ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DEL LITORAL Facultad de Ingeniera en Mecnica y Ciencias de la Produccin Proyecto, Construccin e Instalacin de Sistema Contra Incendio para una Central de Generacin Elctrica TESIS DE GRADO Previo la obtencin del Ttulo de: INGENIERO MECNICO Presentada por: Luis Alfredo Cedeo Garca GUAYAQUIL -ECUADOR Ao 2010 A G R A D E C I M I E N T O Atodaslaspersonas quedeunouotro modocolaboraronen larealizacindeeste trabajoyespecialmentealIng. ManuelHelguero GonzlezDirectorde Tesis,porsu grandiosa ayuda. D E D I C A T O R I A MIS PADRES. A MI ABUELA A MIS HERMANOSA MI ESPOSA A MIS HIJOS TRIBUNAL DE GRADUACIN Ing. Francisco Andrade S. Ing. Manuel Helguero G. DECANO DE LA FIMCPDIRECTOR DE TESIS PRESIDENTE Ing. Ernesto Martnez L VOCAL DECLARACIN EXPRESA Laresponsabilidaddelcontenidode estaTesisdeGrado,mecorresponde exclusivamente;yelpatrimonio intelectualdelamismaalaESCUELA SUPERIORPOLITCNICADEL LITORAL Luis Alfredo Cedeo Garca RESUMEN Esta tesisfue desarrolladacon el fin de recopilar informacin dediferentes institucionesnacionaleseinternacionalesespecializadasennormasy recomendacionestcnicas,quesedebenaplicareneldiseoy construccindeSistemasContraIncendio;talescomolaNFPA,API,ASME,AWWA,etc.Comoprimerpasoseprocediaseleccionarlas normasmsimportantesquesirvanparaelpropsitodedesarrollodel proyectodetesisDiseodeSistemaContraIncendioparaunaCentralTrmica de Generacin Elctrica . Esasquesiguiendolasrecomendacionesylaexperienciaeneltemase procedi a visitar el sitiodonde se iba a desarrollarel trabajoprctico con el fin de inspeccionar y evaluarlos riesgosdeincendio internos y externos, yrecomendarlomejorparalaseguridad,proteccindelcapitalhumano, equiposymaquinariasexistenteenlaempresa.Seprocediadisear planos de las reas de riesgoy los isomtricos respectivos de la trayectoria delaslneasdeflujocomomedidatentativaaseranalizadaporlos interesados.Acontinuacinserealizlasrecomendacionesdeequiposy accesorios para prevenirycombatirlos riesgos y desarrollo de incendio de las reas en peligro de la empresa de generacin, cuya calificacin de riesgo es muy alta segn estadstica mundial. Despusdeanalizardetenidamentelasrecomendacionesseprocedea determinarpormediodeaplicacionesdehidrulica,mecnicadefluidos, seguridadindustrial,soldadura,mecnicadelosslidos,ascomolas normasinternacionalesynacionaleslaseleccindeaccesorios,materiales yequiposqueasegurenunbuendiseoyoperacindelsistemacontra incendio a construir. Serealizan los estudios y anlisis de costos de la mano de obra, materiales, direccintcnicayresponsabilidad;ademsdeloscronogramasde ejecucin de obra yseleccin depersonal capacitado de mando tcnico que garanticeeldesarrollodelproyectosincontratiempo.Unavezconcluidola ejecucindelsistemadeincendiodeacuerdoalcronogramaaprobado,se ejecutlaspruebasdelSistemaContraIncendiodeacuerdoaformatosy parmetrosnormalizados;ademsseentreglasrecomendaciones respectivasdeoperacin,mantenimientodelosequiposyaccesoriospara ser usados en la conservacin de los mismos. NDICE GENERAL Pg.RESUMEN. I NDICE GENERAL.. III ABREVIATURAS XII SIMBOLOGA. XIII NDICE DE FIGURAS.. XVI NDICE DE TABLAS.. XX NDICE DE PLANOS...XXIII INTRODUCCIN1 CAPTULO 1 1. INSPECCIN, EVALUACIN Y REPRESENTACIN GRFICA 3 1.1.Inspeccin del Lugar. 4 1.1.1.Identificacin de la Empresa........ 5 1.1.2.Actividad y Ocupacin de la Empresa.... 6 1.1.3.Tipo de Construccin y Riesgos Existentes.. 8 1.2.Anlisis de Seguridad del Sitio... 9 1.2.1.Sistema y Medios de Extincin.. 10 1.2.2.Suministro de Agua y Depsitos 101.2.3.Sistema de Proteccin.... 12 1.3.Representacin Grfica. 13 1.3.1.Simbologa 16 1.3.2.Diseo de Planos Isomtricos de Redes Internas. 161.3.3.Diseo de Planos Isomtricos de Redes Externas 17 CAPTULO 2 2.DISEO, CLCULO HIDRULICO, SELECCIN DE MATERIALESY ACCESORIOS DE SISTEMACONTRA INCENDIO DE EMPRESA DEGENERACIN ELCTRICA. 19 2.1.Fundamentos Tericos de Fluidos.. 20 2.1.1.Generalidades y Propiedades Fsicas........... 24 2.1.2.Ecuacin de la Continuidad............. 27 2.1.3.Ecuacin de la Energa General Teorema deBernoulli...... 29 2.1.4.Nmeros de Reynolds........... 31 2.1.5.Frmula de Darcys y Factor de Friccin........ 32 2.1.6.Ecuacin de Poiseuille.......... 34 2.1.7.Longitud Equivalente L/D... 37 2.1.8.Coeficiente de Resistencia (K)......... 38 2.1.9.Coeficiente de Flujo (Cv).......... 39 2.2.Flujos de Lquido.... 40 2.2.1.Flujo en Tuberas....... 42 2.2.2.Flujo en Vlvulas y Accesorios........ 45 2.3.Diseo, Clculo Hidrulico, Seleccin de Materiales yAccesorios... 50 2.3.1.Seleccin y Ubicacin de reas a Proteger.......... 51 2.3.2.Redes de Proteccin de Incendio Externas e Internas para Edificios y Otros.. 51 2.3.3.Redes de Proteccin para Tanques de Almacenamiento de Combustibles, Aceite y Agua 54 2.3.4.Redes de Proteccin para Subestaciones Elctricas deVoltaje... 58 2.3.5.Redes de Proteccin para Calderas, Turbinas, Motores y Generadores Elctricos, etc..... 592.4.Seleccin de Materiales y Accesorios. 67 CAPTULO 3 3.CLCULOS Y SELECCIN DE BOMBAS CONTRA INCENDIO... 93 3.1.Clculos y aplicacin de parmetros para la seleccin debombas contra incendio... 93 3.1.1.Caudal........96 3.1.2.Cabezal o Presin Total....... 99 3.1.3.Velocidad Especifica ( Ns)......... 100 3.1.4.Presin de Aspiracin Positiva Neta (NPSH).........101 3.1.5.Cavitacin.........103 3.1.6.Leyes de Afinidad........104 3.1.7.Capacidad,PresinNominalyPotenciadelasBombas Contra Incendio......105 3.2.Seleccin de Bombas y Fuerzas Motriz..108 3.2.1.Seleccin de la Fuerza Motriz para Bombas Contra Incendio.108 3.2.1.1.Motores Elctricos..........109 3.2.1.2.Motores a Diesel.........116 3.2.2.Clases y Seleccin de Bombas Contra Incendio.......118 3.2.2.1.Clases de Bombas.......... 1193.2.2.1.1.Centrifugas de Eje Horizontal......... 121 3.2.2.1.2.Tipo Turbinas de Eje Vertical......... 128 3.2.2.2.Seleccin de Bombas......... 134 3.2.2.2.1.Bomba Elctrica Principal........... 138 3.2.2.2.2.Bomba a Diesel Auxiliar.......... 140 3.2.2.2.3.Bomba Jockey........146 3.3.SeleccindeProtecciones,ControlesyAccesoriosdeBombasContra Incendio y Motores. 150 CAPTULO 4 4.DISEO, CLCULO Y SELECCIN DE SISTEMAS DESPRINKLESEN CENTRALES DE GENERACIN. 164 4.1.Generalidad, Tipos y Clasificacin de Redes de Sprinkles... 165 4.1.1.Red de Sprinkles para Calderas. 185 4.1.2.Red de Sprinkles para Turbinas..... 200 4.1.3.ReddeSprinklesparaSubestacindeTransformadoresElctricos....... 206 4.1.4.ReddeSprinklesparaTanquesdeAlmacenamientode Lquidos Inflamables, Aceites y Otros... 211 4.1.5.ReddeSprinklesparaCuartodeBombasyControles Elctricos,Electrnicos,ControlesdeOperacinde Equipos...... 229 CAPTULO 5 5.SELECCINDEEQUIPOSESPECIALESPARAPROTECCINDE INCENDIO EN CENTRALES DE GENERACIN.. 237 5.1.Bases Tericas y Prcticas de su Seleccin... 238 5.1.1.Seleccin de Mangueras y Tomas Fijas de Agua..240 5.1.1.1. Clases de Sistemas... 243 5.1.1.2. Proyecto y Clculo de los Sistemas 246 5.1.1.3. Sistemas Combinados de Sprinkles y TomadeAgua Fija.. 249 5.1.2.Seleccin de Hidrantes 250 5.1.2.1. Tipos de Hidrantes. 252 5.1.2.2. Proyecto y Clculos de Instalacin de Hidrantes.. 255 5.1.3.Seleccin de Extintores... 258 5.1.3.1. Clasificacin de Extintores 260 5.1.3.2. Aplicacin Prctica en Sistemas Contra Incendio266 5.1.4.SeleccindeDetectoresdeHumo,AlarmasyAccesorios para Proteccin Contra Incendio 280 CAPTULO 6 6.SELECCINDEPROTECCINDERESERVORIODE ALMACENAMIENTO DE COMBUSTIBLES.. 291 6.1.Generalidades... 293 6.2.NormasparaProteccindeTanquesdeAlmacenamientode Combustibles................................................................................ 296 6.3.ConstruccinyAdaptacindelSistemamsptimoparala Proteccin de Tanques de Combustibles. 308 CAPTULO 7 7.CLCULOSELECCINYPROTECCINDERESERVORIODE ALMACENAMIENTO DE AGUA.. 327 7.1.Detalle de Ingeniera 335 7.2.Normas y Cronograma de Construccin.. 353 7.3.SistemadeProteccindelTanquedeAlmacenamientode Agua... 353 CAPTULO 8 8.CONSTRUCCINEINSTALACINDELSISTEMADETUBERAS PRINCIPALES Y ANEXOS DEL SISTEMA CONTRA INCENDIOS.. 362 8.1.Cronograma de Construccin. 375 8.1.1.Seleccin del Personal de Mando, Supervisin y Tcnico 375 8.1.2.Pruebas de Personal Calificado. 3798.1.3.Seleccin de Logstica y Herramientas. 380 8.2.Normas de Seguridad del Personal... 382 8.3.Normas de Mtodos de Trabajo.... 3878.3.1.Mtodos de Soldaduras a Aplicarse.. 400 8.3.2.Mtodo de Seleccin de Soportera.. 406 8.3.3.SistemasdeAplicacindePinturasparaProteccinde Equipos, Accesorios y Otros... 408 CAPTULO 9 9.PRUEBAS,MANTENIMIENTO Y RECOMENDACIONES DE ACUERDO A NORMAS (NFPA)414 9.1.Pruebas Hidrostticas y Gradiente Hidrulico421 9.1.1.Pruebas de Tuberas y Mangueras... 425 9.1.2.Prueba de Hidrantes y Extintores.. 432 9.1.3.Pruebas de Sprinkles..439 9.1.4.Pruebas del Sistemas Presurizado 444 9.1.5.Prueba de Bombas Contra Incendio. 454 9.2.MantenimientodetodoslosComponentesdelSistemaContra Incendios.....................................................................................465 CAPTULO 10 Conclusiones. 511 Recomendaciones 513 ANEXOS APNDICE A BIBLIOGRAFA ABREVIATURAS cm Centmetro ftPie gln Galn g.p.m Galones por minuto Hp Caballo de potencia Km /hr Kilmetro por hora KwKilovatio lbs. /pulgsLibras por pulgadas cuadradas ltsLitros mtMetro mt Metro cuadrado mt Metro cbico m.p.h Milla por hora pulg Pulgada US galones Galones americanos SIMBOLOGA A rea a Radio ANSI American National Standards Institute, Inc ASME American Society Mechanical Engineers ASTM American Society for Testing and Materials AWS American Welding Society AWWA American Water Works Association, IncCvCoeficiente de flujo CdCoeficiente de contraccin CFHPies cbico por hora CEMA Canadan Electrical Manufactures Association D Dimetro d Dimetro del hueco del perno du/dygradiente de velocidad E Rendimiento F Fuerza fFactor de friccinft Esfuerzo de tensin permisible fr Esfuerzo de tensin permisible Fy Esfuerzo comercial de las placas de material Fu Esfuerzo ltimo de las placas de material g gravedad GGravedad especfica lquida (1.0 para el agua) H Energa total, altura presin total o cabezal (bomba); altura de liquido (pies) Hp Potencia efectiva h Altura hd Altura de impulsin pies (m) he Prdida de contraccin brusca hfPrdidas en tuberas hlPrdidas en tuberas hs Altura de aspiracin hv Altura de velocidad hvd Altura de velocidad de descarga pies (m) hvs Altura cintica de aspiracin pies (m) hpAltura piezomtrica (presin normal) IMOInternational Maritime Organization ISOInternational Standards OrganizationKCoeficiente de resistencia o prdida KPaKilopondio de aire (absoluta) L Longitud; calor latente de vaporizacin (BTU /Lbs.) Le Longitud equivalente LII Lmite inferior de inflamabilidad LFL Lmite de inflamabilidad bajoMPeso molecular de lquidos especficos mflujo de masa N Velocidad NEMA National Electrical Manufactures Association NFPANational Fire Protection AssociationNs Velocidad especfica NPSH Presin de aspiracin positiva neta OSHA Ley de Seguridad e Higiene Ocupacional P Presin Pv Presin de velocidad PMPeso molecular de una sustancia QCaudal o flujo de volumen ReNmero de Reynolds r Fuerza transmitida por los pernos SDensidad relativa SEspacio de los pernos t tiempo; espesor de la placa del cilindro (pulg.) U Velocidad en lmina superior UL Underwriter Laboratories.Inc V Velocidad media del fluido; volumen Vs Volumen especifico vvelocidad ZElevacin Densidad Peso especifico Tensin de cortadura Viscosidad absoluta uViscosidad cinemtica Rugosidad p ACada de presin (Lbs. /pulgs) q Viscosidad de remolino Dc Rugosidad relativa NDICE DE FIGURAS Pg. Figura 1.1Croquis de las Instalaciones de la Central Trmica 4 Figura 1.2Croquis de Vista General de la Central Trmica. 4 Figura 1.3Croquis de Ubicacin de Planta Trmica y Riesgos Externos.. 9 Figura 1.4Croquis de Vista General de Instalaciones de Central Trmica y reas de Riesgo. 9 Figura 1.5Croquis de Vista General de Instalaciones de Central Trmica y reas de Riesgo... 12 Figura 1.6Croquis de las Instalaciones de la Central Trmica y Equipos de Proteccin de Incendios 16Figura 1.7Abreviaturas ms comunes en Sistemas Proteccin deIncendios.. 16 Figura 2.1Deformacin Resultante de la Aplicacin de una Fuerza deCortadura Constante.. 22 Figura 2.2Diagrama Reolgico... 23 Figura 2.3Flujo Permanente en un Tubo de Corriente... 24 Figura 2.4Representacin Grafica de la Aplicacin del Teorema deBernoulli a un Depsito con una Tubera.... 30 Figura 2.5Distribucin de la Velocidad, la Cortadura y las Prdidas en un Tubo Redondo...... 35 Figura 2.6Contraccin Brusca en una Tubera.... 46 Figura 2.7Coeficientes de Prdidas para Expansiones Cnicas.. 50 Figura 3.1Flujo a Travs de un orificio Normalizado... 98 Figura 3.2Curva de Presin de Aspiracin Positiva Neta (NPSH)..... 102Figura 3.3Curva de Bomba Contra Incendio de Presin Caudal....... 106 Figura 3.4Curvas Tpicas de Potencia de un Motor.. 107 Figura 3.5Instalaciones de Bombas Contra Incendio Horizontal con Carcasa Bipartida y Suministro de Agua bajo una Carga Positiva... 124 Figura 3.6Instalacin de una Bomba Vertical de Turbina........ 129 Figura 3.7Verificacin de Alineacin Paralela y Angular de ConjuntoBomba Motor...... 135 Figura 3.8Curva Normalizada de Presin Caudal para BombasHorizontales y Verticales..... 139 Figura 3.9Instalacin de Bomba operada con Motor a Diesel.... 146 Figura 3.10 Conexin de Tubera para cada Interruptor de Presin Automtico (para Bomba Contra Incendio Jockey).......... 149 Figura 3.11 Instalacin de la Bomba Jockey con la Bomba Contra Incendio.... 157 Figura 3.12 Conexiones de la Tubera para la lnea de Medicin de Presin..... 158 Figura 4.1Accesorios de Funcionamientos de Rociadores de TiposAutomticos....... 169 Figura 4.2Sistema de Tuberas de Rociadores en seccin de edificio...... 187 Figura 4.3Efecto de la Distancia entre el Techo y los Rociadoressobre el Tiempo de Actuacin de estos.... 187 Figura 4.4Situacin Ascendente de las Lneas de Alimentacin........... 189 Figura 4.5Ejemplo de la Distribucin de las Piezas Mviles de un Automtico de Enlace Fusible .... 193 Figura 4.6Caudal de Descarga de Agua de un Rociador AutomticoStandard..... 194 Figura 4.7Forma de la Distribucin del Agua producida por losRociadores Normales... 197 Figura 4.8Rociadores para Turbinas de Vapor de Central Trmica...... 203 Figura 4.9Rociadores para Cuatro Bombas, Controles Elctricos y Electrnicos de Operacin de Equipos Contra Incendio.... 230 Figura 5.1Sistema Tpico de una sola Zona y de Dos Zonas.. 249 Figura 5.2Sistema Tpico de Dos Zonas.... 249 Figura 5.3Hidrante Tpico Seco o Hidrante a Prueba de Heladas..... 253 Figura 5.4Hidrante Hmedo con Vlvula de Compresin en cadaSalida.. 253 Figura 5.5. Combinaciones Tpicas de Smbolos para las distintas clases de Extintores. 261 Figura 5.6. Croquis simplificado que muestra los principios Fotoelctricosde Proyeccin de rayo Luminoso y de Refraccin.................... 281 Figura 5.7. Detector Puntual Fotoelctrico de Refraccin.. 281 Figura 5.8. Croquis Esquemtico de un Detector de Llamas Infrarrojo... 283 Figura 5.9. Detectores de Calor.. 284 Figura 5.10 Circuito de Puente de Wheatstone en el que el Filamento Activo es un Alambre de Platino donde Sucede la CombustinCataltica cuando pasa por l una Muestra de la Atmsfera quese est Probando........................... 285 Figura 7.1. Tanque de Succin de Acero Soldado......... 352 Figura 8.1. Tipos de Soporte...... 407 Figura 9.1. Principios del Gradiente Hidrulico.... 423 Figura 9.2.Esquema de Prueba Sugerida para Hidrantes....... 435 INDICE DE TABLAS Tabla 1 Leyenda de las Abreviaturas ms comunes enIngles para Sistema Contra Incendio 14 Tabla 2 Clave de Color para la Identificacin de Materiales de Construccin Empleados en Sistema Contra Incendio.... 15 Tabla 3 Coeficiente de Contraccin para el Agua Cc.47 Tabla 4 Coeficiente de Perdidas K para Diversas Transiciones de Tuberas.......... 48 Tabla 5 Ubicacin de reas a Proteger y Sistema de Proteccin51 Tabla 6 Instalacin de Red Exterior con tomas de 2 .,......68 Tabla 7 rea de Quemadores Caldera # 2 y # 3 A, B, C y D71 Tabla 8 Reservorios de Aceites de Turbinas I y II...76 Tabla 9 Gabinetes de 1 1/2 en Edificio de Turbinas..78 Tabla 10 Instalacin Rociadores Abiertos Transformadores 1,2 y 3..80 Tabla 11 Instalacin de Equipos de Bombeo # 1.....83 Tabla 12 Equipos de Espuma para el Tanque Bunker # 1 A y B..85 Tabla 13 Equipos de Espuma para Control de Tanques diarios # 2 y # 3 ................................................................................ 88 Tabla 14 Listado de Materiales para Tanque Metlico de 1400 metros cbicos para Agua89 Tabla 15 Instalacin de Rociadores Abiertos Transformadores...90 Tabla 16 Caballos de Fuerzay Corriente Fija del Rotor del Motor. Designacin para Motores Nema Diseo B....... 113 Tabla 17 Capacidad Nominales de la Bomba....140 Tabla 18 Resumen de Bombas Contra Incendio.......141 Tabla 19 Materiales de las Tuberas para Sistemas de Rociadores..165 Tabla 20 Clasificacin Normal de Temperatura de los Rociadores Automticos..... 170 Tabla 21 Sealizacin Uniforme de los Hidrantes de Incendio...254 Tabla 22 Distribucin Normal de los Hidrantes......256 Tabla 23 Tamao y Emplazamiento de los Extintores para Fuego de Clase A..... 261 Tabla 24 Conversin de la Clasificacin Antigua de Clase B........262 Tabla 25 Tamao y Emplazamiento de los Extintores para Fuego de Clase Bsalvo para Proteccin de Depsitos Profundos de Lquidos Inflamables. 263 Tabla 26 Conversin de la Clasificacin de Extintores Anterior a 1955 a la del 1 de Junio de 1969... 275 Tabla 27 Intervalo para las Pruebas Hidrostticas de Extintores.......277 Tabla 28 Requisitos para las Pruebas de Presin Hidrosttica...278 Tabla 29 rea Hmeda Versus Pies Cbicos Libre de Aire por hora14.7 psia y 60F (101.3 KPa 15.6C)..... 313 Tabla 30 Dimetros de Lneas de Ventilacin....315 Tabla 31 Lquidos Estables (Presin de Operacin 2.5 Psig o Menos)318 Tabla 32 Tabla para Uso en Tablas 31; 33; Y 34......318 Tabla 33 Distanciamiento de Tanques.....................................318 Tabla 34 Lquidos Calientes....319 Tabla 35 Localizacin e Instalacin de Tanques para Lquidos Inestables................................................................................ 319 Tabla 36 Ubicacin de Tanques para Lquidos Estables.319 Tabla 37 Mnima Distancia (Armazn Armazn).......319 Tabla 38 Esfuerzos de Curvatura Mximo.....340 Tabla 39 Espesor Mnimo de Placas Cilndricas...341 Tabla 40 Espesor de Placas Base para Parte Inferior de Tanques (en pulgadas)..... 343 Tabla 41 Laminacin en frio para Placas de Tanque.......345 Tabla 42 Cronograma de Trabajos en Tanque o Reservorio de Agua..353 Tabla 43 Comparacin de la Capacidad de las Tuberas.366 Tabla 44 Prdidas por Friccin en las Tuberas de Hierro Colado..366 Tabla 45 Construccin de TuberasExteriores y Anexos..374 Tabla 46 Construccin de Sistemas Automticos Rociadores rea Quemadores Calderas 2 Y 3........... 374 Tabla 47 Construccin de Sistema Automticos Rociadores rea Transformadores.... 374 Tabla 48 Lnea de Gabinetes a Turbinas 1 Y 2.........374 Tabla 49 Lnea de Enfriamiento Aceite Turbinas 1 Y 2...................374 Tabla 50 Instalacin de Lneas Gabinetes Talleres Y Oficinas. 374 Tabla 51 Instalacin de Alarmas S.C.I..374 Tabla 52 Sumario de Inspecciones, Pruebas y Mantenimiento de Rociadores I................. 466 Tabla 53 Sumario de Inspecciones, Pruebas y Mantenimiento de Rociadores II....................................... 471 Tabla 54 Sumario de Inspeccin, Pruebas y Mantenimiento de Sistema de Columnas de Alimentacin de Agua y Mangueras............................................................................... 479 Tabla 55 Mantenimiento de Componentesde Columnas de Alimentacin de Agua y Mangueras........................................ 480 Tabla 56Sumario de Servicio Principal de Incendio Privado,Inspeccin, Pruebas y Mantenimiento............ 485 Tabla 57 Tuberas Visibles...........486 Tabla 58 Filtros de Lneas Principales....487 Tabla 59 Hidrantes Secos de Barril y Can.....488 Tabla 60 Hidrantes Tipo Can Hmedo......489 Tabla 61 Pistones...490 Tabla 62 Mangueras Residenciales........490 Tabla 63 Resumen de Inspeccin, Pruebasy Mantenimiento de Bombas Contra Incendio...... 491 Tabla 64 Sumario de Inspeccin, Pruebas y Mantenimiento de Bombas de Incendio.......... 495 Tabla 65 Sumario de Inspeccin, Pruebas y Mantenimiento de Tanques de Almacenamientos.......................... 496 Tabla 66 Sumario de Sistemas Fijos de Atomizacin de Agua...498 Tabla 67 Sumario de Rociadores Agua-Espuma Inspeccin, Prueba Y Mantenimiento.......................... 503 Tabla 68 Vlvulas, Componentes de Vlvulas y Ajustes Inspeccin, Pruebas yMantenimiento.............................. 507 INDICE DE PLANOS Plano 1 Instalacin de Redes Externas Isomtricas Plano 2 Isometra rea de Quemadores piso 1-2 Caldera # 3 SCI Plano 3 Isometra rea de Quemadores Caldera # 2 SCI Plano 4 Reservorio de Aceites de las Turbinas Lnea Principal SCI Plano 5APlanta de Sistema de Prevencin de Espuma de Tanques Bunker Vista en Superior.Plano 5BIsometra de Sistema de Prevencin de Espuma de TanquesBunker Vista en Superior.Plano 5CEsquema General de Sistema de Prevencin de Espuma deTanques Bunker Vista en Superior. Plano 6ATransformador de la Planta Vista Superior. Plano 6BTransformador Principal de la Planta. Plano 6CTransformador Principal de la Planta. Plano 7ATransformador Principal Unidad 2 Vista Lateral. Plano 7BTransformador Principal Unidad 2 Vista Superior. Plano 8ATransformador Auxiliar de la Planta Vista Lateral. Plano 8BTransformador Auxiliar de la Planta VistaSuperior. Plano 9ATransformador Auxiliar Unidad 2 Vista Lateral. Plano 9BTransformador Auxiliar Unidad 2 Vista Superior. Plano 10ATransformador Principal Unidad 3 Vista Lateral. Plano 10BTransformador Principal Unidad 3 Vista Superior. Plano 11ATransformador Auxiliar Unidad 3 Vista Lateral. Plano 11BTransformador Auxiliar Unidad 3 Vista Superior. INTRODUCCIN El presente anlisis y desarrollo delProyecto, construccin e instalacin de SistemaContraIncendioparaunaCentraldeGeneracinElctricalo ejecute con el propsito de aportar mi experiencia y conocimientos adquiridos como estudiante y en el trayecto de mi vida profesional. En la ejecucin de los captulos que consta el proyecto de tesis a desarrollar, cadaunodeellohasidorealizadoaplicandolasnormasvigentesdelas institucionesinternacionalesylocalesquereglamentan,cdigosyreglas, para proteccin de riesgos de incendio de propiedades pblicas y privadas; a fin de proteger tambin a la vida humana como punto primordial. Esasquehemosaplicadounaseriedecdigos,recomendacionesy normalizaciones como son: -NFPA:Normas 10,11A,12,12A,13,15,17,20, 22,25, 30,37, 58, 70, 80, 85, 99, 110, 169, 320, 620, 650, 750, 850, etc. -ASTM: Normas ASTM A36, ASTM A36M, ASTM A53, ASTM A56, ASTM A283, ASTM A283M, ASTM D359, ASTM A795. -AWWA:NormasAWWAD100,AWWAA102,AWWAAC104-71, AWWA C203-66, AWWA C205-71. -API: Normas API 620, API 650, API 2015, API 2217. -ULFM: Normas UL 58, UL 80, UL 142, UL 1746. -ANSI/ASME:NormasBI.20.1,ANSIZ117;ANSI/AWSF-4.1,ANSI /ASCZ 49.1 -AWS : Norma AWS D10.9 CAPTULO 1 1.INSPECCIN,EVALUACINYREPRESENTACIN GRFICA Loscriteriosparainspeccionarelsitioaejecutaromejorarelsistema contra incendio, en este caso una empresa elctrica son: a)Establecer la base para una evaluacin de los riesgos a causa delfuego.b)Determinarlosmediosquepuedanreducirelpeligroenlos edificios o su contenido. c)Alvisitarunainstalacinindustrial,puedeescogersediferentes rutasde inspeccin. Elinspectordebeescogerunprocedimientodevisitasuniformesquele resultecmodoydebeadoptarloparasuempleonormal.Sedebe recorrer todo el sitio de la industria, sin dejar ningn sitio sin visitar. Es necesario poseer un conocimiento detallado de las caractersticas de lapropiedadoindustriaquesevisitarepresentndolasenuncroquis completo. Ver Anexo Fig.1.1.

1.1.Inspeccin del lugar La inspeccin debe producir tres resultados esenciales: a)Un informe descriptivo actualizado, exacto y completo en que sedescribanlascaractersticasrelativasalaproteccin contraincendios,ascomolosriesgosdeincendiodela industria. b)Un plano que indique las caractersticas fsicas y distribucin de las instalaciones. c)Recomendacionesosugerenciasdesernecesarias.Ver AnexoFig. 1.2 Las caractersticas de cualquier propiedad pblica o privada pueden clasificarseenloqueseconocecomoCOPEdeacuerdoa cualquiera de las cuatros categoras siguientes: Construcciones (C), Ocupacin(O), Proteccin (P), Exposicin (E). Acontinuacinsedetallalasoperacionesqueserealizandurante unainspeccinenunaplantaelctricayelmododeelaborarel informe descriptivo resultante respectivo. 1.1.1.Identificacin de la Empresa Cuestionario de Inspeccin en Sitio a)Nombreydireccindelaempresa:ELECTROGUAYAS S.A (Ing. Gonzalo Cevallos). b)Fecha del informe: Diciembre del 2008. c)Nombre del inspector: Luis A. Cedeo Garca. d)Fecha de construccin: 1973. e)Nmero de plantas o altura del edificio: 2 pisos ms plantabaja. f)Tipo de materiales de construccin de: Paredes:SteelPanel,Fibrolitybloquesdecemento enlucidos. Pisos:Cementoreforzadoyestructurasdeaceroal carbono Cubiertas: Planchas de Fibrolit con estructuras soportes de acero al carbono. g)Situacindepuertascortafuegosy/uotrasaberturas horizontales protegidas o sin proteger: Existen varias en elpermetro del edificio. h)Situacionesdecajasdeescaleras,deascensoresyotras aberturasverticalesprotegidasosinproteger:Para nuestro caso segn plano existen 6. i)Tipo de ventanas: Aluminio y vidrio con mallas de aluminio. j)Tipodefalsostechossuspendidos:Enlosedificios administrativosydejefaturatcnicaexistenestetipode techofalsootumbadoconelfindemejorarla presentacin y elambiente de trabajo. k)Situacindelosmuroscortafuegosinterioresytipode materiales con que estn construidos: En el caso presentesondebloquesreforzadosyladrillosgrandes,totalmenteenlucidos. l) Caractersticas de las chimeneas: Forma: Cilndricas. Construccin:ladrillosrefractariosbienacabadossu presentacin. Altura: 40 mts. 1.1.2 Actividad y Ocupacin de la Empresa Elpresenteproyectosetratadelaconstruccineinstalacinde SistemaContraIncendioenunaplantadeGeneracinElctrica tipotrmica.Estetipode actividaddemandaunprocesocontinuo de24horas,tiempoenquetodoslosequipos,maquinariasy anexosquesirvenparaestepropsitoestnen funcionamiento o servicio,bajolasupervisinydireccindepersonaltcnicoy administrativo muy capacitado y responsable de las funciones que desempean. Sinembargocomotodaindustria,lasempresaselctricasestn sujetasariesgosdeincendioydeseguridadtantoparalas personascomoparalosactivosexistentes,deallquees responsabilidaddelosdirectivoscumplirlasnormas internacionalesynacionalesqueestnreglamentadasafinde evitar tragedias. Por lo tanto es deber en este tipo de empresa y en cualquierade otra clase: a)Construccin de un sistema contra incendio de acuerdo a larealidad presente. b) Organizacin del departamento de Seguridad Industrial. c) Capacitacin del personal de acuerdo a la reglamentacin. d)Hacersimulacrosdeevacuacincadaciertotiempoyen quedebenestarinvolucradostodaslaspersonas,sin excepcin. 1.1.3 Tipo de Construccin y Riesgos Existentes

Eltipodeconstruccindelosedificiosqueformanpartedela empresaparanuestrocasosondecementoreforzado,acero estructural,techosyparedesdefibrolitoSteelPanel.Sin embargose tiene que considerar los riesgos a que est expuesta en cualquier momento: a)Riesgosopeligrosexteriores:Enestecasode ELECTROGUAYASSalitral est rodeada de bosque de manglaresmuyprximoyquesonpeligrososalser prendidosporpersonassinconocimientodelatragedia que pueden ocasionar. b)A 900mts, se encuentra un sector de mucho riesgo como es Duragas Repsol YPF, Congas y Petrocomercial. A un lado se tiene la Central Elctrica de la CATEG. c)Riesgosinternos:Paraelanlisispresenteporel procesooperativoquesellevaadiarioconlquidos combustibles,gasesdeltipoinflamable;reasdesoldadurasytrabajosderiesgos,instalacionesde cocinas,bodegasdealmacenamientodelubricantesy bodega de repuestos, equipos y accesorios. d)Riesgoscomunes:Calefaccin,iluminacin,aire acondicionado,equiposelctricosyelectrnicos (calderas,turbinas,motores,generadoreselctricos, transformadores);personasdescuidadasqueno cumplen con las normas de seguridad como fumadores, trabajadores y contratistas. Ver Anexo Fig. 1.3y Fig. 1.4 1.2. Anlisis de Seguridad del Sitio Respectoalaseguridaddelsitiosedebecumplirconlasnormas existentes tanto locales como internacionales, para lo que se deben implantar: -Programasdeinspeccindeedificiosconelpersonal capacitado para el efecto con objetivos de mejorar y prevenir riesgosquecomprometanlaseguridaddelsitio.Llevar formulariosparalasdiferentesreasaprotegeryconel conocimiento del responsable respectivo. Estas inspecciones deben de cumplirse con frecuencias. -Programadeinspeccin,mantenimientoypruebadel sistema contra incendio una vez construido de acuerdo a las normas NFPA. -Capacitacinyadiestramientodelosempleadosenla seguridadcontraincendio,entregndolematerialde consulta. -Formacin de brigadas de incendios. 1.2.1.Sistema y Medios de Extincin Lossistemasymediosdeextincincontraincendioquelas normasexigen,enestesubcaptulosolosernsealados.Su seleccineimplantacinparaelcasodeunaplantade generacinelctricaseranalizadomsadelante.Sonlos siguientes: a)Rociadores automticos (sprinklers). b)Sistemasdeanhdridocarbnico,deespuma,depolvo y/o de halgeno. c)Extintores porttiles. d)Hidrantes pblicos y privados. e)Tomasfijasybocasdeincendioequipadasconsus respectivas mangueras. 1.2.2. Suministro de Agua y Depsitos Conrelacinalsuministrodeaguaydepsitospara almacenamiento,enestecaptulosolosernsealadassus necesidades y anexos para cumplir ptimamente la alimentacin deaguaparalossistemascontraincendioysuseleccin aplicableacentraleselctricasdeacuerdoalasnormas respectivas ser analizada, ms adelante: 1.Fuentes de suministros como ros, esteros, lagos etc. EnelcasodeElectroguayasseaprovechaunramaldel Estero Salado de donde por un sistema de depuracinse obtiene agua que es tratada en una plantade tratamiento ylamismaqueusadaparaelprocesoynecesidades, como el caso de sistema contra incendio. 2.Suministro de aguadel servicio pblico: Se instal tomas localizadasadecuadamente(gemelas),parausode institucionescomolaDefensaCivilyelCuerpode Bomberos. 3.Conducciones externas de agua: En este caso Interagua -Ecapag. 4.Necesidadesdealmacenamientodeacuerdoal requerimiento: Paraesteproyectoseconstruytanquede almacenamientodeaguaparaaspiracindebombas contra Incendio. 5.Bombas contra Incendio: Son seleccionadas de acuerdo a losclculoshidrulicosrespectivosdelsistemaa construirse. 6.Sistemasdedistribucinyaccesoriosquetambin dependendelasnormasyclculoshidrulicos(vlvulas, hidrantes,tomasfijasymangueras,medidoresdeagua, etc.). 7.Necesidad de caudal contra incendio. Ver Anexo Fig. 1.5

1.2.3Sistema de Proteccin Concerniente a la deteccin y proteccin de los peligros o riesgos deincendios,hanexistidoinnovacionesenbasealasmalas experiencias y casos de incendios que se han registrado a travs delosaos,enmuchoslugaresdelmundo.Deallquelas institucionesquenormananivelmundialloconcernientea riesgosdeincendiodaadasepreocupandemodificarlos reglamentos y capacitar a las personas interesadas. Al momento se puede indicar sistemas de deteccin y proteccin diferentes, utilizadas de acuerdo al diseo y normas: -Rociadores. -Gabinetes y mangueras fijas. -Hidrantes. -Extintores. -Alarmas contra humo. -Detectores de llamas. -Detectores de controles automticas. -Controles de temperaturas. -Detectores de fugas de gases. -Sistemas de alarmas locales para evacuacin. 1.2.Representacin Grfica Una vez quese ha reunido la informacin necesaria de acuerdo al formulariodelaInspeccinenSitio,segnPg.(5);sevaatratar de confeccionar los croquis segn los pasos siguientes: 1) Croquis del edificio. 2) Plano con detalle de equipos de proteccin contra incendio. 3)Detalledelasactividadesydelosprocesosopeligros especficos. Elprimerpasoestrazarelcontornodeledificioalaescalams apropiada,a este croquis se aade constructivas ms importantes, materialesdeconstruccin.Ademssedebeconsiderarsecciones yalzadosdelasinstalaciones.Pararepresentarestecroquis usaremos lasTabla 1 y Tabla 2. TABLA 1 LEYENDA DE LAS ABREVIATURAS MS COMUNES ENINGLES PARA SISTEMACONTRA INCENDIO. AluminioALCapacidad mximaMAX CAP AcetilenoACETNormalmente abiertoNO Rociadores automticos ASNormalmente cerradoNC CementoCemNorteN Hidrante dobleDHNmeroNo EsteERociadores abiertosOS MotorENGVlvula de horquilla yTornillo exterior OS & Y PieFTLibra (fuerza)LB PisosFLLibras por pulg. cuadradaPSI GalnGALRevoluciones por minuto RPM Galn por minutoGPMAcero inoxidableSST Alta tensinHVAceroST HidranteHYDHidrante de paredWLH PulgadasINTubera de aguaWP Tubera de hierroIPOesteW TABLA 2. CLAVE DE COLOR PARA LA IDENTIFICACIN DE MATERIALES DE CONSTRUCCIN EMPLEADOS EN SISTEMA CONTRA INCENDIO. ColorInterpretacin MarrnAcero protegido resistente al fuego. RojoLadrillo, rasilla hueca. AmarilloArmazn de madera, enfoscado AzulHormign, piedra o bloques de hormign huecos. GrisAcero incombustibles (chapa de madera o varilla metlica y mortero) sin proteger. El segundo paso consiste en trazar las instalaciones y equipos para laproteccincontraincendiosobreelcroquisdeledificioobtenido enelpasouno.Lomsimportantequesedebeindicarsonlas lneasdeabastecimientodeagua(pblicaoprivada)continas desdeelpuntodeorigenhastacadaconduccinascendentepara los rociadores, en lo posible resaltarlos detalles ms salientes. Conrelacinalaterceraactividadoprocesosencadazonadel edificio,estosserepresentarnenlavistasdecorteoalzadoen que mejor se visualicen. Ver Anexo Figura 1.6. 1.2.1.Simbologa Ocasionalmente, se usa smbolos para mltiples situaciones que deseanimplantarse en los croquis de edificios de industrias en lo quesevanadisearsistemascontraincendios,afindequeel diseadororesponsablepuedatenermayorinformacinpara realizar su labor. Por esta razn para la ejecucin de los croquis, seusaronabreviaturasnormalizadasdelasmscomnmente utilizadas, segn Fig.1.7 Ver Anexo. 1.2.2.Diseo de Planos Isomtricos de Redes Internas

UnavezidentificadaslasreasderiesgoenunaCentral Trmica,queparanuestrocasosehatomadocomomodelola Central Trmica Ing. Gonzalo Cevallos de Electroguayas S.A; se procedi a disear los isomtricos para:Reservorio de aceite de turbinas y enfriadores. Proteccin de quemadores de calderas. reasdecuartodemquinadeturbinasygeneradores elctricos. Proteccindeequiposauxiliaresdeplanta,como compresoresdeaire,bombasdeaguadealimentacin, bombasdevaco,calentadoresdeaceite,secadoresde aire, etc. Ver Anexo Plano 2, 3, y 4 1.3.3Diseo de Planos Isomtricos de Redes Externas Conrelacinalasredesexternas,seprocediaefectuarel levantamiento de un plano isomtrico en que se representa: Sistemasde tuberas para alimentacindeaguadelosequiposdeproteccinderiesgocontraincendiodela maquinariadelprocesoysusauxiliares(tomasfijas, hidrantes y rociadores). Sistemadeproteccindeedificiosadministrativosy tcnicos (extintores y tomas fijos de agua). Sistemadeproteccindereservoriosotanquesde almacenamientodelquidosinflamablesygasesquese utilizan para el proceso (tanques de combustible bunker). Subestacinelctricadetransformadoresprincipalesy auxiliares. Cuarto de bombas contra incendio y auxiliares, paneles de control. Tomadeaguaparaemergenciaoprevencindeservicio pblico como el Benemrito Cuerpo de Bombero. Lnea principal de suministro de agua pblica para uso en laoperacindelaindustriayparaelsistemacontra incendio (tanque de almacenamiento de agua). Ver Anexo Plano1 CAPTULO 2 2.DISEO,CLCULOHIDRULICO,SELECCINDE MATERIALESYACCESORIOSDESISTEMA CONTRAINCENDIODEEMPRESADE GENERACIN ELCTRICA Paraeldiseoyclculohidrulicoderedesparaproteccinderiesgos contraincendio,senecesitaconocimientosdemecnicadelosfluidos, isometra,soldadura,mecnicadelosslidos,yotroscomplementos tericosprcticos,queayudanaldiseadorallevaraculminacinun buen proyecto. Esporesoqueenestecaptuloseharnfasisamuchostemasy axiomas como: Ecuacindelacontinuidad,TeoremadeBernoulli,nmerosdeReynolds, formula de Darcys y ecuaciones de Poiseuille, etc. 2.1.Fundamentos Tericos de Fluidos Lamecnicadelosfluidosesunacienciaqueformalabasede todatcnica.Tienerelacinconlaesttica,cinemticaydinmica de los fluidos, ya que el movimiento de un fluido se produce debido al desequilibrio de las fuerzas que actan sobre l. El movimiento de un fluido se llama flujo. El flujo de un fluidopuede clasificarse de muchas maneras tales como: El flujo turbulento es el ms frecuente en las aplicaciones prcticas delaingeniera,enestetipodefluidolaspartculassemueven siguiendo trayectorias muy irregulares. Las partculas implicadas en el movimiento pueden tener tamaos pequeos hasta muy grande. Enelfluidoturbulentolaprdidadeenergamecnicavara aproximadamente con el cuadrado de la velocidad. En el flujo laminar las partculas del fluido se mueven a lo largo de lastrayectoriaslisasencapasolaminas,deslizndoseunacapa sobre la adyacente. El flujo laminar cumple con la ley de Newton de la viscosidad. Enelflujolaminarlaprdidadeenergamecnicavara aproximadamente con la primera potencia de la velocidad, adems noesestablecuandolaviscosidadespequea,ograndela velocidad o el caudal y se rompe transformndose en turbulento. La capa de fluido en la inmediata vecindad de un contorno de flujo real,enqueseveafectadalavelocidadrelativarespectoal contornoporlacortaduraviscosa,eslosellamacapalmite.Las capaslmitesdependendesulongitud,laviscosidaddelflujo prximo a ellas y la rugosidaddel contorno, de all que pueden ser laminares o turbulentas. Enlosclculosdelmovimientodeunfluido,laviscosidadyla densidad son las propiedades del fluido que ms se utilizan. Un fluido es una substancia que se deforma continuamente cuando se somete a unatensin de cortadura, por muy pequea que esta sea. Una fuerza cortante es la componente tangente a la superficie de la fuerzayestafuerzadivididaporelreadelasuperficie,esla tensin de cortadura media sobre el rea considerada FAAUFtUttt === SiU dut dy=

(2.1.1.)Ley de Newton de la viscosidad Los fluidos pueden clasificarse en Newtonianos y no Newtonianos. Enlosprimerosexisteunarelacinlinealentrelatensinde cortadura y la velocidad de deformacin resultante, de all que ( es constante en la ecuacin 2.1.1) En los fluidos no Newtonianos no existe tal relacin lineal. Losgasesyloslquidosligerosseaproximanalosfluidos Newtonianos, mientras que los lquidos pesados y los gases en las cercanas de sus puntos crticos no son Newtonianos El fluido ideal es el que carece de rozamiento y es incompresible, y nodebeconfundirseconungasperfecto.Unfluidosinrozamiento es el que se supone tiene viscosidad nula y sus procesos de flujos son reversibles y est representado por el eje de la ordenada. 2.1.1.Generalidades y Propiedades Fsicas Lanaturalezadelmovimientodeunfluidorealesmuy compleja. Las leyes fundamentales del movimiento de un fluido no son completamenteconocidas,porloquesenecesitarecurrira laexperimentacin.Deallquecombinandoelanlisis basado en principios delamecnicaydelatermodinmica conlaexperimentacinordenada,hasidoposibleconstruir eficientes maquinas y grandes estructuras hidrulicas. Entre las propiedades de los fluidos tenemos: a)Viscosidadeslapropiedaddelfluidoenvirtuddela cualesteofreceresistenciaalastensionesde cortadura. LaLeydelaviscosidaddeNewtonEc.(2.1.1) establecequeparaunavelocidadangularde deformacin dada del fluido, la tensin de cortadura es directamente proporcional a la viscosidad. Laresistenciadeunfluidoalatensindecortadura dependedelacohesinygradodetransferenciade cantidadesdemovimientodesusmolculas.La cohesinpareceserlacausapredominanteenla viscosidad de un lquido. Parapresionesordinarias,laviscosidades independiente de la presin y depende nicamente de la temperatura. De la Ec. (2.1.1) la viscosidad es: Viscosidad absoluta o dinmica=

(2.1.1.a) Respectoalasunidadeslaviscosidadabsolutase expresa: EnelsistematcnicoenKg.sg/m2yenelc.g.sen poise o centipoise. b)LaViscosidadCinemtica()eselcocientedela viscosidaddinmicaporladensidadeintervieneen muchas aplicacionescomo, por ejemplo en el nmero de Reynolds, que es

(2.1.1b)Paralaviscosidadcinemticalasunidadesse expresan: EnelsistemaU.T.Mes1m/sgyenelc.g.ssellama stoke. c)Densidad ( ) es la masa por unidad de volumen. Sus unidades son UTM/m y Kg masa/m d)Volumen especfico(Vs) es el inverso de la densidad, es decirel volumen que ocupa por unidad de masa.

1V =s(2.1.1.c) e)Pesoespecfico( )deunasustanciaessupesopor unidad devolumen. Kgm Kg = g = gUTM 9.81 m(2.1.1.d) El peso especfico cambia con la situacin, dependiendo de lagravedad. (g). f)La densidad relativa(S)de una sustancia es la relacin de supeso y el peso de un volumen igual de agua en condiciones normales. Tambin puede ser la relacin entre la densidad, o peso especifico y la del agua. g)Presin (P) en un punto es el lmite del cociente de la fuerzanormal por el rea, cuando el rea tiende a cero en elpunto. La presin tiene unidades de fuerza por unidad de rea como: Kg/cm, Kg/m, pies, m, lbs. /pulg. 2.1.2. Ecuacin de la Continuidad Analizandoelconceptodesistemayvolumendecontrol, para la deduccin de la ecuacinde la continuidad. Un sistema se refiere a una masa determinada de material y se diferencia del resto, que se lo conoce generalmente como medio ambiente. Loscontornosdeunsistema formanunasuperficiecerrada, y esta superficie puede variarcon el tiempo, de manera que contengalamismamasaduranteloscambiosdesu condicin. Elprincipiodelaconservacindelamasaestablecequela masa del interior de un sistema permanece constante con el tiempo, es decir: dm= 0dt Normalmente se expresa el segundo principio de Newton del movimiento para un sistema de la forma siguiente: ( )d mVF =dt El volumen de control es una regin fija del espacio y es til enelanlisisdondeelmovimientosepresentadentroy fueradelespacio fijo. Elcontornodelvolumendecontroles su superficie de control. El tamao y la forma del volumen de controlsontotalmentearbitrarios,peroconfrecuenciase hace coincidir en parte con contornos slidos. Paraflujopermanenteentubocorriente,lamasaque atraviesa por segundo una seccin del tubo es (m). =

=

Si se considera constante la densidad sobre la seccin recta de una serie de tubos de corriente adyacentes, entonces: m= V A = V A1 1 1 2 2 2 Si Q =AV (Flujo de volumen) m= Q = Q1 1 2 2 Para flujo permanente e incompresible Q =

(2.1.2.a) Que es una forma muy til de la ecuacin de la continuidad. 2.1.3.EcuacindelaEnergaGeneralTeoremade Bernoulli ElteoremadeBernoulliesunaaplicacindelaleydela conservacindelaenerga,oelflujodefluidosenun conducto.Laenergatotalenpuntosparticulares,arribade un plano horizontal referencial, es igual a la suma del cabezal de elevacin, el cabezal de presin y el cabezal de velocidad y se expresa as: 2144P vZ + + = H = Cte 2g (2.1.3.a) Enestecasonoseconsideranlasprdidasdefriccinpor serdespreciables,peroenelcasoprcticoenqueestas prdidas(hl)enquelosincrementosodescrecimientosde energasonvaliosos,debenserincluidasenlaecuacinde Bernoulli. Entoncesunbalancedeenergadebeserescritopara2 puntos dados de un fluido, de acuerdo a la ecuacin anterior y figura siguiente: 2 2144P v 144P v1 1 2 2Z+ + = Z+++h1 2 L 2g 2g1 2 2.1.4.Nmeros de Reynolds Deexperimentosdelaboratoriossedemuestranqueexisten dostipostotalmentediferentesdeflujoentuberasyque estosdependendeloscambiosdevelocidadesquese producenporlosincrementosdelarazndeflujo,aesta velocidad que produce la variacin del tipo de flujo es lo que se llama Velocidad Critica. Eltipodefluidoexistenteaunavelocidadmenorquela crtica se llama Flujo Laminar. A velocidad mayor que la critica el flujo es Turbulento. Ladistribucindevelocidadenflujoturbulentoesms uniformeatravsdeldimetrodelatuberaqueelflujo laminar. El que un fluido sea laminar o turbulento depende de factores como:dimetrodelatubera,ladensidadyviscosidaddel fluido que fluye y velocidad del flujo. El factor de la combinacin de estas cuatros variables, es lo que se conoce como Nmero de Reynolds DvR= e(2.1.4.a) SielnmerodeReynoldsesmenorque2000elflujoes laminar. SielnmerodeReynoldsesmayorque4000elflujoes turbulento. Entre 2000 y 4000 es la zona crtica en que el flujo puede ser laminaroturbulento, dependiendodemuchascondicionesa variar que se presenten. 2.1.5.Frmula de Darcys y Factor de Friccin El flujo en tuberas esta siempre acompaada porla friccin delaspartculasdelfluidoentreellas,quetraecomo consecuenciaprdidadeenergavaliosaportrabajo,oen otras palabras existe una cada de presin en la direccin del flujo. Laecuacingeneraldelacadadepresin,conocidacomo frmula de DARCYS y expresada en pies de fluido, es: 2fLVh= LD2g (2.1.5.a) Estaecuacinpuedeserescritaparaexpresarlacadade presin en lbs, por pulgadas cuadradas, una vez que se haga las sustituciones de unidades apropiadas: 2fLvp = 144D2g (2.1.5.b) LaecuacindeDARCYSesvlidaparaflujolaminaro turbulento en una tubera. El factor de friccin (f), es determinado experimentalmente. ElfactordefriccinparaRe4000, adems de su funcin del nmero de Reynolds lo es de las caractersticas de la paredde la tubera. En la regin crtica de Reynolds entre 2000 y4000, f adems dependedelcambiodeseccin,direccindeflujoy obstrucciones cmo vlvulas flujo arriba. De all que el factor defriccinesindeterminado,puedeservalorbajosielflujo es laminar o valor alto si el flujo es turbulento. Paraflujolaminar(Re4000)elfactordefriccinque ademsdependedelarugosidadrelativa Dc,enque rugosidad (c) de las paredes del tubo, D dimetro del tubo. Lacaractersticadelasuperficieinternadelatubera comercialesprcticamenteindependiente,larugosidadde las paredes tiene mayor efecto en el factor de friccin en los tamaos de tuberas de menor dimetro. 2.1.6.Ecuacin de Poiseuille Despusdeunanlisisyaplicacindelasecuacionesde movimiento y de la energa,se deduce una expresin de las prdidasparaflujolaminarunidimensional.Enunflujo permanenteentubonohayincrementodeenergacintica, porloqueenflujohorizontallacadadepresinrepresenta el trabajo realizado por el fluido por unidad de volumen, y que seconvierteenenergatrmicaporaccindelatensin viscosa. dpPrdidas =Potencia = -Q L = Qpdl (2.1.6.a) DelaFig.(2.5)enqueseobservaladistribucindela velocidad, la cortadura y las prdidas en un tubo redondo. La velocidad mxima ( mx.) viene dada para r = 0, por: ( )2d p+hau = -max.4 dl (2.1.6.b) Comoladistribucindelavelocidadesunparaboloidede revolucinFig.(2.5),suvolumeneslamitaddelcilindro circunscrito,portantolavelocidadmediaeslamitaddela umax.

( )2d p+haV = -8 dl (2.1.6.c) Si el caudal 2Q= Va( )4d p+haQ= -8 dl (2.1.6.d) Siparauntubohorizontalh=constante;escribiendolacada de presin pen la longitud L p dp= - L dl Si se utiliza el dimetro D del tubo en lugar del radio se tiene que: Caudal 4pDQ=128L(2.1.6.e) Velocidad media 2pDV =32L(2.1.6.f) Cadadepresinoprdidadeenergaporunidadde volumen128LQp =4D(2.1.6.g) Deloanteriorsededucequelarugosidaddeltubonoentra en las ecuaciones. Siendo la ecuacin de Poiseulle la siguiente: 4pDQ=128L(2.1. 6.e) 2.1.7.Longitud Equivalente L/D Losdatosdepruebasdeprdidasdepresinparauna variedad amplia de vlvulas y accesorios son valiosos por el trabajodenumerososinvestigadores.Estudiosextensosen estecampohansidollevadosporLaboratoriosCrane,pero poreltiempoconsumidoylanaturalezacostosadecada prueba,esimposibletenerdatosdecadatamaoytipode vlvulas y accesorios. EnlaecuacindeDARCYSparaprdidasentuberas rectas: | | |\ .2L Vh = fLD 2g LaraznL/desloquesellamalongitudequivalenteen dimetrodetuberasrectas,quepuedeocasionarlamisma cadadepresincomolaobstruccinenlamisma condiciones. ElvalordeL/Dparaalgunasvlvulasyaccesoriospuede necesariamente variar inversamente con el cambio del factor de friccin (f) para diferentes condiciones de flujo. 2.1.8.Coeficiente de Resistencia (K) SI 2Vh =KL2g(2.1.8.a) DondeKeselcoeficientederesistenciayesdefinidocomo elnmerodelcabezaldevelocidaddebidoaprdidasen vlvulas o accesorios. En la mayora de vlvulas y accesorios la prdida debido a la friccin, resulta de la longitud actual de larutade flujoyenmenorgradodebidoaobstruccionesen las rutas, cambio de direccin de flujo en las rutas, etc. ElcoeficientederesistenciaKpodratericamenteseruna constanteparatodoslostamaosdeundiseodadode vlvulasenlneasyaccesorios,sitodoslostamaos fueran geomtricamente similar. Cuandounsistemacontienemsdeuntamaodetubera, vlvulasoaccesorios,seaplicaunaecuacinqueexpresa todaslasresistenciasKentrminosdeuntamaocuya resistencia es conocida o est establecida de acuerdo a una listacomercialparatuberasdeacuerdoasunmerode clula. | | |\ .4daK =Kabdb (2.1.8.b) Elndice(b)serefiereaunaresistenciaparauntamaoya establecido,mientras queel ndice(a) define Kyd, parala tubera de otro tamao que se desea encontrar. 2.1.9.Coeficiente de Flujo (Cv) El coeficiente de flujo Cv de una vlvula es definido como el flujodeagua a60F, engalonespor minutoaunacada de presinde1libraporpulgadacuadradaatravsdeuna vlvula. Porsustitucinapropiadadelasunidadesequivalenteenla ecuacin de DARCYS, se demuestra que: 229.9dC =vK (2.1.9.a) Adems la cantidad de galones por minuto para productos de baja viscosidad que atraviesan la vlvula se determina por: | | |\ .62.4 pQ=C p=7. 9C v v (2.1.9.b) A su vez la cada de presin ser: | | | |\ .2 Qp =62.4 Cv (2.1.9.c) 2.2. Flujos de Lquido Cualquiera que sea la naturaleza del flujo, todas las situaciones de flujos estn sometidas a los principios fundamentales siguientes: LosprincipiosdeNewtondelmovimientosedebencumplirpara toda partcula y en cualquier instante. Laecuacindelacontinuidad,esdecirlaleydelaconservacin de la masa. El primer y segundo principio de la termodinmica. Las condiciones de contorno, como el que dice que los fluidos no pueden penetrar un contorno. Puede intervenir la ecuacin de Newton de la viscosidad. Adems se va a enumerar trminos tcnicos importantes que nos ayudarn a comprender el flujo de fluidos. Sedicequeunfluidoespermanentecuandolas propiedades del fluido y las condiciones del movimiento en cualquierpunto,nocambianconeltiempo,secumple c=c0vt. Es decir que la densidad , la presin p y la temperatura T, no cambian con el tiempo t en cualquier punto, as c c c= = =c c c0 00p Tt t t Unflujonopermanenteescuandolascondicionesen cualquier punto cambian con el tiempo c=c0vt El flujo es uniforme cuando en cualquier punto del fluido el vectorvelocidadesidntico,esdecirconigualmodulo, direccinysentidoenuninstantedado,yseexpresapor c=c0vspara t=cte. El flujo es no uniforme cuando el vector velocidad vara en un instante dado de un punto a otro c | |= |c\ .0vs. Elflujoesunidimensionalsidesprecialasvariacioneso cambiodevelocidad,presinetc.,transversalesala direccin de flujo Ej.Flujo en una tubera 2.2.1.Flujo en Tuberas Enelmovimientopermanenteeincompresibleseexpresan lasirreversibilidadesenfuncindelaprdidadeenerga,o cada de la lnea de altura piezomtrica. LalneadealturapiezomtricaestdadaPporencima delcentrodelatubera,ysiZeslaalturadelcambiodela tubera, entonces Z + P es la altura de un punto de lnea dealturapiezomtrica.Lasprdidasoirreversibilidades, ocasionanqueestalneacaigaenladireccindel movimiento. ConocidalaformuladeDARCY'Sparaprdidadeenerga mecnicaenflujopermanentedeunfluidoentubera,para los clculos respectivos es: 2fV Lh = fD 2g

Lasexperienciasdemuestranqueenflujospermanentela prdida de energa por unidad de peso: 1.Es,directamenteproporcionalalalongituddela tubera. 2.Es,aproximadamenteproporcionalalcuadradodela velocidad. 3.Es,aproximadamenteinversamenteproporcionalal dimetro. 4.Dependedelasrugosidadesdelasparedesinternas del tubo. 5.Depende de la viscosidad y densidad del fluido. 6.Es independiente de la presin. Para tuberas lisa ( ),f = f V,D,,,, ,m, = =m=0 Para tubera rugosa | | |\ .,VD f = f , , ,m D D Para un tipo de rugosidad | | |\ .f = f R,D Debidoalacomplejidaddelassuperficiesnaturales, MOODYconstruyelgrficomsprcticoparala determinacin del coeficiente f de tuberas comerciales. Este grfico es un diagrama de STANTOR que expresa R en funcin de la rugosidad relativa y del nmero de Reynolds. SilaecuacindePoiseullepara flujolaminar(2.1.6.e)ylavelocidad media V es Q/ r,se tendr que: 2pDV =32L A la vez quep = hL, de all que: f 232v L 64 Lv 64Lvh = = =2 2 DvD 2gDD2g f2Lvh = fD2g f264 Lvh =R D2ge Comparando ecuaciones se deduce que:

64f =Re(2.2.1.a) Esta ecuacin se aplicapara resolucin de sistemas de flujo laminarentuberasyseusaparatodaslasrugosidades, pues en flujo laminar la prdida de energa es independiente de la rugosidad. 2.2.2.Flujo en Vlvulas y Accesorios Lasprdidasquesepresentanenlasinstalaciones hidrulicasdebidosacodos,bifurcaciones,juntasdeunin, vlvulasetc.,sellamanprdidasmenores,aunqueenel fondosuvaloresmuyimportantecomoenelcasode prdidas debido a la expansin brusca de una tubera. SilaecuacinparaunaexpansincomoladelaFig.(2.6), se escribe: 2 21 122v v (| | ( | ( |\ .( D1h =K = 1-e2g D 2g2 (2.2.2.a) En que 22 (| | ( | ( |\ .( D1K = 1-D2 Si la expansin bruscade un tubo a un depsito,

y laprdidaes

,estoes,laenergacinticadeltubose convierte en energa trmica. La prdida desde la sesin 1 a la vena contrada es pequea, comparada con la perdidas entre la seccin 0 y la 2, donde la energa cintica se vuelve a convertir en energa de presin, aplicando la Ec. (2.2.2.a)Para la expansin de la Fig. (2.6). ( )2V - Vo2h =e2g Aplicandoecuacindelacontinuidad 0 c 2 2 2V C A = V A enque cC eselcoeficientedecontraccin,ysecalculaquela prdida vale

( )2| | |\ . c2V12h = - 1eC 2g (2.2.2.b) TABLA 3 COEFICIENTE DE CONTRACCIN PARA EL AGUA CC. A2/A40.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0 Cc0.6240.6320.6430.6590.6810.7120.7550.8130.8921.0 Laprdidaalaentradadeuntubodesdeundepositoes0.5 V/2g, si la entrada no es abocinada. Paraentradaabocinada,laprdidavaraentre(0.01V/2g)y (0.05V/2g.) Paraaperturasreentrantecomocuandoeltubopenetradentro deldepsito,laprdidasetomacomo(1.0V/2g)paraparedes de tubo delgado. Ver coeficientes de prdidas K segn el caso en: TABLA 4 COEFICIENTE DE PRDIDAS K PARA DIVERSAS TRANSICIONES DE TUBERAS. K Vlvula esfrica (totalmente abierta)10.0 Vlvula de ngulo (totalmente abierta)5.0 Vlvula de seguridad (totalmente abierta)25 Vlvula de compuerta (totalmente abierta)0.91 Codo de retroceso2.2 Empalme en T normal1.8 Codo 90normal0.90 Codo 90de radio medio0.75 Codo 90de radio grande0.60 Las prdidas menores tambin se pueden expresar en funcin de la longitud de tubo equivalente (Le) Si =22L VVf KD2g 2ge KDL =ef (2.2.2.c) Si las vlvulas estuvieran clasificadas de acuerdo a la resistencia queellasofrecenal flujo,muchasdeellas comolasvlvulasde bola,purga,mariposa,cuchilla,compuerta;estaranenlaclase debajaresistencia.Otrascomolasdegloboyangulares clasifican para clase de alta resistencia. Laprdidadepresinproducidaporunavlvulaoaccesorio consisten en: 1.Cada de presin dentro de la vlvula misma. 2.Cadadepresinenelflujoarribadelatuberaen exceso, lo cual podra ocurrir si no hubiera una vlvula en la lnea. El efecto es pequeo. 3.Cadadepresinenelflujodebajodelatuberaen exceso, lo cual podra ocurrir si no hubiera una vlvula en la lnea. El efecto es mayor. Paratodoslospropsitosprcticos,seasumequelacada de presin o cabezal de prdida debido al flujo de fluidos en elrangoturbulentoatravsdevlvulasyaccesoriosvaran como el cuadrado de la velocidad. Informacin de el coeficiente K en las Fig. (2.7). 2.3.Diseo,ClculoHidrulico,SeleccindeMaterialesy Accesorios Una vezanalizado los fundamentos tericos de fluidos, y conocido todaslasherramientasnecesariasparaaplicarenelclculo hidrulicodeloselementosqueseutilizarparaimplantarun sistemadeproteccinderiesgocontraincendioparaunaCentral Trmicadeacuerdoaldiseoqueseefectoenlosapartados 1.3.2y1.3.3paralasreasaprotegerenunciadasenelapartado siguiente 2.3.1 Ademsesnecesariorecalcarquecomoparaeldiseoseutiliz lasrecomendacionesdelasnormasdelaNFPA,queigualmentese utilizarn para los clculos hidrulicos, seleccin de materiales y accesorios. 2.3.1.Seleccin y Ubicacin de reas a Proteger AplicandolaexperienciayconocimientodeCentrales ElctricasTrmicas, ademsdelasrecomendaciones dela NFPAensusnormas(22,30,37,58,110,169,850);seha procedidoaseleccionaryubicarlasreasdemayorriesgo enunacentraltrmica,ascomolaaplicacindela proteccin necesaria para vencer cualquier brote de incendio. Ver Anexo tabla 5 2.3.2.RedesdeProteccindeIncendioExternaseInternas para Edificios y Otros Eneldiseoyclculohidrulicodelasredesdeproteccin contra incendio, se utiliza la teora del flujo de lquido en este casoagua,espuma-aguaentuberasyacoplamientos (codos, reducciones, uniones, vlvulas, etc.) Para clculos hidrulicosse debe aplicar: 1.ElTeoremadeBernoulli(teniendoencuentalas prdidas por friccin) 2.El axioma de que el rea multiplicada por la velocidad mediaesigualparacualquierseccintransversal, suponiendoquenoexistedescargaconsiderablepor ramales o fugas. 3.Lasprdidasporpresincausadasporfricciny turbulencias. 4.Ladensidaddellquido(lahidrulicadelosservicios deextincindeincendios,conmuypocas excepciones, se basa en una densidad del agua dulce ordinaria de 62.4lbs/pies o 1Kg/litro. 5.Laviscosidaddellquido(debidoaqueenlos sistemas de lucha contra incendios seemplea el agua normalmente,conexcepcindealgunasaplicaciones especiales, rara vez se necesita la consideracin de la viscosidad del fluido). Cuandoelaguafluyeporelinteriordelatubera,casi siempreseproduceunaprdidadepresinentre2puntos, que tericamente se debe a: 1.Friccin entre el agua en movimiento y las paredes de la tubera. 2.Friccin de las partculas de agua entre s; incluyendo laproducidaporturbulenciascuandoalcorriente cambiadedireccinocuandosucedeunrpido aumentoodisminucindelavelocidad,comolos casosdecambiosbruscosdedimetrodetubera.El cambio de velocidad produce cierta transformacin de lapresindevelocidadenpresinnormal(altura piezomtrica) viceversa. Como se conoce el flujo puede ser laminar o turbulento, y las prdidas por friccin son mayores en flujo turbulento. Entuberadedimetroyrugosidaddeterminados,el aumentodevelocidadhacecambiarelflujolaminaraflujo inestableturbulentoydespusaturbulenciacompleta,esto es lo que se llama zona de transicin. Enlossistemascontraincendioydistribucin,elagua funcionaencondicionesdergimenturbulento,lasprdidas porfriccinqueseproducenenlastuberasrepresentanla mayor parte de las prdidas de presin. Las dems prdidas se consideran normalmente en conjunto yse llaman prdidas en acoplamientos. Losdatosexperimentaleshan establecido quelaresistencia friccionar es: 1.Independiente de la presin de la tubera. 2.Proporcionalalamagnitudyalcarcterdela superficie de friccin. 3.Variable segn la velocidad del flujo (casi proporcional alasegundapotenciadelavelocidadcuandolas velocidadessonsuperioresalacrtica,para velocidadesinferioresalacrticalaresistenciavara dentro de la primera potencia. 2.3.3.RedesdeProteccinparaTanquesdeAlmacenamiento de Combustibles, Aceites y Agua. Para el caso de tanques de almacenamientos de combustible se recomienda segn la NFPA 16 Instalacin de Rociadores Agua Espuma. El diseo de la densidad de descarga debe estar de acuerdo con la norma de aplicacin ocupacional para agua- espuma, pero enningn caso menos que 0.16 gpm/pie2. En algunos casos se usan espumas de alcohol resistente. En todos los pasos la fabricacin de la espuma concentrada ylosequipospuedenserconsultadosparaciertas limitaciones y recomendaciones en listas o pruebas de fuego especficos. La solucin de espuma debe ser diseada para descarga por unperodode10minutos(basadoenladensidad)sobreel sistemadelreatotalporinundacinysistemade pulverizacin Agua Espuma.Y sobre el rea de diseo para tuberahmeda,tuberaseca,ypreaccindeSistemade Agua Espuma. Laspresionesdeespumalquidodebenserporlomenos igual a la mayor presin del agua. Para tuberas hmedas, tubera seca y sistema agua espuma el rea total debe ser 5.000 pies2 (465 mt2). Lossistemasdeproteccinfijosdebenanalizarseparasu instalacinadecuadaafindeprotegerloscojinetes, conduccionesdeaceiteapresin,losfiltrosdeaceite,los enfriadores, depsitos, etc. Lassalasdealmacenamientodeaceite,lossoportes estructuralesdelgenerador,almacenamientodemateriales qumicos para diversos usos en el proceso de produccin de energaelctrica,debenrecibirunaseriaconsideracinpor parte de quien disea. Unamedidadeproteccinrecomendadacontralosriesgos deincendiodelaceite,essituarlalneadealimentacinde aceiteapresinquealimentanalosgeneradores,enel interiordelaconduccinderetornodeldrenajeyseparar todoelconjuntolomsposibledelaslneasdeconduccin de vapor de las partes calientes de las turbinas. Otras formas de proteccin de las piezas que se recalientan duranteelfuncionamientonormalyqueporquedar expuestas podran ser puntos peligrosos; es que deben estar aisladasyelaislamientoasuvezrecubiertoporalgnotro metal o materias resistente al aceite. Piezasquenopuedenseraisladastotalmente:como vlvulasdecierre,laspartesdelstanoquequedapor debajo de la turbina, donde se sita el equipo de provisin de aceite deben estar protegidos por rociadores automticos. Enelcasodeconduccionesdeaceitequepasanporsitios talescomo:reguladordevelocidad,reguladordepresin, manmetros,etc.;debenestarprotegidosporboquillas direccionales de pulverizacin. Equipos hidrulicos, reservorios, enfriadores y equipos llenos deaceitepuedenprevenirseconrociadoresautomticoso agua pulverizada. Lastoberaspararociadoresopulverizadoresdebenestar sobre los equipos que contienen aceite y 20 pies limitados en todaslasdirecciones.Unadensidadde0.25gpm/pies2 deben tener. Debenusarserociadoresparaaltatemperatura120C-140C. 2.3.4.RedesdeProteccinparaSubestacionesElctricasde Voltaje. Losaparatoselctricosyconmutadoresseencierranen grandes armarios de acero, que en la prctica generalmente se sitan al aire libre, de ah que debe considerarse siempre laposibilidaddelfallooaveradetodasycadaunadelas piezasdelosdispositivosinterruptoresyconmutadores, deben adaptarse medidas para reducir la magnitud y rea de estas averas. Elpersonal,losaparatosprincipalesyelretodeequipos debenestarentodomomentoprotegidoscontrala posibilidaddecontactoconloscircuitosdealtatensin,el fuego y el agua, en caso de accidentes graves, pues en base aestasprecaucionespodrarestablecerseelserviciocon mnima demora. La puesta a tierra de las plantas elctricas es muy importante yaquealgunashanexperimentadosdaosextensosen condicionespeligrosasdebidoasupuestaatierra inadecuada.Es esencial una puesta a tierra que no permita la elevacin de la tensin durante circunstancias anormales.

2.3.5.Redes de Proteccin para Calderas, Turbinas, Motores y Generadores Elctricos, etc. Debidoalosmuchsimosproblemasquerepresentala generacin, transmisin y distribucin de energa elctrica de propiedadprivadaopblica,respectoala`prevencin, proteccin y lucha contra incendio. EnlasPlantasElctricas,grandesgeneradoresproducen casitodalaenergaelctricaqueseempleaactualmente, estosgeneradoressonmovidosporturbinasdevaporo agua. Enrazndequelasplantaselctricasconturbinadevapor sonlasdemayorusoenlaactualidad,losproblemasde proteccinyluchacontraincendiotambin aumentanenlos pases que se usan estas centrales trmicas elctricas. En las plantas elctricas han ocurrido incendios desastrosos causadosporignicindelaceitequeseempleaenlos grandes generadores de turbina de vapor. Loscojinetesdelgeneradorylaturbinaselubricancon aceite;asmismoseempleaaceiteparaproducirlapresin paraimpulsarelgobernadordelaturbinayactuarcomo sellantsdeestanquidadparaimpedirelescapede hidrogeno que se usa como refrigerante mediante un sistema aisladoyapresin.Estehidrogenodepureza95%no presentariesgosdeincendiodeexplosinenelpropio generador, si se mantiene este nivel de pureza. Encasodequeporalgnmotivoseproduceescapede aceite que salpicara sobre las partes calientes de las turbinas odelostubosconductoresdevaporquefuncionana temperaturassuperioresa260Claignicinseproduce inmediatamente. Losanillosderetencindelosrotoresdelosgrandes generadoresavecessufrenfallasmecnicascomo consecuenciadeloscualespuedensalirvarioscientosde kilos,queperforanlaenvueltadelgeneradorrompiendola conduccin de aceite y haciendo que este se incendie. En circunstancia como las anteriores en algunas ocasiones el escape de hidrogeno se ha mezclado con aire y ha producido explosiones. De ah que las normas Internacionales como la NFPA exigen eldiseo,clculohidrulicoyseleccindemateriales normalizados,afindepreveniryprotegerestasCentrales Trmicas. Laprimeralneadedefensaestconstituidaporunnmero adecuadodeextintorestipocarroyporttilesysuficiente mangueras equipadas con lanzas de agua pulverizadas. Lascalderaspresentanriesgosoproblemasespeciales, debido a productos de la combustin. En la combustin por gas, debido a su condicin incolora, las fugasnosuelendetectarsevisualmente,oporelolfato;de all que es importante un sistema de deteccin de fugas. Porlapropianaturalezadelcombustiblegaseosoesquese desvirtan las proporciones de seguridad de la mezcla aire combustible sin que el hecho se advierta de forma visible en losquemadores,enelhogar,enlachimenea,conel consiguienteyrpidoempeoramientodelascondiciones.El gasnaturalpuedeserhmedooseco,elprimerocontiene destilados cuyo arrastre as los quemadores puede dar lugar alapagadomomentneodelasllamayalaposibleignicin posteriorqueacabeenexplosin.Poresoserequiereuna atencinespecialparaelsistemarealimentacindegas hmedo. Riesgosdelacombustinporfuelol,queesunamezcla compleja de hidrocarburos con diferentes pesos moleculares y de distintos puntos de ebullicin y de congelacin. Alsometerseatemperaturasbastantesaltas,se descomponenparcialmenteosevolatizan,creandoas nuevoscombustibleslquidos,gaseosososlidoscon propiedades impredecibles. Mientras las propiedades del fuel olseregulan elprocesoderefino, dentrodeciertoslmites, paracumplirlasnormasexistentes,losdepetrleobruto varan considerablemente. Loscrudoscontienenproductosligerosvoltiles,comoel butano,propanoypentano,quenoseencuentran en el fuel olycuyopuntodeinflamacinoscilanentre-17Cyms 65C. Losfueloltienencalordecombustinvolumtricomuy elevado,demodoqueinclusolaspequeasfugaspueden provocar riesgos potenciales de incendio. Cuandoseempleecomocombustible fuelolpesado(grado 4, 5, o 6) es necesario mantener su viscosidad al fluir as los quemadores dentro de unos lmites adecuada para obtener la atomizacin aceptable. Lapresenciadeaguaolodoenlosdepsitosde almacenamientooladisposicininadecuadadelastomas porsuccinpuededarlugarainterrupcionesopulsaciones peligrosasenlaalimentacindecombustiblealos quemadores,conlaconsiguienteextincindellamaporla obstruccin de filtros o de las boquillas de los quemadores. Lamezcladecombustibledediferentesviscosidado densidad,puedenocasionarcambiossignificativosenla velocidaddellegada deloscombustiblesalosquemadores. Lamsmnimadiferenciapositivadelasdimensionesdel orificiodelasplacaspulverizadorasoboquillasdelos quemadores,seapordefectodefabricacinousopuede ocasionarunadiferenciaconsiderableenelcaudalde combustiblequerecibenaquellos.Estonosoloafectala eficienciadelacaldera,sinoquecuandoestatrabajacon muy poco exceso de aire, puede introducirse combustible en elhogar,conloqueexistencondicionesdeoperacin inseguras. Elfuncionamientoexclusivamenterpidodeunavlvulade alimentacin de combustible, de las vlvulas de cierre de los quemadoresodelavlvuladeregulacindelconductode retornodecombustibledesdeelcabezaldelquemador, puedesercausadecambiosrpidosenelcaudalde combustiblequepasaporlosquemadoresdeservicio,y crear condiciones muy peligrosas. Elflujoregulardecombustiblehacialosdistintosinyectores puedeverseafectadoporunaalturainadecuadadel quemador,porladistanciadesdelavlvuladeregulacin, porlasdimensionesdetuberas,etc.;circunstanciastodas que son muy peligrosas en los quemadores de baja presin. Lafuncindelsistemadecombustin,seacualfuereel combustible que utilice, es la de convertir continuamente todo el combustible con el que se alimenta el hogar en productos de combustin no reactivos a la misma velocidad que el aire y el combustible que entran en el hogar. Eneste sentido, es importantequetengalasdimensionesadecuadaspara cumplirlasexigenciasrespectivas,queseacompatiblecon losdemssistemascomponentesdelacalderayque puedanregularseygobernarseentodalaamplituddesu campo operativo. Elsistemadecombustinconstadelossiguientes subsistemas:alimentacindeaire,alimentacinde combustible, quemador principal, atomizacin para el fuel ol, ignicin,hogaryextraccindelosproductosdela combustin. Elsistemasirveparainiciar,mantenereinterrumpirel funcionamientodelprocesodecombustinconseguridady sin riesgo. Enlascalderasquequemanfuelolocarbnesnecesario sopladodehollnparamantenerlamximaeficiencia trmica. Sin, embargo si esta operacin no se realiza cuando laentradadecaloralhogareslosuficientementeintensa paraimpedirlaextincindelallama,esposiblequese produzcanexplosionesdebidoalaformacineignicinde nubesdepolvodehollnenelaire,yenelexteriordela caldera. Elobjetodelsistemadeseguridaddeunacalderaeselde protegeralpersonalresponsabledelesionesyalequipode posibledaosyperjuicios,mediantelaoperacindebidade lasecuenciadefuncionamientoodesconexincuandose presenten condiciones de funcionamiento peligrosas. Dentrodeloslmitesprcticos,noserequierenisepermite laintervencinmanualdeningunodelosdispositivosde seguridad para poner en marcha o manejar el equipo. Elsistemadealarmasufuncineseldellamarlaatencin deloperariosobreunasituacinconcretadeterminada.Las alarmassirvenparaindicaranomalasenelfuncionamiento delequipo,situacionespeligrosasoerroresenelmanejo,y antetodo,pararevelarlaexistenciadecircunstancias anormales que puedan extraar un peligro prximo o remoto. Lamayorpartedelasplantasdeenergaelctricadevapor constandetreszonasprincipales:Lacaldera,elTurbo generadorylosinterruptoresqueantiguamenteestaban situadosenformacontinuaseparadasporunasparedes cortafuego.Actualmenteestnenungranedificioabierto que aloja al turbo generador y sus aparatos de condensacin a un lado y la sala de calderas en otro lado. Con respecto a las paredes que soportan el techo del edificio deturbinaenlaparteexterior,sitienenresistenciadedos horas;talesparedesanti-fuegononecesitanserdemayor espesor que las requeridas normalmente 2.4.Seleccin de Materiales y Accesorios La seleccin de materiales y accesorios: como son tuberas, codos, te,reducciones,vlvulas,bridas,etc.;queseemplearanenla construccindelSistemaContraIncendioparaunaCentral Trmica, se lo hizo en base a normas establecidas para garantizar su calidad, durabilidad y condiciones detrabajos. Seempletuberasdeaceroalcarbonosoldadasysincosturas, que cumplen con la norma ASTM A795. As como tuberas de acero al carbono soldadas y sin costuras, que cumplen con la norma ASTM A53. Respectoalasunionessoldadasqueseusfueronlasquese ajustaron a la norma AWS D109. Lasunionesroscadasutilizadasparadimetrosmenoresde3, cumplen con las normas ANSI/ASMEB1. 201 Tambinseutilizenlaconstruccindelsistema,uniones VICTAULIC normalizadas por la ULFM. Lasvlvulasdecompuertas,mariposas,cheques,angulares; tambin se utilizaron lasnormalizadas por la ULFM. Acontinuacinserepresentarloscuadrosdematerialesysus caractersticasqueseutilizparalaconstruccindelSistema Contra Incendio de la Central Trmica.TABLA 6 LISTADO DE MATERIALES Y ACCESORIOS SISTEMA CONTRA INCENDIOS CENTRAL TRMICAINSTALACIN DE RED EXTERIOR CON TOMAS DE 2 temsDescripcinProcedenciaCantidadUnidad Tuberas de acero al carbono sin costura 1SCH # 10 12U.S.A170.50mts. 2SCH # 10 10U.S.A47.00mts. 3SCH # 108U.S.A50.50mts. 4SCH # 406U.S.A723.25mts. 5SCH # 404U.S.A169.50mts. Codos 90,para soldar SCH # 40 6 12U.S.A4u. 7 10U.S.A4u. 86U.S.A1u. 94U.S.A3u 10 2 U.S.A6u. Te para soldar 11 12U.S.A2u. 1210U.S.A2u. 13 8U.S.A1u. 14 6U.S.A7u. 15 4U.S.A2u. Reducciones 1612 x 10U.S.A5u. 1712 x8U.S.A1u. 1812 x6U.S.A1u. 1912 x4U.S.A2u. 2010 x8U.S.A1u. 218 x4U.S.A9u. 226 x4U.S.A5u. 2310x4U.S.A1u. 246x 2 U.S.A1u. Pinturas 25Rojo brillanteEcuador40glns. 26Anticorrosivo grisEcuador20glns. Materiales para tuberas enterradas 27Cinta asflticaEcuador116mts. 28Zanja para enterrar tuberasEcuador116mts 29Relleno y compactacinEcuador116mts 30ArenaEcuador46.4mts Soportes 31Bloques de hormign c/5mts.Ecuador160u. 32Bridas 8 huecos 6U.S.A15u. 33Bridas 8 huecos 4U.S.A132u. 34Bridas ciegas 4U.S.A6u. Accesorios proteccin contra incendio UL 35Siamesas 6 x 2 x 2 U.S.A1u. 36Cheque bridadoU.S.A1u. 37Hidrante con base 4U.S.A5u. 38Gabinetes de mangueras de 2 exteriorU.S.A5u. 39Vlvulas de compuerta 12U.S.A5u. 40Vlvulas de compuerta8U.S.A1u. 41Vlvulas de compuerta4U.S.A4u. 42Vlvulas cheque 12U.S.A2u. 43Vlvulas mariposa 12 y 4U.S.A2u. 44Vlvulas compuerta 2 U.S.A2u. TABLA 7 LISTADO DE MATERIALES Y ACCESORIOS SISTEMA CONTRA INCENDIOS CENTRAL TRMICA REAQUEMADORES CALDERA # 2 temsDescripcinProcedenciaCantidadUnidad ATubera deacero al carbono sin costura SCH # 40 1 4U.S.A12mts 2 3U.S.A18mts 3 2 U.S.A12mts 4 2U.S.A12mts 5 1 U.S.A66mts BAccesorios de acero al carbono sin costura Codos de 90, para soldar SCH # 40 6 3U.S.A2u. 7 2U.S.A1u. 8 1 U.S.A10u. Codos de 45, para soldar SCH # 40 9 3U.S.A4u. CTe para soldar SCH # 40 10 3U.S.A1u. DTe roscable 3U.S.A3u. 11 2 U.S.A2u. 12 2U.S.A2u. 13 1 6u. EReducciones negras, para soldar SCH # 40 14 4 x 3U.S.A1u. 15 3 x 1 U.S.A2u. 16 2 x 2U.S.A2u. 17 2 x 1 U.S.A6u. 18 3 x 2 U.S.A2u. FBushing negro para soldar SCH # 40 19 1 x U.S.A16u. GRociadores bulbo color verde, rosca NPT K= 8 U.S.A16u. HVlvula control bridada 1 U.S.A2u. ISoportes varios tiposEcuador34u. JSoldadura 6011- 1/8Ecuador10kgs. KSoldadura 7018 1/8Ecuador10kgs. TABLA 7 LISTADO DE MATERIALES Y ACCESORIOS SISTEMA CONTRA INCENDIOS CENTRAL TRMICA REAQUEMADORES CALDERA # 3 temsDescripcinProcedenciaCantidadUnidad Tuberas de acero al carbono sin costura SCH #40 1 4U.S.A42mts. 2 3U.S.A12mts. 3 2 U.S.A9mts. 4 2U.S.A9mts. 5 1 U.S.A36mts. 6 U.S.A6mts. Accesorios de acero al carbono sin costura Codos de 90, para soldar SCH # 40 6 4U.S.A2u. 7 3U.S.A1u. 8 1 U.S.A14u. Codos de 45, roscados 9 3U.S.A4u. Te para soldar SCH # 40 10 6U.S.A1u. 11 4U.S.A3u. 12 1 U.S.A5u. Te roscable 13 3U.S.A3u. 14 2 U.S.A1u. 15 2U.S.A1u. 161 U.S.A5u. Te cruz roscable 17 3U.S.A1u. 18 2 U.S.A1u. 19 2U.S.A1u. Reducciones negras, para soldar SCH #40 20 4 x 3U.S.A2u. 21 3 x 1 U.S.A5u. 22 2 x 1 U.S.A3u. 23 2 x 1 U.S.A3u. 24 2 x 22u. 25Tapn roscado 1 U.S.A2u. 26Bushing 1 x U.S.A16u. 27Vlvula bridadade control 4U.S.A1u. 28Unin victaulic 4U.S.A2u. TABLA 8 LISTADO DE MATERIALES Y ACCESORIOS SISTEMA CONTRA INCENDIO CENTRAL TRMICA INSTALACIN DE ROCIADORES ABIERTOS RESERVORIO DE ACEITE A TURBINAS I - II temsDescripcinProcedenciaCantidadUnidad Tuberas de acero al carbono sin costura SCH # 40 1 4U.S.A70mts. 2 3U.S.A12mts. 3 2U.S.A36mts. 4 1 U.S.A24mts. Accesorios de acero al carbono sin costuraSCH # 40 Codos de 90, para soldar SCH # 40 5 4U.S.A5u. 6 2U.S.A8u. 7 1 U.S.A8u. Tes, para soldar SCH # 40 8 4U.S.A1u. Tes, con rosca NPT 9 2U.S.A14u. 10 1 U.S.A6u. Reducciones negras pera soldar SCH # 40 11 6 x 4U.S.A6u. 12 2 x U.S.A40u. 13 1 x U.S.A32u. Pinturas 14Rojo brillanteEcuador8glns. 15Anticorrosivo grisEcuador6glns. Soportes 16MetlicosEcuador8u. 17Bloques hormignEcuador2u. Bridas 4U.S.A4u. Rociadores abiertos rosca NPT U.S.A12u. Vlvula de inundacin con sensor Trmico U.S.A1u. TABLA 9 LISTADO DE MATERIALES Y ACCESORIOS SISTEMA CONTRA INCENDIO CENTRAL TRMICA GABINETES DE 1 EN EL EDIFICIO DE TURBINAS temsDescripcinProcedenciaCantidadUnidad Tuberas de acero al carbono sin costura SCH # 40 1 4U.S.A90mts. Accesorios de acero al carbono sin costura Codos de 90, para soldar SCH # 40 2 4U.S.A15u. Codos de 45, para soldar SCH # 40 3 4 U.S.A4u. Tes, para soldar SCH # 40 4 6U.S.A1u. 5 4 U.S.A2u. Reducciones negras, para soldar SCH # 40 6 6 x 4 U.S.A2u Pinturas 7Rojo brillanteEcuador4glns. 8Anticorrosivo grisEcuador3glns. Soportes 9Bloques de hormignEcuador4u. 10MetlicosEcuador25u. Unin victaulic 4U.S.A6u. Soldaduras11Soldadura 6018 1 /8 Ecuador20u. 12Soldadura 7018 -- 1/8Ecuador20u. TABLA 10 LISTADO DE MATERIALES Y ACCESORIOS SISTEMA CONTRA INCENDIOS CENTRAL TRMICA INSTALACIN DE ROCIADORES ABIERTOS TRANSFORMADORES 1, 2 y 3 temsDescripcinProcedenciaCantidadUnidad Tuberas de acero al carbono sin costura 1 8U.S.A21mts. 2 6U.S.A33mts. 3 4U.S.A28.5mts. 4 3U.S.A96mts. 5 2 U.S.A21mts. 6 2U.S.A96mts. 7 1 U.S.A18mts. 8 1 U.S.A24mts. 9 1U.S.A48mts. Accesorios de acero al carbono sin costura Codos de 90, para soldar SCH # 40 10 6U.S.A5u. 11 4U.S.A15u. Codos de 45, con rosca NPT - SCH # 40 12 3U.S.A25u. 13 2 U.S.A12u. 14 2U.S.A64u. 15 1 U.S.A12u. 16 1 U.S.A2u. 17 1U.S.A21u. Reducciones negras 18 8 x 6U.S.A3u. 19 6 x 4U.S.A16u. 20 4 x 3U.SA5u. 21 3 x 2 1/2U.S.A6u. 22 3 x 1 1/2U:S:A20u. 23 2 1/2 x 2U.S.A10u. 24 2 1/2 x 3/4U.S.A10u. 25 2 x 3/4U.S.A156u. 26 2 x 1 1/2U.S.A5u. 27 1 1/2 x 1 1/4U.S.A16u. 28 1 1/2 x3/4U.S.A5u. 29 1/2 x1U.S.A2u. 30 1 1/4 x 1U.S.A20u. 30 1 1/4 x 3/4U.S.A10u. 31 2 x 1U.S.A10u. 32 1 x 3/4U.S.A156u. 33 3 x 2U.S.A5u. 34 6 x 3U.S.A16u. 35 6 x 4U.S.A5u. Pinturas 37Rojo brillanteEcuador16glns. 38Anticorrosivo grisEcuador5glns. Soportes varios 39MetlicosEcuador20u. 40Bloques de hormignEcuador10u. Bridas para soldar 150 psiSCH 40 4 U.S.A10u. Rociadores abiertos, rosca NPT K= 4.9 U.S.A156u. Vlvulas de inundacin con sensor trmico U.S.A5u. TABLA 11 LISTADO DE MATERIALES Y ACCESORIOS SISTEMA CONTRA INCENDIO CENTRAL TRMICA INSTALACIN DE EQUIPOS DE BOMBEO temsDescripcinProcedenciaCantidadUnidad 1Construccin de la sala de bomba U.S.A 2Bomba horizontal 3000gpm/160 psi , elctrica con tableros y accesorios. U.S.A1u. 3Bomba horizontal 3000gpm/160 psi, a diesel con tableros y accesorios. U.S.A1u. 4Bomba Jockey 12gpm; 200psi mximo elctrica con tableros y accesorios. U.S.A1u. 5Tablero general de supervisin delSistema. U.S.A1u. Accesorios de proteccin contraIncendio. U:S.Au. 6Vlvulas de compuerta, eje ascendente 12 U.S.A5u. 7Vlvula cheque horizontal 12 U.S.A5u. 8Tes de 12 U.S.A5u. 9Codos de 12U.S.A5u. 10Bridas de 12U.S.A4u. 11Tuberas de acero SCH# 40, 12 U.S.A32mts. TABLA 12 LISTADO DE MATERIALES Y ACCESORIOS SISTEMA CONTRA INCENDIO CENTRAL TRMICA EQUIPOS DE ESPUMA PARA EL TANQUE BUNKER # 1 A Y B temsDescripcinProcedenciaCantidadUnidad Tuberas de acero al carbono sin costura 1SCH # 40 8U.S.A120mts. 2 6U.S.A44mts. 3 4U.S.A177mts. 4 3U.S.A280mts. 5 2 U.S.A6mts. Accesorios de acero al carbono sin costura Codos de 90, para soldar SCH # 40 U.S.A6u. 6 8U.S.A6u. 7 4U.S.A9u. 8 3U.S.A5u. Ts, para soldar SCH # 40 9 8U.S.A1u. 10 6U.S.A2u. 11 4U.S.A1u. 12 3U.S.A2u. Reducciones SCH #40 13 6 x 4U.S.A2u. 14 3 x 1 U.S.A4u. Pinturas 15Rojo brillanteEcuador20glns. 16Anticorrosivo grisEcuador16glns. Materiales tuberas enterradas 17Cinta asflticaEcuador26mts3. 18Zanja para enterrar tuberas Ecuador26mts3. 19Relleno y compactacinEcuador26mts3. 20ArenaEcuador11mts3. Soportes 21Bloques de hormign cada 5 mts. Ecuador100u. 22Bridas para soldar 8U.S.A2u. 23Bridas para soldar 4U.S.A2u. Accesorios de proteccin contra incendio 24Tanque proporcionador de espuma U.S.A1u. 25Sustancia espumosaU.S.A1u. 26Cmara productora de espuma FC 400 U.S.A3u. 27Deflector slido FC 400U.S.A3u. 28Adaptador de montaje FC 400 U.S.A3u. 29Proporcionador entre bridas U.S.A1u. 30Vlvulas angulares de 1 U.S.A4u. 31Vlvula de compuerta de 4U.S.A1u. 32Vlvula de compuerta de 8U.S.A1u. TABLA 13 LISTADO DE MATERIALES Y ACCESORIOS SISTEMA CONTRA INCENDIO CENTRAL TRMICA EQUIPOS DE ESPUMA PARA CONTROL TANQUES DIARIO # 2 Y # 3 temsDescripcinProcedenciaCantidadUnidad Tuberas de acero al carbono sin costura SCH # 401 4U.S.A288mts. Accesorios de acero al carbono SCH # 40 2Codos de 90 para soldar de 4 U.S.A25u. 3 Tes para soldar SCH # 40U.S.A3u. Pinturas 4Rojo brillanteEcuador16glns. 5Anticorrosivo grisEcuador8glns 6Bridas para soldarU.S.A8u. Materiales para tuberas enterradas 7Cinta asflticaEcuador12mts.3 8Zanja para enterrar tuberaEcuador12mts.3 9Relleno y compactacinEcuador12mts 3 10ArenaEcuador5mts.3 Soportes 11Bloques de hormign cada 5mts.Ecuador60u. Accesorios de proteccin contra incendio UL 12Cmaras productoras de espumaU.S.A4u. 13Deflector slido FC 400U.S.A4u. 14Adaptador de montaje FC 400U.S.A4u. 15Vlvulas de compuerta de 4U.S.A2u. 16Vlvula de 4U.S.A1u. TABLA 14 LISTADO DE MATERIALES Y ACCESORIOS SISTEMA CONTRA INCENDIO CENTRAL TRMICA TANQUE METLICO DE 1400 METROS CBICOS PARA AGUA temsDescripcinProcedenciaCantidadUnidad 1Diseo del tanqueEcuador---------- 2Estudio de sueloEcuador---------- 3Hincada de pilotes y construccin de la base Ecuador1u. 4Construccin de tanque metlicoEcuador1u. 5PruebasEcuador---------- 6Fiscalizacin de obraEcuador---------- TABLA15 LISTADO DE MATERIALES Y ACCESORIOS SISTEMA CONTRA INCENDIO CENTRAL TRMICA INSTALACIN DE ROCIADORES ABIERTOS TRANSFORMADORES temsDescripcinProcedenciaCantidadUnidad Tuberasde acero al carbono sin costura SCH # 40 1 8U.S.A21mts. 2 6U.S.A33mts. 3 4U.S.A28.5mts. 4 3U.S.A96mts. 5 2 U.S.A21mts. 6 2U.S.A96mts. 7 1 U.S.A18mts. 8 1 U.S.A24mts. 9 1U.S.A48mts. Accesorios de acero al carbono sin costura SCH # 40 Codos de 90, para soldarSCH # 40 10 6U.S.A5u. 11 4U.S.A15u. Codos de 45, con rosca NPT 12 3U.S.A25u. 13 2 U.S.A12u. 14 2U.S.A64u. 15 1 U.S.A12u. 16 1 U.S.A2u. 17 1U.S.A21u. Reducciones negras para soldar SCH #40 18 8 x 6U.S.A3u. 19 6 x 4U.S.A3u. 20 4 x 3U.S.A6u. 21 3 x 2 U.S.A38u. 22 3 x 1 U.S.A36u. 23 2 x 2U.S.A6u. 24 2 x U.S.A12u. 25 2 x U.S.A3u. 26 2 x 1 U.S.A6u. 27 1 x 1 U.S.A6u. 28 1 x U.S.A48u. 29 1 x 1U.S.A6u. 30 1 x1U.S.A18u. 31 1 x U.S.A13u. 322 x 1U.S.A7u. 331 x U.S.A18u. 34 3 x 2U.S.A3u. 356 x 3U.S.A7u. Pintura 36Rojo brillanteEcuador16glns. 37Anticorrosivo grisEcuador5glns. Soportes varios 38MetlicosEcuador20u. 39Bloques de hormignEcuador10u. Bridas para soldar 150 psi U.S.A10u. 4 Rociadores abiertos, rosca NPT , K= 4.9 U.S.A156u. Vlvula de inundacin con sensor trmico U.S.A5u. CAPTULO 3 3. CLCULOS Y SELECCIN DE BOMBAS CONTRAINCENDIO. Estanorma(NFPA20)establecerequisitosparaeldiseoyla instalacin de estas bombas que pueden ser de una o ms etapas, de eje horizontal o vertical, adems de los motores y equipos asociados. La norma (NFPA 20) alienta continuar con el record de excelencia que hasidoestablecidoparalainstalacindebombascentrifugasyque cubre las necesidades de la tecnologa en constante cambio. 3.1.ClculosyAplicacindeParmetrosparalaSeleccindeBombas Contra Incendio Lasbombascontraincendiosseempleanfrecuentementepara complementarlaaportacindelossistemasdeconduccin pblicos, depsitos de gravedad, embalses, depsitos a presin u otras fuentes. Elusodelasbombascontraincendiohaevolucionadoconel tiempo y por necesidad de modernos sistemas de proteccin como los rociadores automticos, que exigen mayor suministro de agua. Esasqueenelpresentelasbombasdeincendionormalson centrifuga. Susolidez,fiabilidad,fcilmantenimientoycaractersticas hidrulicas;ascomolavariedaddeformasdeaccionamiento (motoreselctricos,turbinasdevaporymotoresdecombustin interna),handejadopostergadaaotrostiposdebombasque existanantes.Lascaractersticasdestacablesdelasbombas centrifugas, verticales u horizontales son: La relacin entre el caudal y la presin (altura de impulsin) a la velocidad constante en el sentido de que al aumentar la presin se reduce el caudal. Lasbombasdedesplazamientopuedenmantenersu capacidadnominalacualquierpresin,sisupotenciaes adecuadaparahacerfuncionarlabombaalavelocidad nominalysilabomba,losacoplamientosylastuberas puedensoportar la presin. Generalmenteseconsideracomotamaodeunabomba centrifugahorizontalaldimetrodelorificiodedescarga,a vecesseindicaeltamaoporlosdimetrosdelasbridas de las tuberas tanto de salida como de aspiracin. Eltamaodelasbombasverticalesdeturbinasesel dimetro de la columna de la bomba. Ademsse tiene que considerar potencia efectiva frente a descarga(potenciaencaballosdevaporfrenteagalones por minuto). Rendimientofrenteadescarga(potenciatil/potencia empleada frente a galones por minuto). Ademsenlaseleccindebombasexistenotros parmetros como velocidad especifica que es el ndice para el tipo de bomba, el NPSH presin de aspiracin positiva neta. LanormadelaNFPAparabombasdeincendioesla20, adems existen otras que ayudan a seleccionar en la mejor formalasbombascomo:laNFPA21queserefierea mantenimientodebombasdevapor;laNFPA24parala proteccinexterior (redesexteriores de tuberas). EnestecaptulosehacereferenciaalaNormaNFPA20quese relaciona con la seleccin e instalacin de bombas para suministro de agua para proteccin privada contra incendio. Elpropsitodeestanormaesproveerungradorazonablede proteccin contra el fuego, para la vida y propiedades a travs derequerimientosdeinstalacindebombascentrifugascontra incendiobasadosenprincipiosdeingeniera,informacinde prueba y experiencia en campo. 3.1.1.Caudal El caudal de un lquido a travs de un orificio puede expresarse en funcin de la velocidad y de la superficie de la seccin transversal de la corriente, siendo la relacin bsica. Q=av(3.1.1.a) Si se conoce que: v = 2ghQ=a 2gh Para d en pulgada y Q en galones/minuto 2dQ= 60x7.48x 64.4h4x144(3.1.1.b) Adems si h=2.31 pies, el caudal Q en galones/minuto ser: ( )( )( )2Q= 448.8 o.ooo546d 12.2 Pv 2Q= 29.83d Pv (3.1.1.c) Enunidadesmtricasdencm,PvenKg./cm,dedondeQen Litro/min, ser:. 2Q= 66d Pv (3.1.1.d) Sipormediodeexperimentosdelaboratoriosehademostrado queel:coeficientedevelocidadnormalizado(Cv)es0.98y(Cv) para un tubo cilndrico corto es igual a 0.82. Untuboacopladoaunorificiodesumismodimetroycon longitudde2vecesaldeltubo,sellamatubocorto normalizado. Para algunas bocas de salida diseadas de modo que la superficie realdelaseccintransversaldelchorroseamenorquela superficiedelorificio,aestadiferenciaesloquesellama coeficientesdecontraccinCc,porlotantoestevarade acuerdo al diseo y la calidad del orificio o boquilla. En orificios con aristas vivas, el valorCc es aprox. 0.62 En la prcticaCv yCc pueden cambiarse en un solo coeficiente de descarga ( Cd). C =C Cv cd 2Q= 29.83C d PvdGlns /min. (3.1.1.e). 2Q= 66C d PvdLitros/min. (3.1.1.f) Para caudal tericoCd=1 Elcaudalsemidepormediodecontadorescalibradoso recipientestarados.Lapresin(Pv)develocidadse mideconun tubo de PITOT. El principio de Venturi tiene varias aplicaciones en la lucha contra el fuego. El tubo de Venturi es esencialmente una estrangulacin o estrechamientodeunatubera.Enlapartemsestrechala velocidaddebesermayorqueeneltuboprincipalysegnel teoremadeBernoulli,lapresindebesercorrespondientemente menor.ElprincipiodeVenturi,talcomoseaplicaalmedidorde Venturi, para uso en la medicin de caudales en tuberas cerradas a presin. 3.1.2.Cabezal o Presin Total Encualquierpuntodeunsistemadetuberaquecontengaagua en movimiento existe una altura piezomtricahp (presin normal), queactaperpendicularalasparedesdeltubo, independientementedelavelocidadyunaalturadevelocidadhv (presin debida a la velocidad) que acta paralelamente a la pared del tubo pero que no ejerce ninguna presin contra la misma. De all que el cabezal o presin total H es: H=h +hv p 2V H= 0.433h +0.433p2g (Lbs. /in) 2VH= 0.1h +0.1p2g(Kg /cm) Paraunabombalapresintotalocabezaleslaenerga transmitida al lquido al pasar por la misma. H=h +h - h - hs vsd vd (3.1.2.a) 3.1.3.Velocidad Especifica ( Ns) Lavelocidadespecificadeunabombacentrifugaesigualal nmero de revoluciones por minuto de un rodete geomtricamente semejante,quedescargaungalnporminuto(31m seg )conuna altura total de un pies (1m). La formula de la velocidad especfica de una bomba centrifuga es: rpmxgpmN = s1/4H(3.1.3.a) Lavelocidadespecifica( Ns)esunndiceparaeltipodebomba. La experiencia demuestra que la velocidad especfica es una gua tilparadeterminarlaalturamximadeaspiracinalapresin mnima de aspiracin.

Los rodetes para altas presiones normalmente tienen velocidades especficasbajas,mientrasquelasdebajaspresionestienen velocidades especficas altas. Cuando la altura de aspiracin excede 15 pies (4.6m), pudiera ser necesario disponer de una bomba mayor pero de menor velocidad. Cuandolaalturadeaspiracinesbajaexistepresinpositivade aspiracin,puedeemplearseunabombamspequeaperode mayorvelocidad. 3.1.4.Presin de Aspiracin Positiva Neta (NPSH). Eslapresinquehacequeellquidofluyaatravsdelatubera de aspiracin hacia el odo del rodete de la bomba. La bomba por s mismo no es capaz de elevar el agua y por ello la presindeaspiracindependedelanaturalezadel abastecimiento. Silabombatomaaguadeunnivelmsbajodesuposicin,la presindeaspiracineslaatmosfricamenoslaalturade elevacin de la bomba. Sielniveldelaguaestuvieraporencima delabomba,lapresin de aspiracin es la atmosfrica ms la presin esttica. Lalecturadelapresinenlabridadeentradaaunabombacon elevacin,sonnegativarespectoalmanmetro,peropositivas cuandoserefierenalapresinabsoluta;deaquresultala expresinpresindeaspiracinpositivanetaNPSH,(lapresin absoluta es la del manmetro ms la baromtrica). Cuando el agua est encima de la bomba: NPSH=Presinatmosfrica,enpies(m)+presinestticade aspiracinenpies(m)prdidasdefriccinentuberasy accesorios, en pies (m) presin de vapor del liquido en pies (m). Cuando el nivel del agua est por debajo de la bomba: NPSH= Presin atmosfrica en pies (m ) altura esttica en pies (m) prdidas de friccin en tuberas y accesorios, en pies (m) presin de vapor del liquido, en pies (m). Losfabricantesdebombassuministranconsusproductoslas curvas de NPSH frente a galones por minuto; ver Fig. (3.2) Encualquierinstalacindebombeo,elNPSHdisponibleenel sistemadebeserigualomayoralNPSHdelabombaalas condiciones de funcionamiento deseadas. SIelNPSHfuesemayoralNPSHdelsistema,debede modificarseel dispositivodeaspiracinodisponerdeunabomba de caractersticas ms adaptadas a esas condiciones. LaNormaNFPA20recomiendaquelaalturatotaldeaspiracin (prdidas por friccin y accesorios, ms la altura esttica) no debe excederde15pies(4.6m)alniveldelmar,estacifradebe reducirseenunpiesporcadamilpiesdealtitudenelpuntode instalacinde la bomba (1m por cada 1000m de altitud). 3.1.5.Cavitacin Estefenmenocomplejopuedesucederenlasbombas centrifugasoencualquierotroequipo