El elemento más importante de las instalaciones de lucha contra incendio es el abastecimiento de agua. Si el abastecimiento falla, de nada servirán el resto de instalaciones. Para ello, se debe cumplir que:
Qtotal (Q nominal del sistema) = Q de los sistemas PCI a funcionar simultáneamente
Ptotal (P nominal del sistema) = P del sistema más desfavorable
Cuando se diseña un sistema de extinción contra incendios por agua se deben calcular las demandas de caudal y presión de todos los riesgos involucrados en la instalación. Algunos de estos riesgos pueden requerir altos caudales y bajas presiones aquellos que se encuentran hidráulicamente más cerca de la fuente de suministro de agua, mientras que otros pueden requerir bajos caudales y altas presiones porque se encuentren hidráulicamente más alejados de la fuente de suministro.
Disponibilidad de la red de uso público como fuente de agua
Antes de diseñar el sistema de abastecimiento de agua y por lo tanto antes de proponer al propietario o titular de la instalación la opción de utilizar la red de uso público como sistema de impulsión de agua, se tiene que evaluar si efectivamente la red de uso público puede garantizar la demanda de agua del sistema de protección contra incendios, pudiendo darse cuatro posibilidades:
- La primera es que el suministro público no tenga ninguna posibilidad de suministrar ni la presión ni el caudal requerido por el sistema de protección contra incendios; en cuyo caso, obviamente, se deberá prever la instalación de un grupo de presión formado por depósito y bombas contra incendios.
- La segunda posibilidad es que el suministro público tenga caudal suficiente pero una presión insuficiente para abastecer la demanda del sistema de protección contra incendios; en cuyo caso se necesita prever la instalación de un sistema de bombeo para reforzar la presión de la red (apartado 6.1 de la norma UNE 23500 de 2012 o 2018).
Se entiende como sistema de bombeo el conjunto formado por al menos un equipo de bombeo principal y una bomba jockey destinado a impulsar el caudal de agua necesario a la presión requerida por el sistema de protección contra incendios.
En este caso, se podrá emplear la red de uso público como fuente de agua pero no como sistema de impulsión.
- La tercera posibilidad es que el suministro público tenga un caudal insuficiente pero presión suficiente para abastecer la demanda del sistema de protección contra incendios; en cuyo caso, al igual que en la primera posibilidad, se deberá prever la instalación de un grupo de presión formado por depósito y bombas contra incendios.
- La cuarta posibilidad es que el suministro público disponga de la presión y caudal suficiente para cubrir la demanda de presión y caudal del sistema de protección contra incendios; en cuyo caso se podrá conectar directamente el sistema a la red pública, utilizando ésta como fuente de agua y como sistema de impulsión.
La red de uso público como fuente de agua aceptable
Se ha indicado anteriormente que antes de proponer la opción de utilizar la red de uso público como sistema de impulsión de agua, se tiene que evaluar si la red de uso público garantiza la demanda de presión y caudal requeridos por el sistema de protección contra incendios.
¿Cómo se garantiza que la red de uso público es aceptable? La norma UNE 23500 de 2012 y 2018 determina que el uso de la red pública como fuente de agua contra incendios queda garantizada si se dispone de un gráfico de presiones registradas durante un mínimo de dos semanas en cada uno de los meses de enero y agosto, indicándose el diámetro de la línea (el del colector de la red de uso público) y su procedencia, expedido por la compañía del servicio de aguas, y el volumen de agua de reserva desde donde se alimenta la red de uso público es mayor o igual a cinco veces el volumen de agua calculado para la instalación de protección contra incendios, de forma que se satisfaga la demanda de presión y caudal requeridos por el sistema de protección contra incendios.
Pero no es suficiente sólo con acreditar estos requisitos, sino que hay que hacerlo anualmente, porque en caso contrario no se considera apta la red de uso público; condición que deja en una continua incertidumbre de disponer garantizada la demanda de presión y caudal del sistema de protección contra incendios el día en que sea necesaria su utilización.
En el caso de que la compañía del servicio de aguas no nos proporcione el gráfico de presiones, que suele ser en la mayoría de los casos, la norma UNE nos ofrece como alternativa redactar un INFORME TÉCNICO que justifique que se cumplen los requisitos siguientes para considerar la red de uso público como fuente de agua aceptable:
1.- El diámetro del colector de la red de uso público (y el de la acometida) debe ser igual o superior al calculado para la red general de distribución de los sistemas contra incendios.
2.- El volumen de agua de reserva desde donde se alimenta la red de uso público debe ser mayor o igual a cinco veces el volumen de agua calculado para la instalación de protección contra incendios.
3.- Además antes de la puesta en marcha de la instalación se deben aportar los siguientes datos facilitados por la compañía del servicio de aguas:
– El diámetro nominal del colector de la red de uso público;
– La indicación de si el colector está alimentado desde los dos extremos; y si no fuera el caso, indicación de la posición de la conexión más próxima alimentada desde los dos extremos;
– La curva de presión y caudal de la red pública determinada mediante una prueba en un período de demanda máxima (al menos tres puntos de presión/caudal), indicando la fecha y hora de la prueba y la posición de la prueba de la red pública;
– La curva de presión y caudal (la norma no define dónde ni cómo) indicando la presión disponible a cualquier caudal hasta el de demanda máxima.
Este INFORME TÉCNICO se deberá elaborar anualmente a fin de verificar que se siguen cumpliendo los requisitos mínimos de los puntos anteriores. En caso contrario no se considera apta la red de uso público.
Si la primera opción para aceptar la red de uso público como fuente de agua contra incendios confiable es casi imposible de acreditar, no digamos esta última. Prácticamente ninguna compañía del servicio de aguas proporciona estos datos que exige la norma UNE y mucho menos que lo haga anualmente, por lo que queda claramente evidenciado que las normas UNE 23500 de 2012 y 2018 exigen un imposible técnico de cumplir, debido a que las compañías de aguas no están preparadas en este momento para documentar tales exigencias. Las compañías de aguas consultadas no tienen claro el contenido y redacción de la norma en cuanto a las curvas de presión/caudal y al resto de información a facilitar.
Ante la imposibilidad de que las compañías de aguas aporten un GRÁFICO DE PRESIONES adecuado, debemos justificar la debida presión de agua para el sistema de abastecimiento contra incendios mediante un INFORME TÉCNICO, para el que necesitaremos unas curvas de presión/caudal, que no son otra cosa que un gráfico de presiones que sólo la compañía de aguas puede suministrar, y que actualmente no están en condiciones de ofrecernos, resultando una paradoja.
A continuación se muestra la respuesta (absolutamente insatisfactorias y que no sirve para cumplir dicha exigencia) que la compañía de aguas de Madrid, Canal de Isabel II, proporciona a la solicitud del gráfico de presiones y volumen de agua de reserva que exige la norma.
Una de las principales novedades que incluyó la edición de 2018 de la UNE 23500, es que daba alternativas a requisitos con dificultades para obtener los permisos por parte de terceros. Sin embargo, su contenido y redacción no quedan suficientemente claros en cuanto a la información a facilitar por las compañías de agua, dejando en manos de estas muchos de los aspectos que exige para acreditar la red de uso público como fuente de agua aceptable. El resultando es un requisito técnicamente imposible de acreditar, impidiendo obtener los permisos por parte de terceros.
Las compañías de aguas son conscientes del problema que existe con la exigencia de un gráfico de presiones para documentar la presión de red pública utilizada para un sistema de abastecimiento de agua contra incendios. Cuando se confeccionaron las diferentes versiones de la norma UNE 23500 nadie consultó a las compañías de aguas de si estaban o no en condiciones de documentar tales exigencias para su redacción, ni fueron invitadas a formar parte del comité de normalización UNE donde se debatió y aprobó esta norma.
Por lo tanto, resulta una paradoja que la norma UNE exija una documentación que la compañía de aguas no puede facilitar, pero que sólo la compañía de aguas puede facilitar.
¿Cuál ha sido la respuesta de Industria ante esta situación? Industria informa que no puede ir contra las normas UNE y las tiene que respetar. Algo cuanto menos incongruente, cuando estas normas son aprobadas por Industria en el Reglamento de Instalaciones de Protección contra Incendios (RD 513/2017). La solución que ofrece es que siendo esta norma de obligado cumplimiento desde la entrada en vigor del Real Decreto 513/2017, los promotores y proyectistas han tenido tiempo suficiente para adaptarse a los inconvenientes derivados de su aplicación, y que en caso de optar por un abastecimiento a través de una red de uso público, como alternativa al gráfico de presiones de los meses más desfavorables, se deberá pedir un certificado a la empresa suministradora de agua en el que se compromete a mantener la presión y el caudal en la red que demande el sistemas de protección contra incendios. En caso de que la empresa de aguas no emita el citado certificado, nos ofrece utilizar alguna otra de las alternativas de abastecimiento de agua que ofrece la norma en las que no se necesite certificado de la empresa suministradora. En definitiva, la única solución que tenemos consiste en LA INSTALACIÓN OBLIGATORIA DE UN GRUPO DE PRESIÓN con depósito de reserva de agua en el edificio (para un sistema de BIEs bastaría uno de categoría III, con bomba eléctrica o diésel + Jockey, cumpliendo las especificaciones del Anexo C de la norma UNE 23500 de 2012 o apartado 6.4 de la versión 2018).
Mientras no se modifique la actual redacción y contenido de la norma de manera que contemple soluciones viables, ante una inspección reglamentaria o proyecto nuevo o de reforma, tenemos un problema grave para legalizar las instalaciones de protección contra incendios cuando se utilice la red de uso público como fuente de agua. Si no podemos justificar el gráfico de presiones o un informe técnico porque la compañía de aguas no puede facilitar la documentación adecuada, la instalación, sencillamente, no cumplirá normativa, con las consecuencias que ello implica (inspecciones reglamentarias desfavorables, imposibilidad de registro de puesta en servicio de la instalación con el apercibimiento de Industria y falta de los medios de extinción ante caso de incendio).
Actualmente, tanto el Ministerio de Industria como las compañías de aguas, siendo conocedores de la problemática ocasionada debido a la imposibilidad de cumplir la norma en este aspecto, se ha elaborado un comité técnico entre todos los actores para revisarla con carácter inmediato, con el objetivo de modificar el contenido de la norma en este aspecto, de manera que se contemplen soluciones viables respecto a la información a facilitar por las compañías de agua de acuerdo con sus posibilidades técnicas y a las tecnologías actuales disponibles, así como respecto a los datos de caudal y presión en la acometida que, de forma particular, se puedan obtener para acreditar el cumplimiento de la citada norma.
La compañía de aguas de Madrid, Canal de Isabel II, ha propuesto un modelo matemático desarrollado expresamente para la estimación de los datos de presión y caudal como informe técnico sustitutivo del gráfico de presiones descrito en la norma. El modelo matemático que propone calcularía la presión y caudal de agua en la entrada y salida del sector urbano donde se encuentre nuestra acometida de suministro, incluyendo las pérdidas de carga y los cortes de suministro en la zona dentro de ese sector, en base a los datos registrados en el año anterior. Sin embargo, no ha sido admitida por la entidad competente. El Canal de Isabel II alega que este modelo matemático tiene un nivel similar en cuanto a la garantía de los datos ofrecidos por la opción de aportar datos de presión y caudal obtenidos mediante mediciones reales, toda vez que las condiciones hidráulicas de la instalación en un futuro podrán variar respecto a los obtenidos por ambos métodos, debido a las propias condiciones de explotación y uso de la red de distribución pública. Por otro lado, el Canal de Isabel II está trabajando dentro de su plan estratégico 2018-2030 en implantar un ambicioso sistema de telelectura de contadores de agua que podrá satisfacer de manera pionera los requisitos de la versión actual de la norma UNE 25300 en relación con la presión y caudal de suministro en la acometida de agua.
Paralelamente, la Dirección General de Industria de Madrid está trabajando conjuntamente con el Canal de Isabel II en buscar soluciones para los proyectos que actualmente se encuentran en ejecución. En este sentido y al contrario de lo que sugiere en sus escritos el Canal de Isabel II respecto a que su modelo matemático no ha sido admitido como alternativa al gráfico de presiones, esta Dirección General de Industria a priori sí que le parece adecuado el empleo del modelo matemático del Canal de Isabel II, siempre y cuando, dicho modelo se acompañe del grado de fiabilidad y precisión del mismo. Es decir, que el proyectista pueda tomar la decisión de si esos valores obtenidos matemáticamente son suficientes o no, en función de la fiabilidad de los mismos.
Parece que esta alternativa podría dar una solución provisional al problema. Sin embargo, actualmente es solo una utopía, ya que la Dirección General de Industria sigue a la espera de que Canal de Isabel II indique si es capaz o no de conocer la fiabilidad de su propio modelo, para poder aceptarlo como solución alternativa a la emisión del gráfico de presiones reales medidas in situ. A pesar de la inmediata necesidad de cambiar la norma UNE 23500, en el caso de Madrid, mientras la Dirección General de Industria y Canal de Isabel II no lleguen a un acuerdo, no podrán legalizarse este tipo de instalaciones.
Como conclusión, antes de proyectar y ofrecer al propietario de la instalación un abastecimiento de agua contra incendios directamente desde la red de uso público, se debería contar con la seguridad y garantía de que la compañía de aguas puede proporcionar los requisitos que la norma UNE exige. Si no se actúa con debida ética profesional, ofreceremos al cliente un sistema más económico que resultará imposible de legalizar porque ni los organismos de control encargados de emitir los certificados de inspección favorables ni el Ministerio de Industria correspondiente darán la aprobación de esa instalación.
Diseño del abastecimiento de agua contra incendios empleando la red de uso público como fuente de agua
Según la normativa de la compañía Canal de Isabel II, en el caso de Madrid, la acometida de agua para los sistemas de protección contra incendios alimentados directamente de la red de uso público debe ser una acometida independiente a la existente para el agua potable de consumo, y por tanto, disponer de un contador también independiente. En el caso de Madrid, la compañía de aguas dispone, aunque no de forma generalizadas en todas las zonas o municipios, de esta segunda red de distribución sólo para la alimentación de los sistemas contra incendios independiente de la red general de distribución que debería garantizar una presión constante.
El problema surge en aquellas zonas donde no existe esta segunda red de distribución para pci; en las que se suele conectar esta segunda acometida a la red general o principal, quedando sujetas las condiciones de presión y caudal de los sistemas contra incendios a variaciones debido a los numerosos puntos de suministro; y que, como hemos visto, las compañías de aguas no garantizan, y así lo indican en sus certificados de presiones con el siguiente comentario:
«… la presión podrá variar en función de las condiciones de explotación de la red general existente en cada momento, tal y como se contempla en el Reglamento para el Servicio y Distribución de las Aguas por el que se establece que la presión en los puntos de suministro quedará sujeta a las variaciones técnicas de la red general de distribución»
En estos casos, lo correcto es prever la necesidad de disponer de un aljibe o depósito de agua con grupo de presión para garantizar las exigencias de funcionamiento de los sistemas contra incendios.
Por lo tanto, sólo en el supuesto de que tengamos la garantía de disponer de una red de uso público aceptable como exige la norma UNE 23500, podremos avanzar en el diseño del sistema de abastecimiento de agua contra incendios empleando la red pública. En tal caso, se deben cumplir los siguientes requisitos:
1.- Línea de acometida
La conexión con la red de uso público debe incorporar los siguientes elementos en el siguiente orden:
– Válvula de cierre.
– Sensor de presión dotado de una válvula de prueba.
– Válvula de retención.
– Dispositivo anticontaminación con cámara seca intermedia.
– Válvula de retención.
– Válvula de cierre para facilitar el mantenimiento de las anteriores.
Las dos válvulas de retención y el dispositivo anticontaminación protegen y aseguran la salubridad del agua de la red pública de la posibilidad de contaminación por retorno del agua desde el sistema contra incendios.
El dispositivo anticontaminación se instala de acuerdo con las compañías suministradoras de agua.
El sensor de presión debe enviar una señal de alarma a la central de incendios de la instalación cuando la presión del suministro de la red pública sea inferior a 0.8xP bar, siendo P la presión nominal del sistema contra incendios.
NOTA: Para el diseño de la acometida se deberá tener en cuenta el caudal adicional para uso de los bomberos.
2.- Sistema de impulsión
A cada fuente de agua le corresponde un sistema de impulsión que permite mantener las condiciones de presión y caudal requeridas. La norma UNE 23500 considera válido como sistema de impulsión la propia presión de la red de uso público. En este caso, se conectará directamente a la red general de incendios. El sistema de impulsión será el de la propia compañía de aguas.
Puede ocurrir que la presión no sea suficiente, entonces será necesario reforzar el sistema por medio de un equipo de bombeo complementario, el cual debe instalarse de acuerdo con los requisitos del capítulo 6.4 de la norma UNE 23500 de 2012 o 2018.
Si la red de uso público es Tipo 1 (cuando en el punto de conexión de la red general de distribución existe una alimentación por los dos extremos de la línea pública, por estar integrada en una red de circuito cerrado o malla) el equipo de bombeo asociado debe ser doble.
y si la red es de Tipo 2 (cuando no se cumplen las condiciones exigidas para la Tipo 1), el un equipo de bombeo asociado puede ser único.
Téngase en cuenta que la presión de aspiración del equipo de bombeo es la presión más baja prevista en la red, después de deducir las pérdidas de carga en la tubería de aspiración.
No se debe conectar una bomba a la red pública sin antes haber realizado una prueba para demostrar que ésta es capaz de suministrar un caudal igual al 120% de la demanda máxima del sistema que alimenta, a una presión mayor de 1 bar, medidos en la entrada de la bomba. Esta prueba se debe realizar a una hora de máxima demanda en la red.
Si se decide instalar una motobomba diésel, el depósito de gasoil debe ser inferior a 50 l y suficiente para el tiempo de autonomía especificado. En caso de ser necesaria una capacidad mayor de 50 l, la sala de bombas debe estar protegida por rociadores y, por tanto, dicho abastecimiento pasaría a ser considerado superior y se le debe aplicar el apartado 6.5 de la norma UNE 23500.
La norma UNE 23500 contempla que pueda tomarse agua del abastecimiento contra incendios para otras instalaciones, siempre que estas conexiones no se utilicen para uso de consumo humano o similar y que cumplan las siguientes condiciones:
Evaluación de la Disponibilidad de la red de uso público según NFPA
NFPA establece en su Standard NFPA 291 (Práctica Recomendada para Pruebas de Flujo de Agua Contra Incendios y Marcado de Hidrantes) el procedimiento para evaluar la disponibilidad de caudal y presión de la red pública.
Este método no está aprobado por el Ministerio de Industria y por tanto no es válido para legalizar la puesta en funcionamiento de una instalación de abastecimiento de agua contra incendios en España.
Antes de comenzar el diseño de cualquier sistema de protección contra incendios, el proyectista debe analizar a fondo el suministro de agua disponible para asegurarse de que hay caudal y presión suficientes para cumplir con los parámetros de diseño del sistema. Si se utiliza la red de abastecimiento público y los hidrantes incorrectos para las lecturas de las pruebas de caudal, los valores de caudal y presión insuficientes podrían no descubrirse hasta el final del proyecto o durante las pruebas finales de puesta en funcionamiento. Para evitar deficiencias en el diseño del sistema, un factor a tener en cuenta, es el momento de la prueba de caudal; siendo importante que los resultados de la prueba de caudal se tomen durante las horas de máxima demanda. Además, siempre que se realicen modificaciones en el sistema de suministro de agua, o cuando se produzca un desarrollo sustancial en una zona determinada, se recomienda volver a comprobar el suministro de agua disponible y verificar el caudal de incendio disponible.
Algunas disposiciones legales exigen volver a probar los suministros de agua y verificar los datos disponibles sobre el suministro con una periodicidad determinada (anual, quinquenal, etc.). Se debería identificar la red y los hidrantes correctos que se utilizaron durante la prueba de caudal, con objeto de comparar los resultados actuales con los anteriores y localizar posibles deficiencias. Si se observan variaciones sustanciales, puede ser un buen indicador de que es necesario investigar más el sistema de suministro de agua. Si los resultados de la prueba de caudal muestran una presión estática similar a la de la prueba anterior, pero muestran una gran disminución de la presión residual y del caudal, deben considerarse o investigarse las causas (una válvula del sistema de abastecimiento parcialmente cerrada, o una parte de la red municipal parcial o totalmente cerrado, una gran obstrucción en el sistema de tuberías, etc). El proyectista del sistema debe tener en cuenta la antigüedad de la zona del proyecto y cualquier desarrollo futuro que pueda afectar al suministro de agua con el tiempo. Por ejemplo, si en una zona se prevé un gran desarrollo industrial, y los resultados de las pruebas de caudal iniciales son suficientes para satisfacer la demanda en un establecimiento, existe una posibilidad muy real de que ese suministro sea inferior a la demanda a medida que se incorporen nuevas actividades a la zona al requerir mayor demanda de suministro de agua.
La red de uso público podría ser capaz de proporcionar un caudal suficiente, pero carecer de la presión necesaria para satisfacer las de un sistema, por ejemplo, en los pisos superiores de un edificio alto; o la presión, aunque sea adecuada para los sistemas ordinarios, puede ser insuficiente para satisfacer la demanda de alta presión de ocupaciones de riesgo adicional. Si los resultados de la prueba de caudal muestran un suministro de agua insuficiente, el uso de una bomba contra incendios de refuerzo es una solución viable. Dado que una bomba contra incendios no puede crear un flujo de agua, se requiere siempre una fuente de agua que tenga una altura de succión positiva (presión positiva de aspiración), que debería proporcionarla la red de uso público. Es necesario mantener la altura de succión neta positiva (NPSH) mínima de la bomba, o la bomba no funcionará bien y se producirán daños debido a la cavitación.
Las pruebas deberían realizarse en el periodo de demanda ordinaria durante el horario comercial o de actividad industrial normal y durante temporadas de alto uso y bajos niveles de almacenamiento, como el verano. Tenga en cuenta que los datos de las pruebas de suministro de agua obtenidos en estas épocas de alto uso y utilizados para dimensionar una bomba contra incendios pueden dar lugar a problemas de sobrepresión. Durante los períodos de baja demanda, la presión disponible puede ser considerablemente mayor que en los períodos de alta demanda. Si las presiones fluctúan de forma que se producen presiones excesivamente altas (es decir, presiones que superan la presión nominal de trabajo de los componentes del sistema), corre el riesgo de causar daños en el sistema y deben tomarse medidas para controlar estas altas presiones. Una posible solución para controlar la presión excesiva sería la instalación de un tanque de ruptura o una bomba contra incendios de velocidad variable, o bien utilizar una válvula de alivio en la succión de la bomba contra incendios (el capítulo 4 de la NFPA 20 aborda las aplicaciones adecuadas de estas opciones).
Procedimiento para realizar la prueba de presión/caudal
El procedimiento consiste en medir el caudal de descarga del sistema en un lugar determinado y observar la correspondiente caída de presión en la red.
Comenzaremos eligiendo el hidrante más cercano a la edificación donde se realizará la conexión al sistema contra incendios. Este hidrante recibe el nombre de Hidrante Residual (R) o hidrante de prueba. En este hidrante se medirán las presiones estáticas y residuales disponibles en la red pública.
A continuación, seleccionamos el Hidrante o Hidrantes de Flujo (F) necesarios para provocar el caudal requerido por el sistema contra incendios. Estos hidrantes serán los que usemos para medir el caudal disponible en la red pública. Son aquellos en los que se toman las lecturas de caudal (con el pitot) para medir sus caudales individuales, y luego se suman para hallar el caudal total durante la prueba.
Para una correcta medición, el Hidrante Residual (R) debe estar situado entre el hidrante que va a descargar agua y las tuberías que constituyen las fuentes inmediatas de suministro de agua en la zona. La siguiente figura muestra cuatro casos posibles según la forma como llega agua al hidrante R.
La ilustración muestra la ubicación de los hidrantes de prueba (R) en relación con los hidrantes de flujo (F) con diferentes configuraciones de hidrantes y tuberías de agua. En general, cuando se hace fluir un solo hidrante, el hidrante de prueba debe estar entre el hidrante de flujo y la fuente de suministro de agua. Es decir, el hidrante de flujo debe estar aguas abajo del hidrante de prueba. Cuando haya varios hidrantes, el hidrante de prueba deberá estar situado en el centro con respecto a los hidrantes de flujo.
Antes de conectar los equipos de medida a los hidrantes, se debe realizar un lavado de los hidrantes para eliminar cualquier residuo dentro del barril del hidrante o las tuberías que pueden dañar los medidores de prueba o los tubos de pitot y falsear la medición.
Las bocas de descarga de los hidrantes pueden ser construidas de diferentes formas, y por tanto tener un coeficiente de descarga (que se tendrá en cuenta en el cálculo) distinto.
Introduzca la mano en la boca del hidrante para sentir el tipo de unión de la boca al barril del hidrante y determinar así el coeficiente de la boquilla a aplicar en el cálculo. Determinar el coeficiente adecuado de la boca de descarga del hidrante es un paso crítico que a menudo se pasa por alto. La asignación de un coeficiente incorrecto a un hidrante al realizar los cálculos puede dar resultados incorrectos.
Si utiliza un enderezador de chorro tipo tubo, se sugiere utilizar un coeficiente de 0,95, a menos que se conozca el coeficiente del difusor.
Una vez identificados todos los hidrantes que se utilizarán en la prueba y dispuestos los equipos de medida correctamente calibrados, comienza la toma de datos siguiendo la siguiente secuencia:
1.- Colocar un manómetro del Hidrante Residual (R) y tantos tubos Pitot como sean necesarios para probar todos los Hidrantes de Flujo (F) escogidos.
2.- Comenzaremos midiendo la presión estática en el Hidrante R con todos los hidrantes cerrados. No olvide abrir la válvula de purgado del manómetro para sacar el aire en el barril del hidrante y evitar bolsas de aire que puedan afectar a la medida.
3.- A continuación, se abren uno a uno los hidrantes de flujo (F) hasta conseguir el caudal requerido por el sistema contra incendios. Con todos los hidrantes abiertos, se realiza la lectura en los pitot de estos hidrantes simultáneamente y al mismo tiempo se mide la presión residual en el hidrante (R).
Siempre es preferible, desde el punto de vista de la precisión, utilizar las bocas de 2-1⁄2» (64 mm) en lugar de las salidas de bomberos de 100 mm, para lo cual es imprescindible abrir al máximo cada una de ellas. En la práctica, las bocas de 2-1⁄2» se llenan en toda su sección transversal durante el flujo de agua, mientras que en las salidas más grandes es muy frecuente que haya un vacío cerca de la parte baja del chorro.
Cuando el chorro de agua tiene una velocidad uniforme, se coloca el tubo de Pitot en el centro del chorro y aproximadamente a una distancia de la boca del hidrante de medio diámetro (1/2 x D), manteniendo la línea central del orificio del tubo de Pitot en ángulo recto con el plano de la salida del hidrante. La cámara de aire del tubo de Pitot debe mantenerse elevada.
Las lecturas de Pitot inferiores a 0,7 bar y superiores a 2 bar pueden afectar a la precisión de las lecturas y deben evitarse.
Si es necesario utilizar las salidas de bombero, se recomienda el uso de tubos de chorro (enderezadores de chorro).
Se recomienda utilizar un dispositivo difusor de chorro, el cual ayuda a mejorar la precisión de la lectura de la presión, rompe la energía del chorro de agua y mejora la seguridad del personal que hace la prueba y evita daños a la propiedad.
Un problema que se puede encontrar es que las tuberías de agua pueden contener presiones tan bajas que no se registre ninguna presión de flujo en el manómetro de Pitot. Si este es el caso, se pueden emplear boquillas de menos de 2-1/2″ en la boca del hidrante para aumentar la velocidad del flujo hasta un punto en el que la presión de la velocidad sea medible. En este caso, no hay que olvidar tener en cuenta su diámetro y su respectivo coeficiente de fricción para el cálculo del caudal.
4.- Una vez tomadas las lecturas, se cierran todos los hidrantes y se realizan los cálculos de caudal que finalmente se trasladan a una hoja de gráfica con escala logarítmica para su interpretación.
La fórmula usada para calcular el caudal Q (lpm) que descarga una boquilla de diámetro “d” (mm) con coeficiente de descarga “c” a una presión “P” (bar) es la siguiente:
Q, Caudal de descarga en lpm
d, Diámetro de la boca del hidrante en mm (una boca de 2-1/2» son 64 mm)
c, Coeficiente de descarga de la boca del hidrante
p, Presión Pitot del chorro de agua en bar
Para las bocas de bombero de 100 mm, la ecuación anterior se multiplica por un coeficiente adicional en función de la presión de pitot medida en el centro de la corriente.
En el caso de que se utilicen varios hidrantes, las descargas Q de todas se suman para obtener la descarga total.
La siguiente fórmula se puede utilizar para predecir el caudal descargado para cualquier presión deseada.
Donde:
QR – Caudal a predecir a una presión residual deseada (lpm)
QF – Caudal obtenido durante la prueba (lpm) con la ecuación
hr – Caída de presión a la presión residual deseada (bar) = (Ps-Pa)
hf – Caída de presión medida durante la prueba (bar) = (Ps-Pr)
Ps – Presión estática obtenida en el hidrante residual R (bar)
Pr – Presión residual obtenida en el hidrante residual R durante la descarga (bar)
Pa – Presión residual deseada en el hidrante R a la que se quiere calcular el nuevo caudal (bar)
De esta fórmula se puede obtener una alternativa que nos sirva para calcular la Presión residual del suministro público (en el hidrante R) a un caudal determinado cuyo valor no lo tenemos de las pruebas:
Ejemplo:
Los resultados de la prueba de caudal/presión en la red de uso público del ejemplo son los siguientes:
Una vez obtenidos estos valores, se trasladan a una hoja de gráfica con escala logarítmica como se muestra a continuación, para una mejor interpretación de la información.
Una bomba contra incendios en este caso aumenta la presión del sistema pero no crea una capacidad de caudal adicional, pues el caudal lo define la capacidad de la red pública.