Pérdidas de carga por fricción en mangueras con acoples en Y

Índice de contenido:

1. Acoples o conexiones en "Y" (bifurcaciones)
2. Cálculo de pérdidas de carga en conexiones en "Y"
3. Ejemplo práctico resuelto 1 - 38 mm / 65 mm
4. Tabla de coeficientes de pérdida de carga
5. Supuesto práctico resuelto 2 - 65 mm / 100 mm
6. Cálculo de la pérdida de carga total de la instalación

Hidráulica para bomberos:
Pérdidas de carga en conexiones en "Y"

El estudio de la hidráulica aplicada a las instalaciones de extinción es uno de los bloques más exigentes en cualquier examen de oposición. A continuación, analizamos los fundamentos teóricos y el cálculo de pérdidas de presión por fricción en tendidos con bifurcaciones de igual longitud.

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1. Acoples o conexiones en "Y" (bifurcaciones)

Su función principal en el parque y en intervenciones es dividir una sola línea de manguera de alimentación en dos o más vías de ataque independientes.

Estructuralmente, todas las conexiones en "Y" cuentan con una única entrada hembra y varias salidas macho para realizar los tendidos hacia la línea de fuego.

⚠️ ¡Alerta examen! Pregunta trampa recurrente:
Debido a su similitud física, los tribunales suelen intentar confundir las conexiones en "Y" con las piezas siamesas. Recuerda la regla de oro:

• Conexiones en "Y": DIVIDEN una sola línea de manguera en varias.
• Piezas siamesas: COMBINAN varias líneas de manguera en una sola.

En una instalación hidráulica de extinción suele utilizarse una línea de alimentación principal (normalmente de 70 o 100 mm de diámetro) conectada a una bifurcación en "Y" para abastecer dos o más líneas de ataque de menor tamaño.

Aunque los tendidos de ataque resultantes pueden variar en su diámetro (habitualmente de 25, 38 o 45 mm), por regla general para el cálculo de oposiciones se presupone que comparten la misma longitud.

⚠️ Concepto clave para supuestos:
Es fundamental que las líneas que parten de la bifurcación en "Y" mantengan la misma longitud y el mismo diámetro. De lo contrario, se generarían presiones de trabajo diferentes en las lanzas, desequilibrando la instalación y agravando el cálculo de pérdidas de carga por fricción.

El cálculo de la pérdida de carga por fricción en líneas de mangueras de igual longitud y diámetro es directo y sencillo.

Cuando la presión en lanza, la longitud y el diámetro de los tendidos son idénticos en ambas vías, el caudal total se divide exactamente en dos partes iguales al atravesar el acople en "Y". Por lo tanto, bajo estas condiciones simétricas, para resolver el supuesto solo necesitas calcular la pérdida de presión total de una de las dos líneas derivadas de la bifurcación.

Cálculo de pérdidas de carga en conexiones en "Y"

Pasos para calcular la pérdida de presión por fricción en un tendido con bifurcación en "Y".

Paso 1. Calcular el caudal en centenares (Q)

Para aplicar las fórmulas de pérdidas de carga, determina los centenares de galones por minuto (gpm) o litros por minuto (L/min) que fluyen por una sola de las líneas de ataque:

Q = Caudal de la línea / 100

Paso 2. Calcular la pérdida de carga en la línea de ataque (FL)

Determina la pérdida de presión por fricción (Pf) en una de las líneas de ataque derivadas aplicando la ecuación universal:

FL = C × Q² × L

Paso 3. Calcular el caudal total en centenares (Q total)

Calcula el número total de centenares que fluyen a través de la línea de abastecimiento principal hacia la bifurcación en "Y". Suma los caudales de ambas líneas y divide entre 100:

Q total = (Caudal línea 1 + Caudal línea 2) / 100

Paso 4. Calcular la pérdida de carga en la línea de abastecimiento

Determina la pérdida de presión por fricción específica del tramo de abastecimiento principal utilizando el caudal total combinado:

FL = C × (Q total)² × L

Paso 5. Sumar la pérdida de carga total y la presión por altura

Para obtener la pérdida de presión total de la instalación, suma la pérdida del tramo de alimentación, la pérdida de una sola de las líneas de ataque, las pérdidas singulares de la bifurcación en "Y" (añade 0,7 bar o 70 kPa si el caudal total supera los 1.400 L/min) y la presión hidrostática por altura si existiera desnivel.

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2. Ejemplo práctico resuelto 1

El siguiente supuesto ilustra cómo calcular la pérdida de presión total en una instalación con bifurcación en "Y" simétrica (mismo diámetro y misma longitud en las líneas de ataque).

Supuesto práctico 1:
Calcular la pérdida de carga total en una instalación donde dos líneas de ataque de 38 mm de diámetro y 30 metros de longitud cada una (con un caudal de 400 L/min por línea) están alimentadas a través de una bifurcación en "Y" por un tendido principal de 65 mm de diámetro y 120 metros de longitud.

Tabla de coeficientes de pérdida de carga (líneas de manguera única)

Para resolver los supuestos de examen, es imprescindible consultar los coeficientes de fricción (C) según el diámetro interno de cada manguera:

Diámetro de la manguera (mm)	Coeficiente (c)
20 (nodriza)	1.741
25 (nodriza)	238
32 (nodriza)	127
38	38
45	24,6
50	12,7
65	3,17
70 con coples de 77 mm	2,36
77 con coples de 65 mm	1,27
77 con coples de 77 mm	1,06
90	0,53
100	0,305
115	0,167
125	0,138
150	0,083
Tuberías montantes
100	0,600
125	0,202
150	0,083

Desarrollo del tramo 1: líneas de ataque (38 mm)

De acuerdo con la metodología simétrica, seleccionamos una sola de las líneas de ataque de 38 mm:

• 1. Coeficiente de fricción (C):
  Consultando la tabla, para 38 mm corresponde C = 38.
• 2. Caudal en centenares (Q):
  Q = 400 / 100 = 4
• 3. Longitud en centenares (L):
  L = 30 / 100 = 0,3
• 4. Aplicación de la fórmula (FL):
  FL = C × Q² × L = 38 × 16 × 0,3

Resultado parcial:
Pérdida de carga en el tramo de ataque = 182,4 kPa (1,82 bar).

Desarrollo del tramo 2: línea de alimentación principal (65 mm)

Una vez obtenidas las pérdidas del ataque, calculamos el tramo común de alimentación:

• 1. Coeficiente de fricción (C):
  Para 65 mm, C = 3,17.
• 2. Caudal total en centenares (Q total):
  Q total = (400 + 400) / 100 = 800 / 100 = 8
• 3. Longitud en centenares (L):
  L = 120 / 100 = 1,2
• 4. Aplicación de la fórmula (FL):
  FL = 3,17 × 64 × 1,2

Resultado parcial: Pérdida = 243,5 kPa (2,43 bar).

Cálculo total (TPL): 182,4 kPa + 243,5 kPa = 425,9 kPa (4,26 bar).

💡 Nota: Caudal < 1.400 L/min, pérdidas singulares despreciables.

3. Supuesto práctico resuelto 2

Supuesto práctico 2:
Calcular la pérdida de carga por fricción total en una instalación donde dos líneas de ataque de 65 mm de diámetro y 60 metros de longitud cada una (con un caudal de 1.000 L/min por línea) se conectan mediante una bifurcación en "Y" a un tendido principal de alimentación de 100 mm de diámetro y 150 metros de longitud.

Desarrollo del tramo 1: líneas de ataque (65 mm)

Aplicando el principio de simetría, calculamos primero las pérdidas de una sola de las líneas de 65 mm:

• 1. Coeficiente de fricción (C):
  Para 65 mm, C = 3,17.
• 2. Caudal en centenares (Q):
  Q = 1.000 / 100 = 10
• 3. Longitud en centenares (L):
  L = 60 / 100 = 0,6
• 4. Fórmula (FL):
  FL = 3,17 × 100 × 0,6

Resultado parcial del tramo de ataque:
Pérdida = 190 kPa (1,90 bar).

Desarrollo del tramo 2: línea de alimentación principal (100 mm)

A continuación, calculamos el comportamiento hidráulico del tramo común:

• 1. Coeficiente de fricción (C):
  Para 100 mm, C = 0,305.
• 2. Caudal total en centenares (Q total):
  Q total = (1.000 + 1.000) / 100 = 20
• 3. Longitud en centenares (L):
  L = 150 / 100 = 1,5
• 4. Fórmula (FL):
  FL = 0,305 × 400 × 1,5

Resultado parcial del tramo principal:
Pérdida = 183 kPa (1,83 bar).

Cálculo de la pérdida de carga total de la instalación (TPL)

TPL = 190 kPa (ataque) + 183 kPa (alimentación) + 70 kPa (acople en Y) = 443 kPa (total 4,43 bar).

💡 Nota operativa de examen:
A diferencia del caso anterior, el caudal total combinado es de 2.000 L/min. Al superar el umbral crítico de los 1.400 L/min, las pérdidas internas por rozamiento y turbulencias en el propio acople en "Y" dejan de ser despreciables, siendo obligatorio sumar 70 kPa (0,7 bar) al resultado global.