Diploma de Especializacin Profesional Universitario en Gestin e Intervencin en Extincin de Incendios Forestales. MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Juan Miguel Suay Belenguer IngenieroIndustrial.JefedeSeccindeInnovacinTecnolgicasdel Consorcio Provincial de Bomberos de Alicante Ral Qulez Moraga IngenieroTcnicoForestal.TcnicodeCoordinacinForestaly Voluntariado del Consorcio Provincial de Bomberos de Valencia Enrique Chisbert Cuenca Ingeniero Industrial. Oficial de Bomberos del Ayuntamiento de Valencia ISBN:N deposito legal: Los autores Composicin - compaginacin: General Asde, S.A. Imprime: Alfa Delta Digital S.L. Editorial: Alfa Delta Digital S.L. C/ Albocacer, 25 - 46020 Valencia (Espaa) Printed in Spain Reservados todos los derechos. No puede reproducirse, almacenarse en sistema de recuperacin o transmitirse en forma alguna por medio de cualquier procedimiento, sea ste mecnico, electrnico, de fotocopia, grabacin o cualquier otro, sin el previo permiso escrito del editor. DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 3 SUMARIO: CONCEPTOSGENERALESSOBREELFUEGOFORESTAL. BASESDELCOMPORTAMI ENTODEL FUEGO( E. CHI SBERT) ................................................................................................................................... 61.- DEFINICIONES. CONCEPTOS BSICOS .............................................................................................................. 61.1.-El incendio forestal ................................................................................................................................ 61.2.-El fenmeno del fuego............................................................................................................................ 72.- FASES DE LA COMBUSTIN DE LA MADERA..................................................................................................... 83.- FORMAS DE PROPAGACIN DEL FUEGO........................................................................................................... 94.- CLASIFICACIN DE LOS INCENDIOS FORESTALES .......................................................................................... 114.1.-Incendios de subsuelo........................................................................................................................... 114.2.-Incendios de superficie......................................................................................................................... 124.3.-Incendios de copas ............................................................................................................................... 125.- PARTES DE UN INCENDIO.............................................................................................................................. 136.- FORMAS DEL PERMETRO.............................................................................................................................. 147.- FACTORES QUE DETERMINAN EL COMPORTAMIENTO DE LOS INCENDIOS ...................................................... 157.1.-Combustibles vegetales ........................................................................................................................ 157.1.1.- Cantidad del combustible .............................................................................................................................. 157.1.2.- Disponibilidad............................................................................................................................................... 167.1.3.- Forma y tamao............................................................................................................................................. 167.1.4.- Compactacin................................................................................................................................................ 177.1.5.-Continuidad horizontal ................................................................................................................................... 187.1.6.-Continuidad vertical ....................................................................................................................................... 187.1.7.-Densidad......................................................................................................................................................... 197.1.8.-Sustancias qumicas........................................................................................................................................ 207.1.9.-Contenido en humedad del combustible......................................................................................................... 207.2.-Modelos de combustible....................................................................................................................... 217.3.-Condiciones meteorolgicas ................................................................................................................ 267.3.1.-La temperatura y la humedad relativa del aire................................................................................................ 267.3.2.-El viento......................................................................................................................................................... 277.4.-La orografa ......................................................................................................................................... 277.4.1.-La pendiente................................................................................................................................................... 277.4.2.-La exposicin ................................................................................................................................................. 287.4.3.-El relieve ........................................................................................................................................................ 287.5.-La escala del 30 ................................................................................................................................... 298.- LA PREDICCIN DEL COMPORTAMIENTO DEL FUEGO .................................................................................... 298.1.-Modelos de fuego de superficie............................................................................................................ 308.2.-Modelos de prediccin de fuegos de copas .......................................................................................... 318.3.-Modelos de prediccin de focos secundarios....................................................................................... 329.- LOS SIMULADORES DE INCENDIOS FORESTALES............................................................................................ 339.1.-Objetivos .............................................................................................................................................. 339.2.-Utilidad ................................................................................................................................................ 349.3.-Interpretacin....................................................................................................................................... 359.4.-Tipos de simuladores............................................................................................................................ 3610.- BIBLIOGRAFA............................................................................................................................................ 39HI DRULI CAAPLI CADAALOSSERVI CI OSDEEXTI NCI N. TENDI DOSFORESTALES( J . M SUAY) .............................................................................................................................................................. 401.- CONCEPTOS BSICOS DE HIDRULICA .......................................................................................................... 401.1.- Caractersticas de los fluidos. Densidad. Viscosidad ......................................................................... 401.2.-Presin ................................................................................................................................................. 411.2.1.- Definicin de presin esttica absoluta y manomtrica................................................................................. 411.2.2.- Barmetros y manmetros............................................................................................................................. 421.2.3.- Presin dinmica. Altura de velocidad. ......................................................................................................... 431.3.- Hidrodinmica .................................................................................................................................... 451.4.- Caudal. Ecuacin de continuidad ....................................................................................................... 471.5.- Ecuacin de Bernoulli ......................................................................................................................... 481.6.- Ecuacin general de la energa........................................................................................................... 501.7.-Ecuacin de descarga .......................................................................................................................... 512.- BOMBAS CENTRIFUGAS ................................................................................................................................ 532.1.-Elementos y principio de funcionamiento de una bomba centrfuga.................................................... 542.2.-Curvas caractersticas de una bomba.................................................................................................. 562.3.-Altura de aspiracin. Cavitacin ......................................................................................................... 57DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 4 2.4.-Mecanismos de cebado......................................................................................................................... 593.- POTENCIA DE EXTINCIN DEL AGUA ............................................................................................................ 614.- INSTALACIN HIDRAULICA DE EXTINCIN.................................................................................................... 624.1.- Instalacin bsica ............................................................................................................................... 624.2.- Mangueras, mangotes y elementos auxiliares..................................................................................... 644.3.- Lanzas ................................................................................................................................................. 654.4.- Prdidas de carga ............................................................................................................................... 684.5.- Mtodos aproximados de clculo de las prdidas de carga................................................................ 724.6.- Punto de funcionamiento de la instalacin ......................................................................................... 745.-TENDIDOS FORESTALES ................................................................................................................................ 765.1.- Tipos de tendido.................................................................................................................................. 765.2.- Ejemplos de clculos de tendidos forestales ....................................................................................... 785.2.1.- Frmulas utilizadas en el clculo de tendidos ............................................................................................... 785.2.2.- Calculo del volumen de agua necesario para llenar un tendido simple.......................................................... 785.2.3.- Clculo de un tendido simple descendente.................................................................................................... 795.2.4.- Clculo de un tendido mltiple...................................................................................................................... 805.3.- Instalaciones de espuma...................................................................................................................... 81APENDICE: CARACTERSTICAS FSICAS DE LOS INCENDIOS FORESTALES ........................................................... 84ORI ENTACI NYCARTOGRAF ABSI CAAPLI CADAASI TUACI ONESDEEMERGENCI A( J. M SUAY) ............................................................................................................................................................. 861. LA FORMA DE LA TIERRA .............................................................................................................................. 862. CARTOGRAFA............................................................................................................................................... 882.1.- Proyecciones cartogrficas................................................................................................................. 882.2.- Proyeccin UTM. ................................................................................................................................ 932.3.- Escalas y tipos de escalas ................................................................................................................... 962.4.- Representacin altimtrica ................................................................................................................. 962.4.1.- Curvas de nivel.............................................................................................................................................. 962.4.2.- Interpretacin de las curvas de nivel ............................................................................................................. 982.4.3.- Tintas hipsomtricas y sombreados............................................................................................................. 1002.5.- Simbologa en los mapas................................................................................................................... 1012.6.- La hidrografa................................................................................................................................... 1022.7.- Vegetacin y cultivos......................................................................................................................... 1032.8.-Geografa humana. .......................................................................................................................... 1043.- SISTEMAS DE COORDENADAS..................................................................................................................... 1063.1.- Coordenadas geogrficas ................................................................................................................. 1073.2.- Coordenadas UTM............................................................................................................................ 1073.3.- Coordenadas locales......................................................................................................................... 1104.- CARTOGRAFA ESPAOLA. ......................................................................................................................... 1144.1.- Cartografa del instituto geogrfico nacional................................................................................... 1144.2.- Cartografa del servicio geogrfico del ejrcito............................................................................... 1174.3.- Planos a escala grande ..................................................................................................................... 1174.4.- Cartografa y referencias catastrales................................................................................................ 1185.- NAVEGACIN............................................................................................................................................. 1225.1.- La brjula.......................................................................................................................................... 1225.2.- Utilizacin de la brjula ................................................................................................................... 1235.2.1.- Medida de rumbos....................................................................................................................................... 1235.2.2.- Medida de posiciones sobre un mapa.......................................................................................................... 1256.- SISTEMAS DE POSICIONAMIENTO GLOBAL (GPS) ...................................................................................... 1276.1.- Funcionamiento del GPS .................................................................................................................. 1276.2.- Receptores GPS porttiles ................................................................................................................ 1287.- ANLISIS DE LA ZONA DE INTERVENCIN .................................................................................................. 131METEOROLOGA. INTERPRETACIN DE NDICES Y VARIABLES METEOROLOGCAS EN INCENDIOS FORESTALES (R.QUILEZ) ...................................................................................................................................................... 1351.- METEOROLOGA.- ....................................................................................................................................... 1352.- LA TEMPERATURA...................................................................................................................................... 1353.- LA HUMEDAD RELATIVA DEL AIRE ............................................................................................................. 1364.- EL VIENTO.................................................................................................................................................. 1364.1.- Vientos Regionales ............................................................................................................................ 1374.2.- Vientos Locales ................................................................................................................................. 1384.3.- Brisas Marinas.................................................................................................................................. 1394.4.- Vientos Fohn.................................................................................................................................... 139DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 5 5.- ESTABILIDAD E INESTABILIDAD ATMOSFRICA .......................................................................................... 1405.1.- Inversin Trmica ............................................................................................................................. 1415.2.- Tormentas.......................................................................................................................................... 1446.- NDICES METEOROLGICOS ........................................................................................................................ 1456.1.- ndice de Haines................................................................................................................................ 1466.2.- ndice meteorolgico de peligro canadiense..................................................................................... 1476.3.- Sistema de peligro estadounidense.................................................................................................... 1476.4.- ndice de peligro francs................................................................................................................... 1486.5.- ndice de peligro portugus............................................................................................................... 1496.6.- ndice de peligro espaol .................................................................................................................. 1497.-BIBLIOGRAFA............................................................................................................................................. 150 DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 6 CONCEPTOS GENERALES SOBRE EL FUEGO FORESTAL. BASES DEL COMPORTAMIENTO DEL FUEGO (E. CHISBERT) 1.- DEFINICIONES. CONCEPTOS BSICOS 1. 1. -ELINCENDIOFORESTAL Elfuegoademsdeserunfactornatural,quehacondicionadolaexistenciay distribucindelosbosqueseneltranscursodemilesdeaos,puedeconsiderarsecomouna herramienta que el hombre ha venido utilizando para numerosas labores agrcolas, ganaderas o forestales: quemas de rastrojos y pastos, eliminacin de restos de cortas o podas, etc. Cuando se produce un fuego que no es controlado por el hombre tiene lugar lo que se entiende por incendio. Enelcasodequeestefuego,nocontrolado,afectealavegetacinquecubrelos terrenosforestalesseoriginaunincendioforestal,quesiencuentraunascondiciones apropiadas para su expansin puede recorrer extensas superficies produciendo graves daos a la vegetacin, a la fauna y al suelo y causando importantes prdidas ecolgicas, econmicas y sociales, dado los mltiples beneficios, tanto directos como indirectos, que los montes prestan a la sociedad. Paraevitarestasprdidassehacenecesarioestablecerunaseriedemedidasde prevencin y lucha contra los incendios forestales para cuya aplicacin es necesario conocer lascaractersticasdelfenmenodelfuego,ascomolosfactoresquedeterminansu comportamientoyenbaseaestosconocimientospoderpredecircomoevolucionarenlos incendios. Parapoderactuarsobreestosincendiosyllegarasucontrol,esnecesarioconocery entenderlapropianaturalezadelincendioforestalylosfactoresqueinfluyensobresu comportamiento.Estonospermitirafrontarunaintervencininmediata(ataquesdirectos)o planificar una actuacin ms espaciada en el tiempo (ataque indirectos), pero en todo caso el conocimientodelcomportamientodelfuegoforestalnospermitirincrementarnuestra seguridad personal en la intervencin. Atendiendoalodispuestoenlosartculos5y6delaLey43/2003,de21de noviembre, de Montes, se entiende por incendio forestal el fuego que se extiende sin control sobre combustibles forestales situados en el monte.Seentiendepormontetodoterrenoenelquevegetanespeciesforestalesarbreas, arbustivas, de matorral o herbceas, sea espontneamente o procedan de siembra o plantacin, quecumplanopuedancumplirfuncionesambientales,protectoras,productoras,culturales, paisajsticas o recreativas. Tienen tambin la consideracin de monte: a.Los terrenos yermos, roquedos y arenales b.Las construcciones e infraestructuras destinadas al servicio del monte en el que se ubican c.Los terrenos agrcolas abandonados que cumplan las condiciones y plazos que determinelaComunidadAutnoma,ysiemprequehayanadquiridosignos inequvocos de su estado forestal DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 7 d.Todoterrenoque,sinreunirlascaractersticasdescritasanteriormente,se adscribaalafinalidaddeserrepobladootransformadoalusoforestal,de conformidad con la normativa aplicable. e.Losenclavesforestalesenterrenosagrcolasconlasuperficiemnima determinada por la Comunidad Autnoma. No tienen la consideracin de monte: a.Los terrenos dedicados al cultivo agrcola b.Los terrenos urbanos y aquellos otros que excluya la comunidad autnoma en su normativa forestal y urbanstica Las comunidades autnomas, de acuerdo con las caractersticas de su territorio, podrn determinar la dimensin de la unidad administrativa mnima que ser considerada monte a los efectos de la aplicacin de la ley. 1. 2. -ELFENMENODELFUEGO Toda sustancia que puede arder es un combustible y el fenmeno del fuego se origina cuando, en el proceso de la combustin, el oxgeno del aire se mezcla con cualquier materia combustibleproducindoseeldesprendimientodegases,laemisindecalorydeluzy,con frecuencia, la aparicin de llamas. El fuego se inicia por la aportacin de una fuente intensa de calor al combustible, en presencia del oxgeno, hasta que alcanza el punto de ignicin y comienza a arder. Una vez en marchaelproceso,elcalorgeneradopuedehacerqueelfuegosemantenga,porsmismo, mientras tenga combustible y oxgeno disponibles o hasta que se proceda a su extincin. Por tanto para que un fuego tenga lugar es necesaria la coincidencia en el mismo sitio y al mismo tiempo de los tres elementos que componen el llamado "tetraedro del fuego": Combustible Oxgeno (comburente) Calor (energa de ignicin) Reaccin en cadena DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 8 Enelcasodelincendioforestalelprimerelementoserelcombustiblevegetal, constituidoporlasplantasvivastantoherbceascomoleosasyporlosresiduosmuertos como las leas, que se encuentran en los montes. Paraqueestecombustibleardaconfacilidaddeberestarmuyseco,porloquela mayoradelosincendiosforestalesseproducenenlosmesesdeveranocuandolas temperaturas alcanzan valores muy altos. Eloxgenoestasiempreenelaireygeneralmenteencantidadessuficientespara mantener la combustin. El foco de calor puede provenir de causas naturales como el rayo o ser provocado por el hombre de manera accidental, negligente o intencionada. Encuantoalareaccinencadena,unavezenmarchalareaccininicial,elcalor generadopuedehacerqueelfuegosemantengaporsmismomientrastengacombustibley oxgeno disponibles o hasta que se proceda a su extincin. 2.- FASES DE LA COMBUSTIN DE LA MADERA Conocerlasdiferentesfasesdelacombustindelamaderapuedesermuytilpara comprendereldesarrollodelincendioforestal,yaquerepresenta,generalmente,el combustible vegetal ms abundante. Veamos cules son sus fases: Enlafasedeprecalentamiento,elcalordesprendidoporelincendioelevala temperatura de los combustibles cercanos hasta algo ms de 100 C, con lo que se produce la prdida de vapor de agua. La temperatura contina subiendo eliminando toda la humedad del combustible y se inicia la destilacin de las resinas. Conelaumentodetemperaturaentre260y400C,sealcanzalatemperaturade ignicin,loscombustiblesvegetales desprenden gases inflamables que forman las llamas, es la fase de combustin de los gases. La temperatura contina subiendo de 600 a 1000 C. Ademsdelosgasessedesprendecalorysemantieneporsisoloelprocesodela combustin. La madera arde con llama azulada. Se desprende humo formando por gases, partculas slidas no quemados, CO2 y vapor de agua. DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 9 Porltimoenlafasedecombustindelcarbn,lamaderaardeconsumindosesu contenido en carbono, quedando las cenizas formadas por sustancias minerales que no arden. 3.- FORMAS DE PROPAGACIN DEL FUEGO Antesdeverelprocesodepropagacindelfuegoens,sedefinirnunaseriede conceptosbsicosdentrodelainflamabilidadqueservirnparaentendermejorcmose desarrolla un incendio forestal. INFLAMABILIDAD = Ignitabilidad + Sostenibilidad + Combustibilidad + Consumibilidad -Ignitabilidad:eslacapacidaddelcombustibleparainiciarelprocesode combustin.Laignicindeunmaterialsedacuandolasuperficiesecalienta hastaunaciertatemperatura.Sepuededefinirtambinignitabilidad,comoel tiempo(medidoensegundos)necesarioparalaignicin,divididoporla intensidaddeenergaporunidaddesuperficiesuministrada(medidaen kW/m2). -Sostenibilidad:Eslacapacidaddeuncombustibleparamantenerlareaccin del fuego. En el caso del incendio forestal, la sostenibilidad es la propiedad del combustiblevegetalparamantenerlapropagacindelincendiodeuna partculadiscretadecombustiblealasiguiente.Laspartculaspequeasson, engeneral,capacesdemantenerlacombustinporsmismasytransmitenel fuegoalapartculasiguientesiestlosuficientementeprxima.Porel contrario, en partculas mayores, la sostenibilidad se hace ms dependiente de la compactacin de esos combustibles. As, las leas de una hoguera necesitan elrefuerzoderadiacindeunasaotras.Siseseparanlasleas,elfuegose apaga en cada una de ellas al poco tiempo. -Combustibilidad:eslavelocidadalaqueloscombustiblessequeman.Los incendiosforestalesgeneralmentesepropagandeunapartculadiscretaala prxima,siendoportantolacombustibilidad,proporcionalalavelocidadde propagacinalolargodepartculasindividualeseinversamenteproporcional al tiempo requerido para cada ignicin sucesiva. -Consumibilidad:eslacantidadoporcentajedecombustiblequesequema.El combustiblepuedeinflamarse,sostenersesucombustinypasarelfuegoa otroscombustibles,perotambinpuedeconsumirsemsomenos,desdeslo combustin superficial a casi combustin completa. DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 10 Unavezdescritalainflamabilidaddelcombustible,sevanadescribirlos3 mecanismos de transmisin del calor. El calor y sus formas de transferencia contribuye al mantenimiento de la combustin, precalientaloscombustibles,hacequealcancensutemperaturadeignicinycontribuyeas tambinasupropagacin.Eselcausantedelosdaosqueprovocaelincendioyelque determina la dificultad de su extincin. Lastresformasomecanismosesencialesporlosquesetransmiteelcalorsonla conduccin,laconveccinylaradiacin,queestnpresentesdeformacombinadaentodos los incendios forestales. En el mecanismo de conduccin el calor se transmite desde un punto de la materia con mstemperaturaaotrodemenortemperaturaatravsdesusmolculas,demaneraquelas mscalientescedensuenergacinticaalasfrasadyacentes,sinquesemodifiquesu posicin.Esteeselmecanismodetransmisinmslento.Estrelacionadoconla conductividadelctrica,porloqueesfcilmentededuciblequelamaderaesmuymala propagadora mediante conduccin, de hecho algunos autores consideran que este mecanismo es prcticamente despreciable en los incendios forestales. Otros consideran que la conduccin solamente es importante en el caso de combustibles finos. Esta forma de transmisin tendr lugar cuando exista contacto entre las plantas y hace tambinquesequemenlosmaterialesleosos(races,troncos,ramas)quecomponenla vegetacin. Lasdiferenciasdetemperaturasenlosfluidosocasionandiferenciasdedensidady comoconsecuenciacorrientesdeconveccinquetiendenaigualarlastemperaturas.Enlos incendiosforestaleslosfluidospredominantes,humosdelacombustinyairecaliente, asciendentrasportandograncantidaddeenergacalorfica(columnadeconveccindel incendio)quecontribuyeespecialmentealapropagacindelincendio.Hayquerecordar nuevamenteelpeligroquesuponecuandolacolumnadeconveccinarrastrapavesasque pueden contribuir a provocar focos secundarios. Paralelamentealacolumnaascendentedegasescalientes,segenerancorrientesde airefrescoquealimentanelincendioensubase,aportandooxgeno.Estevientoabsorbente provocado por el propio incendio contribuye a facilitar su mantenimiento. Latransmisindelcalorporconveccintieneespecialimportanciaenlarapidezdel avancedelincendioladeraarribayenelpasodelfuegodelsotobosquealascopasdelos rboles. El tercer mecanismo de transmisin del calor, la radiacin, o necesita de ningn medio material,elcalorseemiteporloscuerposcalientesenformaderadiacinelectromagntica. Seconsidera,conjuntamenteconlaconveccinelsistemaquemscalortransmiteenun incendioforestalyesresponsabledelprecalentamientodeloscombustiblesmuchoantesde quelesalcancenlasllamas.Tambinseconsideraporalgunosautoresquelaradiacin contribuye ms al precalentamiento que la conveccin. DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 11 4.- CLASIFICACIN DE LOS INCENDIOS FORESTALES Enfuncindelosestratosdecombustiblealcanzadossobrelosquebsicamente avanzaelincendioforestal,sepuedeclasificarenincendiosdesubsuelo,incendiosde superficieeincendiosdecopas.Nosiempreunincendioforestalsecomportabajounode estostiposdepropagacin,dehechosepuedenobservarsituacionesenquesecombinay alternan, sobre todo en el caso de incendios de superficie y de copas. 4. 1. -INCENDIOSDESUBSUELO Seproducencuandosequemalacapademateriaorgnicacomprendidaentrela superficieyelsuelomineral.Estamateriaorgnicasecaestformadaporhojasmuertas, races,turbas,etc.Suelendetectarseporelhumoyaquesuelenquemarsinllama,conuna combustin con insuficiencia de xgeno que implica que su desplazamiento sea el ms lento de los tres tipos. Es poco habitual (sobre el 1% de los incendios) y, dependiendo del grosor de la capa de materia orgnica, puede ser de difcil extincin. DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 12 4. 2. -INCENDIOSDESUPERFICIE Sonlosincendiosquesepropaganquemandolacapainmediatamentesuperiorala superficiesinapenasafectaralascopasdelosrboles.Estacapaestformadaporeltapiz herbceoyelmatorral,ascomolashojassecasyramillasqueseencuentranenelsuelo procedentesdelosrboles.Tambinpuedeestarconstituidaportroncosyramasderboles cados o restos de talas. Suelen ser los ms frecuentes. Representan el 85% de los incendios. 4. 3. -INCENDIOSDECOPAS Sonaquellosqueavanzanconsumiendoenmayoromedidalascopasdelosrboles. Elfuegodecopasavanzamsrpidamentequeeldesuperficie.Enfuncindela participacin de las copas en la trasmisin del incendio se pueden establecer tres subclases: Incendiosdecopaspasivos,enlosquedebidoaunincendiodesuperficiese producen entorchamientos o incendios intermitentes de copas. Es frecuente en zonas de pinos con matorrales densos. Incendiosdecopasactivos,quesepodraconsiderarcomounacombinacinde incendio de superficie y de copas. Se denomina tambin como incendios de copas continuos o dependientes.Estaltimaacepcinseexplicaaltratarsedeincendiosenqueelcalordelas llamasprovienedeunfuegodesuperficiequedesprendesuficienteenergaparamantener activo el incendio de copas. Incendiosdecopasindependientes,enlosqueelincendioavanzaconrapideza travs de las copas independientemente de la existencia de un incendio de superficie. Los incendios de copas suelen estar relacionados con situaciones de elevado riesgo ya quelaspavesasquedesprendenpuedenprovocarsaltosdeincendios,tambindenominados incendiossecundariosofuegossalpicados,quepuedenproducirseacentenaresomilesde metrosdelincendioprincipal.Tambinsuelenestarpresentesenlosincendioscon comportamientos explosivos, o sea, de velocidades de frente de llama muy elevadas. DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 13 5.- PARTES DE UN INCENDIO Es bsico para los medios de extincin incluyendo los tcnicos que se encargan de la planificacindelaextincin,conocerlasformasenquesedesarrollaunincendioyla denominacinhabitualdelaspartesquelocomponen,afindepoderentenderseentresy poder trasmitir adecuadamente instrucciones, rdenes u observaciones. -Frenteocabezaeslapartehaciadondeavanzaelincendio,normalmente favorecidoporelvientoolapendiente,osiguiendolaresultantedeambos vectores.Eslapartemsactivadeincendio,conmayorvelocidadde propagacin . -Cola es la parte desde donde evoluciona el incendio, la contraria al frente. En losprimerosestadiosdesudesarrolloestmuyprximoocoincideconel origen. -Flancossonlaspartesdelpermetrodelincendioubicadasentrelacolayel frente. Se denominan en funcin de su ubicacin respecto al vector principal de propagacin del incendio, y as el que queda a la derecha de esa esta direccin es el derecho, y el contrario es el izquierdo. -Lenguasodedossonpartesdelpermetrodelincendioqueavanzanms rpidoqueelresto,alcontrario,losentrantessonlaspartesqueavanzanms lentamente, debido situaciones desfavorables para la propagacin. -Bolsasoislassonlaspartesdelavegetacinnoquemadarodeadasporel incendio -Focossecundariossonincendiosindependientesdelprincipaldebidoala emisindepartculasincandescentes.Unadelasformasmshabitualesdel origendelossaltosdeincendio,queesotraformadedenominarlos,esel debidoalarrastredepavesasdelacolumnadeconvencindelincendio.Con menosfrecuenciaseproducendebidoalaspiasuotrosproductos incandescentesqueporsuformapuedanrodarladeraabajoenpendientes pronunciadas.Enestecasoelincendiosecundariosedaapocadistanciadel principal,peroenelcasodepavesasdesplazadasporlacolumnade conveccin, pueden darse a mucha distancia. DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 14 6.- FORMAS DEL PERMETRO La forma del permetro de un incendio est condicionada por los factores que influyen enlapropagacin.Enelcasodepresenciadeuncombustiblehomogneoconpendientes nulasyvientoencalma,elincendioprogresarenformacircularyadquirirunaforma elptica ms o menos alargada en funcin del viento, de la mayor o menor pendiente o por la presenciadecombustiblesquefavorezcanonosupropagacin.Lacombinacindetodos estoselementosoriginaincendiosdeformairregular,sobretodocuandoseprolonganenel tiempo. No obstante uno de los factores ms influyentes es el viento que es capaz de provocar incendios con permetros muy estrechos. DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 15 7.- FACTORES QUE DETERMINAN EL COMPORTAMIENTO DE LOS INCENDIOS Existeunconjuntodefactoresquedeterminanelcomportamientodelfuego,ypor tanto,laformaenquevaaevolucionarelincendio.Estosfactoresseagrupandelmodo siguiente: -Los combustibles vegetales -Los factores climatolgicos -La topografa del terreno 7. 1. -COMBUSTIBLESVEGETALES Enelmonteelcombustiblevegetalloconstituyentantolasplantasvivascomolos restosdelasmismas,porloqueenunaprimeraclasificacindeloscombustiblesporsu estadolospodremosdiferenciarentrecombustiblesvivos(pastos,arbustosyrboles)o combustiblesmuertos(tocones,ramascadas,restosdehojas...)ysegnsuubicacinenun estrato u otro del bosque los podremos clasificar en: Combustiblessubterrneos:Aquellosqueestnconstituidosporracesyotros materiales que se encuentren en el suelo mineral. La combustin de estos materiales da lugar a fuegos de subsuelo, muy lentos en su desarrollo, pero difciles de extinguir. Combustiblessuperficiales: Compuestos por hojas, acculas, ramas, ramillas, troncos, etc., que se encuentren a menos de medio metro del suelo. Combustibles areos: Ramas en el fuste del rbol, follaje, musgo, que se encuentren a ms de medio metro del suelo. Noobstanteexistenotrascaractersticas de los combustibles que son determinantes a la hora de estudiar su influencia sobre el comportamiento del incendio: Cantidad de combustible Disponibilidad Tamao y forma Compactacin Continuidad horizontal y vertical Densidad Sustancias qumicas inflamables Humedad 7.1.1.- Cantidad del combustible Semideporlacargaopesodelcombustiblesecoporunidaddesuperficie(kg/m2o toneladas/Ha). Depende de factores como la exposicin, altitud, latitud, tipo de suelo, clima, etc y puede variar entre los 2-12 Tm./Ha. del pasto y arbustos pequeos, y las 70-250 Tm./Ha. delosdesechosdelbosquetrasuntratamientoselvcola.Enunaprimeraaproximacinse puede decir que tiene una relacin directa con la intensidad del incendio, a mayor cantidad de combustible, ms fuerte arde el incendio. Pero al disminuir la carga a la mitad se observa que DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 16 aproximadamentelaintensidaddelfuegobajahastalacuartaparte.Enlasiguientefrmula podemos observar la relacin entre la intensidad lineal y la carga del combustible. IL = h(Wn-Wr)R IL=Intensidadlinealdelfrentedefuego(kw/mkcal/ms).Potenciacalorfica desprendida por unidad de longitud de frente de fuego. h = Poder calorfico inferior (Kj/kg Kcal/kg) (1 Kcal= 4,18Kj) Wn= Carga de combustible neto inicial (kg/m2 ) Wr= Carga de combustible neto residual inmediatamente despus del paso del frente de llama (kg/m2 ) R = Velocidad del avance del fuego (m/s) 7.1.2.- Disponibilidad Cuandoseproduceunincendioesnecesariotenerencuentaquenotodalamateria vegetalseconsume.Unacosaeselcombustibleexistente,yaestvivoomuerto(Wn,dela frmulaanterior),yotralacantidaddecombustiblesusceptibledearderbajounaseriede condicionesdeterminada.Aesteltimocasoselellamacargadisponibleexpresadaenla frmula anterior como Wn-Wr. En un pastizal la carga disponible es prcticamente del 100%, mientras que en un matorral puede variar desde el 5 al 95% y en un bosque del 5 al 25%. Nosquedaentonceselllamadocombustiblerestante(Wr),queeslacantidadde materiavegetalqueprevisiblementenoarderporunaseriederazones,quepuedensersu contenidodehumedad,grantamao,ounadistribucinespacialqueimpidaalasllamas alcanzarlos. 7.1.3.- Forma y tamao Estascaractersticasestnrelacionadasconlasuperficiequepresentaelcombustible susceptibledeserafectadaporelincendio.Amayorsuperficiemayorfacilidadde propagacin,comosucedeconlospastosyotroscombustiblesfinos.Parapoderestimarla caracterstica de la forma se estudia la relacin superficie/volumen, lo que podramos definir como el rea superficial expuesta al aire en relacin con el volumen del combustible vegetal estudiado.Semideenm2/m3,yosciladesdevaloresmuyelevadosenlospastos,conuna relacin de 6.600 m2/m3 a valores de 68 m2/m3 de un brezal o de 0,8 m2/m3 para ramas de unos 1,3 cm de dimetro. Esunacaractersticaimportantequeinfluyedirectamenteenelcomportamientode incendio. Cuanto mayor es la relacin superficie/volumen mayor es el rea expuesta al calor deloscombustiblesqueestnardiendoensusproximidades,porloqueesmsfcilla evaporacin de la humedad y que alcance rpidamente su temperatura de ignicin. Atravsdeesareasuperficialseefectanlosmecanismosdecaptaciny evaporacindelahumedadambientalcuandoelcombustible,vivoomuertoannohasido afectado el incendio. Atendiendo al tamao podemos clasificar los combustibles en: Finos o ligeros: Menores de 5 mm. de dimetro. Se componen de hojarasca, pasto, capa en descomposicin, acculas de pinos, ramillas, etc. DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 17 Regulares: De 5 a 25 mm. de dimetro. Constituidos por ramas finas y tallos pequeos. Medianos: Tallos y ramas de 25 a 75 mm. de dimetro. Gruesos o pesados: Ms de 75 mm. de dimetro. Constituidos por fustes, troncos y ramas gruesas. 7.1.4.- Compactacin Eslarelacinentreelvolumenrealdelcombustibleysuvolumenaparente,loque tambin se denomina coeficiente de compactacin. Se puede decir que mide el espaciamiento entre las partculas de un combustible. As un combustible con poco espaciamiento entre sus partculas tendr una compactacin ms alta. Lacompactacininfluyesobrelahumedaddelcombustibleylavelocidadde propagacin.Amenorcompactacin,osea,msespacioyaireentrelaspartculasdel combustible,msfcilmentesedesecary,encasodeincendiotendrmayorvelocidadde propagacin dado que el espacio facilitar el aporte de oxgeno de la combustin. DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 18 7.1.5.-Continuidad horizontal Es la distribucin de los combustibles en el plano horizontal. Es un factor que influye directamente en la velocidad y direccin de la propagacin de un incendio, por lo que tienen una gran importancia. Lacontinuidaddelcombustiblehayquedeterminarlatantoenelestratodelos combustiblessuperficialescomoenlosareos.Noobstante,aunquepuedanestablecerse numerosos grados de continuidad en funcin de los niveles de interrupciones del combustible, lo habitual a la hora de valorar los incendios es distinguir entre dos grados: -Uniformeocontinuo,cuandonohayinterrupcin en la disposicin horizontal del combustible y el incendio se propagan de forma continua y sin barreras. -No uniforme, cuando el combustible est disperso y la velocidad de avance del incendioesclaramentemenorsielrestodecondicionessonsimilares (pendiente, viento,...). 7.1.6.-Continuidad vertical Es la distribucin de los combustibles en el plano vertical. Lo habitual en los incendios es que estos se inicien y se propaguen a travs de los combustibles superficiales y solamente alcancenlascopasbajodeterminadosfactores.Unodelosprincipaleseslacontinuidad verticaldeloscombustiblesquepermitelapropagacindelfuegoensentidoascendente favoreciendo los mecanismos de radiacin y conveccin. DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 19 7.1.7.-Densidad Es la relacin entre la masa de un combustible y su volumen real. Este ltimo se puede determinarporclculosgeomtricosoporinmersinenaguaomercurioEstrelacionada directamente con la capacidad calorfica, que representa la capacidad de calor necesaria para que la madera aumente su temperatura 1 C. Cuando mayor es la densidad ms elevada es la capacidadcalorficaymsdifcilmentesealcanzalatemperaturadeignicin.Valgacomo ejemplo el hecho de que una madera densa como la carrasca es capaz de absorber ms calor antesdearderqueotramaderamenosdensacomolasdelpino.Losrestosdevegetacin muerta con densidades menores alas planteas verdes arden con mayor facilidad. DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 20 7.1.8.-Sustancias qumicas Aparte de la celulosa que es la materia bsica de que estn compuestos los vegetales, existenotrassustanciasqumicasquepuedenincrementarelpodercalorficodelos combustiblesysufacilidaddeignicin.Taleselcasodelosarbustosaromticosque contienenaceitesesenciales,olasconferas,ricasenresina.Estassustanciasqumicasson msvoltilesqueotroscomponentesdeloscombustibles,deformaquelatemperaturade ignicindelcombustiblequelasposeeesmenorysealcanzamsfcilmente,porloque tambin es mayor la velocidad de propagacin. Comoyasehaindicado,estassustanciasaumentanelpodercalorficodel combustible,asmaderasricasencelulosa,comolasdechoposysauces,tienenunpoder calorficomuybajo,encambiolasconferastienenunpodercalorficomselevadoal disponerensucomposicinderesinascuyopodercalorficoestenelentornodelas9.000 kcal/g. Endefinitiva,sustanciasqumicascomolosaceites,cerasyresinas,facilitanla ignicinypropagacindeunincendioforestal,encondicionesenlasquesinoexistieran dichas sustancias los riesgos de ignicin y propagacin seran menores. 7.1.9.-Contenido en humedad del combustible Seexpresacomoelporcentajedelpesodecombustiblehmedosobreelpesodel mismo combustible en seco. Puede variar del 0 al 300%. A continuacin se muestra una tabla con valores orientativos. Estado de desarrollo de la vegetacinContenido en aguaFollaje tierno, plantas anuales desarrollndose al principio del ciclo del crecimiento 300% Follaje madurando, todava en desarrollo, con turgencia plena200% Follajemaduro,nuevocrecimientocompletoycomparablealfollaje perenne antiguo 100% Comienzo del reposo vegetativo y del cambio de color y algunas hojas que pueden haber cado del tallo 50% Completamente seco> = = = Pc avgv g c a1 12769 977 69222 9 810 2042 77 69 0 204= ==== + ~,, . . . ;(,,( , . . . , kPa9,81 kN/ m m m/ s) m/ s m. c. a. mm. c. a. )40 m/ s322DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 54 delfluidodisminuye,lamquinasedenominamotora,comopuedenserlasturbinas hidrulicas, las turbobombas o los motores de explosin. Atendiendoaltipodeenergaqueseintercambiaconelfluidoqueatraviesalas mquinas hidrulicas pueden ser de distintas formas: Sinosatenemosalasmquinashidrulicasgeneradoras(bombas)queintercambian energadepresin,podemosencontrar,segncomointercambianlamismadentrodela mquina, a dos tipos de bombas: las de desplazamiento y las turbomquinas. Bombas de desplazamiento: basan su funcionamiento en aplicar una fuerza (o par si sonrotativas)deunacmaradetrabajoysuposteriorvaciadodeunamaneraperidica.El aumento de la energa del fluido se efecta directamente en forma de energa de presin. Son por ejemplo las bombas de pistn, las bombas peristlticas, las bombas de membrana o de diafragma. Turbomquinas:basansufuncionamientoenincrementarlaenergacinticadel fluido a costa de energa mecnica que se intercambia en un elemento denominado rodete o impulsor para luego transformar este exceso de energa cintica en presin dentro del cuerpo mismo de la bomba. Este tipo de bomba es la universalmente usada por los bomberos en los vehculos de extincin o en las motobombas de achique. 2. 1. -ELEMENTOSYPRINCIPIODEFUNCIONAMIENTODEUNABOMBA CENTRFUGA Elfuncionamientodeuna bombacentrfugaeselsiguiente,el agua entra axialmente por el centro de unelementomvildenominado rodeteoimpulsor,elcualest girandoaccionadoporelmotor.El rodete dispone de unas canalizaciones denominadaslabesporlasqueel aguaescanalizadadesdeelcentro hastasuborde,dondeesexpulsada. Duranteestetrayectoelfluidoes aceleradoporlafuerzacentrifuga DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 55 generada en el rodete.El agua sale del mismo con presin y velocidad. A continuacin entra en una canalizacin11 en forma de espiral que rodea al rodete, es la voluta o caracol. El fluido queentraenestaconduccinagranvelocidad,esfrenadoporelprogresivoaumentodesu seccin,talcomoestablecelaecuacindecontinuidadyporprincipiodeBernoulli,incrementandolapresin,quetenaalasalidadelrodete,hastaunvalorconcretoenel colector de impulsin.Las bombas destinadas para los servicios de bomberos, pueden ir instaladas o bien en vehculoscontraincendiosoengruposmotobombas.Enelprimercasoesaccionadaporla energa motriz del motor del vehculo y en el caso de las motobombas, la bomba dispone de un motor elctrico o de explosin para su accionamiento, como veremos ms adelante.LanormaUNEEN1028-1,atendiendoalapresinquepuedensuministrarlas bombas las clasifica en: Bomba de presin normal (FPN) son aquellas que con uno o varios rodetes,soncapacesdedarpresionesdefuncionamientohasta20bar.yBombadeAlta Presin(FPH)esunabombaquedahasta54,5bar.SedenominaBombadePresin Combinadaaaquellaqueagrupalasdosclasesdebombaenunasolamquina.Estose consigue conectando en serie una bomba de presin normal y otra de alta presin.En una bomba contra incendios podemos distinguir las siguientes partes, colectores de aspiracin, desde donde se alimenta la bomba desde un deposito o por aspiracin a travs de unmangote,cuerpodelabomba.Dependiendoquelabombaseadepresinnormalo combinada, la bomba tendr uno o dos colectores de impulsin, que es donde se conectan las mangueras,pormedioderacoresyloselementosauxiliares(manmetros,elcebador, vlvulas, etc.).Las dos bombas, conectadas en serie, de una bomba combinada se denominan etapas. Los rodetes de las dos etapas pueden estar montados sobre el mismo eje (como en la figura)o sobreejes distintos.Pormedio de un conducto provisto de la llaveselectora NP/NP HP,se conecta la salida de una con la entrada de la otra. Estetipodebombaseutilizaparaalimentar instalaciones con mangueras dentro de una amplia gama de presionesycaudalesdeterminadosporlalocalizaciny carga de fuego a extinguir. 11 Algunas bombas a la salida del rodete disponen de lo que se conoce como difusor, cuya misin es canalizar el agua a la salida del rodete hacia la voluta, evitando turbulencias.DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 56 Las instalaciones con mangueras de 70 y 45 mm, se utilizan cuando se necesita mucho caudal y por tanto la bomba da poca presin. Las mangueras se conectan al colector de baja y la bomba trabaja tan solo con la primera etapa (1). En el caso de que se necesite ms presin, porque la instalacin tiene una gran longitud o hay que salvar una gran altura. Se conectan las mangueras, en este caso de 25 mm, al colector de alta.Enestacasoestntrabajandolasdosetapasdelabomba,lainstalacinposeeuna mayor presin pero trasegando un caudal menor12 (2). Esta bomba permite, si la intervencin lo requiere, conectar dos instalaciones de alta y baja simultneamente (3), para ello solo hay que abrir todas las llaves tal como muestra la figura. 2. 2. -CURVASCARACTERSTICASDEUNABOMBA La presin medida en el colector de impulsin de una bomba, se denomina altura de impulsinyseexpresaenmetrosdecolumnadeagua(m.c.a.).Seconocecomoalturade aspiracinmanomtrica,alapresinefectivaexistenteenelcolectordeaspiracindela bomba, la cual se ver ms adelante, no debe superar un determinado valor ya que se produce el fenmeno de la cavitacin. La altura de impulsin (H) se puede medir fcilmente, ya que a la entrada y salida de la bomba la velocidad prcticamente no vara y no existe diferencia de cota entre la entrada y la salida. Se puede aplicar la ecuacin de Bernoulli, entre los puntos A y B: Se denomina potencia hidrulica del fluido a la salida de la bomba a la expresin: Ph = H Q Dondeeselpesoespecificodelfluido,Hessupresinenmetrosdecolumnade agua y Q es el caudal en metros cbicos por segundo que circula por la bomba.Estapotenciaeslaenergaqueposeeelfluidoporunidaddetiempoyseexpresaen vatios. Si tenemos una bomba acoplada a un motor que gira a N revoluciones por minuto, la potencia mecnica (Pm) del motor es constante, si no se varan las revoluciones, una fraccin 12Hayquerecordarquelasbombastrabajandoavelocidaddegiroconstantelapresinyelcaudalsoninversamente proporcionales. DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 57 de la potencia mecnica se transformar en potencia hidrulica13, por lo tanto, si la instalacin alimentada por esta bomba demanda ms agua, por ejemplo se abre una lanza aumentando el caudal Q, como no hemos variado N, Pm es constante, por lo tanto tambin lo ser Ph luego H debe disminuir. As pues, la presin que existe a la salida de una bomba funcionando con un nmero de revoluciones (N) fijo disminuye a medida que aumenta el caudal que circula por la bomba. Los fabricantes de las bombas nos proporcionan la relacin entre el caudal que circula porlabombaylapresin,ascomolapotenciaenfuncindelcaudal,pormediodeuna grficaobtenidapormedidasrealizadasenunbancodeensayo.Estaseriedecurvas, denominadascurvascaractersticas,nosmuestralacapacidaddelabombaparagenerar energahidrulicaytambinnospermitirelegirquetipodebombaesadecuadaennuestra instalacin. El significado de la curva altura-caudal es que la bomba girando con N revoluciones, solopodrproporcionarlosvaloresdepresinycaudalcontenidosenlacurva correspondiente. Esto suceder siempre que N no vare, puesto que si esto ocurre la curva se desplazar hacia arriba, si aumenta N o hacia abajo en el caso que disminuya. Por lo tanto un aumento de las revoluciones, implica que para un mismo caudal, la bomba dar ms presin. Por otro lado la curva potencia-caudal es creciente con el caudal en este modelo de bomba. 2. 3. -ALTURADEASPIRACIN. CAVITACIN Cuandounabombaaspiradel depsito del vehculo, el agua entra por gravedadenlabombaconunapresin manomtricapositiva,perosila alimentacin se tiene que realizar desde 13 A esta fraccin entre la potencia hidrulica y la potencia mecnica expresada en tanto por cien se le denomina rendimiento (q). Se cumple Ph = (q /100) Pm. El rendimiento de una bomba vara con el caudal. Cuando Q = 0 el rendimiento vale cero, crece con el caudal hasta alcanzar un mximo en el caudal nominal de la bomba. Para caudales superiores el rendimiento disminuye, debido al aumento de las perdidas por las turbulencias generadas en el rodete. DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 58 un pozo o balsa que se encuentran en una cota inferior a la situacin de la bomba. Para que se produzcalaentradadeagua,lapresinenelcolectordeaspiracindebesermenorquela atmosfrica,aselaguasubirporelmangote,comosubeunrefrescoalchuparporuna caita.Dado que a una atmsfera le corresponde una la altura de presin que ronda los 10 m., estaseralaalturatericamximaquepodramosaspirar,peroenlaprcticadebidoalos factores que sealaremos a continuacin, este lmite se reduce a una altura comprendida entre 7 y 6 m.En efecto, la altura de aspiracin de una bomba depende de: -La presin atmosfrica ya que la misma disminuye con la altitud respecto al nivel del mar desde donde estemos aspirando. Se estima una prdida de unos 0,13 m. por cada 100 m. de altitud.-El aumento de la temperatura del fluido hace disminuir la altura de aspiracin, ya que alaumentarlapresindevapordelmismo,seproduceunamayorevaporacinde fluidoyconsecuentemente,seproduceunaumentodepresinenelcolectorde aspiracin14.-Las prdidas de carga en el mangote hacen que al aumentar el caudal o al disminuir su seccin, se reduzca la altura de aspiracin. Ademsenlatomadeaspiracindeunabomba,sepuedeproducirunfenmenono deseable,parasucorrectofuncionamiento,denominadocavitacin.Estaconsisteenla evaporacindelfluidocirculanteporlabombaatemperaturasmuyinferioresalade ebullicindelmismocomoconsecuenciadeldescensodelapresinenellquido,yaquesi desciende a la presin de vapor a esa temperatura, entrar en ebullicin. La cavitacin puede generar averas mecnicas en la bomba, hacer que descienda el caudal en la misma y propicie la corrosin de los materiales. Para evitar este fenmeno, hay que dimensionar bien la altura de aspiracin. CuandotenemosunasustanciaaunatemperaturaT,dentrodeunrecipiente parcialmente lleno y cerrado.Algunas molculas de la fase liquida poseen suficiente energa para escaparse de la superficie del lquido, es decir se evaporara. Al no poder dispersarse las molculasqueformanlafasevapor,algunasdeellas,puedenretornanalafaselquida.Se origina una situacin de equilibrio entre las molculas que escapan del agua y las que vuelven alamisma.Enestascondiciones,lafasevaporejerceunaciertapresinsobrelasuperficie del lquido. A esta presin se le denomina presin de vapor del lquido a la temperatura T. Sivariamoslatemperaturael equilibrioseproduciraotrapresin. Sirepresentamosenunagrficala curvapresinfrenteatemperatura, surgelaconocidacomoCurvade equilibrio de Claius-Clapeyron. Toda combinacindepresinytemperatura queseencuentresobrelacurva 14Experimentalmentesecompruebaqueparaunatemperaturadelaguacomprendidaentre15y20Csupone una prdida de altura de 0,20 m. El agua a 10 C implica una prdida de 0,125 m y a 50 C de 1,25 m. DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 59 coexistirnlasdosfasesenequilibrio,porencimaexistirsololafaselquidaypordebajo sololadevapor.LacurvaterminaenunpuntodenominadoPuntocrtico(PC),queesla temperaturaypresinapartirdelacualunasustancianopuedepermanecerenequilibrio liquido- vapor, a partir de este punto la sustancia se denomina gas. Se define como temperatura de ebullicin de una sustancia, aquella en que la presin de vapor es igual a una atmsfera. Si una sustancia se encuentra a la presin de una atmsfera, pero a una temperatura por debajo de la de ebullicin (TB), se encontrar en fase lquida (A). Sibajamossupresinhastaquecortealacurvadeequilibrio(B),lapresindevapor(PB) obligar al lquido a evaporarse, entrando en ebullicin a una temperatura inferior a la normal. Este es el fenmeno que se produce durante la cavitacin. Colocamosunvasollenodeaguadentrodeunacampanadecristalhermticamente cerrada. Por medio de una bomba de vaco extraemos el aire de su interior, disminuyendo por lotantolapresin.Cuandollegaalvalordelapresindevaporcorrespondienteala temperatura a la que se encuentra el agua, esta empezar a hervir. 2. 4. -MECANISMOSDECEBADO En el momento del arranque de una bomba, el mangote de aspiracin puede estar lleno de aire, una bomba centrfuga no puede aspirar aire, por lo que no es autosuficiente para crear la aspiracin necesaria para que el fluido llene el rodete yse pueda empezar a bombear con normalidad. La creacin de estas condiciones de carga previas al arranque en la bomba es el denominadoprocesodecebado,queselogragraciasaunosmecanismosquedisponenlas bombas. Describiremos los ms habituales: DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 60 Pistones alternativos Estesistemaconstadeunpistnprovistodeunalumbreraquesecomunicaconla aspiracin de la bomba, por medio de una vlvula. Este embolo accionado manualmente o por el motor absorbe el aire que pudiera existir en el interior del conducto de aspiracin. Hoy esta prcticamente en desuso. Por eyeccin de gases Este sistema de cebado se emplea principalmenteenmotobombas,yaque necesitadelosgasesdeescapedel motor, para su funcionamiento.Eltubodeescape,quesepuede cerrarpormediodeunavlvulade mariposa,presentaunaderivacinde formacnicaensuextremo(D),para quelosgasestenganunamayor velocidadenesepunto.Estotrae consigounamenorpresinylacmara Csellenaconelairedelosconductos de aspiracin.Elairesaldrmezcladoconlos gasesdeescapeyseproducirunvacoenlostubosdeaspiracinquesellenarndeagua, cebando a la bomba. Anillo de agua El mecanismo de anillo de agua se compone de una cmara cilndrica que tiene en su interiorunaruedadepaletasquegiraexcntricarespectoalejedelcilindro.Estacmara posee dos conductos provistos de sus correspondientes vlvulas, uno comunica con el cuerpo de la bomba y por el otro a una salida. La cmara cilndrica est llena inicialmente de agua. Cuando la rueda de paletas gira, porefectodelafuerzacentrfuga,seformaalrededordelaruedaunanillodeaguadeun determinadoespesor.Entrelaspaletasdelaruedaseformanunascmarasdecapacidad variableamedidaquestavagirando.Alpasar,pordelantedelconductoquecomunicala cmara cilndrica con la espiracin, las cmaras se hacen ms grandes y por lo tanto se crea un vaco que es llenado con el aire que absorbe de la aspiracin. Posteriormente al pasar por DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 61 el conducto de expulsin del aire, la cmara disminuye de tamao obligado a salir el aire. Con este sistema se produce vaco en la aspiracin y se llena de agua el cuerpo de la bomba. 3.- POTENCIA DE EXTINCIN DEL AGUA La razn por la que el fuego se extingue por enfriamiento es debido a que la superficie del material en combustin se enfra por debajo de la temperatura de encendido15. La cantidad de agua necesaria para extinguir un fuego est en funcin del calor desprendido por el mismo. Lavelocidaddeextincindependedelarapidezenlaaplicacindelagua,delcaudalydel tipo de agua que se aplique.Denominamos potencia de extincin, a la energa que absorbe el agua al ser aplicada sobre el fuego. Veamos el orden de magnitud de la misma. Supongamos que tenemos un litro de agua a 10 C. Cunta energa necesita para transformarlo en vapor a 100 C? 1H H2 10C 100C 100C2 liq 2 liq 2 vapH O H O H OA A DondeAH1=376,2KJeslaenergaempleadaenelevarelaguade10Ca100Cy AH2= 2.253 KJ es el calor latente de vaporizacin. Luego la energa total ser: AH1 + AH2 = 2.629 KJ LuegouncaudaldeaguaQigualaunlitrodeaguaporsegundotieneunapotencia extintora de 2.629 KJ/s, que podemos aproximar a 3 MW.Este es el poder terico. Estamos suponiendo un comportamiento ideal, es decir que toda el agua proyectada en un incendio se evapora,perolarealidadpuedesermuydistinta,elmejorrendimientoseobtieneconla posicin en la lanza en cono de ataque o de difusiny es del orden del85 %, Por el contrario su alcance es reducido, una posicin en la lanza de chorro directo no es nada efectivo ya que granpartedelaguaproyectadasobreelincendionosevaporizarcorrectamenteperos dispondremosdeunalcancemayorqueenelanterior,enestacasoelrendimientoesdel20 %. Por lo tanto: 15 Segn la norma UNE EN ISO 13943:2001. es la temperatura mnima a la que un material debe ser calentado para que los vapores se inflamen momentneamente en presencia de un foco de ignicin. DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 62 Pot. extintora real (Mw) Q (lps) Q (lpm) Pot. extintora(Mw) 20%85% 16030,62,55 2,51507,51,56,36 3,332001028,5 530015312,75 8,3350025521,25 El empleo de una lanza forestal es ms efectivo si se descarga el agua de manera que absorba el mximo calor, es decir durante el cambio de fase. Esto sucede con mayor facilidad si se aplica pulverizada en vez de un chorro compacto. Porlotanto,sitenemosunfrentede60menunazonadeaulagaresdeUlex parviflourius,conunavelocidaddepropagacinde2,3m/min,elfuegodesprende162.500 Kw/m60m=150.000Kw=150Mw,luegotericamentenecesitamosuncaudalde150 Mw / 3 Mw = 50 lps = 3.000 lpm de agua para neutralizar el ataque. Pero con un rendimiento del 85 % en la aplicacin de agua esta cifra aumenta a 3.530 lpm.Siporelcontrariolavelocidaddepropagacinesdetanslo0,2m/min,lasfuerzas del fuego son ahora de 82 Kw/m 60 m = 4.920 Kw ~ 5 MW, por lo que con 5 Mw / 3 Mw = 1,67 lps = 100 lpm, que corresponde a 117 lpm con un rendimiento del 85 %. 4.- INSTALACIN HIDRAULICA DE EXTINCIN 4. 1. -INSTALACINBSICA Una instalacin hidrulica de extincin es un sistema tcnico que tiene por objetivo transportaraguadesdeunpuntodeaprovisionamientohastadondeseestproduciendoun incendio.Lainstalacindebeproporcionarelcaudalnecesarioparaaniquilarlapotenciade fuego que genera el incendio. Pero para ello, hay que suministrar una energa por unidadde tiempo(potencia)alsistemaparapodertransportarelaguaallugardelfuego,yaquese encuentralejosyadistintoniveldellugardeaprovisionamiento,ademsdepoderlanzarla convelocidaddesdeunadistanciadeseguridad.Dadoquelosprocesosfsicostienenun determinado rendimiento, no toda la potencia suministrada se transforma en potencia til, por loqueaparecernprdidasenergticas,deigualformaqueseproducenfugas(prdidas materiales) no deseadas de agua durante el trayecto. Podemosdividirlainstalacinentrespartesdiferenciadas:aprovisionamiento, alimentacin y ataque. El aprovisionamiento es la parte de la instalacin que suministra el agente extintor (agua). La alimentacin comprende los sistemas de impulsin, conducciones yelementosauxiliares.Elataqueeslapartequegarantizaqueelaguaseproyectasobreel fuego,conelcaudalsuficiente.Loscomponentesdelequipamientodelsistema,que constituyenlapartedealimentacinyelataquedelsistema,sonbsicamentetres:bomba, mangueras y lanza. La bomba es una mquina, que como tal no genera nada slo transforma potencia, en este caso potencia mecnica en potencia hidrulica. Es por lo tanto el que suministra el trabajo 16 Ver Apndice: Caractersticas fsicas de los incendios forestales. DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 63 necesarioparaqueelaguaadquieralaenerganecesariaalartefactodeataquedela instalacin: la lanza. Este dispositivo hidrulico es el que regula el caudal necesario en cada momento segn las necesidades de la extincin. Adems proporciona velocidad al agua, con el fin de poder ser lanzada desde una determinada distancia de seguridad. Dado que la bomba ylalanza,habitualmente,noseencuentranenelmismolugaryalmismonivel,las manguerassonlasencargadasdeuniramboscomponentesdelsistema.Analicemoslas limitacionesfsicasytecnolgicasdeestosdispositivos,yveremossielfuncionamiento conjunto (resultado del sistema) es acorde con el objetivo de la instalacin. Si aplicamos la ecuacin de la energa17 entre la salida de la bomba y la entrada de la lanza tenemos: Resultando la siguiente expresin, conocida como ecuacin de lnea: PB = PL + HG + PC Donde: PB: Altura de presin a la salida de la bomba. (PB/10 bar) PL: Altura de presin en punta de lanza. (PL/10 bar) HG:Alturageomtrica.Desnivelexistenteentrelabombaylalanza,puedeser positivo si hay que ganar altura o negativo si hay que perder altura. (HG/10 bar) PC: Prdidas de carga en mca. (PC/10 bar) Elsignificadodeestaexpresineselsiguiente:Paraconseguirqueelfluidoextintor salgaconunarapidez(v)18yconuncaudalQ,hayquetenerunapresinenpuntadelanza 17 Se tiene en cuenta las perdidas energticas existentes en la instalacin (hj). Ver apartado 4.1.6.- Ecuacin general de la energa. 18 v es la velocidad de salida del agua de la lanza, que es distinta de v1 (velocidad a la salida del colector de impulsin) y v2 (velocidad antes de salir por el orificio de la lanza). DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 64 (PL) y una seccin de salida S determinada. Para tener esa PL ser necesario disponer de una presinalasalidadelabombaPBsuficienteparadaresapresindemandada,pero aumentada19conlaenerganecesariaparasalvarlaalturageomtricaAGyvencerlas prdidasdecargaexistentesenlainstalacinPC.Comolapresinalasalidadelabomba (PB), trabajando con un rgimen de giro constante, depende del caudal, deberemos analizar la dependencia de la presin en punta de lanza (PL) y de las prdidas de carga (PC) en relacin con el caudal. 4. 2. -MANGUERAS, MANGOTESYELEMENTOSAUXILIARES En las instalaciones hidrulicas de extincin, la conduccin del fluido empleado en la extincin se lleva a cabo mediante lo que se denominan mangueras. stas han evolucionado desde las antiguas de lino hasta las actuales, compuestas por un tubo de neopreno recubierto conunaovariascapasexternasdefibra sintticaotextilyunacapaexternade caucho,conelfindedarlesresistenciay robustezSepuedenclasificarsegnsu rigidezenflexiblesquesonaquellasque alplegarlassonplanas,adoptandosu seccincircularcuandocirculaelfluido deextincinapresin.Lassemirgidas, mantienensiemprelaformacircular estnonosometidasapresin.Los serviciosdeextincindeincendios, utilizangeneralmentelasmangueras planasenlasinstalacionesdeimpulsin. Paraaspiracin,nosepuedenemplear manguerasflexibles,yaquenoestndiseadasparasoportarpresionesmanomtricas negativas,porloqueseutilizanunamanguerasespacialesrgidasformadasporunabasede caucho reforzadas con un entramado metlico, que se denominan mangotes.La mangueras en Espaa tiene los siguientes dimetros de 25, 45 y 70 mm., en cuanto a los mangotes utilizados en la aspiracin de las bombas montadas en los vehculos tiene un dimetrode100mm.,aunquetambinexistende45y70mm.,parasuutilizacinconlas motobombas. Las mangueras posen una longitud entre los 15 y 40 m., las cuales se almacenan plegadashabitualmentedeunmododenominadoenrolladodoble.Losmangotestienenuna longitud de alrededor de 2 m. y dada su rigidez no pueden plegarse. 19 Disminuida en el caso de desnivel negativo. DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 65 Para conectar estos tramos de manguera y mangotes y as montar la instalacinseempleanunosdispositivosespecialesdeuninquese denominanracores.Estosdispositivostambinsirvenparaunirlasalos hidrantes,lanzas,bombasydemselementosdela instalacin.Existenvariostiposderacores,peroen Espaalareglamentacinobligaalusodeunracornormalizadoparalas mangueras, es el denominado racor de patillas o tipo Barcelona (1), cuyas caractersticasyformaserigenporlanormaUNE23400.Esteracorest formado por tres piezas de conexin formando un ngulo de 120 entre ellas, staspermitenqueelacoplamientoentredosdeellosseasimtrico,sinque haga falta la existencia de un racor macho y otro hembra. En la actualidad los racores son de aluminio, que ha sustituido a los antiguos de bronce. Para los mangotesnosepuedeutilizaresteracor,porloqueseempleaotrotipode origen alemn denominado racor Storz (2), que si bien no esta normalizado, esdeusogeneralporlosserviciosdebomberos.Alcontrarioqueelracor tipoBarcelonaelcualsepuederealizarlamaniobradeconexiny desconexindemaneramanual,elracorStorznecesitadeunaherramientaespecialparael acoplamiento (3). Por ltimo hablaremos de las bifurcaciones y de las reducciones. Las primeras son piezas de unin entre manguerasquetieneporobjetivorepartirelcaudalen doschorros.Lasmscomunessonlasquetieneuna entradade70mm.ydossalidasde45mm.ouna entradade45mm.ydossalidasde25mm. Habitualmentetieneincorporadasvlvulasdecierreen lassalidasdedimetroinferior.Existenbifurcaciones, para casos especiales en los que la entrada y salida tiene elmismodimetro,siendolasmscomuneslasde entrada de 25 y dos salidas de 25 mm. Las reducciones tienen como objeto unir racores de distinto dimetro, las msusualessonde70a45mm.yde45a25mm. Tambinexistenreduccionesentreracorde100mm. tipoStorza70mm.tipoBarcelona,parasituaciones especiales. 4. 3. -LANZAS Lalanzaesundispositivohidrulicosituadoalfinaldelamanguera,responsablede establecerelcaudalQquecirculaparlainstalacin.Alpasarelaguaatravsdeun estrechamientoqueposeelalanzaseproduceunatransformacindelaenergadepresin, queleestasuministradolabomba,enenergacintica(ecuacindedescarga).Deesta manera, el agua adquiere una rapidez superior a la que llevaba dentro de la conduccin, lo que lepermite,alcanzar,oseaserlanzadaaunadistanciasuficienteparaquenoseanecesario acercarse en exceso al fuego y poderlo extinguir con seguridad. Esta velocidadjunto con la seccin de salida fija el caudal Q. Adems de proporcionar el alcance y caudal necesario para la extincin, la lanza debe permitirregularelchorrodesalidaparaadquirirdiferentesconfiguraciones,segnlas necesidades y circunstancias de la extincin. En la posicin de chorro recto se usa cuando se DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 66 necesita una gran fuerza de extincin concentrada en un sitio de difcil acceso. En chorro de pulverizacinanchacreaunacortinadeaguaconelfindeprotegeralosqueestn manejandolalanzayporltimoelchorrodepulverizacinestrecha,queesunaposicin intermedia entre los dos anteriores, es el ideal para atacar el fuego con seguridad. En funcin del dimetro de la manguera en la que van conectados, podemos encontrar lanzas para los tres dimetros de manguera: 25, 45 y 70 mm. El rango de caudales para cada tipo de dimetro es, para el dimetro de 25 mm entre 30 200 lpm para 45 mm entre 120 500 lpm y para 70 mm. Entre300 1000 lpm. Elcaudalqueestdandounalanzasededucea partir de la ecuacin de descarga. Q K S PL = Donde S es la seccin delorificiodesalida.PL eslapresinmanomtricaenpunta de lanza y K es unaconstantequedependedelmodelodelalanza20. Segnestaexpresinelcaudalquedaunalanzase puedemodificarvariandocadaunodelostres factores.LanormaUNE-EN15182:2007lanzasdemangueramanualesdestinadasalos servicios contra incendiosdefine los siguientes tipos de lanzas: chorro pleno, (Tipo 1) Forma dechorrovariableacaudalvariable,(Tipo2)Formadechorrovariableacaudalconstante, (Tipo3)Formadechorrovariableacaudalconstante,seleccionabley(Tipo4)presin constante (Subtipo 4.1 forma del chorro variable a presin constante y Subtipo 4.2 forma del chorro variable y caudal seleccionable a presin constante).Las lanzas de chorro pleno son el diseo ms simple de lanza que existe, al no poseer obstculos en el recorrido del agua, le confiere a la misma el mximo alcance, en funcin del orificio de salida, se contemplan en la parte tercera de la norma UNE - EN 15182, pero estn en desuso por los bomberos. Las lanzas multiefectos(Tipo 1) tienen la posibilidad de chorro variable.Estetipodelanzapresentaelinconvenientedequeelcaudalqueproporcionala lanza vara al variar el chorro, as poco a poco se han ido sustituyendo por el siguiente tipo. Laslanzasdecaudalconstante(Tipo2)tienenlapeculiaridaddepermanecerconstantesu caudal a una presin fija al variar el efecto. Las lanzas de caudal constante han evolucionado con la aparicin de dos modelos; las selectoras de caudal (Tipo 3) y las lanzas automticas (Tipo 4). Una lanza selectora de caudal (Tipo 3) es aquella que est diseada de forma que si mantenemoslapresinenpuntadelanzamarcadaporelfabricante,podemosseleccionar cuatro caudales, con tan solo variar la seccin de salida de la lanza21. Por lo tanto se modifica elproducto(KS)delaecuacindedescarga.Otracaractersticaesqueconservaelmismo caudal al variar el chorro, ya que est construida de forma que el orificio de salida que fija el caudal,seaindependientedeldispositivogenereelchorro.Estetipodelanza,aligualque 20 En esta K se tiene en cuenta las prdidas de carga que genera la lanza y la relacin entre las unidades de PL (bar) y Q (lpm), utilizadas en las lanzas segn la UNE - EN 15182:2007. 21 El caudal marcado por el fabricante en la lanza para cada posicin, depende de presin en punta de lanza (PL)ydelaseccin(KS)conlaque hayacalibradola lanza. HayquetenerencuentaquelapresinPLdebe ajustarseparacadaseleccin,yaquesivariamos(KS)alpasardeunaposicinaotra,comoveremosms adelante, la presin en punta de lanza se modifica. DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 67 otras,disponedeunavlvulamanual,queenestecasosolosirveparacortarelpasodel agua.As pues,estetipodelanza,dispone de tres controles independientes, uno destinado a regular el caudal (1), otro el tipo de chorro (2) y un tercero el paso del agua (3). Laslanzasautomticas,tambindenominadasdepresinconstante,sonaquellasque disponendeunmecanismoquemantienenconstantelapresindentrodelalanzaentreun ampliorangodecaudales.Lalanzaregulaautomticamentelaseccindesalidadelalanza paracadacaudalseleccionado,estaslanzasmantienenunalcancefijo,independientemente del caudal, pues la distancia a la que llega el chorro, depende de la presin que es constante. Enestecasolalanzatansolodisponededosmandos,elselectordechorro(1)ylavlvula manual(2),queeslaencargadadelaregulacindelcaudal,paralocualestacalibrada generalmenteentrecuatroaseisposiciones.Laventajadeestetipodelanzas,esquedael caudalmarcadoporlaposicindelavlvuladecierre,cosaquenoocurraconlaslanzas selectoras de caudal, en la que adems debamos mantener la presin en punta de lanza dentro del rango especificado por el fabricante. El fabricante de la lanza selectora de caudal proporcionauna tabla con los datos del caudal que suministra la lanza en funcin de la presin en punta de lanza (PL) y de KS. DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 68 Por ejemplo, para una lanza TURBOJET de AKRON TURBOJET Q (lpm) PL (bar)|KS 578,5 19425057 378395106 59132150170 25 88197230254 4498115129 87197230254 136310360401 45 180409475530 Eldiseodeunalanzaautomticahacequelapresindentrodelalanza(PL)est comprendidaenunestrechointervalo,elfabricantesuministralosdatosdecaudalypresin en punta de lanza para las distintas posiciones de la vlvula de cierre,por ejemplo: LEADER MACH 3 (45 mm.) PosicinABCDEF Q (lpm)100200300400500600 PL (bar)3,74,45,05,45,65,7 Lalanzaformadoradecortina,apesardesu nombre,nosonpropiamentelanzas,sonunasboquillas especiales que poseen una pantalla, con forma de media luna a lasalidadelchorrodeagua.Alchocarelaguacontraeste elemento, se esparce en forma de cortina, protegiendo la zona contraelcalorradiante.Seempleaenmaniobrasde autoproteccinenlosincendiosforestales.Enelcasodeque elfuegoseencuentrecerca.Tieneelinconvenientedelgran gasto de agua que representan. 4. 4. -PRDIDASDECARGA En la ecuacin de la energa aplicada a la instalacin hidrulica apareca el trmino hj PC,estefactorrepresentabalaenergadisipadaporloselementosfsicosquecomponen dichainstalacin,incluyendonosoloelrozamientodelaguasobrelasparedesdelas DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 69 mangueras, sino tambin con los elementos auxiliares (bifurcaciones, bridas reducciones, etc.) existentes. Denominamos prdidas de carga esta energa disipada. Consideremosundepositoquesedescargaporunatuberarectaenlaquehemos situadounaseriedemanmetros,silallaveestcerrada,losmanmetrosmarcarntodosla misma presin, que ser la altura de presin existente a la salida del depsito. Siabrimoslallave,alaguaempiezaacircularconuncaudalQycomonovarala seccindelaconduccin,alolargodelamismahabrlamismaalturadevelocidad,porlo tantolosmanmetrosmancarnunaalturamenoryaquepartedelapresinsehabr empleado en mover el fluido: Esto es una situacin terica, ya que en la prctica comprobaramos que lo que ocurre esquenotodoslosmanmetroshanperdidolamismaalturasinoquelosmsalejadosdel depsito han disminuido ms: DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 70 Estoesdebidoalasprdidasdecargayloprimeroqueseobservaesqueaumentan conlalongituddelaconduccin.Siahora aumentamos la velocidad de circulacin del agua por la conduccin, se comprueba que el descenso de la altura de los manmetros sera mayor: Para una misma velocidadsi aumentamos el dimetro de la conduccin veremos que el descenso es menor. Sicambiamoselmaterialdelaconduccinporotromsrugosoveramosqueel descensoesmayor.Tambinsepuededemostrarquecuandomsviscosoeselfluidola prdida de carga es mayor. Resumiendo, las prdidas de carga son directamente proporcionales a la longitud de la conduccin,elcaudalylarugosidaddelmaterial,einversamenteproporcionalaldimetro. Todas estas consideraciones se pueden resumir en la llamada ecuacin de Darcy-Weisbach, que dice que:Donde: -PC: prdidas de carga en mca. -f: coeficiente de friccin, que tiene en cuenta la rugosidad del material y la viscosidad del fluido. PCDvg= fL22DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 71 -L:longitudequivalentedelainstalacinenmetros,seentiendecomolalongitud fsicadelamismaincrementadaenunvalordeterminado,enfuncindelnmero elementos auxiliares instalados. Este incremento esta tabulado. -D: dimetro de latubera en metros. -v: velocidad de circulacin del fluido en m/s -g: aceleracin de la gravedad (9,81 m/s2). Esta expresin se puede poner en funcin del caudal: Q: Caudal en metros cbicos por segundo. Es decir, directamente proporcionales al cuadrado del caudal, al factor de friccin y a la longitud de una instalacin e inversamente proporcionales al dimetro de la conduccin a la quinta. El valor del factor f, depende del rgimen de flujo que posea el fluido. Si el rgimen es laminar, su valor es: f = 64 / Re Donde Re es el nmero de Reynolds.En el caso de que estemos ante un rgimen turbulento, que es lo habitual, el factor f no depende exclusivamente de Re y por tanto su clculo es ms complejo. Lo ms sencillo es elempleodeungrficodenominadodiagramadeMoody.Allsemuestranlosresultados experimentales de f, en funcin del nmero de Reynolds y lo que se conoce como rugosidad relativadelaconduccin.Dependiendodelmaterialdelqueestahechalaconduccinsele asociaunarugosidadabsoluta,valordadoporelfabricantemedianteensayos.Eldimetro de la conduccin dividido por este valor es precisamente la rugosidad relativa. Luegoelcoeficientedefriccindependedelmaterialdelatubera,desuseccinporla rugosidad relativa, la velocidad y la viscosidad por el nmero de Reynolds. En la figura vemos en forma exagerada la rugosidad en la pared de una conduccin. Se define el valor de la rugosidad absoluta (c) como la altura promedio de los picos de las irregularidades existentes. Estos son los valores tipo para tuberas empleadas en sistemas de distribucin de agua y en la industria: PCDvg DQSg DQDg g DQ = = = fL= fLfL f L2222 422 522 21628ttDIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 72 Plstico0,0003 mmTubo extrudido0,0015 mm Acero comercial0,0460 mmHierro galvanizado0,1500 mm Hormign0,1200 mmAcero remachado1,8000 mm Estos valores son cuando la conduccin est limpia, con el tiempo la rugosidad cambia por la corrosin o por la formacin de depsitos de impurezas en la pared. Para hallar el factor de friccin f, usando el Diagrama de Moody hay que conocer la velocidaddecirculacindelfluidoporlaconduccin(v),eldimetrodelatubera(D)para que con la viscosidad cinemtica (v), se pueda calcular el nmero de Reynolds (100.000 en el ejemplo). Por otro lado, el material con que est hecha la conduccin nos delimita la curva de rugosidadrelativaquedeberemosusar(tuberalisaenelejemplo).Lainterseccinentrela vertical al valor del nmero de Reynolds y la curva nos da el valor de fbuscado. (0,0178 en este caso). 4. 5. -MTODOSAPROXIMADOSDECLCULODELASPRDIDASDECARGA Esteprocedimientodeclculodelasprdidasdecargapuederesultareficazenel diseo de conducciones fijas de distribucin de agua. Pero resulta poco prctico en el caso del anlisisdelasinstalacioneshidrulicasdeextincin,porellosehanideadovariossistemas sencillos de hallar, de manera aproximada, las prdidas de carga. A) El primer sistema de clculo, se basa en expresar la ecuacin Darcy-Weisbach de la siguiente forma: DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 73 DondePCsemideenbares,Qenlitrosporminutoylalongitudenmetros.Kesun factor que depende del dimetro de la manguera: |25|45|70 K603,20,35 Porejemplo,sipor100metrosdemanguerade|25circulauncaudalde100lpm, luego las prdidas de carga sern: B)Sepuedenemplear,sisedisponen,tablasogrficasconfeccionadasporlos fabricantesdemanguerasquenosindicanenfuncindelcaudalydeldimetrocualesla prdida de carga. Estas grficas se realizan mediante ensayos, midiendo las prdidas de carga para distintos caudales. Como por ejemplo: Las prdidas de carga son independientes de la presin, siempre que las conducciones seanrgidas.Enelcasodelasmanguerasaltenerunamayorflexibilidad,secompruebaen estosensayosqueapartirdeciertapresin,porencimadelos16bar,lamanguerasedilata aumentadodedimetroyportantodisminuyendoelvalordelaperdidadecargarespectoa una conduccin rgida del mismo dimetro por la que circula el mismo caudal. C)Otraformaesfijarunaprdidadecargamediaparacadadimetrodemanguera, 100 metros de longitud y un caudal determinado de la siguiente forma: PCg DQK Q L= = 810 10 000 1002 522f Lt .2 225KQ L 60 100 100PC 6 Bar10 10.000 100 10 10.000 100|= = =DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 74 PC cada 100 metros DimetroQ (lpm) barmca |25903,636 |452501,515 |705000,555,5 Si no vara el dimetro, el clculo de las prdidas de carga para cualquier longitud de manguera y para un caudal distinto se sigue las siguientes reglas: 1) Las prdidas de carga para una longitud (L) distinta de 100 m y un mismo dimetro y caudal: PCPCLL = 100100 2) Si las prdidas de carga para un dimetro, una longitud dada y un caudal Q1 son PC1

para otro Q2 se cumple: PC PCQQ2 12212= Porejemplo,sipor100metrosdemanguerade|25circulauncaudalde100lpm, luego las prdidas de carga sern: Por este mtodo nos da un valor un 23 % inferior que el mtodo A (6 bar), pero por su sencillezeselqueseusamsgeneralmenteporlosserviciosdeextincin,yeselque utilizaremos en el apartado de clculo de tendidos. 4. 6. -PUNTODEFUNCIONAMIENTODELAINSTALACIN Ahora vamos a proceder a un anlisis cualitativo de la instalacin hidrulica con el fin deexplicarporqueseproducenlosfenmenosobservadosdurantelasintervenciones. Supongamosquetenemoslainstalacinhidrulicabsicaconundesnivelpositivo,si queremosquelalanzanosdeuncaudalQyunalcancedeterminadodeberposeeruna presin PL, por lo tanto la bomba debe dar: PB = PL + HG + PC 2 22100 90 2 21Q 100PC PC 3, 6 4, 4 BarQ 90= = =DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 75 La presin en punta de lanza PL en funcin del caudal y de la seccin de salida es: EstosignificaquesiqueremosquelalanzanosduncaudalQdeberemossaberel valor KS fijado por el fabricante para saber la presin PL necesaria. Las prdidas de carga PC, son iguales a: Sinovariamosloselementosdelainstalacin,sepuedenconsiderarf,LyD constantes, por lo tanto: Donde Kj es una constante que depende de la instalacin. Sustituyendo los valores en funcin del caudal deseado: Estaexpresinseconocecomocurvaresistentedeunainstalacin,quepuedeser representado grficamente en funcin del caudal y de la seccin S. Los puntos pertenecientes aestacurva,nosdanlapresinquedebeproporcionarlabombaparatrabajarconlas condicionesimpuestasporlainstalacinhidrulica,esdecirqueexistaunapresinPLen puntadelanza(unalcance)ysalgaporlamisma,uncaudalQ.Porotrolado,lacurva caracterstica de una bomba, nos da la presin en funcin del caudal y de su velocidad de giro. Lainterseccindeambascurvasnosdaeldenominadopuntodefuncionamientodela instalacin. PBQK SHG K QK SQj=+ + =+ 222221( ) ( )) HG+(KjPLQK S=22( )PCg DQ = 82 52f LtPC K Qj= 2DIPLOMA EN GESTION E INTERVENCION EXTINCION DE INCENDIOS FORESTALES MDULO III: FUNDAMENTOS TCNICOS DE LA EXTINCIN DE INCENDIOS Pg. 76 Dadalainstalacin,trabajandoconunalanzadeseccindesalidaS,portanto proporcionandoelcaudaldeseadoQ,implicartenerquefijarunadeterminadapresinen punta de lanza, que nos fijar el alcance de la lanza. La interseccin de la curva resistente con la curva caracterstica de la bomba determina el punto de funcionamiento A, en dicho punto la bomba trabaja a velocidad N dando una presin HA y un caudal QA. Si queremos variar este caudal, lo podemos hacer de dos maneras. Si queremos que aumente el caudal sin aumentar la seccin, desplazaremos el punto de funcionamiento de la bomba al punto B acelerndola. En este caso aumentamos la presin en punta de lanza y por tanto el alcance. Siaumentamoselfactor(KS)delalanza,labombatrabajarenelpuntoC, aumentando el caudal y disminuyendo la presin de trabajo (PB). En este caso, la presin en punta de lanza (PL) disminuye tambin, ya que ha aumentado las prdidas de carga (PC). El caudal extra que da la lanza lo obtenemos por aumento de seccin. En cuanto a la