Manual de instalaciones mecanicas

Manual de Instalaciones Mecnicas

Facultad de Ingeniera Veracruz. Dr. A. Vidal

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UNIDAD I

ELEMENTOS DE LAS INSTALACIONES MECNICAS



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INTRODUCCIN

En funcin de conocer los elementos de las instalaciones mecnicas, esta unidad tiene como objetivo que el alumno conozca, las normas y procedimientos de diseo, fabricacin y aplicacin de las tuberas, para que sea capaz de disear una red de tuberas por medio de elementos y conexiones que ayuden a la instalacin de la misma.

Dentro de esta unidad, el alumno debe aprender la utilizacin adecuada de los diferentes tipos de tuberas, las caractersticas principales para disear un sistema de tubera y conocer los elementos principales para lograr una buena instalacin.

El alumno estudiar tambin los diferentes tipos de vlvulas y sus accesorios que se utilizan en las instalaciones hidrulicas, de gas y de refrigeracin, as como tambin las conexiones que deben de usarse en este tipo de instalaciones.



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1 TUBERAS La tubera es un conducto que cumple la funcin de transportar agua u otros fluidos. Se suele elaborar con materiales muy diversos. Cuando el lquido transportado es petrleo, se utiliza la denominacin especfica de oleoducto. Cuando el fluido transportado es gas, se utiliza la denominacin de gasoducto. Tambin es posible transportar mediante tubera materiales que, si bien no son un fluido, se adecuan a este sistema, p. ej. Hormign, cemento, cereales, documentos encapsulados, etc. Cada sistema de tuberas, as como sus componentes, se han diseado para cubrir las necesidades del servicio donde se utilizarn. Los factores principales que determinan el tipo de material a utilizar, los tipos de vlvulas, accesorios y muchos otros detalles constructivos son:

Las caractersticas del fluido que circular por la red de tuberas: p. ej. la mezcla amoniaco-agua no deber circular por tuberas de cobre, bronce o latn porque dicha solucin reacciona con dichos materiales provocando el deterioro inmediato.

Las presiones y temperaturas de trabajo: se deber conocer principalmente la presin de trabajo para elegir la tubera del espesor adecuado (cdula para tuberas de acero o uso sanitario/hidrulico o elctrico para tuberas de PVC o tipos K, L, etc., para tuberas de cobre). Los nmeros de cdula estn relacionados con la presin permisible de operacin y el esfuerzo del acero en la tubera. El rango de nmeros de cdula va de 10 a 160.

El gasto (flujo volumtrico total ) del fluido

El caudal (flujo msico) del fluido

Existen tres mtodos de fabricacin de tubera.

Sin costura: La tubera se forma a partir de un lingote cilndrico el cul es calentado en un horno antes de la extrusin. En la extrusin el lingote cilndrico se deforma con rodillos y posteriormente se hace el agujero mediante un mandril (perforador). La tubera sin costura es la mejor para la contencin de la presin gracias a su homogeneidad en todas sus direcciones. Adems es la forma ms comn de fabricacin y la ms comercial.

Con costura longitudinal: Se parte de una lmina de chapa la cual se dobla dndole la forma a la tubera. La soladura que une los extremos de la chapa doblada cierra el cilindro. Por tanto es una soldadura recta que sigue toda una generatriz. Variando la separacin entre los rodillos se obtienen diferentes curvas y con ello diferentes dimetros de tubera. Esta soldadura ser la parte ms dbil de la tubera y marcar la tensin mxima admisible.



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Con soldadura helicoidal o en espiral: La metodologa es la misma que el punto

anterior con la diferencia de que la soldadura no es recta sino que recorre la tubera siguiendo la tubera como si fuese roscada.

Dimetros nominales y reales.

El termino nominal se refiere a una medida estndar o aproximada en pulgadas para seleccionar tuberas o accesorios pero que no coincide con los dimetros interiores y exteriores de stos, pero es la forma correcta de solicitarlos a los proveedores, logrando brindar ms informacin referente a la cedula o al dimetro interior real. En la tabla F1 se muestra en la primer columna el dimetro nominal de tuberas de acero cedula 40 y en la columna 2 y 4 se muestra los dimetros exteriores e interiores reales. Tabla F1 cedula 40

1.1 TIPOS DE TUBERA TUBERAS DE ACERO AL CARBN La tubera de acero al carbn es la eleccin para aplicaciones de alta presin. Existen con o sin costura ya sea soldable o roscable (Fig. 1.1). Usos: conduccin de lquidos, aire o vapor Cumple con las normas ASTM (American Society for Testing Materials) y NMX (Norma Mexicana)

Fig. 1.1 Tuberas de acero al carbn

Tamao nominal

de la tubera (pulg)

Dimetro exterior

(pulg) (mm)

Grosor de pared

(pulg) (mm)

Dimetro interior

(pulg) (ft) (mm)

rea de flujo

(ft2) (m2)

1/8 1/4 3/8 1/2 3/4 1

1 1/4 1 1/2

2

0.405 0.540 0.675 0.840 1.050 1.315 1.660 1.900 2.375

10.3 13.7 17.1 21.3 26.7 33.4 42.2 48.3 60.3

0.068 0.088 0.091 0.109 0.113 0.133 0.140 0.145 0.154

1.73 2.24 2.31 2.77 2.87 3.38 3.56 3.68 3.91

0.269 0.364 0.493 0.622 0.824 1.049 1.380 1.610 2.067

0.0224 0.0303 0.0411 0.0518 0.0687 0.0874 0.1150 0.1342 0.1723

6.8 9.2

12.5 15.8 20.9 26.6 35.1 40.9 52.5

0.000394 0.000723 0.00133 0.00211 0.00370 0.00600 0.01039 0.01414 0.02333

3.660 x 10-5 6.717 x 10-5 1.236 x 10-4 1.960 x 10-4 3.437 x 10-4 5.574 x 10-4 9.653 x 10-4 1.314 x 10-3 2.168 x 10-3



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TUBERAS GALVANIZADAS Las tuberas galvanizadas son utilizadas principalmente para la conduccin de agua, gas y aire. Para conduccin de tipo industrial y estructural. La tubera galvanizada tiene alta resistencia a la corrosin ya que tiene una capa de zinc que es aplicada por medio del proceso de galvanizado por inmersin caliente. (Fig. 1.2) Usos: conduccin de lquidos, aire o vapor Cumple con las normas ASTM y NMX

Fig. 1.2 tubera galvanizada TUBERAS DE COBRE Son ampliamente usadas en diferentes tipos de procesos y su seleccin depende de la aplicacin de consideraciones ambientales, presin del fluido y las propiedades de ste. A continuacin se da una descripcin breve de los tres tipos principales de tubera de cobre rgido.

Tuberas tipo k: Se emplea comnmente para las lneas de suministro de gas LP y natural debido a que soportan presiones relativamente altas. Se pueden emplear tambin para transportar agua, combustibles y aire comprimido se fabrican bajo la Norma ASTM B88.

Fig. 1.3 Tubera tipo k

Tuberas tipo L: preferentemente empleadas en instalaciones sanitarias para agua potable; gas, vapor, lubricantes y diversas aplicaciones industriales o a la intemperie, empotradas o enterradas.

Fig. 1.4 Tubera tipo L

Tuberas tipo M: La tubera rgida de cobre se fabrica bajo la Norma ASTM B88. Se usa en instalaciones domiciliarias de Agua fra y caliente en casa de habitacin y edificios, donde no se exceda de las presiones de trabajo a las que fue diseada as como, de las velocidades del fluido de 3m/seg, evitando con ello un desgaste prematuro por el efecto de erosin-corrosin en la pared de la tubera.

Fig. 1.5 Tubera tipo M



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TUBERA DE COBRE FLEXIBLE

Las caractersticas de las tuberas de cobre flexible difieren de tuberas rgidas, precisamente en el temple dado en su proceso de fabricacin; por lo tanto, las condiciones de uso sern diferentes an cuando las tuberas de los dos temples sean parte de una misma aleacin. Las tuberas de cobre flexible a diferencia de las rgidas se identifican solamente por el mallado (bajo relieve), el color en este caso no se usa y se marca solamente el tipo de tubera. Fig. 1.6 Tubera de cobre flexible

Aplicaciones

En rollos, por su ductibilidad y fcil adaptacin con un mnimo de uniones, en redes para calefaccin; reas de superficie irregular o con obstculos, sin necesidad de removerlos. Cada tubera est identificada con su medida nominal y tipo.

OTROS TIPOS DE TUBERA FLEXIBLE

Este tipo de tuberas se fabrican de diferentes materiales y tienen aplicaciones tales como: salidas de motores, utilizacin para zonas donde es difcil usar tubera rgida, as como en las zonas ssmicas.

Fig. 1.7 tubera Flexible

Otros tipos de tuberas y sus uniones.

Tubing: Son tuberas de dimetro pequeo de 2 pulgadas mximas, construidas regularmente de acero inoxidable para usos de sistemas de aire acondicionado automotriz, intercambiadores de calor, diseo de experimentos en laboratorios o como uniones a mangueras hidrulicas.

1.2 CAPILARES

Son utilizados para el control del refrigerante en equipos pequeos en aplicaciones de aire acondicionado, equipos de refrigeracin domstica y vitrinas para refrigeracin comercial.

Fig. 1.8 Tubing

Fig. 1.9 capilares



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Un tubo capilar es una longitud de tubo cuyo dimetro interno se mantiene dentro de unas tolerancias muy pequeas. Este se emplea como un orificio fijo para desempear la misma funcin que la vlvula de expansin (disminuir presin y temperatura), separando los lados de alta y baja presin del sistema y controlando la alimentacin de refrigerante lquido. El tubo capilar por carecer de partes mviles, es simple y est exento de averas si se mantiene libre de materiales extraos. Un tubo capilar es de dimetro muy pequeo y es necesario que est limpio y seco, siendo requisito indispensable que la unidad sea sellada en la fbrica.

Fig. 1.10 Tubo capilar

Aplicacin del capilar en una vlvula termo-esttica.

Controla mediante un orificio el flujo del refrigerante lquido en el evaporador, segn se requiera, mediante un vstago y asiento de tipo de aguja que vara la abertura. La aguja est controlada por un diafragma sujeto a tres fuerzas. La presin del evaporador es ejercida debajo del diafragma y tiende a cerrar la vlvula. La fuerza del resorte de sobrecalentamiento es ejercida debajo del diafragma en la direccin de cierre. Opuesta a estas dos fuerzas se encuentra la presin ejercida por la carga en el bulbo trmico que est unido al tubo de succin a la salida del evaporador; esta carga, es el mismo refrigerante que est siendo utilizado en el sistema. (Fig. 1.11)

Con la unidad en funcionamiento el refrigerante en el evaporador se evapora a presin y temperatura de saturacin. Durante el tiempo que el bulbo trmico est expuesto a una temperatura superior, ste ejercer una presin ms elevada que la del refrigerante en el evaporador y, por consiguiente, el efecto neto de estas dos presiones producir la apertura de la vlvula. El resorte de sobrecalentamiento tiene una presin fija que hace que la vlvula se cierre siempre que la diferencia neta entre la presin de bulbo y la presin del evaporador sea inferior a la fijada para el resorte de sobrecalentamiento.

A medida que se eleva la temperatura del gas refrigerante que abandona el evaporador (un aumento en el sobrecalentamiento) la presin ejercida por el bulbo trmico colocado en la salida del serpentn se aumenta y el flujo a travs de la vlvula de expansin



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aumenta; a medida que la temperatura del gas disminuye, decrece la presin ejercida por el bulbo trmico y la vlvula de expansin se cierra ligeramente disminuyendo el flujo.

Con un evaporador y una vlvula de expansin correctamente seleccionada para la carga, la alimentacin de la vlvula de expansin ser bastante estable en el punto de sobrecalentamiento deseado. Una vlvula mal seleccionada produce un control de refrigerante inadecuado el cual puede ocasionar variaciones de presin de succin del compresor y posible retorno de lquido al compresor. (Fig. 1.12)

Fig. 1.12

Fig. 1.11



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1.3 TIPOS DE BRIDAS Y CARACTERSTICAS

Bridas con cuello para soldar: Estas bridas se diferencian por su largo cuello cnico, su extremo se suelda a tope con el tubo correspondiente. El dimetro interior del tubo es

igual que el de la brida, esta caracterstica proporciona un conducto de seccin prcticamente constante, sin posibilidades de producir turbulencias en los gases o lquidos que por el circulan. El cuello largo y la suave transicin del espesor del mismo, otorgan a este tipo de bridas, caractersticas de fortaleza aptas en sectores de tuberas sometidos a esfuerzos de flexin, producto de las expansiones en lnea. Las condiciones descriptas aconsejan su uso para trabajos severos, donde acten elevadas presiones. (Fig. 1.13)

Fig. 1.13

Bridas deslizantes: En este tipo de bridas, el tubo penetra en el cubo de la misma sin llegar al plano de la cara de contacto, al que se une por medio de cordones de soldadura interna y externamente. Puede considerarse de montaje ms simple que la brida con cuello, debido a la menor precisin de longitud del tubo y a una mayor facilidad de alineacin. Sus condiciones mecnicas a la resistencia y fatiga son en general buenas, pero algo inferiores a las bridas con cuello. (Fig. 1.14)

Bridas ciegas: Estn destinadas a cerrar extremos de tubera, vlvulas o aberturas de recipientes, sometidos a variadas presiones de trabajo. Este tipo de bridas, es el que soporta condiciones de trabajo ms severas, ya que al esfuerzo provocado por la traccin de los bulones, se la adiciona el producido por la presin existente en la tubera. En los terminales, donde la temperatura sea un factor de trabajo, es aconsejable efectuar los cierres mediante el acople de bridas con cuello y ciegas. (Fig. 1.15)

Bridas con asiento para soldar: Su mayor rango de aplicacin radica en tuberas de dimensiones pequeas que conduzcan fluidos a altas presiones. En estas bridas el tubo penetra dentro del cubo hasta hacer contacto con el asiento quedando as un conducto suave y sin cavidades. Es frecuente el uso de estas bridas en tuberas destinadas a procesos qumicos, por su particular caracterstica de conceder al conducto una seccin constante. (Fig. 1.16)

Fig. 1.16

Fig. 1.14

Fig. 1.15



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Bridas roscadas: Si bien presentan la caracterstica de no llevar soldadura deben ser destinadas a aplicaciones especiales. No es conveniente utilizarlas en conductos donde se produzcan considerables variaciones de temperatura, ya que por efectos de la dilatacin de la tubera, pueden crearse prdidas a travs del roscado al cabo de un corto perodo de trabajo. (Fig. 1.17)

Bridas para junta con solapa: Son bridas destinadas a usos muy particulares. Ellas producen el esfuerzo de acople a sectores de tubos solapados, que posteriormente se sueldan a los tubos que conformarn la lnea. La capacidad de absorber esfuerzos, puede considerarse muy similar a la de las bridas deslizantes. Generalmente, se colocan en tuberas de aceros comunes o especiales que necesiten ser sometidas con frecuencia a desmontajes para inspeccin o limpieza. La facilidad para girar las bridas, y alinear as los agujeros para bulones, simplifica la tarea, especialmente cuando las tuberas son de gran dimetro. No es aconsejable su uso en lneas que estn sometidas a severos esfuerzos de flexin. (Fig. 1.18)

Bridas de orificio: Estn destinadas a ser colocadas en puntos de la lnea donde existen instrumentos de medicin. Son bsicamente iguales a las bridas con cuello para soldar, deslizantes o roscadas; la seleccin del tipo en funcin de las condiciones de trabajo de la tubera. Radicalmente tienen dos agujeros roscados para conectar los medidores.

Frecuentemente es necesario separar el par de bridas para extraer la placa de orificio; la separacin se logra merced al sistema de extraccin que posee, conformado por un buln con su correspondiente tuerca alojada en una ranura practicada en la brida. Existe otro sistema de extraccin, en el cual el buln realiza el esfuerzo de separacin a travs de un agujero roscado practicado en la brida. Este sistema tiene una desventaja con respecto al anterior, ya que cuando se deteriora la rosca, se inutiliza la brida para tal funcin. (Fig. 1.19)

Fig. 1.19

Uniones bridadas: para acoplar vlvulas, accesorios o bombas, Son accesorios para conectar tuberas con equipos o accesorios. La unin se hace por medio de dos bridas, en la cual una de ellas pertenece a la tubera y la otra al equipo o accesorio a ser conectado. (Fig. 1.20)

Fig. 1.20

Fig. 1.17

Fig. 1.18



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1.4 VLVULAS Una vlvula es un dispositivo mecnico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulacin de lquidos o gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o ms orificios o conductos. Las vlvulas son unos de los instrumentos de control ms esenciales en la industria. Debido a su diseo y materiales, las vlvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular, modular o aislar una enorme serie de lquidos y gases, desde los ms simples hasta los ms corrosivos o txicos. (Fig. 1.21)

Caractersticas generales

Se usan para detener o controlar el paso de un fluido a travs de una tubera. Se fabrican de: bronce, latn, PVC, hierro y acero.

Las de acero se utilizan para altas presiones y temperaturas. Las de bronce se utilizan con mucha frecuencia para el control de flujo de agua dulce o salada.

Componentes de las vlvulas

Cuerpo: Es la parte a travs de la cul transcurre el fluido.

Obturador: Es el elemento que hace que la seccin de paso vare, regulando el caudal y por tanto la prdida de presin.

Accionamiento: Es la parte de la vlvula que hace de motor para que el obturador se site en una posicin concreta. Puede ser motorizado, mecnico, neumtico, manual o electromagntico.

Cierre: Une el cuerpo con el accionamiento. Hace que la cavidad del cuerpo y del obturador (donde hay fluido) sea estanco y no fugue.

Vstago: Es el eje que transmite la fuerza del accionamiento al obturador para que este ltimo se posicione.

Fig. 1.21 vlvulas



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1.4.1 TIPOS DE VLVULAS

Vlvulas de compuerta Vlvulas de pistn o de macho Vlvulas de globo Vlvulas de bola Vlvula de mariposa Vlvula de diafragma Vlvula de apriete Vlvula check Vlvula de alivio/seguridad Vlvula reguladora Vlvula de aguja

VLVULA DE COMPUERTA La vlvula de compuerta es una vlvula que abre mediante el levantamiento de una compuerta o cuchilla permitiendo as el paso del fluido. Lo que distingue a las vlvulas de este tipo es el sello, el cual se hace mediante el asiento del disco en dos reas distribuidas en los contornos de ambas caras del disco. Las caras del disco pueden ser paralelas o en forma de cua. Las vlvulas de compuerta no son empleadas para regulacin. Su coeficiente de friccin es muy bajo cuando est completamente abierta. (Fig. 1.22) Modo de uso.

Servicio con apertura total o cierre total, sin estrangulacin. Para uso poco frecuente. Para resistencia mnima a la circulacin. Para mnimas cantidades de fluido o liquido atrapado en la tubera.

Aplicacin. Servicio general, aceites y petrleo, gas, aire, pastas semilquidas, lquidos espesos, vapor, gases y lquidos no condensables, lquidos corrosivos.

Fig. 1.22



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Partes de la vlvula de compuerta (Fig.1.23)

Ventajas de la vlvula de compuerta.

Es de diseo y funcionamiento sencillo Para apertura o cierre total, sin estrangulacin Presenta una resistencia mnima a la circulacin Atrapa mnimas cantidades de fluido en la tubera Son de alta capacidad, de cierre hermtico Usadas en altas/bajas presiones y temperaturas

Fig. 1.23



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Desventajas de la vlvula de compuerta.

No sirven para control de circulacin Se requiere mucha fuerza para accionarla Produce cavitacin con baja cada de presin La posicin estrangulada producir erosin del asiento y del disco Son de difcil reparacin

VLVULA DE PISTN O MACHO Una vlvula de movimiento rotatorio usada para permitir o detener el paso del flujo. El nombre se deriva de la forma del disco que parece un pistn. El disco es un pistn slido con un pasaje perforado en ngulo recto al eje longitudinal del pistn. (Fig. 1.24) Modo de uso.

Servicio con apertura total o cierre total, sin estrangulacin. Para uso poco frecuente. Para resistencia mnima a la circulacin. Para mnimas cantidades de fluido o liquido atrapado en la tubera

Aplicacin. Servicio general, aceites y petrleo, gas, aire, pastas semilquidas, lquidos espesos, vapor, gases y lquidos no condensables, lquidos corrosivos. Ventajas de la vlvula de pistn. Una caracterstica importante de la vlvula de pistn es su fcil adaptacin al tipo de construccin de puertos mltiples. Su instalacin simplifica el trabajo con las tuberas, y proporcionan una operacin ms conveniente que las vlvulas de compuertas mltiples.

Fig. 1.24



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Desventaja de la vlvula de pistn. Estas vlvulas normalmente no se recomiendan para aplicaciones de estrangulamiento, porque al igual que la vlvula de compuerta, un porcentaje alto de cambio en el flujo ocurre cerca del cierre a alta velocidad. VLVULA DE GLOBO Las vlvulas globo son unidireccionales, comnmente son utilizadas como vlvulas de regulacin. Su robustez y cierre hermtico Metal-Metal hacen que stas vlvulas sean adaptables a las ms altas exigencias de servicio. La junta cuerpo-bonete, puede ser plana, macho-hembra tipo ring-joint, dependiendo de la serie y servicio. Es de movimiento lineal usada para permitir, detener y regular paso del fluido. El principio esencial de operacin es el movimiento perpendicular del disco cuando se aleja del asiento. Esto causa que el espacio anular entre el disco y el anillo del asiento se cierre gradualmente al cerrar la vlvula. (Fig. 1.25) Modo de uso

Estrangulacin o regulacin de circulacin. Para accionamiento frecuente. Para corte positivo de gases o aire. Cuando es aceptable cierta resistencia a la circulacin.

Ventajas de las vlvulas de globo

Estrangulacin eficiente con erosin mnima del disco Carrera corta del disco y pocas vueltas para accionarlas, lo cual reduce el

tiempo y desgaste en el vstago y el bonete Control preciso de la circulacin

Fig. 1.25



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Desventajas de las vlvulas de globo

Gran cada de presin Costo relativamente alto Prdida de cabeza de presin debido a las obstrucciones y discontinuidades en

el paso del flujo; en lneas de alta presin, los efectos dinmicos del fluido provenientes de oscilaciones, los impactos, pueden daar los internos, el empaque, el vstago y a los actuadores.

VLVULA DE BOLA Son de de vuelta, en las cuales una bola taladrada gira entre los asientos elsticos, generalmente de tefln. Cuando se abre, el agujero de la bola queda alineado con la entrada y salida del cuerpo del agujero. (Fig. 1.26) Modo de uso

Para servicio de conduccin y corte, sin estrangulacin. Cuando se requiere apertura rpida. Para temperaturas moderadas. Cuando se necesita resistencia mnima a la circulacin.

Aplicacin Servicio general, altas temperaturas, pastas semilquidas. Ventajas de la vlvula de bola

Las vlvulas de bola se utilizan principalmente para corte. Son rpidas de operar, de mantenimiento fcil, no requieren lubricacin, producen

cierre hermtico con poca torsin y su cada de presin es funcin del tamao del orificio.

Desventajas de la vlvula de bola

Las vlvulas deben ser operadas en posiciones totalmente abierta o totalmente cerrada nicamente. En posicin intermedia, puede ocasionar daos severos en sellos y en la misma rpidamente.

La vlvula no debe permanecer inmovilizada por periodos de tiempo muy largos.

Fig. 1.26



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VLVULA DE MARIPOSA La vlvula de mariposa est formada por un disco que gira alrededor de uno de sus dimetros y que permite el paso del fluido segn sea la posicin ms o menos abierta del disco. Como las vlvulas de mariposa solo giran 90, su apertura y cierre es rpido. El mecanismo circular de cierre, disco, pivotea en un eje perpendicular al flujo en la tubera. Las vlvulas de mariposa pueden usarse en aplicaciones de dos posiciones, para aislar equipo o tambin para aplicaciones modulantes para control de flujo. El diseo abierto de flujo rectilneo evita la acumulacin de slidos y produce baja cada de presin. (Fig. 1.27 1.28) Modo de uso

Servicio con apertura total o cierre total. Servicio con estrangulacin. Para accionamiento frecuente. Cuando se requiere corte positivo para gases o lquidos. Cuando solo se permite un mnimo de fluido atrapado en la tubera. Para baja ciada de presin a travs de la vlvula.

Ventajas de las vlvulas de mariposa

Fig. 1.27

Fig. 1.28 vlvula de mariposa



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Construccin compacta, dimensiones cara a cara reducidas, cierre rpido, indicacin visual de posicin, econmicas, no requiere lubricacin, bajo desgaste de empaquetaduras y baja resistencia al flujo.

Desventajas de las vlvulas de mariposa

Solo se emplean con bajas temperaturas, bajas presiones, requiere un par de giro relativamente grande y para tamaos por arriba de 8 pulgadas se necesitan engranes o actuadores neumticos o mecnicos.

VLVULAS DE DIAFRAGMA Las vlvulas de diafragma se utilizan para el corte y estrangulacin de lquidos que pueden llevar una gran cantidad de slidos en suspensin. En las vlvulas de diafragma se asla el fluido de las partes del mecanismo de operacin. Esto las hace idneas en servicios corrosivos o viscosos, ya que evita cualquier contaminacin hacia o del exterior. (Fig. 1.29 1.30)

Fig. 1.29



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La estanqueidad se consigue mediante una membrana flexible, generalmente de elastmero, pudiendo ser reforzada con algn metal, que se tensa por el efecto de un eje-punzn de movimiento lineal, hasta hacer contacto con el cuerpo, que hace de asiento. Las aplicaciones de este tipo de vlvula son principalmente para presiones bajas y pastas aguadas que a la mayora de los dems equipos los corroeran y obstruiran

Modo de uso

Servicio con apertura total o cierre total. Para servicio de estrangulacin. Para servicio con bajas presiones de operacin.

Aplicacin Fluidos corrosivos, materiales pegajosos o viscosos, pastas semilquidas fibrosas, lodos, alimentos, productos farmacuticos. Ventajas

Bajo costo. No tienen empaquetaduras. No hay posibilidad de fugas por el vstago. Inmune a los problemas de obstruccin, o formacin de gomas en los productos

que circulan.

Fig. 1.30 Partes de una vlvula de diafragma



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Desventajas

Diafragma susceptible de desgaste. Elevada torsin al cerrar con la tubera llena.

VLVULA DE APRIETE La vlvula de apriete es de vueltas mltiples y efecta el cierre por medio de uno o ms elementos flexibles, como diafragmas o tubos de caucho que se pueden apretar u oprimir entre s para cortar la circulacin. (Fig. 1.31) Modo de uso

Servicio de apertura y cierre. Servicio de estrangulacin. Para temperaturas moderadas. Cuando hay baja cada de presin a travs de la vlvula. Para servicios que requieren poco mantenimiento.

Ventajas de la vlvula de apriete

Bajo costo. Poco mantenimiento. No hay obstrucciones o bolsas internas que la obstruyan. Diseo sencillo. No corrosiva y resistente a la abrasin

Fig. 1.31



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Desventajas de la vlvula de apriete

Aplicacin limitada para vaci. Difcil de determinar el tamao. Capacidad de control de flujo entre el 10% y 95%. Los tamaos grandes pueden requerir soportes encima o debajo de la tubera

VLVULA CHECK Las vlvulas Check o Vlvulas de retencin son utilizadas para no dejar regresar un fluido dentro de una lnea. Esto implica que cuando las bombas son cerradas para algn mantenimiento o simplemente la gravedad hace su labor de regresar los fluidos hacia abajo, esta vlvula se cierra instantneamente dejando pasar solo el flujo que corre hacia la direccin correcta. Por eso tambin se les llama vlvulas de no retorno. Obviamente que es una vlvula unidireccional y que debe de ser colocada correctamente para que realice su funcin usando el sentido de la circulacin del flujo que es correcta. (Fig. 1.32) Existen vlvulas Check tipo columpio en el cual el fluido y su presin abren el disco hacia arriba y este regresa cuando deja pasar. Tambin las de resorte el cual hace que la vlvula cierre inmediatamente cuando se detiene el flujo antes que el flujo y la gravedad hagan que cierre con fuerza. Estn las que tienen doble puerta o do check que tambin funcionan con un sistema de resortes para su cierre. Hay tres tipos bsicos de vlvulas de retencin:

Columpio Elevacin Mariposa

Fig. 1.32 vlvula check



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VLVULA CHECK DE COLUMPIO Esta vlvula tiene un disco abisagrado o de charnela que se abre por completo con la presin en la tubera y se cierra cuando se interrumpe la presin y empieza la circulacin inversa. Hay dos diseos: uno en Y que tiene una abertura de acceso en el cuerpo para el esmerilado fcil del disco sin desmontar la vlvula de la tubera y un tipo de circulacin en lnea recta que tiene anillos de asiento reemplazables. Modo de uso

Cuando se necesita resistencia mnima a la circulacin. Cuando hay cambios poco frecuentes del sentido de circulacin en la tubera. Para servicio en tuberas que tienen vlvulas de compuerta. Para tuberas verticales que tienen circulacin ascendente.

Aplicacin. Para servicio con lquidos a baja velocidad. Ventajas.

Puede estar por completo a la vista. La turbulencia y las presiones dentro de la vlvula son muy bajas. El disco en Y se puede esmerilar sin desmontar la vlvula de la tubera.

VLVULA CHECK DE ELEVACIN. Una vlvula de retencin de elevacin es similar a la vlvula de globo, excepto que el disco se eleva con la presin normal e la tubera y se cierra por gravedad y la circulacin inversa. Modo de uso

Cuando hay cambios frecuentes de circulacin en la tubera. Para uso con vlvulas de globo y angulares. Para uso cuando la cada de presin a travs de la vlvula no es problema.

Aplicacin Tuberas para vapor de agua, aire, gas, agua y vapores con altas velocidades de circulacin.



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Ventajas

Recorrido mnimo del disco a la posicin de apertura total. Accin rpida.

VLVULA CHECK DE MARIPOSA Una vlvula de retencin de mariposa tiene un disco dividido abisagrado en un eje en el centro del disco, de modo que un sello flexible sujeto al disco este a 45 con el cuerpo de la vlvula, cuando esta se encuentra cerrada. Luego, el disco solo se mueve una distancia corta desde el cuerpo hacia el centro de la vlvula para abrir por completo. Modo de uso

Cuando se necesita resistencia mnima a la circulacin en la tubera. Cuando hay cambios frecuentes en el sentido de la circulacin. Para uso con las vlvulas de mariposa, macho, bola, diafragma o de apriete.

Aplicacin Servicio para lquidos o gases. Ventajas

El diseo del cuerpo se presta para la instalacin de diversos tipos de camisas de asiento.

Menos costosa cuando se necesita resistencia a la corrosin. Funcionamiento rpido. La sencillez del diseo permite construirlas con dimetros grandes. Se puede instalar virtualmente en cualquier posicin.

Fig. 1.33 vlvula check do



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VLVULA DE ALIVIO Una vlvula de desahogo es de accin automtica para tener regulacin automtica de la presin. El uso principal de esta vlvula es para servicio no comprimible y se abre con lentitud conforme aumenta la presin, para regularla. La vlvula de seguridad es similar a la vlvula de desahogo y se abre con rapidez con un "salto" para descargar la presin excesiva ocasionada por gases o lquidos comprimibles. El tamao de las vlvulas de desahogo es muy importante y se determina mediante frmulas especficas. La diferencia es el grado de apertura en el punto de ajuste. En la de alivio cuando la presin llega al valor del punto de ajuste, est abre proporcionalmente con el aumento de presin y en una vlvula de seguridad cuando se alcanza el punto de ajuste la vlvula abre sbita y totalmente. (Fig. 1.34)

Recomendada para

Sistemas en donde se necesita una gama predeterminada de presiones.

Aplicaciones

Agua caliente, vapor de agua, gases, vapores.

Ventajas

Bajo costo. No se requiere potencia auxiliar para la operacin.

Fig. 1.34



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VLVULAS DE AGUJA Suelen usarse para instrumentos, calibres, etc., ya que se logran estrangulamientos muy precisos, usndose tambin en aplicaciones con grandes presiones y/o grandes temperaturas. Los hilos de rosca finos de la vlvula de aguja permiten el ajuste excelente para el control exacto del flujo. El flujo se restringe en ambas direcciones y es ajustable a partir de la 0 al flujo equivalente de 0.025 " orificios del dimetro. (Fig. 1.35)

1.5 TIPOS DE ACTUADORES DE VLVULAS.

Actuador manual Actuador de motor elctrico Actuador neumtico Actuador hidrulico Solenoide

ACTUADOR MANUAL La actuacin manual es aquella que cuya fuerza motriz la genera el hombre. Si bien la actuacin manual se puede realizar directamente sobre el eje de la vlvula mediante un volante u otro dispositivo, los fabricantes se refieren por actuador manual la incorporacin de un reductor, mecanismo que permite conseguir un par con menos esfuerzo pero realizando ms giros y por lo tanto ms lento. La actuacin manual en reductores se realiza principalmente con volante. En vlvulas cuya ubicacin hace difcil el acceso para operar sobre ellas, por ejemplo por estar en altura, el volante es sustituido por una rueda dentada engranada a una cadena para girarla. Otras veces interesa por seguridad dejar la espiga de salida del actuador sin accionamiento, para que solo el operario autorizado que trae consigo el accionamiento, volante o llave especial, pueda operar la vlvula.

Fig. 1.35



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Fig. 1.36

La mayora de vlvulas requieren un par que solo es posible conseguirlo mediante un reductor. Hay reductores manuales de giro parcial o multigiro en funcin del tipo de vlvula. Los actuadores manuales de giro parcial, son en general de cuarto de giro o 90 ms un margen que da el fabricante. El mecanismo ms utilizado es el del vis sin fin. Como tipo de vlvulas que utiliza estos actuadores hay las vlvulas de mariposa y bola. Los actuadores manuales multigiro, no tiene lmite de giros si no va limitado por otro dispositivo. Los mecanismos utilizados son los de engranajes cnicos y cilndricos. Son utilizados por ejemplo en vlvulas de globo y compuerta. (Fig. 1.36)

ACTUADOR DE ENGRANE (Fig. 1.37)

Fig. 1.37



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ACTUADOR DE MOTOR (Fig. 1.38) ACTUADOR NEUMTICO (FIG. 1.39) ACTUADOR HIDRULICO (Fig. 1.40)

Fig. 1.39

Fig. 1.38



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VLVULA SOLENOIDE (Fig. 1.41)

1.6 CONEXIONES Es el conjunto de piezas moldeadas o mecanizadas utilizadas para la unin de tuberas mediante un procedimiento de soldadura. Las conexiones estn fabricadas a dimensiones exactas, lo que es esencial para lograr uniones perfectas y sin fugas. Estas conexiones estn diseadas para ofrecer un mnimo de resistencia a la corriente de agua. (Fig. 1.42)

Caractersticas

Entre las caractersticas se encuentran: tipo, tamao, aleacin, resistencia, espesor y dimensin.

Dimetros. Es la medida de un accesorio o dimetro nominal mediante el cual se identifica al mismo y depende de las especificaciones tcnicas exigidas.

Resistencia. Es la capacidad de tensin en libras o en kilogramos que puede aportar un determinado accesorio en plena operatividad.

Aleacin. Es el material o conjunto de materiales del cual est hecho un accesorio de tubera.

Espesor. Es el grosor que posee la pared del accesorio de acuerdo a las normas y especificaciones establecidas.

Fig. 1.40

Fig. 1.41



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TIPOS DE ACCESORIOS

Bridas Codos Ts Reducciones Cuellos o acoples Vlvulas Empacaduras Tornillos y niples

CODOS Son accesorios de forma curva que se utilizan para cambiar la direccin del flujo de las lneas tantos grados como lo especifiquen los planos o dibujos de tuberas. Caractersticas

Dimetro. Es el tamao o medida del orificio del codo entre sus paredes los cuales existen desde '' hasta 120''. Tambin existen codos de reduccin.

Fig. 1.42



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Angulo. Es la existente entre ambos extremos del codo y sus grados dependen del giro o desplazamiento que requiera la lnea.

Radio. Es la dimensin que va desde el vrtice hacia uno de sus arcos. Segn sus radios los codos pueden ser: radio corto, largo, de retorno y extra largo.

Espesores una normativa o codificacin del fabricante determinada por el grosor de la pared del codo.

Aleacin. Es el tipo de material o mezcla de materiales con el cual se elabora el codo, entre los ms importantes se encuentran: acero al carbono, acero a % de cromo, acero inoxidable, galvanizado, etc.

Junta. Es el procedimiento que se emplea para pegar un codo con un tubo, u otro accesorio y esta puede ser: soldable a tope, roscable, embutible y soldable.

Dimensin. Es la medida del centro al extremo o cara del codo y la misma puede calcularse mediante frmulas existentes.

Tipos Los codos estndar son aquellos que vienen listos para la pre-fabricacin de piezas de tuberas y que son fundidos en una sola pieza con caractersticas especficas y son:

Codos estndar de 45 (fig. 1.43) Codos estndar de 90 (fig. 1.44) Codos estndar de 180

Fig. 1.43 Fig. 1.44



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T Son accesorios que se fabrican de diferentes tipos de materiales, aleaciones, dimetros y se utiliza para controlar el flujo en dos direcciones distintas. (Fig. 1.45) A continuacin se en listan los diferentes tipos:

Dimetros iguales o te de recta Reductora con dos orificios de igual dimetro y uno desigual.

REDUCTOR Son accesorios de forma cnica, fabricados de diversos materiales y aleaciones. Se utilizan para disminuir el volumen del fluido a travs de las lneas de tuberas. (Fig. 1.46 - 1.47) A continuacin se enlistan los diferentes tipos:

Estndar concntrica. Es un accesorio reductor que se utiliza para disminuir el caudal del fluido aumentando su velocidad, manteniendo su eje.

Estndar excntrica. Es un accesorio reductor que se utiliza para disminuir el caudal del fluido en la lnea aumentando su velocidad perdiendo su eje.

Fig. 1.45

Fig. 1.46 Fig. 1.47



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TAPN Son accesorios utilizados para bloquear o impedir el pase o salida de fluidos en un momento determinado. Segn su forma de instalacin pueden ser macho y hembra. (Fig. 1.48 1.49) NIPLE Es un accesorio que sirve para extender la dimensin de una tubera en una misma direccin. (Fig. 1.50)

Fig. 1.48 Tapn macho Fig. 1.49 Tapn hembra

Fig. 1.50



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BIBLIOGRAFA

MANUAL DE INSTALACIONES ELECTROMECNICAS EN CASAS Y EDIFICIOS, ENRIQUEZ HARPER, LIMUSA, 2002

EL ABC DE LAS INSTALACIONES DE GAS, HIDRULICAS Y SANITARIAS, ENRIQUEZ HARPER, LIMUSA, 2000

REFERENCIAS:

http://www.directindustry.es/fabricante-industrial/valvula-aguja-64624.html

http://www.arqhys.com/tuberias-bridas.html

http://senamecanismoexpa.blogspot.com

http://www.adinaimport.com

http:// www.generavapor.com.pe/valvulas.html

http://www.nacobre.com.mx/man_cu_01-%20introducci%c3%b3n%20y%20tuber%c3%adas%20r%c3%adgidas.asp

http://www.valvulasindustriales.com/

http://www.valvulasvs.com/



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UNIDAD II

"INSTALACIONES DE SISTEMAS CONTRA INCENDIO



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INTRODUCCIN

En esta unidad se estudiarn los tipos de combustibles que por sus caractersticas, y bajo ciertas condiciones, podran provocar un incendio; as como las sustancias y equipos adecuados para sofocarlo dependiendo del tipo de fuego.

Los incendios pueden llegar a presentarse, en la industria o en el hogar. Para ello es necesario estar capacitados y adems conocer las medidas de prevencin y control de incendios.

En la actualidad existen varios medios diseados detectar y extinguir un incendio, tales como sistemas de alarmas, detectores de calor y sistemas de alarmas a estacin central o remota, los cuales estn diseados para alertar al personal de trabajo del incidente que ocurre y en algunos caso dan la alarma a la estacin de bomberos.

Se llama proteccin contra incendios al conjunto de medidas que se disponen en los edificios para protegerlos contra la accin del fuego.

Generalmente, con ellas se trata de conseguir tres fines:

Salvar vidas humanas Minimizar las prdidas econmicas producidas por el fuego. Conseguir que las actividades del edificio puedan reanudarse en el plazo de

tiempo ms corto posible.

La aplicacin del diseo de un sistema contra incendio se basa en varios elementos capaces de sofocar un conato de incendio, por medio de normas, el sistema contra incendio debe estar diseado para que el personal pueda maniobrarlo; por tal motivo en esta unidad se abordan tambin temas como los diferentes tipos de fuego y las diversas sustancias que se utilizan para sofocarlos as como tambin las unidades de emergencia con las que debe contar un establecimiento.



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2 COMBUSTIBLES

El combustible es cualquier material capaz de liberar energa cuando se oxida de forma violenta con desprendimiento de calor. Supone la liberacin de una energa de su forma potencial a una forma utilizable sea directamente o dejando como residuo calor. 2.1. TIPOS DE COMBUSTIBLES Combustibles Slidos: generalmente de naturaleza orgnica donde la combustin se realiza normalmente con formacin de brasas (madera, tejidos, etc.). Todos los combustibles slidos se queman produciendo cenizas. La combustin puede ser con llama a incandescente. Su combustibilidad depende de:

Contenido de humedad del slido Poder calorfico Aptitud y Temperatura de ignicin Grado de combustin Velocidad de propagacin Carga trmica

Ejemplos de combustibles slidos Materias celulsicas: La celulosa en un hidrato de carbono CHO. Altamente polimerizado, es el combustible histricamente ms conocido, es el principal componente de la madera, papel e infinidad de tejidos. Su punto de ignicin es 230 C.

Plsticos: Son materiales que contienen como ingrediente esencial una sustancia orgnica de alto peso molecular, normalmente en forma de polmero, son poco resistentes al calor y frente a l se comportan segn este orden:

1 Reblandecen 2 Deforman 3 Descomponen con o sin combustin.

El grado de combustibilidad depende de la estructura (C-H o C-H-O) y de sus aditivos. Durante su combustin generan gases txicos, gran volumen de humos densos, se funden y escurren.



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Su poder calorfico es elevado (4.000 a 11.000 Cal/gr.). Por sus propiedades frente al calor y como polmeros que son se clasifican en:

Termoplsticos: Reblandecen, funden y endurecen sin perder propiedades. Termoestables: Con el calor sufren transformaciones qumicas irreversible y su

endurecimiento es permanente Elastmeros: Gomas naturales o sintticas

Gases desprendidos en la combustin de plsticos: Monxido de Carbono, Fenol, compuestos nitrogenados, cido cianhdrico, cido frmico, Amoniaco. Metales: Todos los metales son combustibles en determinadas condiciones algunos incluso no necesitan la presencia de aire u O2 y pueden arder en atmsferas de N, CO2, vapor de agua. Las caractersticas de los fuegos de metales son muy variadas en funcin de los humos, calores de ignicin y combustin, condiciones propicias. El gran problema de los fuegos de metales es que generalmente no admiten los medios de extincin bsicos, teniendo que recurrir a medios especficos. Podramos dividir los metales en pesados y ligeros, siendo stos los ms problemticos por su mayor combustibilidad, dividindose a su vez en alcalinos y alcalina trreos.

Magnesio: Muy inflamable. Puede producir auto ignicin cuanto est humedecido.

Si el foco es pequeo se puede apagar con grandes cantidades de agua a chorro y si no con grafito, talco, polvo qumico especial o gases especficos.

Metales alcalinos (Na, K, Li): Se oxidan rpidamente en presencia de humedad. Pueden formar explosiones al contacto con el agua (Na). Medios de extincin; grafito, arena, gases (N, He, argn).

Calcio: Comportamiento parecido al sodio.

Aluminio: Solo arde en lminas o virutas. Descompone el agua durante su combustin. Medios de extincin; grafito, talco, polvo qumico, polivalente.



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Normas Generales de Extincin Si es posible, aislar la parte que est ardiendo del resto y dejar que se consuma, si no, extinguir cada uno con sus medios especficos de extincin. Nunca agua, espuma, CO2, o polvo qumico universal. En general es eficaz el grafito en polvo y la arena seca (ver Figura 2.1).

Polvos

Dada su gran superficie de reaccin su velocidad de combustin suele ser elevada. Factores que influyen sobre la explosin de polvos. 1 Inflamabilidad del material. 2 Dimensiones de sus partculas. 3 Concentracin. 4 Impurezas. 5 Concentracin de oxgeno. 6 Potencia de la fuente de ignicin

Fig. 2.1 Aplicacin de agente extintor a un fuego de metal mediante pala



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Combustibles lquidos o slidos licuables: gasolinas, Diesel, solventes, combustleo, turbosinas, grasas, pinturas, etc. Caractersticas:

Punto de inflamacin: es la temperatura mnima necesaria para que un material inflamable desprenda vapores que, mezclados con el aire, se inflamen en presencia de una fuente gnea, para volverse a extinguir rpidamente o no por s sola. Se consideran peligrosos aquellos lquidos cuyo punto de inflamacin roza los 21C.

Dado que lo que arde no es el lquido en l sino sus vapores, la velocidad de combustin y propagacin vara en funcin de:

La presin de vapor Punto de inflamacin y ebullicin ndice de evaporacin Adems de factores ambientales (velocidad del viento, temperatura, presin).

Hay que prestar especial atencin a ciertas caractersticas de los lquidos como: calor latente de vaporizacin, calor de combustin, viscosidad, densidad, volatilidad, lmites de inflamabilidad, punto de ebullicin, presin de vapor, capacidad de acumular cargas elctricas, capacidad de producir explosiones, energa necesaria de ignicin. Combustibles Gaseosos Son los combustibles ms empleados, presentan sobre los slidos y lquidos ventajas de transporte y almacenamiento, as como mayor luminosidad de llama y mayor poder calorfico, debido a su mayor facilidad de mezcla con el comburente. El gas inflamable es cualquier gas que pueda arder en concentraciones normales de oxgeno en el aire. Su inflamabilidad depende de sus lmites de inflamacin y de su temperatura de ignicin. Segn sus propiedades fsicas se podran clasificar en comprimidos, licuados y criognicos. Segn su origen en puros e industriales. Acetileno: Reactivo, comprimido, industrial, inestable. Se descompone rpidamente formando carbono o H2 y produciendo calor. Puede iniciarse la descomposicin por impacto mecnico. Reacciona con ciertos metales produciendo carburos metlicos (explosivos). Se almacena y transporta en botellas rellenas de una masa porosa saturada de acetona.



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Fig. 2.2 Control de acetileno

Amoniaco: licuado, industrial. Combustibilidad limitada debido a su elevado lmite inferior de inflamacin y su bajo calor de combustin. Etileno: Comprimido, criognico, industrial, reactivo. Margen de inflamabilidad muy amplia. Alta peligrosidad de combustin. Ms denso que el aire a temperatura de ebullicin. Hidrogeno: Comprimido, criognico, industrial. Tienen un margen de inflamacin extremadamente amplio y la velocidad de combustin ms alta de todos los gases. Su temperatura de ignicin es alta, pero su energa de ignicin es muy baja, as como su calor de combustin. Al quemarse desprende llama poco luminosa. Gas natural licuado: La cadena de produccin y distribucin de este gas est diseada para evitar fugas y prevenir incendios. Los riesgos ms altos son su baja temperatura (criognica) y su combustibilidad. Los derrames de GNL se evaporan rpidamente donde la condensacin del vapor de agua en el aire crea una neblina. El Gas natural licuado no se prende fcilmente, la llama no es muy fuerte, no humea y sta no se extiende. El combate de un fuego de este gas es muy similar a uno de gasolina o gasleo, no hay peligro de explosin en lugares abiertos. Gas licuado del petrleo: Es la mezcla de gases condensables presentes en el gas natural. Los componentes del GLP, aunque a temperatura y presin ambientales son gases, son fciles de condensar, de ah su nombre. El gas licuado del petrleo es una mezcla de propano y butano.



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Fig. 2.3 Extincin de combustibles lquidos

Fig. 2.4

2.2. MECANISMOS DE LA COMBUSTIN El mecanismo de combustin vara segn el tipo de combustible que se desee quemar. Para poder distinguir entre combustin homognea en la cual el combustible a quemar es gaseoso, y la combustin heterognea en la cual son combustibles slidos y lquidos.



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En la combustin homognea, la reaccin qumica comienza cuando la mezcla de combustible y aire tiene lugar. La mezcla del combustible con el aire se produce a consecuencia de la turbulencia que se induce en la corriente aire/gas a la salida del quemador y las diferencias de densidad entre la llama y los alrededores. La combustin heterognea necesita un mayor tiempo de ignicin, requiriendo el combustible lquido una atomizacin previa a la combustin. 2.3 TRINGULO DEL FUEGO Los elementos bsicos para que ocurra el fuego son: combustible, oxgeno y una fuente de calor. Sin embargo existen combustibles que no necesitan una fuente de calor para iniciar la combustin, ya que si se les presiona, o precalientan pueden alcanzar su temperatura de auto ignicin.

Fig. 2.5 Triangulo de fuego

Los elementos bsicos para que ocurra el fuego son: combustible, oxgeno y una fuente de calor. Sin embargo existen combustibles que no necesitan una fuente de calor para iniciar la combustin, ya que si se les presiona, o precalientan pueden alcanzar su temperatura de auto ignicin



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2.4 TIPOS DE FUEGO

Clase A: Madera, papel, ropa. Clase B: Combustibles lquidos y gases flamales Clase C: Instalaciones elctricas (motores, cables, mangueras). Clase D: Metales Clase K: Aceites para cocinar

Fig. 2.6 smbolos antiguos

Fig. 2.7 Smbolos actuales

Fuentes de Ignicin

Mecnica: friccin, compresin Elctrica: resistencia, arcos, esttica, iluminacin Qumica: combustin, calentamiento espontneo, solucin. Nuclear

A COMBUSTIBLES

ORDINARIOS

B COMBUSTIBLES

LQUIDOS

C EQUIPOS

ELCTRICOS

D METALES

K ACEITES



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2.5 SISTEMAS DE ALARMA Existen muchas variedades: El tipo bsico podra ser un sistema de alarma manual el cual es un sistema que se usa principalmente para avisar a las personas que debern evacuar un edificio ante una emergencia. El tipo de botn se usa en zonas de riesgo, donde despus de presionarlo se activan otras alarmas audibles y visuales como campanas, sirenas, luces, etc., para una prevencin de accidentes en caso de emergencia.

Fig. 2.8 Alarma tipo botn

Alarmas audibles Dispositivos que transmiten algn tipo de sonido para alertar a las personas sobre el peligro y sealando seguir un procedimiento de emergencia. Las alarmas audibles son campanas, bocinas, sirenas y sistemas de altoparlantes.

Fig. 2.9 Alarmas audibles



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Fig. 2.9 Alarmas audibles con estrobo

Alarmas de deteccin automtica Detectores de humo: Un detector de humo es un sistema sensible a la presencia de las partculas de combustin. Los detectores de humo que se utilizan en las alarmas de incendio, sirven para dar aviso anticipadamente, de que puede estar empezando un incendio. El sistema de deteccin del humo est compuesto principalmente por un sensor, donde alguna propiedad medible, cambia con la presencia del humo, y un actuador, que activa algn sistema de alarma o de seguridad.



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Fig. 2.10 Detectores de humo

Clasificacin Los detectores de humos suelen clasificarse en seis grupos: Fotoelctricos

De haz de rayos proyectados. De haz de rayos reflejados.

Inicos

De partculas alfa. De partculas beta. De puente de resistencia De anlisis de muestra Combinados Taguchi con semiconductor

Aplicaciones:

Salas muy grandes de techo elevado, compartimentos de gran valor, zonas de almacenamiento, zonas de sobrepresin y conductos de ventilacin, fbricas, hangares y en lugares en que la esttica es importante, como en iglesias, galeras de arte y edificios histricos.

Fotoelctricos de rayos proyectados

Salas muy grandes de techo elevado, compartimentos de gran valor, zonas de almacenamiento, zonas de sobrepresin y conductos de ventilacin, fbricas, hangares y en lugares en que la esttica es importante, como en iglesias, galeras de arte y edificios histricos.

Fotoelctricos de rayos reflejados

Particularmente indicado para la deteccin de fuegos latentes y fuegos de combustin lenta.

Proteccin de combustibles que den humos especialmente claros como los producidos en la combustin latente de madera, algodn, papel y el recalentamiento de cables elctricos aislados con PVC.



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Salas de computadoras y equipo electrnico en condiciones ambientales sin polvo. Se suelen combinar con detectores trmicos. Para locales donde existan equipos

elctricos. Tambin para detectar fuegos en los conductos de aire acondicionado Detectores inicos de humos Se basan en la disminucin que experimenta el flujo de corriente elctrica formada por molculas de O2 y N2 ionizadas por una fuente radiactiva entre dos electrodos, al penetrar los productos de combustin de un incendio. Aplicaciones Desde fuegos latentes (fuegos de combustin lenta) hasta fuegos abiertos de llama viva. Para combustiones de slidos y lquidos con humos visibles e invisibles (caso de llamas vivas). Ejemplos de aplicacin: plsticos, cables elctricos, madera, lana, cuero, gasolina, aceites. Detectores de humos por puente de resistencia

Se basan en el principio del puente de resistencia. Se activan ante una presencia de partculas de humo y humedad sobre una rejilla

con puente elctrico. Esas partculas al caer sobre la rejilla aumentan su conductividad y se activa una

alarma. Estos detectores reaccionan con cualquier gas o humo. Son poco usuales

Aplicaciones Se emplea ms como detector de monxido de carbono. Detectores de humos por anlisis de muestra

Consisten en una tubera que parte de la unidad de deteccin y se extiende por la zona a proteger. Una bomba extractora aspira una muestra de aire y la conduce a la unidad de deteccin en la cual se analiza si el aire contiene partculas de humo.

Los detectores de humo con cmara de niebla son de este tipo y en ellos se mide la densidad por el principio fotoelctrico y si excede de un valor predeterminado se activa una alarma.

Es un sistema de deteccin poco recomendable. Se empleaba en las bodegas de los barcos.

Son caros por la instalacin y por los analizadores poco usuales que llevan.



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Actualmente es inusual y se considera un modelo histrico. Detectores combinados de puente de resistencia e inico

En estos detectores la cmara de ionizacin se activa por las partculas de la combustin y la resistencia de rejilla se activa por el vapor de agua producido en la combustin.

La rejilla consta de dos xidos metlicos conductores repartidos en un substrato de vidrio. Esta rejilla disminuye la resistencia al entrar en presencia de vapor de agua.

El aparato lleva un circuito compensador electrnico que se ajusta a los cambios de humedad ambiente.

Estos detectores actan si se activa la cmara inica y la rejilla del puente de resistencia, por lo que son menos sensibles a falsas alarmas por polvo, aerosoles, aire en movimiento y humedad. Igual que otros detectores de humos llevan circuitos y componentes para detectar averas y una lamparita piloto para indicar que est activado.

Detectores de gases de combustin tipo Taguchi con semiconductor El cristal semiconductor del tipo n lleva unida dos resistencias calefactoras que mantienen el semiconductor a unos 250 C para que aumente el nmero de electrones libres. Esa temperatura sirve tambin para evitar la condensacin de vapor de agua en la superficie del semiconductor. La caja externa del semiconductor es generalmente dixido de estao con una superficie muy porosa en la que estn atrapadas molculas de oxgeno. Cuando el sensor est expuesto a una atmsfera que contenga un gas oxidable, sus molculas reaccionan con el oxgeno atrapado, originando una liberacin de electrones en la superficie conductora. Entonces disminuye la resistencia de esa superficie y se dispara una alarma. Segn unos ensayos realizados por Bright, encontr que este tipo de detector se activ y dio la alarma slo 1 vez en 26 incendios de prueba. El detector de humo SD90 asegura que usted recibe a aviso a tiempo en caso de fuego. Cuando usted est en casa, la sirena indicara la alarma. Combinado con su sistema de seguridad, la sirena interna, el marcador telefnico y las luces de control tambin se activarn. Lo que implica que habr avisos pticos, y su salida estar claramente sealizada. Cuando usted est fuera, recibir un aviso a travs de telefona mvil



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Fig. 2.11 Detector tipo Taguchi Principios bsicos de instalacin de detectores de humos

Si la temperatura en el techo supera los 37,8 C (100 F) asegurarse que el detector est homologado para temperaturas superiores. Hoy da hay modelos con un campo de temperaturas muy amplio.

No deberan instalarse en zonas que puedan causar falsas alarmas. Estabilidad: Controlarlos al menos tres meses antes de su conexin definitiva al

sistema de alarma para desechar ciertas localizaciones que dan falsas alarmas. Espaciado: Variable segn modelos. Pueden hacerse ensayos.

Principios bsicos de instalacin de detectores de humos

Si existe sistema de ventilacin o aire acondicionado colocarlos junto al registro de retorno o salida.

Se recomienda el montaje de los detectores una vez el local o edificio funciona con todas sus instalaciones.

Existen Tablas que dan la distancia de espaciado de los detectores para alturas de techos y fuegos determinados. Informacin que se suele suministrar por los fabricantes.

Los detectores de humos pueden emplearse hasta una velocidad del aire de 5 m/s salvo que el certificado de aprobacin indique un valor mayor.

Evitar su instalacin en lugares sometidos a vibraciones. El efecto de la humedad limitar su instalacin en caso de formarse

condensaciones. El humo, el polvo o los aerosoles similares producidos por ciertas actividades

pueden provocar alarmas intempestivas si se instalan detectores de humos. En estos casos debern instalarse detectores trmicos.

El empleo de detectores de humo en locales con una altura superior a 12 metros deber justificarse adecuadamente. Pueden emplearse en locales de gran altura combinados con detectores de llamas.



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Todos los detectores de humos se debern probar al menos una vez al semestre. Los detectores necesitan una limpieza peridica para quitar el polvo y suciedad

acumulada. Todos los detectores sern puestos en condiciones de servicio lo antes posible

despus de cada prueba o alarma y se mantendrn en condiciones normales de funcionamiento.

Los detectores que requieran rearme o reposicin lo harn lo antes posible despus de cada prueba o alarma. Todos los detectores que han estado expuestos a un incendio se debern probar.

2.6 DETECTORES DE CALOR Detector de calor tipo termopar Al variar la temperatura de los metales, por efecto de un incendio vara el voltaje emitido por los metales, el cual se eleva de su valor de ajuste y activa las alarmas.

Fig. 2.13 Detector tipo termopar

Detector de calor tipo neumtico: La presin del aire contenido en el dispositivo se eleva rpidamente al incrementarse la temperatura por efecto de un incendio y activa las alarmas. Si el incremento de P es gradual, tal como ocurre a lo largo del da, las alarmas no se activarn

Fig. 2.14 Detector tipo neumtico



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Detectores de flama Utilizan sensores pticos que trabajan en un rango espectral especfico. La radiacin emitida por las llamas (30-40%) es electromagntica que puede ser ledo por estos sensores para despus accionar las alarmas.

Fig. 2.15 Detectores de flama Los dispositivos de deteccin pueden tambin ser instalados de forma combinada para evitar falsar alarmas. Los sistemas de extincin se activarn si recibe la seal de los dos sensores.

Fig. 2.16 Detector de flama



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2.7 SISTEMAS DE ALARMAS Sistema de alarma a estacin central Este sistema usa los sistemas de alarma que se han descrito previamente y enva una seal a un punto central del edificio donde personas indicadas (guardias) indican a las personas (usuarios) las rutas de evacuacin y a la vez podran accionar los sistemas de extincin o llamar a la estacin de bomberos. Este sistema consta de un panel anunciante donde se muestra especficamente donde se activ la alarma dentro del edificio. Sistema de alarmas remotas En estos sistemas las alarmas son conectadas a un sistema de monitoreo fuera del edificio, el cul podra ser la propia estacin de bomberos o un servicio de alarmas contratado; quienes daran instrucciones previas mientras llaman a los bomberos o verifican la activacin de la alarma.

Fig. 2.17 Tablero de control de alarmas



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Fig. 2.17 Sistema de alarmas

Sistemas de tuberas contra incendio

Los sistemas de tuberas contra incendio proveen estaciones con mangueras para ser operadas por los ocupantes de un edificio o instalacin o por personal de bomberos. Estos sistemas se clasifican en tres categoras:

Sistemas de tuberas contra incendio Clase I: proveen salidas para mangueras de 2 pulgadas nicamente y son designadas para uso exclusivo de los bomberos.

Fig. 2.18. Tuberas clase I



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Clase II: proveen salidas para mangueras de 1 pulgadas nicamente y se acompaan de mangueras con una longitud de hasta 30 m. stas son principalmente diseadas para ser usadas por los usuarios del inmueble. Clase III: es una combinacin de los dos anteriores. Hay una salida de 2 pulg. Provista con un reductor a 1 pulg. La manguera de 1 puede ser utilizada por los ocupantes o por el personal de bomberos. Sistemas de tuberas contra incendio.

Los bomberos usualmente instalan sus propias mangueras a las tomas de las tuberas contra incendio y rara vez usan las disponibles en los establecimientos debido a que son de mayor calidad y representan mayor confiabilidad debido a que saben las condiciones a las que se encuentran.

Los sistemas de tuberas contra incendio son recomendables en establecimientos con grandes reas de piso y en lugares de multi-bodegas.

Estos sistemas son ventajosos cuando el acceso de los auto-tanque de bomberos o de hidrantes de barril est alejado de los inmuebles.

2.8 HIDRANTES Se conoce con el nombre de hidrante a las salidas de descarga de este sistema, las cuales deben de estar conectadas, mediante una vlvula angular, a un tramo de manguera con su chifln de descarga, estando contenidos estos elementos dentro de un gabinete metlico.

Fig. 2.19. Hidrantes



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Edificios que requieren proteccin con hidrantes Los edificios con ms de 15 metros de altura o con una superficie construida de ms de 2500 m2 sern protegidos con hidrantes, independientemente de alguna otra proteccin requerida. Sistemas con Hidrantes

El sistema con hidrantes es un conjunto de equipos y accesorios fijos con gran capacidad de extincin, de los cuales debe disponerse cuando hayan sido insuficientes los equipos porttiles, o extintores, para combatir un conato de incendio. Consisten en el equipo de bombeo y la red de tuberas necesarias para alimentar, con el gasto y la presin requerida, a los hidrantes de la unidad que se puedan considerar en uso simultneo.

La presin mxima de descarga de la bomba ser de 8 Kg/cm2 Localizacin de los Hidrantes Los hidrantes podrn estar localizados en el interior o en el exterior de los edificios. La localizacin se debe hacer de tal manera que entre unos y otros cubran perfectamente la superficie del riesgo a proteger, para lo cual se debern considerar trayectorias posibles, sobre planos a escala, de una manguera de 30 metros de longitud. Criterio internacional: Debe cumplir segn la NFPA, en sus distancias mximas entre Hidrantes 100 ft en interiores y 300 ft para exteriores. Los hidrantes exteriores dentro del predio del riesgo protegido debern estar colocados a una distancia no menor de 5 metros de las paredes exteriores de los edificios ms prximos a los cuales protegen. Estos hidrantes sern a prueba de intemperie. Los hidrantes interiores deben estar en lugares visibles y de fcil acceso, debindose tener, siempre, un hidrante cerca de las escaleras y de las puertas de salida del edificio. El volante de la vlvula angular no deber estar a ms de 1.60 m sobre el nivel del piso. Vlvula de ngulo de hidrante La carga mxima permisible en las vlvulas angulares, en el lado de la manguera, es de 42 metros de columna de agua, por lo que si se tiene una carga mayor habr que reducirla por medio de un orificio calibrado.



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Tomas siamesas Todos los riesgos protegidos con sistema de hidrantes o de rociadores de agua debern contar con toma siamesa, localizada en el exterior del o de los edificios, y para su localizacin se seguirn las indicaciones siguientes:

Se pondr una toma siamesa por cada 90 metros o fraccin de muro exterior que vea a cada calle o espacio pblico.

Cuando se tengan construcciones que den a dos calles paralelas o espacios pblicos, se pondr una toma siamesa por cada 90 metros o fraccin de muro exterior en cada una de esas calles paralelas.

Cuando la construccin est en una esquina y la longitud total de muros exteriores no exceda de 90 metros, basta con poner una sola toma siamesa, siempre y cuando sta se coloque a no ms de 4.5 metros de la esquina, y sobre el muro ms largo.

Cuando la construccin vea a tres calles se pondr una toma siamesa por cada 90 metros o fraccin de muro exterior que vea a esas calles, siempre y cuando se ponga una toma siamesa en cada calle paralela y la separacin entre tomas no exceda de los 90 metros.

Cuando la construccin abarca una manzana y da a cuatro calles, se pondr una toma siamesa por calle; sin embargo, se puede poner una sola toma en una esquina, localizada sobre la calle ms larga y a menos de 4.5 metros de la esquina, si las tomas no quedan separadas ms de 90 metros entre s.

Fig. 2.21 Tomas siamesa



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Trminos que se utilizan en los sistemas contraincendios en los edificios El sistema de columna seca es un tipo de red de agua de proteccin contra incendios, que es de uso exclusivo de bomberos, y que est compuesto de los siguientes elementos:

Toma de fachada (IPF-41) Columna ascendente de tubera de acero galvanizado. Tomas de planta: en plantas pares hasta 8 y en todas a partir de sta (IPF-39). Llave de seccionamiento: cada 4 plantas por encima de la de planta (IPF-40). Cada

toma incorpora una bifurcacin con dos conexiones (llave siamesa) para mangueras.

El trmino seca indica que la tubera se encuentra normalmente vaca, hasta su carga por parte del Cuerpo de Bomberos para proceder a la extincin de un incendio dentro de un edificio en altura.

Fig. 2.21 Columna seca

Boca de salida en planta con llave de seccionamiento

IPF -40

Boca de salida en planta IPF -39

Toma de fachada IPF -41



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Siendo una de las instalaciones de Proteccin contra Incendios de diseo ms simple, es de vital importancia, ya que facilita a los bomberos el acceso al foco de un incendio en el interior de un edificio de varias plantas de manera ms cmoda y gil, evitndose en muchos casos que tengan que realizar largos tendidos de mangueras directamente desde la calle hasta las plantas.

La alimentacin de agua llega desde los propios camiones autobombas (con

depsito) de los bomberos, que conectan su manguera en la toma de fachada, y, tras llenarse la tubera de agua hasta la altura que sea necesaria, tambin en las plantas afectadas.

Fig. 2.23 Equipo y camiones de bomberos



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Equipo de Bombeo

Se debern tener dos bombas principales, una con motor elctrico y otra con motor de combustin interna, cada una con las caractersticas siguientes:

Ser siempre cebadas o autocebantes. Poder rendir el 150% de su capacidad normal con el 65% de su presin normal. El gasto de la bomba ser el gasto requerido para el servicio de hidrantes ms el

gasto requerido por rociadores, en caso de que los hubiere.

Fig. 2.24 Curva de funcionamiento de una bomba centrfuga Sistema hidrulico contraincendios Almacenamiento de Agua requerido Se deber contar con un almacenamiento de agua, exclusivo para proteccin contra incendio, en proporcin de 5 litros por metro cuadrado construido. La capacidad mnima para este efecto ser de 20 000 litros y la mxima de 100 000 litros.

Fig. 2.24 Tanque almacenador



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Fig. 2.25 Sistema hidrulico contraincendios

Fig. 2.26 Caones de Agua

Sustancias empleadas para la extincin del fuego

Agua: Tiene una gran accin enfriadora, se usa sola o mezclada con otros agentes humectantes. El mtodo ms eficaz para combatir incendios es aplicar el agua en forma pulverizada, lo que aumenta el efecto refrigerante del agua y la conversin del agua en vapor.

Propiedades extintoras: por enfriamiento, por sofocacin, por emulsificacin, y por dilucin.



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Conductividad elctrica del agua: El agua en estado natural contiene impurezas que la hacen conductora de la electricidad. Si el agua se aplica a incendio de aparatos elctricos en funcionamiento, el usuario puede recibir una descarga a travs de ella, sobre todo si se trata de instalaciones de alta tensin.

Agentes halogenados. Los agentes halogenados son hidrocarburos en los que uno

o ms tomos de hidrgeno han sido sustituidos por tomos de halgeno, lo cual no solamente les confiere incombustibilidad, sino tambin propiedades extintoras. Ninguno de los agentes que se emplean actualmente tiene accin corrosiva importante en los materiales, a no ser que se encuentren en presencia de agua libre o de un lquido.

Polvo qumico seco normal BC. Tiene accin sofocante, pues desplaza el aire de

la combustin mediante la nube que forma al salir del equipo contra incendio, produciendo gran cantidad de bixido de carbono al entrar en contacto con el fuego. Es un compuesto de bicarbonato de sodio molido de 250 a 350 mallas y tratado con aditivos antihidroscpicos.

Bixido de carbono. Tiene accin sofocante pues desplaza el oxgeno de la combustin. Es un gas inerte ms pesado que el aire, no es conductor de la electricidad y es totalmente seco, adems es inodoro, incoloro e inspido, no es corrosivo, es inerte. Se emplea para combatir incendios de lquidos inflamables e incendios que involucran equipo elctricamente energizado

Fig. 2.26 Extintores de bixido de carbono



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Polvo qumico seco de potasio BC. Este polvo se descompone ms rpidamente que el anterior, produciendo bixido de carbono, por lo cual tiene una accin sofocante. Es un compuesto de bicarbonato de potasio molido de 250 a 350 mallas y tratado con aditivos antihidroscpicos.

Polvo qumico ABC. Es un polvo de accin sofocante y enfriadora producida por

los efectos de descomposicin ante la presencia del fuego. Es un compuesto de fosfato monoatmico polivalente molido de 250 a 350 mallas, tratado con aditivos antihidroscpicos y componentes no especificados.

Locales de riesgo alto Son aquellos donde se manejan o almacenan productos o subproductos, ya sean lquidos o gaseosos con un punto de inflamacin igual o menor a 37.8C, slidos altamente combustibles y explosivos, adems de las sustancias que tengan la propiedad de acelerar la velocidad de reaccin qumica que genere calor o aquellas otras que, al combinarse, implique riesgo de incendio o explosin como son, entre otros:

rea de alcoholes en almacenes. rea de almacenamiento de reactivos qumicos. rea de almacenamiento de detergentes que reaccionen con otros productos. rea de almacenamiento de pinturas

En todas las reas, locales y edificios de alto riesgo, por cada 200 m2 de superficie o fraccin, se debe instalar, como mnimo un extintor de la capacidad y tipo requerido para los riesgos especficos, adems de un equipo fijo. Locales de riesgo medio. Los locales de riesgo medio son aquellos donde se manejan o almacenan materias primas, productos o subproductos con puntos de inflamacin menor de 93C y que no estn comprendidos dentro de los de riesgo alto, pudindose mencionar, entre otros, los siguientes:

Talleres de conservacin Laboratorios. Subestaciones elctricas. Casas de mquinas Almacenes no comprendidos en los de riesgo alto.



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Auditorios y teatros. Centros de informacin (computadoras), y conmutadores. En este tipo de locales se debe usar extintores de gas Haln.

Locales de riesgo bajo. Los locales de riesgo bajo son aquellos en donde existen productos con punto de inflamacin de ms de 93C. Se consideran dentro de este riesgo todos los locales no comprendidos dentro de los de riesgo alto y medio. 2.9 EXTINTORES PORTTILES Equipo que al ser accionado expele bajo presin el agente extinguidor que contiene y permite que este sea dirigido hacia el fuego.

Fig. 2.27 partes de un extintor porttil Mecanismos de extincin. El agua

Enfriamiento: absorbe grandes cantidades de calor Sofocamiento: el vapor de agua desplaza el humo y el aire (O2) si hay ventilacin

adecuada. El agua flota sobre lquidos ms pesados. El agua combinada con espuma sofoca fuegos de lquidos ms livianos.

Manual de instalaciones mecanicas

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