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CAUDAL Y PRESIÓN EN SISTEMAS DE MANGUERAS

INTRODUCCIÓN

Los sistemas de mangueras contra incendios deben ser capaces de proporcionar un caudal de agua suficiente a una presión adecuada para que los Bomberos puedan cumplir el objetivo de extinguir los incendios. Por lo tanto, en la etapa de diseño de los sistemas, el diseñador debe asegurarse que en las conexiones de manguera se dispondrá del caudal prescrito a la presión mínima requerida por la normativa pertinente.

La norma NFPA 14, Standard for the Installation of Standpipe and Hose Systems, establece cual es el caudal mínimo que deben suministrar las conexiones de manguera más remotas; igualmente, indica cuál debe ser la presión mínima en dichas conexiones, según sea la clase del sistema. Esos valores es necesario validarlos mediante la realización de cálculos hidráulicos. La clasificación de los sistemas de mangueras contra incendios puede verse en un artículo anterior.

CAUDALES PARA SISTEMAS DE MANGUERAS CONTRA INCENDIOS CLASE I Y CLASE III

La norma NFPA 14 requiere para estas clases de sistema un caudal de 250 gpm en la conexión de manguera más remota en el montante (standpipe) más remoto, más 250 gpm en la segunda conexión más remota en dicho montante.

Cuando se trata de sistemas de mangueras con “montantes horizontales” (horizontal standpipe) que suministren a 3 o más conexiones de manguera en cualquier nivel, el caudal mínimo para el montante horizontal más remoto debe ser de 750 gpm.

A esos caudales iniciales se debe agregar 250 gpm en la salida más remota en cada uno de los otros montantes del sistema (si existen) hasta que se alcance el caudal máximo establecido en la norma NFPA 14.

Cuando una tubería lateral, de una longitud mayor a 12 metros, suministra a una conexión de manguera, el caudal mínimo para el sistema se debe determinar como si dicha conexión de manguera estuviera siendo abastecida desde un montante separado.

¿CUÁL ES EL CAUDAL MÁXIMO PARA SISTEMAS DE MANGUERAS CLASE I Y CLASE III?

El caudal máximo requerido depende de si la edificación cuenta con protección total por un sistema de rociadores o no.

Si la edificación cuenta con protección total con rociadores, el caudal máximo del sistema de mangueras es de 1000 gpm. Para edificaciones sin rociadores o que tienen protección parcial con rociadores, el caudal máximo del sistema es de 1250 gpm.

Si se suma el caudal requerido en todos los montantes existentes antes de alcanzar el caudal máximo, entonces la demanda del sistema es ese caudal, no el máximo exigido. Por ejemplo, en un edificio con 2 montantes (con o sin rociadores), la demanda de caudal sería de 750 gpm (500 gpm por las 2 salidas más remotas en el montante más remoto y 250 gpm en el siguiente montante).

Caudal sistema de mangueras clase I (1)
Caudal requerido en sistema de mangueras contra incendios con 2 montantes

Dado que sólo hay dos montantes en este sistema, no se requiere caudal adicional.

Otro ejemplo: en un edificio protegido totalmente con rociadores, con cinco montantes, la demanda de caudal sería de 1.000 gpm (500 gpm en las dos salidas más remotas del montante más remoto, 250 gpm en la salida más remota del segundo montante y 250 gpm en la salida más remota del tercer montante).

Caudal sistema de mangueras clase I (2)
Caudal requerido en sistema de mangueras contra incendios con 5 montantes, en edificio protegido con rociadores

Una vez que se alcanza el caudal máximo de 1.000 gpm, no hay necesidad de agregar más caudal, aunque el sistema lo conforman cinco montantes.

CAUDAL PARA SISTEMAS CLASE I Y CLASE III EN EDIFICIOS MUY AMPLIOS

En edificios de más de 7.432 m2 (80.000 pie2) de área por piso, el requerimiento cambia para el segundo montante más remoto. En dichos edificios, la demanda de caudal es de 500 gpm en los dos montantes más remotos. El caudal máximo exigido es el mismo indicado anteriormente.

Caudal en sistemas de mangueras clase I (3)
Caudales requerido para un edificio sin rociadores de más de 80.000 pie2 de área por piso

Si el edificio contara con protección total por rociadores, el caudal máximo sería de 1.000 gpm (en vez de 1.250 gmp); 500 gpm por cada uno de los dos montantes más remotos.

CAUDAL PARA SISTEMAS CLASE I Y CLASE III EN EDIFICIOS DE DOBLE ALTURA

En edificios con distinto número de niveles en diferentes zonas se requiere suministrar los caudales necesarios para cada parte del edificio.

Por ejemplo, para un edificio con diferencia de alturas como se muestra en la imagen siguiente; asumiendo que el edificio cuenta con protección total por rociadores, el sistema de mangueras para la parte más alta debe suministrar 750 gpm, mientras que en la parte más baja debe proporcionar 1.000 gpm.

Caudal en sistemas de mangueras clase I (4)
Caudales requeridos en sistema de mangueras contra incendios en edificio de doble altura

En estos casos, los cálculos hidráulicos del sistema se realizan por separado y no es requerido sumar los resultados.

EN RESUMEN…

El caudal que deben proveer los sistemas de mangueras clase I o clase III depende de los montantes que lo conformen, de acuerdo a lo siguiente:

  1. Si el sistema está conformado por un montante, el caudal requerido es de 500 gpm (250 gpm en cada una de las 2 conexiones de manguera más remotas), independientemente si la edificación cuenta con protección total por rociadores o no.
  2. Si el sistema lo conforman dos montantes, el caudal requerido es de 750 gpm (500 gpm en el montante más remoto, más 250 gpm en la conexión de manguera más remota del otro montante), independientemente si la edificación cuenta con protección total por rociadores o no.
  3. Sistemas conformados por tres montantes requieren un caudal de 1.000 gpm (500 gpm en el montante más remoto, más 250 gpm en la conexión de manguera más remota de cada uno de los otros montantes), independientemente si la edificación cuenta con protección total por rociadores o no.
  4. Sistemas conformados por cuatro o más montantes requieren un caudal de 1.000 gpm si la edificación cuenta con protección total por rociadores (500 gpm en el montante más remoto, más 250 gpm en la conexión de manguera más remota de cada uno de los otros dos montantes más remotos).
  5. Si la edificación no cuenta con protección total por rociadores, y el sistema está conformado por cuatro o más montantes, se requiere un caudal de 1.250 gpm (500 gpm en el montante más remoto, más 250 gpm en la conexión de manguera más remota de cada uno de los otros tres montantes más remotos).
  6. Para sistemas de mangueras con “montantes horizontales” que tienen al menos tres conexiones de manguera en cualquier nivel, el caudal mínimo requerido es de 750 gpm en el montante horizontal más remoto (250 gpm en cada una de las 3 conexiones de manguera más remotas), más 250 gpm en la conexión de manguera más remota de cada uno de los otros montantes más remotos, hasta alcanzar 1.000 gpm si la edificación cuenta con protección total por rociadores o 1.250 gpm si no cuenta con rociadores.

CAUDAL PARA SISTEMAS DE MANGUERAS CONTRA INCENDIOS CLASE II

Para los sistemas de mangueras contra incendio Clase II, la NFPA 14 requiere 100 gpm en la conexión de manguera más remota.

PRESIÓN EN SISTEMAS DE MANGUERAS CONTRA INCENDIOS

La norma NFPA 14 requiere que para los sistemas de mangueras Clase I y Clase III esté disponible una presión residual mínima de 100 psi en la conexión de manguera más remota. Este requisito implica que en todas las demás conexiones se dispondrá de más de 100 psi.

Para los sistemas de mangueras Clase II, la norma NFPA 14 requiere que esté disponible una presión residual mínima de 65 psi en la conexión de manguera más remota.

Se debe tener siempre presente que la presión exigida es en la conexión de manguera, no en el extremo de la manguera.

Presión en sistemas de mangueras
Conexión de manguera en sistema clase II

LIMITACIÓN DE PRESIÓN EN LOS SISTEMAS DE MANGUERAS

Para los sistemas de mangueras se establece una presión máxima en cualquier punto y en cualquier momento, la cual no debe exceder los 400 psi. Se permite que se diseñen con presiones superiores a dicho valor cuando se trata de montantes expresos que abastecen zonas altas del sistema. En ese caso, no deberá haber válvulas de manguera en ninguna parte del sistema donde la presión sea mayor a los 400 psi.

Cuando la presión residual en una conexión de manguera de 1-1/2” (40 mm) supere los 100 psi, se debe proveer un dispositivo regulador de presión listado para limitar dicha presión al caudal requerido a 100 psi. Esto no aplica a los sistemas Clase I cuando se utiliza un reductor de 2-1/2”x1-1/2” dotado con una tapa.

Válvula restrictora de presión
Válvula restrictora de presión; controla la presión residual

Si la presión estática en una conexión de manguera de 1-1/2” (40 mm) o de 2-1/2” (65 mm) supera los 175 psi, se debe proveer un dispositivo regulador de presión listado para limitar las presiones estática y residual en dicha conexión a no más de 175 psi.

Válvula reductora de presión
Válvula reductora de presión; controla la presión residual y la presión estática

La presión en el lado de entrada del dispositivo regulador de presión no debe exceder la presión nominal de trabajo del dispositivo.

CAPACIDAD DE LA BOMBA CONTRA INCENDIO

Una vez determinada la demanda de caudal del sistema de mangueras contra incendios se procederá a seleccionar la capacidad de la bomba contra incendio. En este paso se debe tomar en consideración también si la edificación cuenta con protección total por sistema de rociadores o no.

Si además del sistema de mangueras el edificio tiene sistema de rociadores contra incendios de acuerdo con la norma NFPA 13, el suministro de agua debe satisfacer la demanda del sistema más exigente. No se deben sumar las dos demandas. Si el edificio sólo tiene protección parcial por rociadores, entonces el caudal demandado por los rociadores debe agregarse a la demanda de caudal del sistema de mangueras.

PRESIÓN QUE DEBE SUMINISTRAR LA BOMBA CONTRA INCENDIO

Para determinar la presión que debe proveer la bomba contra incendio se deben realizar los cálculos hidráulicos correspondientes. La presión resultante va a depender principalmente de la clase de sistema, de su configuración, de su extensión y de la diferencia de altura entre la bomba y la conexión de manguera más remota.

Notas:
1. El contenido de este artículo no es una Interpretación Formal de NFPA. Lo aquí expresado es la interpretación personal del autor y no necesariamente representa la posición oficial de las normas NFPA y sus Comités Técnicos. Por otra parte, el lector es libre de estar de acuerdo o no con lo aquí expresado.
2. Todas las imágenes y marcas comerciales que se publican en este Blog son marcas registradas por sus propietarios, y se utilizan sólo con fines didácticos.

Esta entrada tiene 11 comentarios

  1. Julio Acuña Rojas

    Nuevamente, muchas gracias.

  2. Victor Kalil

    Cual es la precion minima permitida de una manguera de gabinete en uso

    1. Ing. Luis Ybirma

      Hola Víctor. Gracias por escribir.
      La norma NFPA 14 requiere una presión mínima en las conexiones de manguera que depende de la clase del sistema. En el artículo está claramente indicado cuáles son esos valores de presión.

      1. Juan

        Ing.

        Buenas tardes, me queda una duda, en una red perimetral privada, donde sólo tengo hidrantes (acá llamados grifos) que además los consideramos Clase III compuestos por válvulas angulares de 2 1/2″ y en esta red hay cerca de 10 grifos, y no tenemos un montante vertical, de cuánto debería ser la bomba 500 (que así lo indica en el punto 1 del resumen) pero según párrafo 2 de este artículo donde señala caudales para Clase I y Clase III dice horizontales que suministren 3 o más conexiones de mangueras en cualquier nivel, el caudal mímnimo para el montante horizontal debe ser de 750 gpm. La Bomba debería ser de 500 gpm o 750 gpm?

        Saludos

        1. Ing. Luis Ybirma

          Hola Juan. Gracias por escribir.
          En el caso que planteas no aplica la NFPA 14; aplica la NFPA 24.
          El caudal a considerar dependerá de la estrategia de protección que asuma el Propietario o que prescriba la Autoridad Competente.

  3. Juan

    Luis

    Muchas Gracias por tu aclaración y aprovecho de hacer otra consulta. Los ejemplos mostrados de alguna manera muestran edificaciones de varios pisos y el suministro de agua, no indica exactamente qué puede ser. Si dicho suministro lo hiciera una bomba, entonces también debería aplicar la NFPA 24? Esto dado que en nuestro país así como en varios de la región, la red pública, no tiene presión ni caudal suficiente para cumplir con lo señalado en los ejemplos mostrados y la NFPA 14 pareciera estar tomando de la red pública. Por lo que por lo general colocamos bombas y pasamos a ser parte de la red privada (NFPA 24).

    1. Ing. Luis Ybirma

      Hola Juan. Gracias por escribir.
      El «suministro de agua» de las imágenes es representativo. Revisa el capítulo 9 de la NFPA 14. Y para la selección e instalación de bombas contra incendio, revisa la NFPA 20.
      Si quieres aprender bien acerca de sistemas de protección contra incendios, te invito a tomar los cursos de ILFIS (https://ilfislatinoamerica.com/courses/); son los mejores cursos que puedes encontrar en idioma español.

  4. rafael

    Estimado Luis,
    Para un sistema de agua contra incendio que abastece a mas de un edificio ( edificios independientes abastecidos por una misma bomba), para la asignacion de caudal de diseño se consideraria el caudal mas exigente o se adicionaria un caudal por cada tuberia vertical adicional como señala la NFPA 14 ?. Por favor indicar los numerales de la NFPA de sustento de la respuesta, gracias.

    1. Ing. Luis Ybirma

      Hola Rafael. Gracias por escribir.
      Si los edificios son verdaderamente independientes, sin comunicación entre ellos, el caudal de diseño es el más exigente. Los sistemas contra incendios se diseñan, según NFPA, para un único evento de incendio.

  5. jame

    buenas tardes
    una duda la norma exige que cada manguera del edificio se deba instalar un manometro?

    1. Ing. Luis Ybirma

      Hola Jame. Gracias por escribir.
      No.

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