Hidráulica

La unidad de presión en el **Sistema Internacional** es el **Pascal**, aunque su pequeño valor obliga al bombero a manejar otras unidades. Cuando la presión medida es **inferior a la atmosférica**, la **presión manométrica** se expresa **con signo menos**. La **altura piezométrica** es la suma de la **altura de presión** y la **altura geométrica** en un punto de la instalación.

Según la **ecuación fundamental de la hidrostática**, la **presión estática** de un fluido en reposo es **independiente de la velocidad del fluido**. El **principio de Arquímedes** afirma que un cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido en reposo experimenta un **empuje vertical hacia arriba** igual al **peso de la masa del volumen de fluido que desaloja**.

En una instalación en **volado por hueco de escalera**, según el **principio de Pascal**, la presión en la base de la instalación es **la misma** independientemente del diámetro de manguera utilizado, aunque el **peso** de la instalación sea mayor cuanto mayor sea el diámetro.

La **diferencia fundamental entre líquidos y gases**, desde el punto de vista hidráulico, es la **compresibilidad**, es decir, su capacidad para cambiar de volumen. Un flujo cuya densidad permanece constante al circular por una conducción, como el agua, se clasifica como **flujo incompresible**.

**Datos clave:**

• Unidad de presión en el SI: el Pascal.
• Presión manométrica inferior a la atmosférica: signo menos.
• Altura piezométrica = altura de presión + altura geométrica.
• Presión estática: independiente de la velocidad del fluido.
• Arquímedes: empuje hacia arriba = peso del volumen de fluido desalojado.
• Instalación en volado (Pascal): la presión en la base no depende del diámetro de manguera.
• Diferencia líquidos/gases: la compresibilidad. El agua es un flujo incompresible.

Para simplificar la **ecuación de Navier-Stokes** y alcanzar la **ecuación de Bernoulli**, se considera que el fluido es **incompresible y no viscoso**, es decir, con **densidad constante** y **sin rozamiento**. Al aplicar un trabajo a un fluido en una instalación hidráulica de extinción, la energía puede almacenarse en **tres formas**: **energía de presión, energía cinética y energía potencial**.

Según la **ecuación de continuidad**, en un tramo de conducción donde la **sección de entrada es mayor que la de salida** (S1 > S2), la **velocidad del agua aumenta** al pasar por la salida. Si en una instalación sin derivaciones se **duplica el diámetro** de la conducción, el **caudal se cuadriplica**.

Para el agua **se prefiere hablar de caudal volumétrico** (y no másico) porque es **incompresible**: su densidad apenas varía. Si dos mangueras, una de **25 mm** y otra de **45 mm**, son atravesadas por el **mismo caudal**, en la de **25 mm el agua circula a mayor velocidad**.

**Datos clave:**

• Bernoulli parte de un fluido incompresible y no viscoso (densidad constante, sin rozamiento).
• 3 formas de energía almacenada: presión, cinética y potencial.
• Continuidad: si S1 > S2, la velocidad aumenta en la salida.
• Duplicar el diámetro de una conducción cuadriplica el caudal.
• Agua: caudal volumétrico preferido por ser incompresible.
• Mismo caudal en manguera de 25 mm y 45 mm: mayor velocidad en la de 25 mm.

Según la **ecuación de Darcy-Weisbach**, las pérdidas de carga de una conducción son **directamente proporcionales al cuadrado del caudal** e **inversamente proporcionales a la quinta potencia del diámetro**.

El **golpe de ariete** es una **sobrepresión y depresión consecutivas** que se forman en una tubería al **variar bruscamente el caudal** que circula por ella. Un flujo se considera en **régimen laminar** cuando su **número de Reynolds es inferior a 2000**.

**Datos clave:**

• Darcy-Weisbach: pérdidas de carga ∝ caudal² e inversamente ∝ diámetro⁵.
• Golpe de ariete: sobrepresión y depresión al variar bruscamente el caudal.
• Régimen laminar: número de Reynolds inferior a 2000.

El **difusor** de una bomba centrífuga tiene la función de **reducir la velocidad del fluido a la salida del rodete**, transformando esa reducción en un **aumento de presión**. El **cebado** es el proceso previo al arranque de una bomba centrífuga instalada en aspiración, tras el cual el tramo de aspiración y el rodete quedan **llenos de agua** por completo. El **vacuómetro** es el instrumento con el que el bombero observa el **vacío generado en el mangote** durante la maniobra de aspiración, indicando cuánto por debajo se está de la presión atmosférica. La **altura máxima teórica de aspiración**, obtenida a partir del vacío absoluto y la presión atmosférica de 1 atm, es de **10,33 metros**.

El **sifón de la bomba** recibe también el nombre de **válvula de llenado de cisterna**, y está diseñado para **llenar la cuba** a través de la bomba durante la aspiración. Los **BUP** de los servicios de extinción van equipados habitualmente con bombas **multicelulares de dos rodetes**, con **etapas de alta y baja presión**.

En el acoplamiento de **bombas en serie**, el **caudal es el mismo** en todas las bombas y las **alturas creadas se suman**.

El **efecto Venturi** se produce cuando, al **estrecharse una conducción**, **aumenta la velocidad** del fluido y **desciende la presión estática**, generando **succión** en un orificio conectado en ese punto. La **cavitación** consiste en la **formación de cavidades llenas de vapor** en el seno del líquido en movimiento por descenso local de la presión, y su **posterior colapso** al alcanzar zonas de presión creciente.

Según la norma **UNE-EN 1028**, la **válvula de protección térmica** suele dispararse, en zonas de clima templado, con el agua a una temperatura de **entre 65 ºC y 75 ºC**.

**Datos clave:**

• Difusor: reduce velocidad a la salida del rodete y la transforma en presión.
• Cebado: llena de agua el tramo de aspiración y el rodete antes del arranque.
• Vacuómetro: mide el vacío en el mangote durante la aspiración.
• Altura máxima teórica de aspiración: 10,33 m.
• Sifón = válvula de llenado de cisterna (llena la cuba durante la aspiración).
• BUP: bombas multicelulares de dos rodetes (alta y baja presión).
• Bombas en serie: mismo caudal, alturas que se suman.
• Efecto Venturi: sección menor → más velocidad, menos presión, succión.
• Cavitación: formación y colapso de cavidades de vapor por descenso local de presión.
• UNE-EN 1028: válvula de protección térmica dispara entre 65 y 75 ºC (clima templado).

Según la **curva característica de la bomba centrífuga**, a un régimen de giro constante, un **caudal alto se obtiene a costa de una presión de salida baja**. Si, girando a régimen constante (w = cte), se exige el **doble de caudal** sin variar la potencia mecánica del motor, la **presión de salida de la bomba disminuye**.

El **punto de funcionamiento** de una instalación hidráulica se obtiene en la **intersección de la curva característica de la bomba con la curva resistente**. La **presión en bomba cae** al aumentar el caudal seleccionado en la lanza porque, al abrir la lanza, **parte de la presión estática se transforma en velocidad**, aumentando la energía cinética y disminuyendo la estática.

**Datos clave:**

• Curva característica: caudal alto ↔ presión de salida baja (a régimen de giro constante).
• Doble de caudal sin variar potencia mecánica: la presión de salida disminuye.
• Punto de funcionamiento: intersección de la curva de la bomba con la curva resistente.
• Al aumentar el caudal en la lanza: presión estática se transforma en cinética → cae la presión en bomba.

La **presión necesaria en la bomba (PB)** es igual a la suma de la **altura geométrica**, la **presión en punta de lanza** y las **pérdidas de carga** de la instalación.

Lo que en el lenguaje de los bomberos se llama **"presión dinámica"** (lo que marca el manómetro con el agua en movimiento) es en realidad una **presión estática ya disminuida**, más adecuadamente llamada **presión residual**.

La **rigidez** que adquieren las mangueras al ponerlas en carga se debe a la **presión estática**, fuerza distribuida sobre la superficie interior.

**Datos clave:**

• PB = altura geométrica + presión en punta de lanza + pérdidas de carga.
• "Presión dinámica" en el lenguaje de bomberos = presión estática disminuida = presión residual.
• Rigidez de las mangueras en carga: debida a la presión estática.

Si dos lanzas de **distinto diámetro** trabajan con la **misma presión** en punta de lanza, el agua sale a **igual velocidad**, pero la de **mayor sección da más caudal**. El fabricante ajusta la sección de salida (KS) de cada posición del caudalímetro poniendo la lanza a una **presión en punta de lanza de referencia de 7 bares**.

Según el **método de la mano** para instalaciones de **25 mm**, al **dedo corazón** le corresponden **100 lpm**, con **1 bar** de pérdida de carga por manguera.

En una instalación con línea **bifurcada** y dos lanzas simétricas trabajando ambas a **7 bares en punta**, si uno de los bomberos **cierra su lanza**, en la lanza que permanece abierta **aumentan la presión, el caudal y la reacción** en punta de lanza. A **7 bares** de presión en lanza, la **reacción** supone aproximadamente el **6%** del valor seleccionado en el selector de caudal.

Respecto al **caudal táctico** definido por **Paul Grimwood** (**QT = f · S**), para un incendio con **carga de fuego elevada** que ha afectado a **elementos estructurales**, el factor empírico **f** a aplicar es **6**.

**Datos clave:**

• Misma presión, distinto diámetro de lanza: misma velocidad, más caudal en la de mayor sección.
• Calibrado de lanzas: presión de referencia de 7 bares.
• Método de la mano (25 mm), dedo corazón: 100 lpm / 1 bar de pérdida de carga por manguera.
• Cerrar una lanza en línea bifurcada: aumentan presión, caudal y reacción en la que queda abierta.
• Reacción a 7 bares: ~6% del valor seleccionado en el selector de caudal.
• Caudal táctico Grimwood, QT = f·S: f = 6 para carga de fuego elevada con daño estructural.