PROYECTO FIN DE CARRERA -...

AUTOR: JUAN LUIS AVELLÁN MANCHA

TUTOR: FRANCISCO VALDERRAMA GUAL

DEPARTAMENTO INGENIERÍA GRÁFICA

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA UNIVERSIDAD DE SEVILLA

Establecimiento de criterios para la elección de las dos Bocas de Incendio Equipadas más

desfavorables en sistemas fijos de Protección Contra Incendios en la edificación.

PROYECTO FIN DE CARRERA

junio 2015

Escuela Técnica superior de Ingeniería de la Universidad de Sevilla

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ÍNDICE

Páginas

1. Preámbulo…………………………………………………………………………………………………………..…4

2. Objetivo del proyecto…………………………………………………………………………………...……....5

3. Definición: Bocas de incendio equipadas……………………………………………………………...7

4. Normativa…………………………………………………………………………………………………………...10

4.1 Reglamento de instalaciones de protección contra incendio (RIPCI)…….10

4.2 Código Técnico Edificación (CTE)………………………………………………….………13

4.3 Normas UNE………………………………………………………………………………………...15

Sistema de abastecimiento de agua contra incendio……………………….15

Lanzas- boquillas de agua para lucha contra incendios. ………………..…19

Bocas de incendio equipadas con mangueras semirrígidas……………...20

Bocas de incendio equipadas con mangueras planas…………………….…22

5. Cálculo de instalación de red de BIEs……………………………………………………………..….…24

6. Programa de cálculo: Epanet…………………………………….…………………………………….…...29

Pérdidas por fricción………………………………………………………………………..30

Pérdidas de carga en los accesorios……………..………………………….……...30

Bombas…………………………………………………………………………………….….….32

Emisores……………………………………………………………………………..….…….…33

7. Instalaciones de prueba………………………………………………………………….…………….…..…35

7.1 Edificio administrativo público………………………………………….…….……....36

7.2 Edificio singular……………………………………………………………………………....49

7.3 Garaje de conjuntos de 220 viviendas………………………………………..…….59

7.4 Edificio de 103 viviendas ..………………………………………………………………..75

7.5 Garaje de viviendas de VPO en polígono Aeropuerto…….……………….102

8. Conclusiones…………………………………………………………………………………………………..….110

9. Índice de tablas………………………………………………………………………………………………….113

10. Índice de figuras…………………………………………………………………………………………………114

11. Bibliografía…………………………………………………………………………………………………………118


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1. PREÁMBULO

La importancia que tiene en la edificación una buena instalación de Protección Contra

Incendios, en adelante PCI, hace que su estudio pase a ser una tarea delicada puesto

que una deficiente instalación puede generar pérdidas humanas y materiales.

A la hora de diseñar una instalación, se deben considerar en primer lugar el tipo de

edificio y las actividades que se lleven a cabo en él, ya sea una zona escolar o una

planta industrial con procesos químicos, por citar dos ejemplos radicalmente distintos.

En una instalación contra incendios siempre hay dos partes diferenciadas.

Parte activa: Es aquella parte que incluye elementos de acción directa en la

detección y extinción de un incendio: detectores, extintores, etc.

Parte pasiva: Es la que se encarga de la prevención de la aparición del fuego y evita

su propagación: la protección de estructuras, la compartimentación, etc.

Para el diseño de una instalación de PCI es necesaria aplicación de la normativa

vigente, siendo ésta:

“Código Técnico de la Edificación” (CTE), en especial su “Documento Básico de

Seguridad contra Incendio” (DBI).

“Reglamento de Instalaciones de Protección contra Incendios (RIPCI).

Otra normativa UNE específica.

Unos de los sistemas fijos de PCI más usuales son las Bocas de Incendio Equipadas (en

adelante BB.II.EE, BIEs o simplemente BIE). En esencia, se trata de un conjunto de

armarios, repartidos por la zona a proteger, que contienen unas mangueras con

boquillas de chorro regulable. Dichos armarios están interconectados mediante una

red de tuberías conectadas en su origen con una fuente de abastecimiento de agua

(habitualmente un depósito equipado con bombas, llamadas normalmente Grupo de

Presión, si bien también es posible alimentar la red con una fuente inagotable como

pueden ser grandes estanques o lagos).


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2. OBJETIVO DEL PROYECTO

En la normativa referente a las Bocas de Incendio Equipadas el Reglamento de

Protección Contra Incendios indica, en su Apéndice 1 – punto 7.3, lo siguiente: “La red

de tuberías deberá proporcionar, durante una hora, como mínimo, en las hipótesis de

funcionamiento simultáneo de las dos BIE hidráulicamente más desfavorables, una

presión dinámica mínima de 2 bar en el orificio de salida de cualquier BIE. Las

condiciones establecidas de presión, caudal y reserva de agua deberán estar

adecuadamente garantizadas”.

Es importante aclarar que, habitualmente, en los proyectos de PCI se exige también

que las BIE aporten un caudal mínimo, siendo éste de 1,6 l/min (aproximadamente 6

m3/h) para BIE con mangueras de 25 mm de diámetro (las más usuales). Sin embargo

esta condición adicional ya no es exigible en la normativa actual, si bien se suele seguir

utilizando por seguridad (realmente ha llegado a convertirse en una regla de buena

práctica). El origen de esta exigencia está en la Norma Básica de la Edificación sobre

Condiciones de Protección Contra Incendios en los Edificios NBE-CPI-82, la cual en su

Art. 4.2.2.1.d establecía que en cualquier boca de una instalación se debía garantizar

un rango de presiones dinámicas en punta de lanza y un caudal mínimo.

Posteriormente, tanto el Reglamento de Instalaciones de Protección Contra Incendios

de 1993, como la NBE-CPI-96 suprimen la referencia a los caudales mínimos,

manteniéndose estas condiciones hasta la actualidad en la que las normas de

aplicación son las indicadas en el capítulo anterior.

Por ello, los requerimientos citados al comienzo de este capítulo suelen establecerse,

en proyectos reales y para cualquier red BIE también, así:

Caudal unitario mínimo = 1.67 l/s = 6 m3/h, por cada boca de incendio.

Presión dinámica mínima en bocas: 2 bar.

Número de bocas = 2.

Tiempo de funcionamiento = 1 h.


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Por tanto, el caudal necesario para abastecer una red de BIE será de 12 m3/h,

debiendo mantenerse durante 1 hora, de tal forma que dicho caudal y las presiones

aludidas se den en las BIE más desfavorables.

Ahora bien, la normativa no especifica a que BIES se deben aplicar los requerimientos

anteriores; tan sólo se dice que a las dos bocas más desfavorables. Es habitual, dado

que resulta aparentemente razonable, que al diseñar una instalación contra incendios

se consideren como bocas más desfavorables las dos bocas más lejanas, siendo el

objetivo de este proyecto determinar que no siempre se cumple la regla de que las

más desfavorables sean las más alejadas del grupo de presión.

Para ello, se analizarán diferentes configuraciones de sistemas reales tales como

instalaciones de PCI en aparcamientos y edificios de viviendas.

En cada configuración se supondrán abiertas las dos BIES más desfavorables posibles, y

se analizarán en función de la normativa según la cual tendrán que aportar como

mínimo 6 m3/h cada una de ellas y presentar una presión mínima de 2 bar en el orificio

de salida. Si en dicha configuración no cumple la normativa se deberá dar una posible

solución a al problema.

Se considera de suma importancia este estudio porque es posible que la instalación no

cumpliera a priori las exigencias de la normativa y en caso de incendio, si la BIE no

proporciona el suficiente caudal y presión que debiera dar, podría tener como

consecuencia no extinguir el fuego.


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3. BOCAS DE INCENDIO EQUIPADAS (BIEs)

La ingeniería de protección contra incendios es el estudio y la aplicación de

procedimientos para la protección de personas, bienes y medio ambiente ante los

efectos destructivos del fuego.

La historia de la ingeniería de PCI tiene su comienzo en la antigua Roma cuando el

emperador Nerón ordenó que la ciudad fuera reconstruida con el uso de materiales no

combustibles o el mantenimiento de distancias mínimas entre edificios.

Hasta mediados del siglo XIX la mayoría de los incendios se extinguían transportando el

agua mediante cubos que se pasaban de mano en mano. No obstante, con

anterioridad, en 1673 J. Van der Heyden y su hijo Nicholas inventaron la primera

manguera de extinción de incendios construida en cuero. Posteriormente se introdujo

alambre para mantenerla más rígida, siendo muy pesadas y rígidas. Ya muy

modernamente, en 1970, se comenzaron fabricar con tejido de hilo de lino,

haciéndolas más ligera, si bien al mojarse se hinchaba y producían roturas. Más tarde

se resolvió el problema fabricando mangueras de goma, como las utilizadas desde

hacía años por el cuerpo de bomberos, sometiéndolas a diferentes tratamientos para

mejorarlas.

Una BIE es un equipo activo de protección contra incendios, conectada a una red de

abastecimiento de agua independiente del resto de otras instalaciones, estando, como

otros tipos de instalaciones, sometidos a una normativa.

Los principales componentes de una BIE son las siguientes:

1) Armario: Recipiente donde se encuentra la boca de incendio.

2) Manguera: Canalización flexible que permite el transporte de agua desde la red fija

hasta el lugar del incendio.

3) Racores: Son elementos de conexión, habitualmente metálicos, utilizados para unir

la manguera con la red fija de abastecimiento de agua.


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4) Válvula: Dispositivo que permite o restringe el paso del agua hacia la manguera.

5) Manómetro: Indicados de presión en la red fija.

6) Lanza: Elemento previo a la boquilla que conecta con la manguera.

7) Boquilla: Es la parte final para la utilización de la dispersión del agua en el incendio.

Se muestra a continuación un esquema representativo de las diferentes partes:

Figura 1: Esquema representativo de una boca de incendio equipada

En los equipos de protección contra incendio las mangueras más comunes usadas en

los edificios son principalmente las de 25 mm y las de 45 mm de diámetro.

1) Mangueras de 25mm

Son mangueras semirrígidas de 25 mm de diámetro que no es necesario desplegar en

su totalidad, y que se abastecen de agua axialmente por su devanadera.

Algunas otras características importantes son:

Presión máxima de servicio: 12 bar.

Presión de ensayo: 18 bar.

Presión de rotura: 30 bar.


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La máxima longitud de las mangueras es de 30 m, si bien la normativa española e

internacional recomienda las de 20 m. La red de tuberías de alimentación debe ser de

acero, convenientemente protegido frente a la corrosión.

2) Mangueras de 45 mm.

Son mangueras de 45 mm de diámetro, blandas y planas, que es necesario desplegar

en su totalidad antes de utilizarlas pues al llenarse de agua adoptan una forma

cilíndrica (se dilatan) y pueden deformar las armarios; asimismo es preciso vaciarlas

antes de volver a plegarlas.

Sus características hidráulicas son:

Presión de servicio: 12 bar.

Presión de ensayo: 24 bar.

Presión de rotura: 42 bar.

Las mangueras deben terminar en una lanza-boquilla con cierre, para así permitir el

corte en el suministro de agua, así como la regulación de su pulverización y generación

de chorros.

Actualmente las mangueras de 45 mm se destinan a establecimientos industriales o de

pública concurrencia (estaciones, aeropuertos, etc) en donde existe personal

especializado. En viviendas y, cada vez más, el resto de edificaciones se utilizan las

mangueras de 25 mm al ser de empleo más sencillo para el gran público.


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4. NORMATIVA

Para el correcto dimensionado y funcionamiento de una instalación de protección

contra incendios se le debe aplicar la siguiente normativa, ya citada:

1) Reglamento de Instalaciones de Protección Contra Incendios (RIPCI).

2) Código Técnico de la Edificación (CTE): Documento Básico de Seguridad en caso

de incendio (DB-SI).

3) Normas UNE.

Se hará un breve resumen de cada una de ellas para facilitar la comprensión del

proyecto.

4.1 REGLAMENTO DE INSTALACIONES DE PROTECCIÓN CONTRA

INCENDIOS (RIPCI)

Este reglamento, establecido por REAL DECRETO 1942/1993, de 5 de noviembre,

regula aspectos técnicos y administrativos de las instalaciones de protección contra

incendios.

Un aspecto importante de este normativa se cita su texto inicial: “Los aparatos,

equipos y sistemas empleados en la protección contra incendios se caracterizan porque

su instalación se hace con la expectativa de que no han de ser necesariamente

utilizados y, por otra parte, los ensayos efectuados para contrastar su eficacia

difícilmente pueden realizarse en las mismas condiciones en que van a ser utilizados.”

La normativa se estructura en dos partes: la primera comprende el Reglamento de

Instalaciones de Protección contra Incendios y la segunda, que está constituida por dos

apéndices, contiene las disposiciones técnicas que deben cumplir los aparatos,

equipos, sistemas de protección contra incendios exigencias sobre mantenimiento

mínimo de los mismos.


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En primer lugar se establece, en el Art. 9, que antes de la puesta en funcionamiento

de un aparato o equipo el proyecto (que debe de estar firmado por un técnico titulado

competente) debe especificar sus características técnicas y de funcionamiento y

acreditar el cumplimiento de todas las prescripciones de seguridad exigidas por este

Reglamento, realizándose los ensayos y pruebas que correspondan.

En lo que respecta al mantenimiento y reparación de aparatos, equipos, sistemas y sus

componentes empleados en la protección contra incendios, deben ser manipulados

por mantenedores autorizados. La propia Comunidad Autónoma correspondiente

llevará un libro registro en el que figurarán los mantenedores autorizados.

A continuación, y ya centrados en las BIE, se comentarán las principales características

y condiciones de instalación de estos equipos:

1) El sistema de bocas de incendio estará compuesto por una fuente de

abastecimiento de agua, una red de tuberías para la alimentación de agua y las

boca de incendio equipadas (BIE) necesarias.

2) Las BIE deberán, antes de su fabricación o importación, ser aprobadas de acuerdo

con lo dispuesto en el artículo 2 de este reglamento, justificándose el

cumplimiento de lo establecido en las normas UNE 23.402 y UNE 23.403 (no se

comentarán estas normas al no contener información sustancial para este

proyecto).

3) Las BIE deberán montarse sobre un soporte rígido de forma que la altura de su

centro quede como máximo a 1.50 m sobre el nivel del suelo o a más altura si se

trata de BIE de 25 mm, siempre que la boquilla y la válvula de apertura manual, si

existen, estén situadas a la altura citada. Las BIE se situarán, siempre que sea

posible, a una distancia máxima de 5 m de las salidas de cada sector de incendio,

sin que constituyan obstáculo para su utilización.


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4) El número y distribución de las BIE en un sector de incendio, en espacio diáfano,

será tal que la totalidad de la superficie del sector de incendio en que estén

instaladas, quede cubierta por una BIE, considerando como radio de acción de ésta

la longitud de su manguera incrementada en 5 m.

5) La separación máxima entre cada BIE y su más cercana será de 50 m. La distancia

desde cualquier punto del local protegido hasta la BIE más próxima no deberá

exceder de 25 m.

6) Se deberá mantener alrededor de cada BIE una zona libre de obstáculos que

permita el acceso a ella y su maniobra sin dificultad.

7) La red de tuberías deberá proporcionar, durante una hora, como mínimo, en la

hipótesis de funcionamiento simultáneo de las dos BIE hidráulicamente más

desfavorables, una presión dinámica mínima de 2 bar en el orificio de salida de

cualquier BIE.

8) Las condiciones establecidas de presión, caudal y reserva de agua deberán estar

adecuadamente garantizadas.

9) El sistema de BIE se someterá, antes de su puesta en servicio, a una prueba de

estanquidad y resistencia mecánica, sometiendo a la red a una presión estática

igual a la máxima de servicio y como mínimo a 980 KPa (10 kg/cm²), manteniendo

dicha presión de prueba durante dos horas, como mínimo, no debiendo aparecer

fugas en ningún punto de la instalación.

Una vez comentado lo anterior, se resume el Apéndice 2 y la Tabla I que trata sobre

el mantenimiento mínimo de las instalaciones contra incendios, que en el caso de las

BIE, cada tres meses el personal titular de la instalación debe de hacer una

comprobación de la buena señalización y accesibilidad en los equipos. También cada

tres meses se debe desenrollar la manguera en toda su extensión, accionar todos los

accionamientos de la boquilla, engrasar cierres y bisagras y efectuar una limpieza total

del armario.


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En el Apéndice 2, Tabla II del Reglamento, recogen las operaciones a realizar por el

personal instalador del equipo:

1) Cada año deberá haber un desmontaje de la manguera y ensayo de ésta en lugar

adecuado.

2) Comprobación del correcto funcionamiento de la boquilla en sus distintas

posiciones y del sistema de cierre.

3) Comprobación de la estanquidad de los racores y manguera y estado de las juntas.

4) Comprobación de la indicación del manómetro con otro de referencia (patrón)

acoplado en el racor de conexión de la manguera.

5) Cada 5 años la manguera deberá ser sometida a una presión de prueba de 15

kg/cm2.

4.2 CÓDIGO TÉCNICO DE LA EDIFICACIÓN (CTE)

El Código Técnico de la Edificación (CTE) es el marco normativo que establece las

exigencias que deben cumplir los edificios en lo relativo a los requisitos básicos de

seguridad y habitabilidad establecidos en la Ley de la Edificación. Formalmente, se

trata del Real Decreto 314/2006, de 17 de marzo, por el que se aprueba el Código

Técnico de la Edificación (B.O.E. nº 74 de marzo de 2006).

El CTE tiene un enfoque basado en prestaciones, respecto al concepto de calidad del

edificio.

La Protección Contra Incendios queda recogida en el CTE como un Documento Básico

denominado “SI- Exigencias Básica de Seguridad en caso de Incendio”, que contiene 6

capítulos bien diferenciados y dedicados a:


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1) Propagación interior.

2) Propagación exterior.

3) Evacuación.

4) Instalaciones protección contra incendios.

5) Intervención de bomberos.

6) Resistencia estructural al incendio.

El Cap. 4 es el que especifica el equipamiento mínimo con el que debe dotarse

cualquier establecimiento según la actividad que en él se desarrolle. En particular y en

relación con las instalaciones de BIE se especifica lo siguiente:

1) Uso administrativo: Se instalarán bocas de incendio Ø 25 mm si la superficie

construida excede los 2000 m2.

2) Uso residencial público: Se instalarán bocas de incendio Ø 25 mm si la superficie

construida excede los 1000 m2 o el establecimiento está previsto para alojar a más

de 50 personas.

3) Uso hospitalario: Se instalarán bocas de incendio Ø 25 mm en todo caso.

4) Uso docente: Se instalarán conjunto de bocas de incendio Ø 25 mm si su superficie

construida supera los 2000 m2.

5) Uso comercial: Se instalarán bocas Ø 25 mm si la superficie construida excede los

500 m2.

6) Uso pública concurrencia: Se instalarán BIE Ø 25 mm si la superficie construida

excede los 500 m2.

7) Aparcamiento: Se instalarán BIE si las superficie construida excede los 500 m2 (se

excluyen aparcamientos robotizados). Las BIE será en todos los casos Ø 25 mm.


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8) Uso vivienda: No se exigen la instalación de BIE.

4.3 NORMAS UNE

Entre las normas UNE nos encontramos la referente al abastecimiento de agua de la

red de BIE, y a las que especifican las características que deben tener sus componentes

(boquillas, mangueras y resto de componentes).

Se resumen a continuación cada una de las principales normas UNE de aplicación:

Sistema de abastecimiento de agua contra incendio. UNE 23500- 2012.

Esta norma sustituye a la homónima de 1990.

El abastecimiento de agua consiste en el conjunto de elementos que garantizan una

reserva de agua y de presión suficientes para asegurar el funcionamiento del sistema

de BIE al que alimenten, durante el tiempo de autonomía que se precise. Dichos

elementos son:

Una bomba mantenedora de presión (Jockey), utilizada para compensar las

pérdidas de presión por eventuales fugan en la red.

Grupo de bombeo, capaz de suministrar el caudal necesario de la instalación con

una presión determinada-

Reserva de agua.

Sistema de control que supervise el estado o funcionamiento de los elementos

anteriores.


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La reserva de agua debe cumplir las siguientes condiciones:

El agua debe ser limpia y puede ser dulce o salada dependiendo de las

características de los equipos a utilizar.

El abastecimiento de agua debe ser utilizado exclusivamente para la instalación

contra incendio, salvo lo dicho más adelante.

El abastecimiento de agua no debe verse afectado por heladas, inundaciones u

otra causa ajena a la instalación.

El abastecimiento debe ser controlado por personal competente

Puede tomarse agua del abastecimiento para otras instalaciones tal como indica la

siguiente tabla.

Tabla 1: Conexiones de agua para otros servicios

Tipo de abastecimiento de agua Número, dimensión y uso de la conexión o

conexiones

Red pública contador y acometida de

alimentación no inferiores a 100mm

Una no superior de 25mm de diámetro para

usos no industriales

Red pública, contador y acometida de

alimentación a 150mm

Una no superior a 40 mm de diámetro, para

usos industriales.

Cuando se instala más de un grupo de bombeo en un abastecimiento doble, se

admite un depósito dividido en dos partes independientes y además, sólo uno

debe de tener una bomba eléctrica. En la siguiente tabla se muestra las

posibilidades de accionamiento de los sistemas de bombeo mencionados.

Tabla 2: Posibilidades de accionamiento de bombeo

Nº de equipos de

bombeo requeridos

Nº de grupos de

bombeos admitidos

Accionamiento por

motores solución A

Accionamientos por

motores solución B

2 2( del 100% d Qn cada

uno)

1 diésel+ 1 eléctrico 2 diésel+ diésel

2 3 ( del 50% de Qn cada

uno)

2 diésel + 1 eléctrico 3 diésel


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En los depósitos, la capacidad efectiva se debe de calcular teniendo en cuenta el

nivel más bajo de agua, considerando un mínimo requerido para la salida del

agua. Si el depósito no está protegido contra heladas el nivel normal se debe de

aumentar en 1 m y disponiendo también de una ventilación adecuada.

La capacidad efectiva de los depósitos se calcula tal como muestra la siguiente

figura.

Figura 2: Cálculo capacidad efectiva según normativa

A continuación se indica una tabla con las distancias mínimas que debe de haber entre

las tuberías de aspiración de las bombas.


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Tabla 3: Distancias mínimas entre tuberías de aspiración.

Todos los depósitos deben tener un indicador de nivel del agua.

La presión manométrica generada por la diferencia de cotas entre la cota de la

base inferior del depósito (hd) y la cota de la red general de incendios (hs) menos

la pérdida de carga debe de ser mayor o igual que la presión necesaria:

𝐻𝑑 − 𝐻𝑠 − 𝑝é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 ≥ 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑛𝑒𝑐𝑒𝑠𝑎𝑟𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑟𝑒𝑑 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑐𝑒𝑛𝑑𝑖𝑜𝑠

Una vez vistas las características de los depósitos ahora se detallarán algunas

características del sistema de bombeo encargado de elevar el agua a todas las BIEs, y

en especial a las más desfavorables. Cada equipo de bombeo consta de los siguientes

elementos:

Uno o varios grupos de bombeo.

Bomba mantenedora de presión (bomba Jockey)

Válvulas, controles…

Los grupos de bombeo principales deben arrancar automáticamente ante la apertura

de una BIE y su parada debe ser siempre manual.

En todos los abastecimientos las bombas deben aportar un caudal mínimo de 200

l/min, siendo esto sólo aplicable a BIEs de 25 mm.


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El caudal nominal del grupo bombeo principal debe queda especificado de la siguiente

forma:

1) Para bombas que proporcionen el 100% del caudal nominal será igual al 100 %

del caudal nominal del sistema.

2) Cuando se emplean tres bombas del 50 % del caudal cada una, el caudal

nominal coincide con el caudal del sistema al 50%.

Con respecto a la presión de impulsión, que es la presión nominal más la presión de

aspiración, debe de ser igual o superior a la presión mínima especificada y no debe

sobrepasar nunca los 15 bar.

La bomba debe de tener una curva caudal-presión estable, coincidiendo la presión

máxima y la presión a válvula cerrada según la norma UNE-EN 12723.

El grupo de bombeo debe de impulsar como máximo el 140% del valor nominal a una

presión no inferior 70% de la presión nominal.

El arranque del grupo de bombeo debe de ser 0.8·P0, siendo P0 la presión a caudal

cero, y la bomba jockey a una presión no inferior a 0,9· P0 y pararse automáticamente

a una presión entre 0.8 y 1.5 de la presión de arranque.

Lanzas-boquillas de agua para lucha contra incendios. NORMA UNE

23410-1.

Dicha norma trata las características constructivas y el rendimiento de las lanzas y

boquillas de una BIE, y entre sus especificaciones hay que destacar las siguientes:

Los diámetros nominales máximos permitidos por la normativa son de 19, 25 45 y 70

mm.


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Todas las lanzas deben de estar señalizadas con la expresión X/Y, dónde Y indica el

diámetro del orificio de la lanza y X el diámetro de la lanza en sí (ambos en mm).

Todas las lanzas deben permitir su regulación para conseguir los siguientes efectos:

Efecto chorro compacto.

Efecto pulverizador o niebla.

Efecto cierre de paso del agua.

A título de ejemplo, la siguiente tabla muestra el alcance horizontal en chorro

compacto de algunos tipos de lanzas.

Tabla 4: Alcances horizontales

Bocas de Incendio Equipadas con mangueras semirrígidas. UNE-EN 671-1.

Estas BIEs están diseñadas para su uso por una sola persona, sin formación específica,

presentando una larga vida útil.


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Los diámetros permitidos para estas mangueras son de 19, 25, 33 mm (si bien salvo

indicación en contra se suelen exigir las de 25 mm), quedando normalizados los

caudales mínimos que deben aportar en función de las presiones en sus boquillas

(Tabla 5). Estos datos serán utilizados durante las simulaciones expuestas más

adelante.

Tabla 5: Caudales mínimos y coeficientes k mínimos según la presión.

Otra característica son los alcances eficaces en función del tipo de chorro:

Chorro compacto: 10 m

Pulverización en cortina: 6 m.

Pulverización cónica : 3m

Las mangueras deben ser semirrígidas conforme a la norma EN-694 y las presiones de

servicio se ajustarán a los expuestos en la tabla siguiente:


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Tabla 6: Presión de servicio, presión de ensayo y presión mínima de rotura para las bocas de

incendio equipadas.

Todas las mangueras deben estar marcadas con un sello de conformidad a normas,

como el que se indica en la figura 3.

Figura 3: Marca obligatoria de conformidad a normas para BIEs

Bocas de Incendio Equipadas con mangueras planas (UNE 671-2).

Estas mangueras, menos usadas, las podremos encontrar en edificios construidos

antiguamente o en edificios industriales. Su característica principal es que son

mangueras planas (conforme a la norma UNE 14540), que se extienden conforme pasa

el agua a través de ellas, no superando su diámetro los 52 mm, ni los 20 m de longitud.


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Los caudales en configuración en chorro y pulverización quedan recogidos en la

siguiente tabla:

Tabla 7: Caudales mínimos y coeficientes k mínimos según la presión.

Los alcances eficaces de los chorros a 0.2 MPa (2 kg/cm2) no deben de ser inferiores a

los siguientes:

1) Chorro compacto: 10 m

2) Pulverización en cortina: 6m

3) Pulverización cónica: 3m

Todas las mangueras deben de tener el sello de conformidad a normas, con los

contenidos que se indican en la figura siguiente.

Figura 4: Marca de la boca de incendio obligatorio


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5. CÁLCULO DE INSTALACIÓN DE RED DE BIES

Resumidamente se pasa a comentar cómo es el diseño y cálculo de una red de BIES,

para mejor comprensión de la finalidad del proyecto.

En primer lugar, con los planos del proyecto de construcción deben distribuirse las

bocas de incendio, según la normativa, de manera que no haya ningún punto del

espacio que no quede protegido por ellas y que, a su vez, aquéllas sean fácilmente

accesible. Aunque existe software especializado, es habitual distribuir las BIEs de

forma manual, verificando después el cumplimiento de las normas en cuanto a

separaciones, etc.

Una vez que se tengan los planos con la red de distribución de BIEs, habrá que

dimensionar la red de tuberías y seleccionar la bomba hidráulica capaz de suministrar

agua al conjunto. Según la normativa, el dimensionado de los diámetros de las tuberías

debe realizarse mediante cálculos hidráulicos, teniendo en cuenta la velocidad del

agua en las tuberías que no puede superar los 3 m/s en todos los tramos. Hecho esto,

se procede al cálculo de las pérdidas de carga en los tramos más desfavorables, lo que

permite finalmente seleccionar la bomba hidráulica. En caso de que las pérdidas de

carga se consideren excesivas y, por tanto, la bomba hidráulica no se considere

adecuada, sobre la base de lo resulta habitual, se debe proceder a aumentar el

diámetro de las tuberías con el objeto de disminuir las pérdidas de carga.

Este proceso puede realizarse de forma totalmente manual o con el auxilio de un

programa comercial de cálculo; en cualquier caso, la elección de la bomba siempre

suele ser manual dada la amplia gama comercial existente, si bien una vez

seleccionada la bomba pueden utilizarse ciertos puntos de su curva Presión-Caudal

para que el programa de cálculo simule su comportamiento y el de la red de

distribución de agua.

Por ello, se pasa a continuación a describir el fundamento de estos procesos:


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1) CÁLCULO DE DIÁMETROS DE LOS CONDUCTOS.

Como se conoce la velocidad máxima recomendada para el agua en las tuberías, y los

caudales de proyecto, se obtiene sin dificultad la sección, aunque posteriormente

deben seleccionarse diámetros comerciales.

Las expresiones a utilizar son:

𝑄 = 𝐴 · 𝑣 (1)

𝐷 = √4·𝐴

𝜋 (2)

donde: Q ≡ Caudal [m3/s]

V ≡ Velocidad [m/s]

D ≡ Diámetro [mm]

A ≡ Sección [m2]

A título de ejemplo: El tramo de tubería que alimenta a las dos últimas BIEs de una red

aporta un caudal de 12 m3/h, con lo que se obtiene el diámetro normalizado de 40

mm. Este proceso se repite aguas arriba calculando las respectivas secciones hasta

llegar al depósito; es decir, sabiendo el caudal se puede conocer las secciones.

Una vez establecidas las secciones es necesario comprobar las pérdidas de carga

existentes en todos los tramos de tuberías.

2) CÁLCULO DE PÉRDIDAS DE CARGA DE LOS CONDUCTOS

Las pérdidas de carga por fricción pueden calcularse mediante el procedimientos de

Hazen-Willians:

𝑃𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖ó𝑛 = 𝜆 ·8·𝜌·𝑄2·𝐿

𝜋2·𝐷5 (3)


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donde:

𝑃fricción ≡ pérdida de presión [Pa]

𝜆 ≡ factor de fricción

𝜌 ≡ densidad del fluido [Kg/m3]

𝐿 ≡ longitud de la tubería [m]

𝐷 ≡ diámetro de la tubería [mm]

Q ≡ Caudal [m3/s]

Para obtener el factor de fricción se necesita primero calcular el número adimensional

de Reynolds:

𝑅𝑒 =4·𝜌·𝑄

𝜋·𝐷·𝜇 (4)

en donde:

Re = número de Reynolds

𝜇 ≡ viscosidad del fluido en [cp·103]

Con los valores obtenidos de la rugosidad relativa (ε), que depende del material de la

tubería, y del número de Reynolds (Re), se consigue el factor de fricción (λ), utilizando

el diagrama de Moody (ver figura 5).

Para una temperatura de agua de 20ºC se tiene:

𝜌 = 998kg/m3.

𝜇 = 1·10-3cp∙103


~ 27 ~

Figura 5: Diagrama de Moody para calcular el factor de fricción.

Una vez calculadas las pérdidas de los conductos es necesario calcular las pérdidas de

carga en los accesorios, con la siguiente expresión:

(5)

El factor K está tabulado, pudiendo consultarse en la tabla siguiente.

Tabla 8: coeficiente de pérdidas


~ 28 ~

Así pues, para cada tramo de tubería se calculan, por un lado, las pérdidas por fricción

y, por otro, las pérdidas por accesorios (codos, tés y válvulas), como indica la anterior

tabla.

Posteriormente se precisa sumar todas las pérdidas de carga parciales y el valor

resultante es la pérdida de carga total desde el punto de la red considerado hasta el

origen de la instalación. A esta cantidad hay que añadirle la propia pérdida de carga en

las mangueras (que los textos especializados evalúan en 1,5 bar, con los caudales

habituales) y tener en cuenta también que en la boquilla de la manguera debe existir a

menos una presión de 2 bar.

Por todo ello, la presión mínima de la bomba de incendios será:

Pbomba= 3.5 bar+ Pérdidas de carga (6)

3) SELECCIÓN DE LA BOMBA HIDRÁULICA

La selección de la bomba principal de incendios debe realizarse a partir de los datos de

presión de la bomba, antes calculada, y el caudal de proyecto de 12 m3/h. Puesto que

el proceso de cálculo de las pérdidas de carga siempre está sometido a errores, con

idea de que este error tenga la menor influencia posible en el caudal final aportado por

la bomba, es importante elegir una con su curva Presión-Caudal con la menor

pendiente posible.


~ 29 ~

6. PROGRAMA DE CÁLCULO “EPANET”

En el capítulo precedente se ha fundamentado el proceso de cálculo de una red de

tuberías para su uso contra el fuego. El diseño de tal tipo de redes puede hacerse

manualmente, lo que era habitual hasta no hace muchos años; no obstante, el cálculo

asistido por ordenador ha llegado a imponerse sobre todo por la facilidad en la

ejecución de cálculos repetitivos al ir introduciendo modificaciones.

Para las necesidades de este Proyecto de Fin Carrera se ha optado por utilizar software

libre, siendo “EPANET” uno de los más usados a nivel internacional por su fiabilidad.

EPANET es un programa para para el análisis de sistemas de distribución de agua

potable. El programa es de dominio público y está desarrollado por la Agencia de

Protección Ambiental de Estados Unidos. Este software determina caudales en redes

de tuberías, abiertas o malladas, en función de unas condiciones iniciales, siendo

también capaz de evaluar la dispersión en el tiempo de contaminantes, por lo que es

muy utilizado para análisis de calidad en redes de distribución.

El análisis hidráulico en EPANET incluye las siguientes características:

No existe límite de tamaño de la red que se quiera calcular.

Calcula las pérdidas por fricción mediante las expresiones de Hazen-Williams,

Darcy-Weisbach, o Chezy-Manning.

Incluye pérdidas por accesorios.

Modela bombas, funcionando tanto a régimen constante como a velocidades de

giro variable.

Calcula la energía consumida y el coste de bombeo de las instalaciones.

Modela diferentes tipos de válvulas, incluyendo válvulas de regulación, de

retención, de aislamiento, reductoras de presión o controladoras de caudal.

Permite el almacenamiento de agua en tanques de cualquier geometría.

Considera la posibilidad de establecer diferentes categorías de consumo de los

nudos, cada uno de ellos con su propia curva de modelado.

http://es.wikipedia.org/wiki/Software

http://es.wikipedia.org/wiki/An%C3%A1lisis_de_sistemas_de_distribuci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua

http://es.wikipedia.org/wiki/Agencia_de_Protecci%C3%B3n_Ambiental_de_los_Estados_Unidos

http://es.wikipedia.org/wiki/Agencia_de_Protecci%C3%B3n_Ambiental_de_los_Estados_Unidos


~ 30 ~

Modela consumos dependientes de la presión que salen al exterior del sistema a

través de emisores (rociadores, aspersores).

Puede determinar el funcionamiento del sistema simplemente con el nivel de agua

del tanque y controles de tiempo o, utilizar un complicado sistema de regulación

temporal.

El programa modela perfectamente las pérdidas de carga por fricción o las pérdidas

de carga por accesorios.

A continuación se exponen algunos comentarios acerca de cómo EPANET trata los

diversos pasos durante el cálculo de una red hidráulica.

1) PÉRDIDAS DE CARGA POR FRICCIÓN

Como se ha comentado, las pérdidas de carga por fricción, debidas a la rugosidad de la

tubería, pueden avaluarse por tres métodos diferentes: Método de Hazen-Williams,

Método de Darcy-Weisbach y Método de Chezy-Manning.

EPANET utiliza diferentes expresiones correspondientes a las distintas zonas en las que

el factor de fricción presenta comportamientos distintos, dependiendo del régimen de

trabajo:

Régimen laminar (Re < 2000): Utiliza la fórmula de Hagen-Poiseuille.

Régimen turbulento (Re > 4000): Utiliza la aproximación de Swamee y Jain de la

ecuación de Colebrook-White.

Régimen transitorio (2000 < Re > 4000): Utiliza la interpolación cubica del ábaco de

Moody.

2) PÉRDIDA DE CARGA POR ACCESORIOS

Las pérdidas por accesorios deben incluirse en los cálculos, dependiendo de la

distribución en planta de la red y el grado de exactitud requerido. EPANET las


~ 31 ~

contabiliza asignando a cada tubería un coeficiente de pérdidas que representa al

elemento que se encuentra en esa tubería.

Las pérdidas se calculan mediante la siguiente expresión:

ℎ𝑙 = 𝐾 · (𝑣2

2·𝐺) (6)

Donde:

K ≡ Coeficiente de pérdidas menores (tabuladas).

v ≡ Velocidad del flujo [m/s].

g ≡ Aceleración de la gravedad [m/s2].

En las tres tablas siguientes, se muestran varios de los coeficientes utilizados por

EPANET para el cálculo de las pérdidas de carga tanto por fricción como por accesorios.

Tabla 9: Coeficientes rugosidad

Tabla 10: Coeficientes rugosidad


~ 32 ~

Tabla 11. Coeficientes de pérdidas menores:

3) BOMBAS HIDRÁULICAS

EPANET trata las bombas de tres formas diferentes:

a) Embalse infinito: Consiste en suponer que la fuente de alimentación es un

embalse de profundidad constante y que, por tanto, proporciona siempre la

misma presión.

b) Bomba constante: Puede suponerse que la bomba hidráulica aporta una

presión constante, con independencia de la pérdida carga de la red.

c) Bomba variable: En el caso más real, en el que se introducen puntos de la curva

Presión-Caudal de la bomba y el programa interpola valores intermedios.


~ 33 ~

4) EMISORES.

Los emisores son los elementos por los que el agua abandona la red. Habitualmente

responden a la siguiente expresión:

𝑄 = 𝐶 · 𝑃𝑌 (7)

Siendo:

Q ≡ Caudal [l/s]

P ≡ Presión [m.c.a.]

C ≡ Coeficiente de descarga

Y ≡ Exponente de la presión.

En EPANET los emisores, y en particular las Bocas de Incendio, se pueden modelar con

la expresión anterior, que suele reescribirse de la forma siguiente:

𝑄 = 𝐾 · √𝑃 (8)

donde:

-𝑄: caudal circulante por la BIE [ l/s].

- 𝑘: coeficiente de descarga en l/s.

-𝑃: presión en el foco emisor en m.c.a.

En nuestro caso, el parámetro K se impone como condición en el programa de cálculo,

siendo obtenido de la Tabla 5 (Norma UNE-ENE 671). Dado que las BIEs usuales suelen

tener diámetros de 10 mm, se introduce en el programa como parámetro de descarga

el valor K=42 (trabajando con l/min para caudales y Mpa para presiones), con lo que

se transforma dicho factor a unidades de trabajo de nuestro programa (l/s para

caudales y m.c.a para presiones).


~ 34 ~

En EPANET, los emisores son representados por nudos a los que se les añade el

coeficiente de descarga K del emisor, de manera que, gráficamente, el punto

representativo del nudo se transforma en un rombo, como indica la figura 6.

Figura 6: Representación de boca de incendio abierta (mediante un rombo).


~ 35 ~

7. INSTALACIONES DE PRUEBA

Para determinar cuáles pueden ser las dos Bocas de Incendio más desfavorables en

una instalación de Protección Contra Incendios se modelarán y calcularán varias de

estas instalaciones, existentes en la actualidad en cinco edificios en uso.

Se ha procurado que la variedad de los edificios sea la más amplia posible tanto en

relación con la forma del edificio como con la distribución de las BIEs.

La primera instalación a analizar se encuentra en un edificio para uso administrativo,

caracterizado por tener 5 plantas sobre rasante y 2 sótanos, y siendo la superficie por

planta de 1.100 m2. Dado el uso del edificio, y en cumplimiento del Código Técnico de

la edificación, todas plantas y sótanos están protegidas por BIEs.

El segundo edificio considerado puede calificarse de singular dado que varias de sus

instalaciones han sido novedosas y, hasta cierto punto, experimentales. Se trata de un

edificio de 5 plantas y 2 sótanos, con 750 m2 por planta. Al igual que en el caso

anterior, todas las plantas están protegidas por BIEs.

El tercer caso es un conjunto de 220 viviendas, agrupadas en 5 bloques, con un sótano

común de 7.265 m2 destinado a garaje. Sólo la planta de garaje está protegida por

BIEs, tal y como prescribe el CTE.

El cuarto edificio considerado en una promoción de 103 viviendas en un solo bloque

con 6 plantas y 4 sótanos. La red de BIEs protege a los 4 sótanos, que cuentan con una

superficie en planta de 1.500 m2.

El quinto edificio consta de 134 viviendas con 6 y 8 plantas sobre rasante y 2 sótanos

de 2.900 m2 cada uno de ellos. Sólo en los sótanos, destinados a aparcamiento, se han

instalado redes de BIEs.

Como se observa, se ha elegido una instalación de gran extensión horizontal a igual

cota (tercer edificio), otra en dos plantas también de gran extensión (quinto edificio) y

otros tres edificios con plantas de superficie más reducida y elevados niveles (de cinco

a 8 plantas). Esta elección se considera suficientemente completa para poder analizar

la influencia del tamaño y las diferencias de altura en la selección de las dos BIEs más

desfavorables de las instalaciones.


~ 36 ~

7.1 EDIFICIO ADMINISTRATIVO PÚBLICO

El edificio administrativo, objeto de análisis se encuentra ubicado en Cádiz. En su fase

de remodelación y ampliación, llevado a cabo en 2011, se ha instalado una red de

BIEs capaz de mantener el edificio protegido en caso de incendio, según normativa.

El edificio consta de dos sótanos, una planta baja, cuatro plantas superiores y una

cubierta.

Figura 7: Edificio Administrativo (Cádiz)

El proyectista encargado de la instalación de protección contra incendios, realizó el

diseño suponiendo que las dos bocas más desfavorables son las más lejanas al grupo

de presión.

Para su análisis se procederá a modelar la red de BIEs en EPANET, siendo el esquema

de principio el indicado en la figura 8.


~ 37 ~

En dicho esquema, no aparecen representadas las mangueras de las bocas cuyas

pérdidas de carga se introducirán manualmente. Teniendo en cuenta que en las

boquillas debe haber una presión mínima de 2 bar, y considerando que las pérdidas de

carga son de 1.5 bar de pérdidas por fricción en las propias mangueras, se deben tener

un mínimo de 3.5 bar de presión en la salida del emisor, siendo esta la condición

necesaria para que se cumplan los requisitos exigidos.

Figura 8: Esquema de principio del edificio administrativo.

En nuestra instalación de BIEs se tiene un total de 25 unidades distribuidas por todo el

edificio, que quedan representados por puntos y con su nombre correspondiente en

función de lo alejado que estén del grupo de presión y del depósito D1, por lo que las

bocas de incendio más alejadas son las BIE nº 24 y 25, ubicadas en la última planta (en

la figura 8 se muestran visibles como rombos).

Aquellos puntos con numeración pero sin la etiqueta BIE se corresponden con cambios

de dirección de las tuberías (ej.: punto 13) o conexiones de dos o más tuberías (ej.:

punto 7).

En primer lugar sería conveniente comprobar si la bomba hidráulica instalada es

adecuada, mediante la sustitución de dicha bomba -utilizando el programa- por un


~ 38 ~

depósito de capacidad infinitamente grande, de manera que nunca se agote, es decir,

un embalse (E1), el cual irá subiendo la cota de su superficie hasta encontrar el caudal

mínimo deseable en la BIE 25; a efectos prácticos la altura del embalse debería ser la

presión nominal de la bomba la bomba hidráulica del sistema de protección.

En la figura 9 se presentan los datos del embalse, en el cuál se irá fijando la altura

total, mostrando los resultados obtenidos en la figura 10. Con una altura de la lámina

de agua de 69 m se obtienen caudales de 1.56 l/s en las bocas de incendio 25 y 24, lo

que se considera correcto. Siendo así, los resultados obtenidos coherentes y

esperados.

Figura 9: Datos del embalse.


~ 39 ~

Figura 10: Esquema de caudales con embalse en lugar de la bomba hidráulica.

A continuación, se modelará la instalación con el equipo de bombeo y elementos

reales existentes actualmente, como son la bomba hidráulica, el depósito de

acumulación y la red de tuberías.

Las características de cada una de ellas facilitadas por el tutor del proyecto son:

a) Bomba: Marca PCI PUMPS, modelo KB550KT y potencia 5.5 kW.

Los puntos de la curva característica obtenidos experimentalmente por el tutor del

proyecto son los recogidos en la tabla 12.

Tabla 12: Características de la bomba

Puntos Caudal (m3/h) Presión (kg/cm2)

Q=0 0 7

Q= 50%Qn 6 6

Q=Qn 12 5.5


~ 40 ~

b) Depósito de acumulación: Los datos más representativos y necesarios para su

modelado en el programa son los siguientes:

Diámetro: 2.5 m

Altura: 3m

Nivel máximo: 3 m

Nivel mínimo: 0.5m

Volumen mínimo: 12 m3

c) Tuberías: Las tuberías están fabricadas en acero 19.040 (muy común en

instalaciones contra incendios). En la tabla 13 se reflejan las características más

importantes de este tipo de tuberías; entre ellas caben destacar el factor de

rugosidad de 0.005 y los diferentes diámetros, tanto exteriores como interiores. Es

necesario imponer el diámetro interior puesto que EPANET trabaja solamente con

ellos (no admiten en el programa diámetros exteriores y espesores).

Tabla 13: Caudales máximos de la tubería de acero usados en el proyecto.


~ 41 ~

La tubería principal, que es aquella que más caudal posee y por lo tanto de mayor

diámetro se elige DN 50 y las tuberías que mueren en las bocas de incendio son DN 40.

Después de introducir las características de nuestra instalación, se procederá a las

simulaciones pertinentes.

Como primera simulación, se procederá al estudio cuantitativo de las dos bocas de

incendio más alejadas al grupo de presión, que en nuestro edificio se trata de las BIEs

24 y 25.

En la figura 11 se observan con diferentes colores las presiones en cada nudo, siendo

como cabe esperar las más alejadas las de menor presión (marrón).

Figura 11: esquema de presiones en mca de las bocas de incendio más lejanas.

Por su parte, en la figura 12 se representan las diferentes demandas en cada nudo. Se

denomina demanda al caudal de salida del nudo, y por ello son todas nulas menos la

BIE 24 y l BIE 25, representadas otra vez en color marrón.


~ 42 ~

Figura 12: Esquema de caudales en l/s de las bocas más lejanas.

En la simulación se observa que en la cubierta se obtienen las menores presiones,

indicando que posiblemente sean las más desfavorables.

Los resultados obtenidos quedan recogidos de la siguiente manera:

BIE 25: P= 45.7 mca (4.5 bar) Q=1.87 l/s

BIE 24: P= 45.74 mca (4.5 bar) Q= 1.87 l/s

BOMBA: P=77.56 mca (7.56 bar) Q= 3.74 l/s

Una manera de comprobar el resultado de manera sencilla es ver como decae el

caudal en modelo extendido (con la variación del tiempo), indicando como a medida

que pasa el tiempo se ve afectado el depósito. En el gráfico 13, se muestra como la

demanda que se inicia en 1.87 l/s al cabo de 1 h se agota el depósito tal como se había

diseñado.


~ 43 ~

Figura 13: Gráfica del depósito de la instalación.

Ahora se procederá a una situación alternativa; se abrirá la boca más lejana y más

cercana al grupo de presión. Se debe de estudiar esta situación, puesto que puede

ocurrir que la primera boca de incendio más cercana a la bomba tenga mayor presión y

por consiguiente mayor caudal dejando a la más lejana sin la presión necesaria.

Queda recogido en la figura 14 la simulación de presiones del sistema; en él, se

destaca que todas ellas están por encima del mínimo que establece la normativa,

siendo las menores presiones de color marrón la ultimas bocas de incendio.

Figura 14: Esquema de presiones de la más cercana y más lejana.


~ 44 ~

En el gráfico 15 se representa, por su parte, el conjunto de demandas de la instalación

ofreciendo el mínimo en la última BIE.

Figura 15: Esquema de caudales de la más cercana y más lejana.

Resumiendo, los resultados obtenidos son los siguientes:

BIE 1: P= 41.71 mca (4.17 bar) Q=2.35 l/s

BIE 25: P= 68.63 mca (6.8 bar) Q= 1.78 l/s


En el primer caso (abriendo las dos BIEs más lejanas), de la última boca de incendio

surge un caudal de 1.87 l/s, mientras que en el segundo caso (abriendo la más alejada

y más cercana al grupo de presión) sale un caudal de 1.78 l/s, es decir, un caudal

menor. Con lo que se demuestra que es más desfavorable el segundo caso que el

primero (aunque en ambos casos se cumpliría con la reglamentación de obligado

cumplimiento).

Como primera conclusión de esta configuración se puede afirmar que no siempre el

caso más desfavorable se presenta en las BIEs más lejanas, sino que puede suceder,

como se ha demostrado, que existen otras configuraciones más desfavorables.


~ 45 ~

A continuación, se va a estudiar otro supuesto. Se escoge la BIE más alejada y una

intermedia al grupo de presión, por ejemplo la BIE 15 (elegida al azar) para comprobar

si existe otra configuración más desfavorable al caso anterior. En la figura 16 y figura

17 se representa esta situación.

Figura 16: Esquema de caudales de un nudo final y un intermedio

Figura 17: Esquema de presiones nudo final y otro intermedio


~ 46 ~

Resumiendo los resultados obtenidos de esta situación se tiene:

BIE 15: P= 56.63 mca (5.63bar) Q= 2.11 l/s

BIE 25: P= 43.99 mca (4.4 bar) Q= 1.83 l/s


Para comparar los resultados de las tres configuraciones se resumen los resultados en

la tabla 14:

Tabla 14: Resumen de caudales de las diferentes situaciones

BOCAS DE INCENDIO ABIERTAS CAUDAL EN BIE 25 (l/S)

BIE 25 y BIE 24 (las más alejadas) 1.87

BIE 25 y BIE 1 (la más alejada y a más cercana) 1.78

BIE 25 y BIE 15 (la más alejada y una intermedia) 1.83

Resumiendo y concluyendo, la peor situación se presenta cuando se abre la BIE más

alejada (BIE 25) y la más cercana al grupo de presión (BIE 1), ya que se presenta menor

caudal en la BIE 25 (siendo la más desfavorable siempre). En cierto modo, es como si la

apertura de la BIE más cercana al grupo de presión despresurizara la red a partí de ahí

y llegase menos caudal a la boca más alejada.

Con esto se deja zanjada la simulación del primer edificio, pero aun así se va a

proceder a una simulación en el mismo edificio modificando la instalación mediante

una tubería que conecte la bomba (origen de la instalación) y las últimas bocas de

incendio, para saber si cambia drásticamente el caso más desfavorable. El estudio de

este caso es debido a que si existiera en el proyecto algún problema y ya se hubiese

ejecutado, es decir se hubiese construido, sería una manera muy fácil de dar una

solución ya que es muy económico y muy fácil de aplicar, pues sólo habría que soldar

más tramos de tuberías. Nótese en la fig. 18 que la red abierta de BIEs ahora se ha

convertido en una malla.

Las soluciones propuestas son las siguientes:


~ 47 ~

En un primer caso se genera un tramo de tubería desde la bomba hidráulica hasta el

punto de unión de las últimas conexiones (tramo 12-50 de la figura 18).

Figura 18: Configuración alternativa del edificio uniendo nudo 12 con 50.

En un segundo caso, se traza un conjunto de tuberías uniendo todas las plantas como

se indica en la parte izquierda de la figura 19 (tramos 12-29-7…..22-25).

Figura 19: Configuración alternativa del edificio uniendo las plantas


~ 48 ~

Ejecutando el primer caso en el simulador, abriendo las dos bocas más alejadas, se

obtiene un caudal de 1.91 l/s en la última BIE (nº 25) con una presión de 47.32 mca;

comparado dicho caudal con el de la situación inicial de 1.78 l/s se observa que al final

en la BIE 25 existe mayor caudal puesto que se está introduciendo una tubería en

paralelo con los tramos ya existentes. El segundo caso, abriendo también las dos bocas

más alejadas, ofrece resultados similares.

La repetición de estas comprobaciones en los dos casos pero ahora abriendo la boca

más alejada (25) y la más cercana (1) a la bomba, se comprueba que en la BIE 25 el

caudal pasa a ser de 1.80 l/s, por lo que nuevamente y a pesar de haber cambiado la

geometría de la red las BIEs más desfavorables son la más alejada y la más cercana a la

bomba de incendios.

No se exponen en esta memoria del proyecto, pero se han comprobado más

configuraciones, quedando claro que, aunque se puede conseguir un aumento de

caudal, siempre siguen siendo más desfavorables las BIEs más cercana y más lejana al

grupo de presión frente a las dos más alejadas.


~ 49 ~

7.2 EDIFICIO SINGULAR

Se trata de un edificio parecido al anterior, aunque de menor superficie en planta, que

se estudiará a modo de comparación y reafirmación de los resultados obtenidos en el

edificio anterior.

El edificio, como se observa, en la figura 20 posee 2 sótanos y 6 plantas (incluyendo

una planta técnica) con un total de 34 BIEs distribuidas uniformemente por todas las

plantas.

Un esquema de principio del edificio proporcionado por el tutor es el siguiente, siendo

las dos bocas más alejadas del grupo de presión las BIE 33 y BIE 34:

Figuras 20: Esquema de principio del edificio singular.


~ 50 ~

Las características de los elementos principales de la instalación son las siguientes:

a) BOMBA: Bomba principal eléctrica, marca BLOCH (modelo ND-SU-264) y 20 kW de

potencia. Algunos puntos de su curva característica se indican en la en la tabla 15,

habiéndose obtenido experimentalmente por el tutor del proyecto.

Tabla 15: Curva característica

Puntos Q (m3/h) P (mca)

Q=0 0 68

Q= 50% Qn 30 60

Q= Qn 60 50

Q= 140% Qn 85 35

b) DEPÓSITO: Diámetro 2.5 m, con un nivel máximo de 3 m y un volumen de 12m3.

c) TUBERÍAS: De acero, con rugosidad 0.005 y diámetros: DN50 para los tramos

generales (53,1 mm de diámetro interior) y DN32 para el resto (diámetro interno

de 36 mm).

Como primera simulación, se supondrán abiertas las dos bocas de incendio más

alejadas (BIE 33 y BIE 34) quedando reflejado este caso en la figura 21.


~ 51 ~

Figura 21: Esquema de principio de presión de las bocas más alejadas al depósito.

Resumidamente, los resultados son:

BIE 33: P= 42.89 mca (4.28 bar) Q= 1.44 l/s

BIE 34: P= 42.00 mca (4.2 bar) Q= 1.44 l/s

BOMBA: P= 68.68 mca (6.8 bar) Q= 2.88 l/s

El valor más representativo de todos ellos es el de 1.44 l/s de la BIE 34, éste es el valor

de comparación con la siguiente simulación de la figura 22 en la que se abren las bocas

de incendio BIE 1 y BIE 34.

En la figura 22 quedan reflejados caudales en todas las tuberías y BIE 34 y BIE 1; las

demás BIEs al estar cerradas presentan valores nulos.


~ 52 ~

Figura 22: Esquema de caudales abriendo las bocas BIE 1 y BIE 34.

Resumiendo, los resultados obtenidos son:

BIE 1: P= 76.75 mca (7.6 bar) Q=1.81 l/s

BIE 34: P= 44.42 mca(4.42 bar) Q= 1.47 l/s


En La tabla 16 se resumen las dos situaciones modeladas para su comparación.


~ 53 ~

Tabla 16: Esquema a modo resumen:

SITUACIÓN Q(l/s) (BIE 34)

1ª) Bocas más alejadas al grupo de presión 1.44

2ª) Boca más alejada y más cercana. 1.47

De las simulaciones, destacamos los siguientes aspectos:

En un primer lugar, cuando se abren las dos bocas más lejanas, transmiten al exterior

un caudal de 1.44 l/s (5.2 m3/h), no cumpliéndose la normativa de aplicación pero al

ser un valor cercano a 6 m3/h no tiene mucha relevancia; aun así, se debería

comprobar que la bomba esté bien elegida o que se pueda elegir otra bomba con más

potencia, asegurando los caudales mínimos.

En segundo lugar, en la BIE 34 de las dos situaciones se observa que en la primera, las

bocas más alejadas al grupo de presión tienen menor caudal que la de la segunda

situación (en la BIE 34), comprobando así que las más desfavorables son las dos más

lejanas. Llama la atención este hecho pero, por lo visto hasta el momento y tras haber

estudiado los resultados obtenidos en estos dos edificios, se concluye que

dependiendo de la configuración que se tenga, se llegará a una situación u otra.

Como primera solución al problema se debería, una vez realizado el proyecto de la

instalación contra incendio, hacer un estudio minucioso de qué bocas de incendio

serían las más desfavorables, sin dar por hecho que la situación más desfavorable es la

de las dos bocas más alejadas (criterio seguido normalmente para el diseño).

Aunque el estudio anterior ya es concluyente para este edificio, surge la duda de si al

elegir otra bomba, con la que los caudales cumplan la normativa, se podría dar el caso

de que las bocas más desfavorables sean otras; es decir, ¿podría el caudal en sí mismo

variar la calificación de bocas desfavorables?.


~ 54 ~

Para resolver el problema de que el caudal suministrado a la última BIE sea inferior al

exigido, se cambiará la bomba inicial por otra que sea capaz de suministrar a las BIEs el

caudal mínimo de 6 m3/h en cada una de ellas.

La bomba se escogerá mediante catálogos proporcionados por fabricantes, como es el

caso de la tabla 17 de la empresa Ebara. El procedimiento a seguir es escoger una

bomba que suministre el caudal suficiente a una altura determinada, fijada por las

condiciones del edificio. En nuestro caso la bomba elegida ha sido la de modelo AF-

ENR 40315/18.5, con su punto de funcionamiento en 90 mca y 24m3/h.

Figura 23. Esquemas de la bomba elegida proporcionada por catálogo Ebara

En la tabla 17 se indica cómo se ha realizado la selección de la bomba hidráulica (como

dato complementario indicaremos que su coste está comprendido entre 9.000 € y

11.000 €).


~ 55 ~

Tabla 17: Catálogo de bombas según el caudal y presión manométrica.

A continuación, con la nueva bomba hidráulica se simula la instalación del edificio

obteniendo:

Caso I: BIEs más lejanas abiertas: Q bie 34 = 1.70 l/s

Caso II: BIEs más cercana y lejana abiertas: Q bie 34 = 1.68 l/s

Con esta bomba hidráulica la situación más desfavorable la producida cuando están

abiertas las boca más cercana y la más alejada al grupo de presión, siendo esto lo

contrario de lo obtenido en el caso inicial.


~ 56 ~

Analizando esta situación se plantea una pregunta: ¿Cómo es posible que con una

misma configuración se den diferentes resultados simplemente cambiando una

bomba?. Para intentar responder a esta pregunta se precisa analizar las curvas

características de las bombas de incendio.

En un primer lugar se comparan las dos bombas escogidas en el edificio singular,

mostrando sus curvas en la figura 24 (la curva de la bomba original es modelada a

partir de sus puntos conocidos, la de la nueva bomba se modela a partir de la ecuación

dada por el fabricante).

Figura 24: Curvas de las diferentes bombas a comparar.


~ 57 ~

En segundo lugar, se representan conjuntamente ambas curvas para compararlas

(figura 25).

Figura 25: Gráficas de las diferentes bombas comerciales

En las gráficas se observa que la bomba Ebara (en rojo) posee mayor pendiente que la

Bloch (en azul), indicando que para la primera se produce un cambio considerable de

presión al variar, aunque sea muy poco, el caudal que aporta. Esta observación, si la

aplicamos a la figura 22, nos muestra que BIE 1 aportaría mayor caudal dejando a la

última sin presión suficiente, por lo que situación más desfavorables es la de apertura

de las BIEs extremas.

Sin embargo, con la bomba BLOCH, la de nuestra instalación real, al tener pendiente

menor hace que las bocas más lejanas sean las más desfavorables puesto que la

variación de caudal es menos sensible a las variaciones de presión.

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

bloch

Ebara

P (mca)

Q (l/s)


~ 58 ~

Es necesario comentar que una bomba con menor pendiente es mucho más eficiente

que otra con pendiente mayor, puesto que se le debe dar mayor importancia al caudal

suministrado que a la altura de llegada, ya que es importante que al último piso le

llegue un mínimo de agua sin dejar de haber por supuesto un mínimo de caudal a otra

altura.

Concluyendo este apartado, se aconseja siempre elegir bombas de poca pendiente

para edificios de alturas considerables, y así, las bocas de incendio más desfavorables

serán más siempre las más lejanas, actuando con mayor precisión en la extinción del

fuego.


~ 59 ~

7.3 GARAJE DE CONJUNTO DE 220 VIVIENDAS

La instalación de BIEs a comprobar se encuentra en el garaje colectivo de una

promoción de 220 viviendas de protección oficial en Sevilla.

Figura 26: Disposición geográfica de los bloques de VPO.

Las viviendas se disponen en cinco bloques en galería, situados de manera radial como

indica la figura 26. Son cinco bloques de 7 plantas que permiten proyectar las 220

viviendas.


~ 60 ~

Figura 27: Situación de los 5 bloques de VPO

Este proyecto se centra en el garaje, con forma aproximadamente trapezoidal y una

superficie de 7.265 m2, que está dotado de los equipos e instalaciones adecuados para

hacer posible la detección, control y la extinción del incendio, así como la transmisión

de la alarma a los ocupantes.

En el uso residencial vivienda no es necesaria la instalación de la red de BIES. Sin

embargo, en el garaje si es obligatoria la instalación de una red de bocas de incendio

equipadas (BIEs) capaz de cubrir el riesgo de incendio en toda la planta, al ser la

superficie construida superior a 500 m2. Por ello este garaje tiene una instalación de

red BIEs de 25 mm.

La bomba del sistema de extinción es maraca KRIPSOL, modelo GIMUR 12-50/E, con

curva de característica representada en la gráfica 28.


~ 61 ~

Figura 28: Curva de la bomba de la instalación.

Otros datos de la instalación sacados del proyecto de edificación son los siguientes:

a) DEPÓSITOS: 4 depósitos contra incendios de 3000 l cada uno. De material poliéster

reforzado con barra de acero en todo su diámetro con conexión de descarga y

llenado mediante bridas.

b) TUBERÍAS: De acero negro y diámetros interiores de 41.9 mm, 53.1 mm y de 68.9

mm, según tramos.

c) BOCAS DE INCENDIO: Boca de incendio empotrada con manguera semirrígida de

25 mm de diámetro en el interior de un armario metálico pintado en rojo.

Una vez comprobada, en los planos facilitados por el tutor, la debida ubicación de cada

boca de incendio, tal como que indica la normativa, se estudiará el par de bocas de

incendio más desfavorables desde el punto de vista hidráulico, en la que se le debería

dar importancia a las bocas que estén más alejadas de las salidas para así impedir la

propagación del incendio.

La distribución de BIEs se da en la figura 29, la cual se ha modelado en EPANET con la

geometría real del plano para tomar las mejores soluciones en caso de existir algún

problema.


~ 62 ~

Figura 29: Esquema de la instalación BIES del garaje de las VPO.

Es evidente que la boca más cercana al grupo de presión (D1) es la BIE 1, sin embargo

no queda claro cuales serían las más lejanas: si la BIE 16, la BIE 15 o la BIE14. Para ello

se comprueban sus distancias al depósito, comprobando que la BIE 16 se encuentra a

125.54 m, la BIE 15 a 109.365 m y BIE 14 a 100.6 m del depósito. Con ello se entiende

que las dos bocas más lejanas son la BIE 15 y BIE 16 y por lo tanto, en principio, son las

más desfavorables.

La simulación con EPANET, utilizando la bomba de la instalación real y abriendo las

bocas BIE 15 y BIE 16, tal y como se observa en las figuras 30 y 31, muestra que:

BIE 15: P= 36.67 mca Q=1.3322 l/s

BIE 16: P= 36.37 mca Q=1.3268 l/s

BOMBA: P= 36.72 mca Q= 2.66 l/s


~ 63 ~

Figura 30: Esquema de caudales de nuestro sistema con las BIEs 15 y 16 abiertas.

Figura 31: Esquema de presiones de nuestro sistema con las BIEs 15 y 16 abiertas.

Una vez realizada la simulación con las bocas más lejanas se comprobará que pasaría si

se abriesen las bocas de incendio BIE 14 y BIE 16 (figura 32), pues al desarrollarse la


~ 64 ~

red en una misma planta, y ser muy extensa, la lejanía o cercanía dependerá del factor

de fricción de los tramos, con ello se quiere verificar qué bocas de incendio lejanas

serían realmente las más desfavorables.

Figura 32:Esquema de presiones y caudales abriendo las BIES 14 y 16.

Los resultados obtenidos son:

BIE 14: P= 3.73 bar; Q= 1.3368 l/s;

BIE 16: P= 3.64 bar; Q= 1.3246 l/s;

BOMBA: P= 3.67 bar; Q=2.6614 l/s;

Se tienen dos soluciones posibles más desfavorables, que son las BIEs 15 y 16 por un

lado y las BIEs 14 y 16 por otro. Simulando las dos, en el primer caso se tiene un caudal

de 1.3268 l/s en la BIE 16 y en el segundo caso un caudal de 1.3246 l/s en la en la

misma BIE.


~ 65 ~

Aunque la boca de incendio, BIE 15 sea más lejana, la boca de incendio BIE 14 posee

mayores pérdidas de carga al tener dos codos y una T, mientras que la boca de

incendio 15 sólo tiene 1. Una manera de comprobar qué tramo tiene más perdidas de

carga es ir tramo a tramo calculándolas, lo que se expone a continuación.

1) CONJUNTO DE TUBERIAS DESDE EL DEPÓSITO (D1) HASTA LA BIE 14:

Este conjunto se va dividir en tres partes, como se observa la figura 33, hasta llegar a la

BIE 14 comenzando por el grupo de presión.

El Primer tramo corresponde a la línea roja con una longitud L= 83.052 m, siendo otros

datos: 𝜌 = 998 kg/m3; Q = 2.66·10-3 m3/s, D = 0.0689 m.

Figura 33: Esquema de la red de BIEs, flujo de agua del primer tramo.

Las pérdidas se calcularán con las ecuaciones del apartado 5.

En primer lugar, para comenzar a calcular las pérdidas es necesario determinar el

número de Reynolds:


~ 66 ~

𝑅𝑒 =4·𝜌·𝑄

𝜋·𝐷·𝜇 ; Sustituyendo los datos anteriores, se obtiene:

𝑅𝑒 =4·998·2.66·10−3

3.1416·0.0689 ·0.003 = 49057.23

Luego, del ábaco de Moody, utilizando el número de Reynolds se obtiene l, con un

valor de 0.03, necesario para las ecuaciones de pérdidas por fricción descritas a

continuación:

𝑃𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖ó𝑛 =8·𝜌·𝑄2·𝐿

𝜋2·𝐷5 ·l Sustituyendo los valores iniciales se obtiene:

𝑃𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 =0.03·8·998·83.052·2.66·10−32

3.1416·0.06895 = 0.092 bar

Este es el valor de pérdidas por fricción existente en las tuberías en rojo de la gráfica

anterior. Ahora es necesario calcular las pérdidas por accesorios como los codos, tés…

𝑃𝑎𝑐𝑐𝑒𝑠𝑜𝑟𝑖𝑜𝑠 = 𝐾 ·8·𝑄2

𝜋2·𝑔·𝐷4, siendo K el total de accesorios existentes.

Sustituyendo los valores se obtiene.

𝑃𝑎𝑐𝑐𝑒𝑠𝑜𝑟𝑖𝑜𝑠 =4.35·8·0.00266

3.14162·0.04195 = 0.011 bar

Finalmente se suman las dos pérdidas obtenidas averiguando así el total,

𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=𝑃𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛+𝑃𝑎𝑐𝑐𝑒𝑠𝑜𝑟𝑖𝑜𝑠 = 0.103 𝑏𝑎𝑟

El Segundo tramo con una longitud L= 7.18 m es el que se indica en la gráfica de color

azul, con datos numéricos: Q = 2.66·10-3 m3/s, D = 0.0531 m (se omiten los pasos

intermedios):

𝑃𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 =0.03·8·998·7.18 ·2.66·10−32

3.1416·0.05315 = 0.03 bar.


~ 67 ~

𝑃𝑎𝑐𝑐𝑒𝑠𝑜𝑟𝑖𝑜𝑠 =4·8·0.00266

3.14162·0.05314 = 0.003 bar

𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑃𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛+𝑃𝑎𝑐𝑐𝑒𝑠𝑜𝑟𝑖𝑜𝑠 = 0.033 𝑏𝑎𝑟

El tercer tramo con una longitud L = 7.94 m descrito de color negro con valores

numéricos de Q=1.34 l/s, D= 0.0419.

𝑃𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 =0.032·8·998·7.94·1.34·10−32

3.1416·0.04195 = 0.028 bar

𝑃𝑎𝑐𝑐𝑒𝑠𝑜𝑟𝑖𝑜𝑠 =1.5·8·0.001342

3.14162·0.04194= 0.072 bar


Ya se tienen todas las pérdidas de los tres tramos hasta la BIE 14 obteniendo un total

de:

Pperdidas totales= 0.1+0.033+0.103= 0.236 bar.

A este valor se le suma la presión necesaria a la salida de la BIE de 3.5 bar, ejerciendo

una presión mínima para elegir una bomba de:

P bomba= 0.236 + 3.5= 3.736 bar que equivale aproximadamente a 37.36 mca.

Ahora se estudiará el segundo caso, pérdidas del tramo de tuberías desde el sistema

de presión hasta la BIE 15.


~ 68 ~

2) TRAMO DE TUBERIAS DESDE EL DEPÓSITO D1 HASTA LA BIE 15:

Figura 34: Esquema de la red de BIEs. Flujo del agua del depósito hasta BIE 15.

El primer tramo es el mismo que el anterior, en la figura 34 se señala de color rojo.


El segundo tramo es el señalado de color azul en la figura, con una longitud de 26.31 m

y con datos numéricos Q= 1.33·10-3 m3/s, D=0.0419m.

Las pérdidas por fricción y por accesorios son los siguientes.

𝑃𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 =0.032·8·998·26.31·1.33·10−32

3.1416·0.04195= 0.093 bar;

𝑃𝑎𝑐𝑐𝑒𝑠𝑜𝑟𝑖𝑜𝑠 =0.75·8·0.001332

3.14162·0.04194=0.0035 bar;


Las pérdidas totales son: Perdidas totales= 0.0965+0.103=0.199 bar


~ 69 ~

Por lo que la presión de la bomba necesaria será:

P bomba= 0.199 + 3.5= 3.6995 bar; un total de 36.995 mca.

Así pues, la BIE 14 es la boca de incendio con mayores pérdidas y debe considerarse

como la más desfavorable junto con la BIE 16.

Sabiendo cuales son las bocas más alejadas, se hará un análisis con EPANET como en

los anteriores edificios.

El resumen de los resultados obtenidos en dichas bocas de incendio son los siguientes.

BIE 14: P= 3.68 bar; Q= 1.3368 l/s;

BIE 16: P=3.62 bar; Q= 1.3246 l/s;

BOMBA: P= 3.67 bar; Q= 2.66 l/s;

El valor a comparar es el caudal de la BIE 16, simulando la apertura de la boca de

incendio más cercana (BIE 1) y más lejana (BIE 16). Para que este caso sea más

desfavorable que abriendo la BIE 1 y BIE 16 el caudal de la BIE 16 debería de ser

mayor; veamos que ocurre (figura 35).


~ 70 ~

Figura 35: Esquema de presiones abriendo las BIEs 1 y 16.

Figura 35: Esquema de presiones abriendo las BIEs 1 y 16.

Resumiendo los resultados de las gráficas se obtiene.

BIE 16: P= 3.66 bar; Q= 1.3320 l/s;

BIE 1: P= 3.781 bar; Q= 1.3527 l/s;

BOMBA: P= 3.646 bar; Q= 2.68 l/s;

Efectivamente ocurre lo esperado, que las bocas más desfavorables son las más

lejanas, ya que el caudal de la última boca de incendio es menor (1.3246<1.3320).

Ahora se abrirá una boca intermedia (por ejemplo, la BIE 12), simplemente por mera

curiosidad, obteniéndose los siguientes resultados:


~ 71 ~

Figura 36: Esquema de caudales abriendo la última BIE y una intermedia.

BIE 16: P= 3.652 bar; Q= 1.3294 l/s;

BIE 12: P= 3.679 bar; Q=1.3343 l/s;

BOMBA: P= 3.667 bar; Q=2.66 l/s;

No es necesario abrir más bocas de incendio pues las más desfavorables siempre van a

ser las más alejadas o, mejor dicho, las que mayores pérdidas presenten desde el

sistema de bombeo hasta la última BIE.

Como en el anterior edificio singular, el cambio de la bomba de impulsión es

significativo en la variación de los resultados; por ello se cree conveniente realizar

dicho cambio en este tipo de instalaciones que discurren en una sola planta.

Se experimentará con una bomba con mayor pendiente, como se indica en la figura 37.


~ 72 ~

Figura 37: Curvas de las dos bombas hidráulicas del garaje.

Los resultados de abrir los dos pares de bies BIEs 14-16 y BIEs 16-BIE 1 se muestran a

continuación con sus esquemas correspondientes.

1) BIES MÁS LEJANAS AL SISTEMA DE PRESIÓN :

BIE 14: P= 4.015 bar; Q= 1.3941 l/s;

BIE 16: P=3.943 bar; Q= 1.3414 l/s;

BOMBA: P= 4.03 bar; Q= 2,7l/s;

2) BIE MÁS LEJANA Y MÁS CERCANA AL SISTEMA DE PRESIÓN:

BIE 16: P=3.95 bar; Q=1.3826 l/s;

BIE 1: P= 4.05 bar; Q=1.4 l/s;

BOMBA: P=3.646 bar; Q= 2.78 l/s;

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

0 1 2 3 4 5 6

H [

m]

Q [L/S]

CURVAS BOMBAS

y ( real) Y(ficticia)


~ 73 ~

Figura 38: Esquema de presiones y de caudales de las bocas 14 y 16.


~ 74 ~

Figura 39: Esquema de presiones y de caudales de las BIEs 1 y 16.

Se observa que siguen siendo las BIEs más lejanas (en función de las pérdidas) las más

desfavorables, ya que el caudal en la BIE 16 es menor. Por ello, en proyectos de

instalación de un conjunto de BIEs de una sola planta, a la misma altura que el sistema

de presión, no se le debe dar importancia el cálculo exhaustivo de cuál va a ser la más

desfavorable pues siempre se deberían tomar las más lejanas.


~ 75 ~

7.4 EDIFICIO DE 103 VIVIENDAS

El caso a estudiar es el de un garaje existente bajo un conjunto residencial de 103

viviendas consistente de 4 plantas bajo rasante relativamente estrechas.

De los planos del edificio se ha obtenido el esquema de principio de la instalación

contra incendios (figura 40). En todas las plantas del garaje, el conjunto de bocas de

incendio se sitúa de la misma manera, es decir están todas situadas en el mismo punto

del plano pero en diferente altura.

Figura 40: Red de principio del garaje 103 viviendas.

Esta instalación de protección contra incendios tiene los siguientes elementos:

a) BOMBA: La Bomba principal es marca IDEAL, modelo VIP 10-65T, de

características:

Caudal: 2 – 20 m3/h

Presión: 89-27 mca.


~ 76 ~

Consumo: 16,5 – 9,6 A

Potencia: 4,7 Kw

Régimen: 2.900 rpm

b) DEPÓSITO: El depósito lo forman a su vez 4 depósitos de polietileno de alta

densidad de 2200 x 9990 x 1565 con capacidad de 3000 litros cada uno (volumen

total de 12 m3/h).

c) TUBERÍAS: Todas las tuberías son de acero negro según UNE-EN 10255,

suspendidas en los techos del sótano (diámetros internos de 69.7 mm para la

tubería principal, 54.5 mm para las que dotan agua a más de una BIE y 37.2 mm

para aquellas que suministran a sólo una BIE).

En este edificio se va a proceder de una manera diferente a los anteriores: se

compararán los cálculos obtenidos mediante EPANET con una simulación efectuada

con CYPECAD (programa muy usado por los proyectistas), sobre todo en lo referente a

las bocas de incendio más desfavorables.

El módulo Contra Incendios de CYPECAD está concebido para el diseño de una

instalación de protección contra incendios por agua, mediante rociadores y bocas de

incendio equipadas (BIEs) según normativa UNE y CEPREVEN, incluidos el grupo de

presión y el sistema de detención y alarma de incendios.

Las figuras 14 y 15 muestran el modelo de las instalaciones de las 4 plantas de garaje

en CYPECAD.


~ 77 ~

Figura 41: Estructura del edificio con las distribución de BIEs del garaje.

Figura 42: Distribución de BIEs del garaje.


~ 78 ~

Ejecutando programa se obtienen los siguientes resultados, que se muestran tal como

aparecen en el programa.

Red de bocas de incendio equipadas (BIE)

El dimensionado de la red de PCI (protección contra incendio) se ha realizado atendiendo a las presiones mínimas necesarias en los puntos de consumo, hallando la zona más desfavorable de la red conforme a la simultaneidad de uso para los equipos presentes en la misma:

- Simultaneidad para bocas de incendio equipadas (BIE): 2

El punto de trabajo requerido para el grupo de presión es:

- Presión de salida: 66.8 m.c.a.

- Caudal de salida: 3.164 l/s

Se muestra a continuación la justificación del cálculo hidráulico en la zona más

desfavorable para el grupo de presión seleccionado:

Figura 43: Resultados obtenidos por Cype.

El programa considera que las dos bocas de incendio más desfavorables son las bocas

de incendio 15 y 16, es decir las más lejanas, con caudales 1.583 l/s, y con la bomba

trabajando a una presión 66.8 mca e impulsando un caudal de 3.164 l/s.


~ 79 ~

Se observa también en el cálculo que los diámetros coinciden con los planos del

proyecto (de hecho esta instalación parece haberse diseñado así).

El programa Cype también elige la bomba, probablemente la que mejor se ajuste al

cálculo numérico y a la más económica que tenga en su base de datos. La bomba que

ha escogido es una del catálogo Ebara ENR/AF ENI (de 11 Kw a 16 Kw), con la curva

característica siguiente:

Figura 44: Curva característica de la bomba hidráulica.

Ahora, una vez obtenidos estos resultados se procederá a la comparación con EPANET,

como indica la siguiente figura 45.


~ 80 ~

Figura 45: Esquema de principio de presiones del garaje de 103 vdas.

Los resultados para las dos bocas más lejanas (BIE 15, BIE 16) son:

Q16= 1.5175 l/s P16= 47.58 mca

Q15= 1.5180 l/s P15= 47.61 mca

QBOMBA= 3.056 l/s PBOMBA= 61.30 mca

A continuación se calculan los caudales de la boca más lejana y más cercana al grupo

de presión mostrándose en las siguientes gráficas el modelo de cálculo.


~ 81 ~

Figura 46: Esquema de caudales abriendo la más cercana y más lejana al grupo de presión.

Figura 47: Esquema de presiones abriendo la más cercana y más lejana al grupo de presión.

En resumen, para la bocas más alejada y la más cercana al grupo de presión (BIE 16 y

BIE 1, respectivamente):


~ 82 ~

Q16=1.5020 l/s P16= 46.61 mca

Q1= 1.6724 l/s P1= 57.69 mca

QBOMBA= 3.1744 l/s PBOMBA= 59.59 mca.

Comparando los resultados de 1.5020 l/s abriendo la primera boca de incendio junto

con la última y el resultado de 1.5175 l/s abriendo las más alejadas del grupo de

presión, se llega a la conclusión que el caso más desfavorable es abriendo al mismo

tiempo la más cercana y más cercana al dicho grupo de presión.

Al ser un garaje de cuatro plantas se propone cambiar la bomba hidráulica por otra con

menor pendiente para conseguir que las bocas más desfavorables sean las más

alejadas, No obstante, antes se estudiará otro caso intermedio, por ejemplo abriendo

las BIEs 10 y 16, con el objeto de corroborar aún más los resultados obtenidos.

Figura 48: Esquema de principio de un caso intermedio.


~ 83 ~

En resumen:

Tabla 18: Resumen de bocas de incendio abiertas.

BIES ABIERTAS Q16 (l/s) P16 ( mca) BOMBA

15,16 1.5175 47.58 Q=3.056; P=61.30

1,16 1.5020 46.61 Q=3.1744; P=59.59

10,16 1.5168 47.54 Q=3.095; P=60.57

En la tabla se tienen los tres casos estudiados y el punto de funcionamiento de la

bomba hidráulica. Como se ha comentado antes, las más desfavorables son la más

cercana y la más lejana.

Utilizando el programa también se tiene la posibilidad de estudiar a fondo como van

cambiando el caudal o las presiones a medida que se abren diferentes bocas de

incendio. Así, si se mantiene siempre abierta la BIE 16 (para asegurarnos que le llega

caudal) y se van abriendo una a una todas las demás el resultado se representa en la

siguiente gráfica.

Figura 49: Gráfica de variación del caudal en BIE 16 al abrir diferentes bocas de incendio.

En la gráfica se observan dos aspectos interesantes: El primero es que en cada planta

las dos bocas más desfavorables siempre son las más lejanas y, en segundo lugar que

1,545

1,55

1,555

1,56

1,565

1,57

1,575

1,58

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Q [

l/s]

BIE

CAUDAL

CAUDAL


~ 84 ~

se observa cierto patrón cada vez que se baja de planta, pues se producen tres

descensos bruscos que corresponden a las cuatro plantas (la altura piezométrica se

hace sentir).

Algo similar ocurre con las presiones, siendo las más desfavorables las de las BIEs más

lejanas, tal y como se observa en la figura 50.

Figura 50: Gráfica de variación del presiones abriendo diferentes bocas de incendio.

Queda, entonces, suficientemente claro que las BIEs más cercana y más alejada

suponen el caso más desfavorable con la bomba antes descrita.

A continuación se procederá al estudio del mismo sistema de BIEs cambiando la

ecuación de la curva de la bomba (que a efectos prácticos es como sustituirla).

Se denominarán “bomba 1” a la real del proyecto y “bomba 2”, “bomba 3”, etc. a las

diferentes bombas ficticias que se agreguen a la instalación.

46

46

47

47

48

48

49

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

P [

mca

]

BIE

PRESIÓN (mca) PRESION


~ 85 ~

A) BOMBA FICTICIA 2:

Como en la instalación real se observa que las más desfavorables son la más alejada y

más cercana, con una bomba de mucha pendiente, ahora se tratará de buscar un caso

contrario, una bomba con poca pendiente, comparándola con la bomba real. Es decir,

se irán probando bombas con pendientes cada vez menores para favorecer que las

BIEs más desfavorables sean siempre las más lejanas.

Se pues una bomba cuya curva es la mostrada en la fig. siguiente y cuyos esquemas de

caudales y presiones quedan reflejados en las figuras 52 y 53.

Figura 51: Curva característica de la bomba ficticia 2.

Con esta bomba y abriendo las más alejadas, BIE 15 y BIE 16 se obtienen los siguientes

resultados.

Q16=1.5681 l/s P16= 50.80 mca

Q15= 1.5685 l/s P15= 50.83 mca

QBOMBA= 3.1366 l/s PBOMBA=64.63 mca

-20

0

20

40

60

80

100

Q [

l/s]

BIE

BOMBA 2

BOMBA 2


~ 86 ~

Figura 52: Esquema de principio de caudales de las bocas de incendio más lejanas abiertas.

Figura 53: Esquema de principio de presiones de las bocas de incendio más lejanas abiertas.

Una vez realizada la simulación de las bocas más alejadas, se realiza la simulación de la

apertura de la boca de incendio más alejada BIE 16 y más cercana al grupo de presión

BIE 1, con los resultados siguientes (figura 54).


~ 87 ~

Q16=1.5569 l/s P16= 50.08 mca

Q1=1.7225 l/s P1= 61.30 mca

QBOMBA= 3.27 l/s PBOMBA=63.12 mca

Los resultados a comparar son los de la última BIE (nº 16), en el caso de las más lejanas

presenta un valor de 1.5681 l/s, mientras que en el otro caso es (ver figura 54) de

1.5569 l/s. Nuevamente el caso más desfavorable sigue siendo la apertura de la boca

más cercana y la más alejada al grupo de presión.

No se ha comentado anteriormente que cuando se elige una bomba ficticia hay que

tener en cuenta la presión máxima admisible de la manguera de 20 bar; si se

sobrepasa dicho valor no es posible la instalación de la bomba. Figura 54: Esquema de

Figura 54: Caudales abriendo las bocas de incendio más cercana y más lejana.

Se realiza el mismo gráfico de la bomba real para la bomba ficticia 2 (ver figura 55). Se

van abriendo una a una todas las bocas de incendio dejando abierta siempre la BIE 16,

observándose el patrón de la figura 56, siendo el resultado más desfavorable la

apertura de las BIEs más lejana y más cercana.


~ 88 ~

Figura 55: Gráfica de variación de caudales con la bomba ficticia 2.

Figura 56: Gráfica de variación de presiones con la bomba ficticia 2.

1,545

1,55

1,555

1,56

1,565

1,57

1,575

1,58

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Q [

L/S]

BIE

CAUDAL

CAUDAL

49,4

49,6

49,8

50

50,2

50,4

50,6

50,8

51

51,2

51,4

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

P [

mca

]

BIE

PRESIÓN

PRESION


~ 89 ~

-20

0

20

40

60

80

100

0

0,5 1

1,5 2

2,5 3

3,5 4

4,5 5

5,5 6

6,5 7

7,5 8

8,5 9

9,5 10

10

,5 11

11

,5

H [

m]

Q [ l/s]

CURVA CARCACTERÍSTICA

BOMBA 2

BOMBA 3

B) BOMBA FICTICIA 3.

Se ha escogido una bomba con menos pendiente que la bomba ficticia 2 pero con la

misma presión a caudal cero, es decir comenzando prácticamente a la misma altura.

En el gráfico siguiente se representan las dos gráficas para un mejor entendimiento.

Figura 57: Curvas características de la bomba 2 y bomba 3.

La bomba 2 es la anterior mientras que la bomba 3 es la actual. Como se observa en el

gráfico, la bomba 3 tiene menor pendiente, dando prioridad al caudal suministrado en

la última boca de incendio.

Simulando el programa con la apertura de las bocas más lejanas y la más cercana se

obtiene lo siguiente.


~ 90 ~

Figura 58: Esquema de caudales abriendo las más lejanas al grupo de presión.

Figura 59: Esquema de caudales abriendo la más cercana y más lejana al grupo de presión.

De las dos figuras anteriores se deduce que el caso más desfavorable se presenta con

la apertura de las dos bocas más alejadas (BIEs 15 y 16), al contrario que en el caso

precedente.

Nuevamente se generan gráficos con la evolución de caudales al ir abriendo todas las

bocas de incendio una a una, mostrando los resultados en las figuras 60 y 61.


~ 91 ~

Figura 60: Gráfica de caudales en la bomba 3.

Figura 61: Gráfica de presiones en la bomba 3.

A continuación se repite este proceso con otra bomba ficticia 4.

C) BOMBA FICTICIA 4:

Se escogerá una bomba hidráulica de mayor pendiente que las anteriores, de manera

muy exagerada como indica la curva verde de la gráfica 62. La finalidad de ello es

certificar que el caso más desfavorable es la más cercana y más lejana para curvas con

1,848

1,85

1,852

1,854

1,856

1,858

1,86

1,862

1,864

1,866

1,868

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Q [

L/S]

BIE

CAUDAL (l/s)

CAUDAL (l/s)

70,6

70,8

71

71,2

71,4

71,6

71,8

72

72,2

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

P [

mca

]

BIE

PRESIÓN (mca)

PRESION (mca)


~ 92 ~

mucha pendiente, dando importancia a que llegue un caudal al destino pero no la

cantidad como requisito.

Figura 62: Curvas características de las bombas 2,3,4.

Simulando la instalación con la nueva bomba hidráulica (curva verde) abriendo las dos

bocas más lejanas se obtienen los caudales indicados en la figura 63.

Figura 63: Esquema de caudales abriendo las bocas más alejadas al grupo de presión.

-100

-50

0

50

100

1500

0,5 1

1,5 2

2,5 3

3,5 4

4,5 5

5,5 6

6,5 7

7,5 8

8,5 9

9,5 10

10

,5 11

11

,5

H [

m]

Q [ L/S]

BOMBA 2

BOMBA 3

BOMBA 4


~ 93 ~

Y para el caso de la apertura de boca más cercana y más lejana (BIE 1 y BIE 16), los

caudales son:

Figura 64: Esquema de caudales abriendo la más lejana y más cercana al grupo de presión.

Resumiendo los resultados:

1) Bocas más lejanas abiertas ( BIE 15, BIE16 ):

Q16= 1.5056 l/s P16= 46.96 mca

Q15= 1.5081 l/s P15=46.99 mca

QBOMBA=3.015 l/s PBOMBA=60.66 mca

2) Boca más cercana y más alejada abiertas ( BIE 1, BIE 16):

Q16=1.4361 l/s P16=42.61 mca

Q1= 1.6127 l/s P15=53.74 mca

QBOMBA=3.04 l/s PBOMBA=55.51 mca


~ 94 ~

Como era de esperar, la situación más desfavorable se presenta con la apertura de la

BIE más cercana al grupo de presión y más lejana.

Por último, se escoger una bomba con mucha menos pendiente que las anteriores,

debiendo obtenerse el que la situación más desfavorable se presente con las dos BIEs

más alejadas del grupo de presión.

D) BOMBA FICTICIA 5.

La curva usada en el programa EPANET es el de la figura 66.

Figura 65: Curva característica de la bomba 5 sacada de Epanet.

Representado ahora todas las curvas de todas las bombas hidráulicas, figura 66 se

obtiene en color morado la que representa la bomba 5.


~ 95 ~

Figura 66: Curvas características de la bombas 2, 3, 4, 5.

Introduciendo los valores correspondientes a las diferentes aperturas de las bocas de

incendio se obtienen los siguientes gráficos.

Figura 67: Gráfica de caudales de la bomba 5.

-100

-50

0

50

100

150

h [

m]

Q [L/S]

BOMBA 3

BOMBA 2

BOMBA 4

BOMBA 5

1,376

1,378

1,38

1,382

1,384

1,386

1,388

1,39

1,392

1,394

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Q [

L/S]

BIE

CAUDAL

CAUDAL


~ 96 ~

Figura 68: Gráfica de presiones de la bomba 5.

Las curvas son ascendentes y al final de la gráfica permanece casi constante la presión.

Así pues, las bocas más desfavorables son la BIE 16 y la BIE 15, es decir las más

alejadas, como ya se había previsto.

A modo de resumen, en la siguiente tabla se compendian los resultados anteriores

para este edificio.

Tabla 19: Resumen de las más desfavorables en la instalación con las diferentes bombas

hidráulicas:

BOMBA

HIDRÁULICA

Bomba 1

(original)

Bomba 2

(ficticia)

Bomba 3

( ficticia)

Bomba 4

( ficticia)

Bomba 5

( ficticia)

PENDIENTE DE LA

CURVA

Bomba

original.

Algo menos

de pend.

que la B1.

Menos pend.

que la B2.

Demasiada

pendiente.

Muy poca

pendiente.

BOCAS DE

INCENDIO MÁS

DESFAVORABLES

Más cercana

y más lejana.

Más cercana

y más

lejana.

Más alejadas Más cercana y

más alejada.

Más alejadas.

39,1

39,2

39,3

39,4

39,5

39,6

39,7

39,8

39,9

40

40,1

40,2

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

P [

mca

]

BIE

PRESIÓN

PRESIÓN


~ 97 ~

Figura 69: Curvas características de las bombas 2, 3, 4, 5.

Las bombas 2 y 4 se corresponden con soluciones iguales, BIEs más cercana y lejana al

grupo de presión como más desfavorables, mientras que las bombas 3 y 5

corresponden a la situación de BIEs más alejadas al mismo como más desfavorables..

Una vez estudiados los casos anteriores se van a plantear configuraciones alternativas

a la red de BIEs original (figura 71), para observar sus efectos en la pareja de bocas de

incendios más desfavorables.

-100

-50

0

50

100

150

H [

m]

Q [L/S]

BOMBA 3

BOMBA 2

BOMBA 4

BOMBA 5


~ 98 ~

Figura 70: Esquema de principio del sistema original.

Las configuraciones alternativas serán las siguientes:

1) Unión por by-pass de las BIES 4 y 16.

2) Unión por by-pass de la bomba con la BIE 13.

3) Unión con tuberías de la BIE 4 y la 16 pasando por todas las demás BIEs

intermedias de su vertical.

Los esquemas hidráulicos se muestran en las figuras 71, 72 y 73.


~ 99 ~

Figura 71: Esquema de principio con la tubería que vaya desde la bomba hasta la BIE 16.

Figura 72: Esquema de principio con la tubería desde la bomba hasta el último piso


~ 100 ~

Figura 73: Esquema de principio con la tubería desde la bomba hasta BIE 4 uniendo todas las

plantas.

La ejecución en EPANET de estas tres configuraciones, con la misma bomba original,

muestra que la situación más desfavorable es la apertura de las boca más más cercana

y la más lejana al grupo de presión, en los tres casos, con caudales en la última boca

de incendio de:

Tabla 20: Diferentes opciones de mejora en la instalación.

OPCIONES CAUDAL BIE 16 (l/s) PRESIÓN (mca)

A 1.5106 47.15

B 1.5036 46.71

C 1.5118 47.22

ORIGINAL 1.5020 46.61


~ 101 ~

Por tanto, el cambio de la red de tuberías de la instalación del proyecto no repercute

en nada en cuál es la combinación más desfavorable; sin embargo, como era de

esperar, existe una variación, aunque pequeña, de los caudales en la BIE extrema.


~ 102 ~

7.5 GARAJE DE VIVIENDAS DE VPO EN POLÍGONO

AEROPUERTO

Por último se considerará el caso de un edificio 134 viviendas, en Sevilla, que tiene un

extenso garaje en forma de U de dos plantas. Cada una de ellas presenta una

superficie de 2900 m2, conteniendo 166 plazas de garaje y 50 trasteros. Se tiene una

imagen del edificio en la figura siguiente.

Figura 74: Imagen de las viviendas de VPO en polígono aeropuerto, Sevilla

El garaje en U, posee 10 BIEs repartidas 5 en cada planta, con la igual distribución.

Los elementos de la instalación, como en los casos anteriores, lo forman la bomba

hidráulica, la red de tuberías y las bocas de incendio que se describen a continuación.

a) Bomba hidráulica de marca y modelo KRIPSOL -GIMUR 12-50/E, con características

nominales:


~ 103 ~

Caudal: 12 m³/h

Altura manométrica: 50 mca.

Potencia motor: 5,5 CV

b) Depósito contra incendios: 12.000 l útiles,fabricado en poliéster reforzado con

barras de acero en todo su diámetro.

c) Tuberías: De acero galvanizado, estirado, sin soldadura y calidad según UNE 19040

y diámetros 2” (diámetro interno de 68.8 mm) y 1 ½” (diámetro interno de 35.9

mm).

Mediante los planos reales de la red se obtiene el esquema de principio siguiente:

Figura 75: Esquema de principio del garaje edificio polígono aeropuerto, Sevilla.

Simulando esta instalación en EPANET se obtiene:


~ 104 ~

Figura 76: Esquema de caudales del garaje de las últimas bocas de incendio del polígono

aeropuerto.

Figura 77: Esquema de presiones del garaje de las últimas bocas de incendio del polígono

aeropuerto.

Como resumen, los resultados de las bocas más alejadas (BIE 9 y BIE 10) al sistema de

bombeo.

BIE 9: Q9= 1.37 l/s P9=38.56 mca

BIE 10: Q10= 1.32 l/s P10=36.37 mca

BOMBA: Q BOMBA= 2.69 l/s PBOMBA=51.51 mca


~ 105 ~

Cuando se produce la apertura de la boca más cercana y la más alejada (BIE 1 y BIE 10)

al sistema de bombeo, los resultados de la simulación son:

BIE 1: Q1= 1.51 l/s P1=39.19 mca

BIE 10: Q10=1.38 l/s P10= 47.14 mca

BOMBA: Q BOMBA=2.89 l/s PBOMBA=48.79 mca

Luego en este edificio el caso más desfavorable es el de la apertura de las bocas de

incendio más alejadas al grupo de presión.

Se ha elegido este garaje por el interés que tiene la configuración en forma de U

(como muestra la figura), de tal manera que se cambiará la configuración a un sistema

de red de bocas de incendio en circuito de cerrado, para analizar su efecto.

Por simplicidad, se supondrá en lugar del edificio real un edificio de una sola planta

(ver figura 78) con la misma distribución de bocas de incendio pero uniendo los dos

extremos por una tubería, de manera que quede cerrado como indica la figura 79.

Figura 78: Distribución de red de BIEs en el garaje edificio polígono aeropuerto.


~ 106 ~

Figura 79: Red de distribución de BIEs nueva del garaje del edificio polígono aeropuerto.

La misma red, en EPANET queda representada de la siguiente manera:

Figura 80: Red de distribución de BIEs nueva del garaje edificio polígono aeropuerto.


~ 107 ~

Se han comprobado todas las combinaciones de pares de BIEs que se puedan abrir y se

concluye que la combinación más desfavorable es la apertura de las BIEs 2 y BIE 3, en

donde:

BIE 2: Q2=1.5918l/s P2=52.35mca

BIE 3: Q3=1.5918l/s P3= 52.35 mca

BOMBA: Q BOMBA=3.183l/s PBOMBA=54.52mca

Se preguntará el lector por qué son las BIEs 2 y 3 las más desfavorables y no las más

lejanas al grupo de presión (que serían la BIE 3 y BIE 4); esto es debido a las pérdidas

de carga que hay en cada tramo: donde haya más pérdidas habrá menos caudal.

Figura 81: Esquema de caudales abriendo la BIE 2 y BIE 3.Garage polígono aeropuerto.

Si en su lugar la configuración fuese totalmente simétrica, las más desfavorables serían

las más alejadas del depósito que son las BIE 2 Y BIE 3 de la siguiente figura, como era

de esperar.


~ 108 ~

Figura 82: Esquema de caudales de la red de distribución simétrica. Garaje Edificio VPO

polígono aeropuerto

A medida que se cambian las BIEs cambia el sentido del flujo del agua. En la figura

anterior, en la tubería T1 no existe variación de flujo, sin embargo si se abre la BIE 1 y

la BIE 2 se vuelve a redistribuir el flujo de otra manera.

Figura 83: Esquema de caudales cambio de flujos de agua.


~ 109 ~

Simulando toda combinación de pares de BIEs abiertas se obtiene que la más

desfavorable, en el caso de tener una instalación simétrica, son las más alejadas al

grupo de presión, siendo la BIE 2 y BIE 3 en el ejemplo de la figura 83.

Con datos numéricos:

BIE 2: Q2=1.5953 l/s P2=52.58mca

BIE 3: Q3=1.5953 l/s P3= 52.58 mca

BOMBA: Q BOMBA=3.183 l/s PBOMBA=54.46mca

El cambio de bomba a diferentes pendientes en este tipo de configuraciones no afecta

al resultado, como se ha visto anteriormente para edificios de una sola planta.


~ 110 ~

8 . CONCLUSIONES

Actualmente, la normativa de protección contra incendios establece que la red de

tuberías deberá proporcionar -durante una hora como mínimo en la hipótesis de

funcionamiento simultáneo de las dos BIE hidráulicamente más desfavorable- una

presión dinámica mínima de 2 bar en el orificio de salida de cualquier BIE.

Sin embargo, la normativa no establece qué bocas de incendio son las más

desfavorables, aunque analizando diferentes manuales de instalación contra incendio

y proyectos reales, se verifica que se eligen siempre las bocas más alejadas al grupo de

presión las más desfavorables, pues se simplifica mucho el trabajo tanto del proyecto

como de las pruebas de certificación del buen funcionamiento de la instalación.

En este proyecto se han estudiado edificios reales (cada uno diferente y con el

software de cálculo hidráulico EPANET), para saber realmente qué parejas de bocas de

incendio son o pueden ser las más desfavorables.

Primeramente se ha comprobado la instalación de PCI de un edificio administrativo (en

el que predomina su altura frente a sus dimensiones en planta), obteniendo que las

bocas más desfavorables son la más cercana al grupo de presión y la más lejana al

mismo, mostrando con ello que no es cierto el criterio de que las dos bocas más

lejanas sean siempre las más desfavorables.

Luego, se ha simulado un edificio parecido para poder verificar el caso anterior (se ha

denominado edificio singular); sin embargo, el resultado obtenido resulta ser diferente

al esperado: las dos bocas de incendio más desfavorables son las más alejadas al grupo

de presión de incendios. Cambiando la bomba de incendios por otra de curva presión-

caudal de mayor pendiente el resultado vuelve a ser el esperado: las bocas más

desfavorables son la más cercana y la más lejana al grupo. Con este resultado se

observa que dependiendo de la bomba cambia el resultado final.


~ 111 ~

El tercer edificio es un garaje de viviendas de protección oficial. Se trata de un único

sótano de grandes dimensiones y en él se obtiene el que las más bocas desfavorables

son las más alejadas, debiendo aclarar que el concepto de alejamiento, en este caso,

debe entenderse como el de aumento de pérdidas de carga por fricción y accesorios.

En este edificio también se ha cambiado la bomba para saber si se altera el resultado,

no observando variaciones en la elección de la pareja de BIEs más desfavorables.

El cuarto edificio es un garaje no muy extenso, de cuatro plantas, para un edificio de

103 viviendas. Primeramente se ha calculado la instalación mediante un programa

comercial (CYPE), siendo las más desfavorables las bocas más lejanas. Luego,

mediante EPANET, se comprueba el resultado de nuevo observando un resultado

diferente entre programas.

Por último, se aplican los procedimientos descritos a un garaje de dos plantas, en el

que además se ha estudiador una distribución de tuberías cerrada alternativa,

partiendo de la original. Los resultados obtenidos, demuestran que las bocas de

incendio más desfavorables siempre son las más alejadas.

Finalizado el proyecto, queda conseguido el objetivo del mismo y es que no siempre

debe diseñarse una red de protección contra incendios comprobado sólo las dos bocas

más alejadas del grupo de presión. Dicha elección depende del tipo de instalación

(horizontal o en altura) y de la pendiente de la curva de la bomba (cuanto mayor

pendiente tenga dicha curva más se favorecerá que la boca más cercana y la más

lejana al grupo de presión sean las más desfavorables).

Por ello debe recomendarse a los proyectistas la comprobación de situaciones

alternativas a las que usualmente se recogen en proyecto.

Se deja la siguiente tabla (tabla 21) a modo resumen de los resultados obtenidos de

los edificios.


~ 112 ~

Tabla 21: Resumen global de los resultados en cada edificio.

Esta tabla describe los resultados obtenidos con la bomba real del proyecto en cada

edificio, que como se ha comentado en edificios de una sola planta, las bocas más

desfavorables son las más lejanas mientras que en edificios con cierta altura los

resultados dependerán de la bomba escogida.


~ 113 ~

9. ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1: Conexiones de agua para otros servicios. Pág. 16

Tabla 2: Posibilidades de accionamiento de bombeo. Pág. 16.

Tabla 3: Distancias mínimas entre tuberías de aspiración. Pág. 18.

Tabla 4: Acciones horizontales. Pág. 20.

Tabla 5: Caudales mínimos y coeficientes k mínimos según la presión. Mangueras

semirrígidas. Pág. 21.

Tabla 6: Presión de servicio, presión de ensayo y presión mínima de rotura para las

BIES. Pág. 22.

Tabla 7: Caudales mínimos y coeficientes mínimos según la presión. Mangueras planas.

Pág. 23.

Tabla 8: Coeficiente de pérdidas. Pág. 27

Tabla 9: Coeficientes de rugosidad I. Pág.31.

Tabla 10: Coeficientes de rugosidad II. Pág. 31.

Tabla 11: Coeficientes de pérdidas menores. Pág. 32.

Tabla 12: Características de la bomba hidráulica real. Edificio administrativo. Pág. 39.

Tabla 13: Caudales máximos de tuberías acero usados en el proyecto. Pág. 40.

Tabla 14: Resumen de caudales de las dos situaciones. Edificio administrativo. Pág. 46.

Tabla 15: Curva característica bomba hidráulica real. Edificio singular. Pág. 50.

Tabla 16: Resumen de las dos situaciones. Edificio singular. Pág. 53.

Tabla 17: Catálogo de bombas hidráulicas Ebara. Pág. 55.

Tabla 18: Resumen de las dos situaciones. Garaje del edificio 103 viviendas. Pág. 83.

Tabla 19: Resumen de las bocas de incendio más desfavorables con las diferentes

bombas hidráulicas. Garaje del edificio 103 viviendas. Pág. 96.

Tabla 20: diferentes opciones de mejoras en la instalación. Pág. 100.

Tabla 21: Resumen global de los resultados en cada edificio. Pág. 112.


~ 114 ~

10. ÍNDICE DE FIGURAS

Definición de Bocas de incendio equipadas.

Figura 1: Esquema representativo de la boca de incendio equipada. Pág. 8.

Normativa

Figura 2: Cálculo capacidad efectiva según normativa. Pág. 17.

Figura 3: Marca obligatoria de conformidad normas para BIEs. Pág. 22.

Figura 4: Maca de la boca de incendio obligatoria. Pág. 23.

Cálculo red de BIEs

Figura 5: Diagrama de Moody para calcular el factor de fricción. Pág. 27.

Programa de cálculo: Epanet

Figura 6: Representación de la boca de incendio abierta (mediante un rombo). Pág. 34.

Edificio administrativo

Figura 7: Edificio administrativo, Cádiz. Pág. 36.

Figura 8: Esquema de principio edificio administrativo. Pág. 37.

Figura 9: Datos del embalse. Pág. 38.

Figura 10: Esquema de caudales con embalse en lugar de la bomba hidráulica. Pág. 39.

Figura 11: Esquema de presiones en mca de las bocas de incendio más lejanas. Pág. 41.

Figura 12: Esquema de caudales en l/s de las bocas de incendio más lejanas. Pág. 42.

Figura 13: Gráfica del depósito de la instalación. Pág. 43.

Figura 14: Esquema de presiones de la más cercana y más lejana. Pág. 43.

Figura 15: Esquema de caudales de la más cercana y más lejana. Pág. 44.

Figura 16: Esquema de caudales de un nudo final y uno intermedio. Pág. 45.


~ 115 ~

Figura 17: Esquema de presiones de un nudo final y otro intermedio. Pág. 45.

Figura 18: Configuración alternativa del edificio uniendo nudo 12 con 50. Pág. 47.

Figura 19: Configuración nueva del edificio uniendo las plantas. Pág. 47.

Edificio singular:

Figura 20: Esquema de principio del edificio singular. Pág. 49.

Figura 21: Esquema de principio de presiones de las bocas más alejadas del depósito. Pág. 51.

Figura 22: Esquema de caudales abriendo la BIE 1 y BIE 34. Pág. 52.

Figura 23: Esquema de la bomba elegida proporcionada por el catálogo Ebara. Pág. 54.

Figura 24: Curvas de las diferentes bombas hidráulicas a comparar. pág. 56.

Figura 25: Curvas de las diferentes bombas comerciales. Pág. 57.

Garaje de viviendas de VPO y comerciales:

Figura 26: Disposición geográfica de los bloques de VPO. Pág. 59.

Figura 27: Situación de los 5 bloques de VPO. Pág. 60.

Figura 28: Curva de la bomba hidráulica de la instalación real. Pág. 61.

Figura 29: Esquema de la instalación de BIEs del garaje de VPO. Pág. 62.

Figura 30: Esquema de caudales de nuestro sistema con las BIEs 15 y 16 abiertas. Pág. 63.

Figura 31: Esquema de presiones de nuestro sistema con las BIEs 15 y 16 abiertas. Pág. 63.

Figura 32: Esquema de presiones y de caudales de las BIES 14 y 16. Pág. 64.

Figura 33: Esquema de la red de bies, flujo de agua primer tramo. Pág. 65.

Figura 34: Esquema de la red de bies, Flujo de agua del depósito hasta la BIE 15. Pág. 68.

Figura 35: Esquema de presiones abriendo BIE 1 y 16. Pág. 70.

Figura 36: Esquema de caudales abriendo la última BIE y una intermedia. Pág. 71

Figura 37: Curvas de las dos bombas hidráulicas del garaje. Pág. 72.

Figura 38: Esquema de presiones y de caudales de las bocas de incendio 14 y 16 .Pág. 73.

Figura 39: Esquema de presiones y de caudales de las bocas de incendio 1 y 16. Pág. 74.


~ 116 ~

Edificio 103 viviendas:

Figura 40: Red de principio del garaje 103 viviendas. Pág. 75.

Figura 41: Estructura del edificio con la distribución de BIEs en el garaje. Pág. 77.

Figura 42: Distribución de bies en el garaje. Pág. 77.

Figura 43: Resultados obtenidos por Cype. Pág. 78.

Figura 44: Curva característica de la bomba hidráulica. Pág. 79.

Figura 45: Esquema de principio de presiones del garaje de 103 vdas. Pág 80.

Figura 46: Esquema de caudales abriendo la más cercana y más lejana al grupo de presión. Pág.

81.

Figura 47. Esquema de presiones abriendo la más cercana y más lejana al grupo de presión.

Pág. 81.

Figura 48: Esquema de caudales de un caso intermedio .Pág. 82.

Figura 49: Gráfica de variación del caudal abriendo diferentes bocas de incendio. Pág. 83.

Figura 50: Gráfica de variación de presiones al abrir diferentes bocas de incendio. Pág. 84.

Figura 51: Curva característica de la bomba ficticia 2. Pág. 85.

Figura 52: Esquema de principio de caudales de las bocas de incendio más lejanas. Pág. 86.

Figura 53: Esquema de principio de presiones abriendo las más lejanas. Pág. 86.

Figura 54: Esquema de principio de caudales abriendo la más lejana y más cercana. Pág. 87.

Figura 55: Gráficas de la variación de caudales con la bomba ficticio 2. Pág. 88.

Figura 56: Gráficas de la variación de presiones con la bomba ficticio 2. Pág. 88.

Figura 57: Curvas características bomba 2 y 3. Pág. 89.

Figura 58: Esquema de caudales abriendo las más lejanas al grupo de presión. Pág. 90.

Figura 59: Esquema de caudales abriendo la más cercana y más lejana al grupo de presión. Pág.

90.

Figura 60: Gráfica de caudales de la bomba 3. Pág. 91.

Figura 61: Gráfica de presiones de la bomba 3. Pág. 91.

Figura 62: Curvas características de las bombas 2, 3, 4. Pág. 92.

Figura 63: Esquema de caudales abriendo las más alejadas al grupo de presión. Pág. 92.


~ 117 ~

Figura 64: Esquema de caudales abriendo la más alejad y más cercana al grupo de presión. Pág.

93.

Figura 65: Curva característica de la bomba 5 sacada de Epanet. Pág. 94.

Figura 66: Curvas características de las bombas 2, 3, 4, 5. Pág. 95.

Figura 67: Gráfica de caudales de la bomba hidráulica 5. Pág. 95.

Figura 68: Gráfica de presiones de la bomba 5. Pág. 96.

Figura 69: Curvas características de las bombas 2, 3, 4, 5. Pág. 97.

Figura 70: Esquema de principio del sistema original. Pág. 98.

Figura 71: esquema de principio con la tubería que va desde la bomba a la BIE 16.Pág 99.

Figura 72: Esquema de principio con la tubería desde la bomba hasta el último piso. Pág. 99.

Figura 73: Esquema de principio con la tubería desde la bomba hasta la BIE 4 y luego uniendo

todas las plantas. Pág. 100.

Garaje de viviendas de VPO en Polígono aeropuerto:

Figura 74: Imagen de las viviendas de VPO en polígono aeropuerto, Sevilla. Pág. 102.

Figura 75: Esquema de principio del garaje. Pág. 103.

Figura 76: Esquema de caudales de las últimas bocas de incendio abiertas. Pág. 104.

Figura 77: Esquema de presiones de las últimas bocas de incendio abiertas. Pág. 104.

Figura 78: Distribución de red de BIEs en el garaje polígono aeropuerto. Pág. 105.

Figura 79: Red de distribución nueva en el garaje polígono aeropuerto, Sevilla. Pág. 106.

Figura 80: Esquema de caudales abriendo la BIE 2 y BIE 3 con Epanet. Pág. 106.

Figura 81: Esquema de caudales abriendo la BIE 2 y BIE 3. Pág. 107.

Figura 82: Esquema de caudales de la red de distribución simétrica. Pág. 108.

Figura 83: Esquema de caudales cambiando el flujo del agua. Pág. 108.

11. BIBLIOGRAFÍA


~ 118 ~

Libros de consulta:

Normativas UNE.

Reglamento de protección contra incendios RIPCI.

Código Técnico de la Edificación, CTE.

Manuales de software Epanet y Cypecad ingenieros.

Epanet y cooperación. Desarrollo de ejercicios.

Análisis, diseño, operación y gestión de redes de distribución de agua.

Formación instituto tecnología del agua

Manuales de Instalación contra incendios.

Catálogos de equipos contra incendios.

Catálogos de tuberías contra incendios.

Proyectos de consulta y apuntes:

“Diseño y cálculo de instalaciones de PCI en una establecimiento

industrial destinado a almacenamiento de líquidos inflamables y su

distribución logística”.

“Instalaciones contra incendios”. Asignatura: Instalaciones de

fluidos.(Universidad complutense)

Apuntes Construcciones industriales por la escuela de ingenieros de

Sevilla.

Proyectos de construcción facilitados por el tutor.


~ 119 ~

Agradecimientos:

Por su ayuda durante todo el proyecto a D. Francisco

Valderrama Gual.

Por todo el apoyo recibido durante mis años académicos a mi

familia y a Pilar.

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