10 metros y una altura desucción desde 6 m.

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Gráfico Nº 7Se constata como ejemplo que la cavilación aparece en el punto "L" que corresponde a uncaudal de 1250 l/min. con 10 bar de presión; por otro lado se observa que no se llegara a uncaudal de 1500 l/min. que se encuentra a la derecha de la línea de cavilación.

Con el fin de afianzar los conocimientos veremos a continuación que es lo que ocurre si secambian las condiciones de succión y de alimentación de la bomba en estudio.

En el gráfico Nº 8 se presentan las curvas con una línea de aspiración de diámetro 65 mm (enlugar de D 100) y líneas de cavilación para succión desde igual nivel, - 3 m y - 6 m. Analizando los puntos del gráfico obtenemos parámetros limites:

* Punto A H.G.A (altura geométrica de aspiración) = 6 metros Velocidad de la bomba = 3500 rpm Caudal max. antes de aparecer la cavilación = 755 l/min.

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H.M.T. (altura manométrica total) = 61 m col H2O Presión de expulsión: 61 - 6 = 55 m col H2O = 5,5 bar

* Punto B H.G.A = 3 metros Velocidad de bomba = 3500 vpm

Caudal max. posible = 1150 l/minAltura manométrica total = 35 m col H2O

Presión de expulsión = 3,2 bar

* Punto C H.G.A = 3 metros Si se necesita una presión de salida de 12,5 bar en la bomba (H.M.T.= 130,5 m.) no se puede esperar un caudal superior a 950 l/min.

4.- CARACTERISTICAS CAUDAL-RENDIMIENTO

La potencia absorbida por una bomba no se transforma totalmente en potencia hidráulica.Una parte se pierde por frotamiento mecánico de las paletas y otras son perdidas hidráulicas(turbulencias, calentamientos, frotamientos).

El rendimiento hidráulico de una bomba es la relación entre la potencia hidráulica entregaday la potencia absorbida. Varia con el caudal y la velocidad de rotación entre el 30 y el 75 %.

POTENCIA HIDRAULICA RENDIMIENTO HIDRAULICO = ------------------------------------ POTENCIA ABORBIDA

Esta noción de rendimiento es importante para la utilización de las bombas centrifugas, puestiene influencia directa sobre el consumo de energía y por lo tanto sobre los costos defuncionamiento. Para un buen rendimiento la bomba debe trabajar el mayor tiempo posible almáximo de su potencia hidráulica.

La noción de rendimiento hidráulico es menos importante para las bombas de incendio puespara esta actividad lo que interesa es el resultado de la operación. Las bombas de incendio seusan en una gama muy grande de caudales en función de las necesidades y el rendimientomuchas veces se sitúa muy distante del optimo, pero teniendo en cuenta que el tiempo real deutilización es relativamente breve, este factor es secundario, -razón por la que no insistiremosen este punto para no recargar el contenido de este trabajo técnico.

CAPITULO VIII

LOS ENSAYOS DE BOMBAS NORMALIZADAS

Las normas proveen las condiciones mínimas para la realización de ensayos que soncomunes para motobombas y bombas instaladas sobre vehículos de lucha contra incendios yde rescate. Los ensayos se realizan sobre la base de los dos valores significativos:

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- caudal nominal Qn - presión nominal Pn

1.- DEFINICIONES

El caudal nominal y la presión nominal corresponden en principio a los puntos derendimiento máximo de la bomba. La norma da la siguiente definición:

"El caudal nominal, es el caudal expresado en l/min, que se obtiene con succión desde unnivel de - 3 m y con una presión mínima, denominada presión nominal, medida a la salida dela bomba y fijada para cada norma en particular".

La designación de las bombas se realiza con indicación de su caudal y presión nominales:

Ejemplo: Bomba 1500 - 15 tiene Qn = 1500 l/min y Pn = 15 bars

Bomba 250 - 36 tiene Qn = 250 l/min y Pn = 36 bars

2.- ENSAYOS PREVISTOS POR LA NORMA

La norma provee diferentes ensayos para el equipo motor-bomba que permiten ensayar elconjunto motor-bomba y darle una aprobación en una categoría.

Estos ensayos también indican al usuario un cierto valor de rendimiento o capacidad mínimoaun cuando no disponga las curvas características del constructor. Los previstos son:

• ensayos de duración y verificación de la autonomía de marcha. Estos ensayos se realizancon succión desde - 3 m con la capacidad nominal de la bomba, permite verificar elfuncionamiento continuo durante un tiempo fijado en función del tipo de bomba y elconsumo de combustible del motor;

• ensayo de cebado (tiempo de aspiración). Este ensayo se realiza con un desnivel de 6,5 my consiste en medir el tiempo transcurrido desde el inicio de succión hasta el momento enque el agua surge de la bomba. Este ensayo se repite tres veces consecutivas y los valoresno deben exceder de:

- 35 segundos para caudales nominales menores a 500 l/min - 30 s para caudales nominales de 500 a 750 l/min. - 40 s para caudales nominales de 1000 a 1500 l/min. - 60 s para caudales nominales igual o mayor a 2000 l/min.

• control de caudal nominal a presión nominal durante por lo menos 10 minutos;• medición de la presión máxima a 2/3 del caudal nominal. La presión debe ser superior a

1,2 veces la presión nominal;• medición del caudal máximo a 2/3 de la presión nominal. El caudal debe ser superior a 1,2

veces el caudal nominal.

Estos ensayos deben realizarse a presión atmosférica de 1013 mbars y a temperatura del aguaentre 4 y 20 ºC. La norma prevé una formula de corrección para condiciones otras a lasindicadas.

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3.- TABLA RESUMEN DE DATOS DE ENSAYOS NORMALIZADOS

Bomba Ensayo Desnivel Aspiración Expulsión Qn - Pn (m) Lgo x Diam. Q l/min. P bar Cebado 6,50 5m x 100mm 1/2 Qn a Pn 6,50 5m x 100mm 750 15 1500-15 Qn a Pn 3,00 5m x 100mm 1500 15 Pmax-2/3 Qn 5,00 5m x 100mm 1000 >18 Qmax a 2/3 Pn 0,00 1m x 100 mm >1800 10

Estos ensayos se realizan con una válvula de pie en la succión. En las diferentes normas sepresentan anexos con tablas para los tipos de bombas de incendio más usuales.

CAPITULO IX

ACOPLE DE BOMBAS

Existe la posibilidad de hacer trabajar varias bombas para alimentar un mismo conducto deexpulsión. Los dos tipos de acople son:

- acople de bombas en paralelo- acople de bombas en serie

El acople en paralelo no es frecuente en la actividad de los bomberos, en tanto que elacople en serie se usa a menudo en el establecimiento de un campo de lucha contra incendio.Esto ultimo muy utilizado para trasladar agua a grandes distancias

1.- ACOPLE DE BOMBAS EN PARALELO

El acople en paralelo de dos bombas se realiza cuando es necesario juntar los caudalessobre una misma tubería.

Bomba 1 Bomba 2Esquema de dos bombas en paralelo

Conociendo las características caudal-presión de cada una de las bombas y sus velocidadeses posible determinar las características resultantes para una presión indicada.

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2 - ACOPLE DE BOMBAS EN SERIEEsquema de dos bombas en serie

Bomba 1 Bomba 2

Características resultantes de conectar dos bombas iguales en serie

Características resultantes

Características de acoplar en serie dos bombas de incendio, Bomba 1 con caudal de 4000lts/min. y Bomba 2 de 3500 lts/min.

Agradecemos el tiempo destinado a la lectura de esta información, Cualquier informaciónadicional que Ud. necesite, no dude en comunicarse, con nuestro departamento decapacitación.

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TECIN ROSENBAUER S.A.Montes de Oca 6719 –( 1605 ) - Munro

Pcia de Buenos Aires - Argentina Tel. 54 11 4766 4440 Fax 54 11 4763 4188Email: [email protected]

Direccion Internet : http://www.tecin-rosenbauer.com

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