Manual práctico de hidráulica: presión, caudal, pérdida de carga y maniobra de mangueras
Índice de contenido:
- Fluidos y presión: concepto base para oposiciones.
- Presión atmosférica y unidades: de kg/cm2 a bar.
- Caudal, unidades y caudal nominal de bomba.
- Presión estática, dinámica y efecto Venturi.
- Pérdida de carga: factores y cómo reducirla.
- Reacción de lanza y alcance del chorro.
- Golpe de ariete, cebado y alturas de aspiración.
- Instalaciones de mangueras: aprovisionamiento, alimentación y ataque.
- Tabla resumen de fórmulas.
- Test de cálculo hidráulico.
1. Fluidos y presión
Según temario CEIS Guadalajara e IVASPE, líquidos y gases reciben la denominación común de fluidos porque toman la forma del recipiente que los contiene y fluyen por los orificios. Los líquidos tienen volumen constante, los gases volumen variable.
El efecto de una fuerza sobre una superficie depende del área. Por eso un puntal se apoya sobre tablón y para andar por nieve se usan esquís.
📌 Definición literal de examen:
Presión = Fuerza / Superficie. En fluidos la presión se transmite por igual en todas direcciones. Por eso una cámara pierde aire por cualquier agujero.
2. Presión atmosférica y unidades
La masa de aire sobre la superficie terrestre genera la presión atmosférica. Disminuye con la altura. Al nivel del mar, la columna de mercurio se estabiliza a 76 cm y la de agua a 10 metros.
| Unidad | Equivalencia actualizada | Uso en bomberos |
|---|---|---|
| 1 bar | 1,02 kg/cm2 - Unidad de trabajo actual | Manómetros de autobomba |
| 1 atm física | 1,033 kg/cm2 - 760 mm Hg | Teoría de aspiración |
| 10 m.c.a. | 1 atm ≈ 1 kg/cm2 ≈ 1 bar | Regla de oro: 10m = 1 bar |
3. Caudal, unidades y caudal nominal de bomba
Caudal o gasto
El caudal es la cantidad de líquido que circula por unidad de tiempo. Su fórmula base es Q = S x V donde S es sección y V velocidad.
Q = S x V
Unidades: m3/min, m3/h, L/s, L/min
1 m3/min = 1000 L/min = 60 m3/h
Caudal nominal de una bomba
Es el caudal en m3/h, normalmente múltiplo de 30, que es capaz de dar a una presión mínima de 10 bar en colector de impulsión, con una altura geométrica de aspiración de 6 m y mangotes de 8-10 m con filtro colador. Es el criterio para bombas centrífugas normales contra incendios.
4. Presión estática, dinámica y efecto Venturi
Si cierras una tubería alimentada a 3 bar con una brida y manómetro, marca 3 bar y si pones tubo vertical sube 30 m. Es la presión estática, se transmite en todas direcciones. Si abres con lanza, el manómetro marca menos y el agua no sube 30 m. Es la presión dinámica, siempre inferior a la estática.
En un estrechamiento, por Q = S x V, a mitad de sección corresponde doble velocidad. El manómetro en la zona estrecha marca menos altura. Es el efecto Venturi: la presión es menor en los estrechamientos.
5. Pérdida de carga
Los rozamientos en paredes y pérdidas en válvulas, codos y cambios de sección se manifiestan como pérdidas de presión. Varían en el mismo sentido que el caudal y se llaman pérdidas de carga.
- a) Rugosidad: Manguera de lona pierde unas 3 veces más que una lisa del mismo diámetro.
- b) Longitud: Directamente proporcional. Doble longitud, doble pérdida.
- c) Caudal: Proporcional al cuadrado. Doble caudal = 4 veces más pérdida. Triple caudal = 9 veces más pérdida.
📌 Para aprovechar la presión:
Usa mangueras lisas, la menor longitud posible, diámetros grandes, lanzas de caña corta y evita dobleces y codos bruscos. Especial atención a llaves de paso, lanza y boquilla.
Ejemplos reales: Manguera 70 mm con lanza 70/18 a 5,7 bar y 30 m3/h. Con lona: 0,0175 bar/m (1,75 bar/100m). Con lisa: 0,0055 bar/m (0,55 bar/100m). Misma lisa a 45 m3/h: 0,015 bar/m (1,5 bar/100m).
6. Reacción de lanza y alcance
Por efecto del chorro, la lanza sufre retroceso que depende de la sección de boquilla. Los mayores alcances se logran con boquillas de menor diámetro. Teóricamente a 45º, en práctica a 30º por resistencia del aire y dispersión.
| Lanza / Presión | Caudal aprox. | Reacción |
|---|---|---|
| 45/14 a 3,5 bar | 15 m3/h (250 L/min) | 10 kg |
| 70/18 a 5,7 bar | 30 m3/h (500 L/min) | 25 kg |
7. Golpe de ariete, cebado y aspiración
Golpe de ariete
Sobrepresión que aparece al variar bruscamente el caudal. Al cerrar una llave rápido aumenta con la velocidad de cierre y puede romper manguera, soltar racores y desestabilizar al portalanza. Maniobra lenta al abrir y cerrar. Su efecto aumenta de bomba a lanza, no depende de longitud ni derivaciones, es mayor en lona que en lisa y muy grande en metálicas. A igual caudal, mayor con menor diámetro y mayor caudal.
Cebado y alturas de aspiración
Si el agua está por debajo de la bomba, hay que hacer la puesta en aspiración con mangotes semirrígidos de 2 y 4 m hasta 8-10 m con filtro. La bomba necesita cuerpo y mangote llenos de agua sin aire. Llenarlos y eliminar aire es el cebado. Solo tras cebar funciona como bomba.
La presión atmosférica equivale a 10 m de agua. Teóricamente solo se puede cebar si la altura de aspiración (diferencia entre cuerpo de bomba y superficie del agua, no del filtro) es ≤10 m. En práctica no debe pasar de 6 m con instalación de 8-10 m por pérdidas en mangotes, uniones, filtro y válvula.
8. Instalaciones de mangueras
La instalación completa para ataque consta de tres partes:
- A) Aprovisionamiento: Depende de la fuente. Del tanque del autobomba o hidrante no hay instalación. De balsa o depósito es la instalación de aspiración con mangotes. De hidrante a vehículo con mangueras de diámetro correspondiente.
- B) Alimentación: Desde el final del aprovisionamiento o salida de bomba hasta una división próxima al lugar. Con mangueras del mayor diámetro posible y camino más corto.
- C) Ataque: Desde la división hasta las lanzas. Normalmente dos por división, con mangueras de 45 mm y con un bucle ancho llamado reserva de ataque para movilidad. Si la alimentación está muy próxima, puede suprimirse pero manteniendo división con llaves para ampliar/reducir. Usar el menor número de mangueras posible.
