💧 Tema 16: Hidráulica básica, bombas e instalaciones de protección

Cabildo Insular de La Palma · Servicio Insular de Bomberos · Bombero/a Especialista

Resumen

Es el tema 16 del anexo I, el primero de la parte técnica. Las bases no dan bibliografía, así que lo estudiamos con el manual de Hidráulica del CEIS Guadalajara (Manual de incendios, parte 2), su capítulo de bombas y tendidos, y, para la última frase del epígrafe (instalaciones y medios de protección contra incendios en los edificios), con el Reglamento de Instalaciones de Protección contra Incendios (RIPCI, Real Decreto 513/2017).

Fluidos y presión. La hidráulica estudia las propiedades mecánicas de los fluidos: masa, densidad, peso específico, viscosidad, presión de vapor y tensión superficial. La presión es la fuerza por unidad de superficie y su unidad en el Sistema Internacional es el pascal (1 N/m²); en el parque se habla de bar, kg/cm² y metros de columna de agua (1 atm = 1,033 kg/cm² = 10,33 m.c.a.; 1 bar = 100.000 Pa). La presión atmosférica equivale a una columna de 760 mm de mercurio y baja con la altitud. Los manómetros miden casi siempre presión relativa (referida a la atmosférica), no absoluta (referida al cero absoluto).

Hidrostática e hidrodinámica. En un fluido en reposo la presión crece con la profundidad y solo depende de ella; el principio de Pascal (la presión se transmite igual en todas direcciones) explica la prensa hidráulica y los equipos de corte y separación, y el de Arquímedes el empuje. En movimiento, el régimen es laminar (Reynolds < 2000), de transición o turbulento (> 4000), que es el habitual en nuestros tendidos. El caudal se conserva (ecuación de continuidad) y Bernoulli dice que la energía de presión, velocidad y altura es constante: si la sección se estrecha, sube la velocidad y baja la presión (efecto Venturi, base de los premezcladores). Torricelli da la velocidad de salida por un orificio y, con un factor K de 0,9 a 0,98, el caudal de una lanza.

Pérdidas de carga y cálculo de instalaciones. La ecuación de línea es PB = PL + HG + PC: la presión en bomba debe cubrir la presión en punta de lanza, el desnivel (1 kg por cada 10 m de subida) y las pérdidas de carga. Estas crecen linealmente con la longitud, con el cuadrado del caudal y, sobre todo, al reducir el diámetro (quinta potencia); las locales (reducciones, bifurcaciones, codos) suelen pesar mucho menos que las continuas. El alcance del chorro depende del diámetro de la lanza y de la presión; la reacción en lanza crece con ambos y casi se anula con un cono de 180º. El golpe de ariete (pulso de Zhukowski) es la sobrepresión al cerrar o abrir de golpe: se evita maniobrando despacio.

Bombas. La bomba centrífuga convierte la energía del motor en energía hidráulica; su curva característica muestra que la altura manométrica es máxima con caudal nulo y baja al abrir. Las de bomberos regulan revoluciones con el acelerador (rara vez más de 5000 r.p.m.). La aspiración la hace la presión atmosférica: el límite teórico es 10,33 m, pero en la práctica se queda en 7-8 m. Como la centrífuga apenas aspira, hay que cebarla (eyector de gases, depresor de vacío, anillo de agua, autocebante, pistones). Si la presión baja de la de vapor aparece la cavitación, que pica los álabes. En paralelo se suma caudal; en serie se suma presión, ideal para impulsar a gran altura.

Instalaciones de protección contra incendios en los edificios. El RIPCI regula diseño, instalación, mantenimiento e inspección de los equipos de protección activa: detección y alarma (pulsadores a menos de 25 m de recorrido), abastecimiento de agua, hidrantes (a menos de 100 m en zona urbana y 40 m en el resto, 500 l/min por boca), extintores (portátil hasta 20 kg; a 15 m como máximo de cualquier origen de evacuación), bocas de incendio equipadas (25 mm semirrígida con 85 l/min y 45 mm plana con 160 l/min), columna seca, rociadores, agua pulverizada, espuma, polvo, agentes gaseosos, control de humos y señalización. Para el examen, céntrate en estas cifras.

Claves para el examen

• Unidad SI de presión: pascal (1 N/m²); 1 bar = 100.000 Pa; 1 atm = 1,033 kg/cm² = 10,33 m.c.a.
• Presión atmosférica a nivel del mar = columna de 760 mm de mercurio; los manómetros miden presión relativa.
• Reynolds: laminar < 2000, transición 2000-4000, turbulento > 4000 (el habitual en bomberos).
• Bernoulli: menos sección → más velocidad → menos presión (efecto Venturi, premezcladores).
• Ecuación de línea: PB = PL + HG + PC; 1 kg por cada 10 m de desnivel.
• Pérdida de carga: lineal con la longitud, al cuadrado con el caudal, a la quinta potencia al reducir diámetro.
• Golpe de ariete = pulso de Zhukowski: abrir y cerrar despacio.
• Aspiración: 10,33 m teóricos; 7-8 m reales. Cavitación: presiones locales de hasta 1000 kg/cm².
• Bombas en serie: mismo caudal y más presión; en paralelo: misma altura y más caudal.
• RIPCI: extintor portátil ≤ 20 kg; recorrido máximo hasta extintor 15 m; pulsador a 25 m.
• BIE: semirrígida 25 mm (85 l/min, K 42) y plana 45 mm (160 l/min, K 85); hidrante a < 100 m en zona urbana.

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