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Taller de 4 horas realizado en la Universidad Experimental Marítima del Caribe Diciembre de 2012, Catia La Mar, Estado Vargas, Venezuela.
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21/12/2012
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
1Mauro Balarezo
Nombre del Taller:
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
Nombre del Facilitador:
Lic. Quím. Mauro Balarezo0416 497 7790 - [email protected]
Duración: 4Horas
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
2Mauro Balarezo
1. REPASO DE ALGEBRA.2. PROPIEDADES DEL AGUA3. VARIABLES USADAS.4. PRINCIPIOS DE HIDRAULICA.5. PERDIDA POR FRICCION.6. PERDIDA POR ELEVACION.7. PERDIDA POR EL SISTEMA8. BOMBAS.9. CALCULOS Y EJERCICIOS 10.ROCIADORES, INUNDACION, DILUVIO
Y ESPUMA.
AGENDA
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
3Mauro Balarezo
•EN LAS ACTIVIDADES BOMBERILES
APLICAMOS LA HIDRAULICA AL AGUA; SU ALMACENAJE, USO Y FORMA DE LLEVARLA A DONDE ES NECESARIA. ADEMAS PARA LA GENERACION DE ESPUMA.
•CUANDO CONOCEMOS Y APLICAMOS LA HIDRAULICA MEJORAMOS EL USO Y APLICACIÓN DEL RECURSO AGUA, CON LO CUAL CONTRIBUIMOS A REDUCIR COSTOS Y EVITAR DESPERDICIOS.
INTRODUCCION
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
4Mauro Balarezo
LAS SITUACIONES EN LAS QUE ESTA INVOLUCRADA LA HIDRAULICA SON:
• DURACIÓN DEL AGUA• RELACION MOTOR – BOMBA.• TIPOS DE BOMBAS.• SISTEMAS PRESURIZADOS (ROCIADORES)• PERDIDA POR FRICCION.• ALCANCE DE CHORROS.• PRESION DE SALIDA EN LA BOMBA.• ALTURA Y PERDIDA DE PRESION.• FORMACION DE ESPUMAS• DOSIFICACION DE ESPUMAS.
INTRODUCCION
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
5Mauro Balarezo
LA HIDRAULICA ES UNA
CIENCIA QUE ESTUDIA EL
COMPORTAMIENTO DE LOS
LIQUIDOS Y ESPECIALMENTE
EL AGUA EN MOVIMIENTO O
EN REPOSO
CONCEPTO
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
6Mauro Balarezo
1.- REPASO DE ALGEBRA.
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
7Mauro Balarezo
ALGEBRA
ARITMETICA BASICACOEFICIENTES CON IGUAL SIGNO, SE SUMAN Y EL
RESULTADO CONSERVA EL SIGNO:
ab2 + ab2 + 7ab2 + 9ab2 + 21ab2 = (1+1+7+9+21)ab2
ab2 + ab2 + 7ab2 + 9ab2 + 21ab2 = +39 ab2
COEFICIENTES CON SIGNO DIFERENTE, SE RESTAN Y EL
RESULTADO CONSERVA EL SIGNO DEL MAS ALTO:
ab2 + ab2 - 7ab2 + 9ab2 - 21ab2 = (1+1-7+9-21)ab2
(11 – 28) ab2 = - 17 ab2
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
8Mauro Balarezo
ALGEBRA
ARITMETICA BASICAEL PRODUCTO DE DOS NUMEROS SE HALLA MULTIPLICANDO SUS VALORES ABSOLUTOS, SI LOS SIGNOS SON IGUALES EL RESULTADO SERA POSITIVO:
7 x 23 = (+7) x (+23) = + 161
-32 x -54 = (-32) x (-54) = + 1.728
EL PRODUCTO DE DOS NUMEROS SE HALLA MULTIPLICANDO SUS VALORES ABSOLUTOS, SI LOS SIGNOS SON SIFERENTES EL RESULTADO SERA NEGATIVO:
7 x -23 = (+7) x (-23) = - 161
32 x -54 = (+32) x (-54) = - 1.728
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
9Mauro Balarezo
ALGEBRA
ARITMETICA BASICAEL COCIENTE DE DOS NUMEROS SE HALLA DIVIDIENDO SUS VALORES ABSOLUTOS, SI LOS SIGNOS SON IGUALES EL RESULTADO SERA POSITIVO:
17 ÷ 23 = (+17) ÷ (+23) = + 0,74
-132 ÷ -54 = (-132) ÷ (-54) = + 2,4444
EL COCIENTE DE DOS NUMEROS SE HALLA DIVIDIENDO SUS VALORES ABSOLUTOS, SI LOS SIGNOS SON SIFERENTES EL RESULTADO SERA NEGATIVO:
17 x -23 = (+17) x (-23) = - 0,74
132 x -54 = (+132) x (-54) = - 2,4444
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
10Mauro Balarezo
ALGEBRA
LAS MULTIPLICACIONESPARA MULTIPLICAR POR POTENCIAS DE 10 (10, 100, 1.000, 10.000….) SOLO DEBEN AGREGARSE TANTOS CEROS COMO LO INDIQUE LA POTENCIA DEL 10 A LA DERECHA DEL NUMERO A MULTIPLICAR:
34 x 10 = 34034 x 100 = 3.400
34 x 1.000 = 34.000
CUANDO LA POTENCIA DE 10 ES NEGATIVA (0,1; 0,01; 0,001: 0,0001…..) SE COLOCA UNA COMA A LA IZQUIERDA DEL NUMERO A MULTIPLICAR, TANTAS VECES COMO SEA LA POTENCIA NEGATIVA:
76 x 0,1 = 7,676 x 0,01 = 0,76
76 x 0,001 = 0,076
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
11Mauro Balarezo
ALGEBRA
LAS MULTIPLICACIONESCUANDO SE ULTIPLICAN DOS NUMEROS EL RESULTADO DEBE TENER POR LO MENOS LA MISMA CANTIDAD DE CIFRAS QUE EL NUMERO MAS GRANDE:
12 x 3 = 36 (DOS CIFRAS)93 x 3 = 279 (TRES CIFRAS)
AL MULTIPLICAR DOS NUMEROS LA ULTIMA CIFRA DEL RESULTADO DEBE COINCIDIR CON LA ULTIMA CIFRA DE MULTIPLICAR LAS UNIDADES:
12 x 3 = 36 (3 x 2 = 6)93 x 3 = 279 (3 x 3 = 9)
25 x 46 = 1.150 ( 5 x 6 = 30 ULTIMA CIFRA 0)
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
12Mauro Balarezo
ALGEBRA
LAS POTENCIAS DE 10LAS POTENCIAS DE 10 (0,1. 0,01. 0,001. 10, 100, 1.000, 10.000….) PUEDEN EXPRESARSE usando las expresiones de potencias de 10.Un exponente positivo indica que el numero debe multiplicarse por 10 las veces que lo indica el exponente.El exponente negativo señala las veces que hay que multiplicar por 0,1. Nombre Valor Nombre Valor
kilo 103 mili 10-3
mega 106 micro 10-6
giga 109 nano 10-9
tera 1012 pico 10-12
peta 1015 fempto 10-15
exa 1018 atto 10-18
zeta 1021 zecto 10-21
yota 1024 yocto 10-24
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
13Mauro Balarezo
2.- PROPIEDADES DEL AGUA.
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
14Mauro Balarezo
EL AGUA
PROPIEDADES QUIMICASPeso Molecular 18
Capacidad de disolver Excelente
Oxidante Fuerte
En presencia de Sales Forma Hidratos
Hidratación Minerales anhidros
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
15Mauro Balarezo
EL AGUA
PROPIEDADES FISICAS
Conductividad Térmica 0,98 W/m.ºK
Calor Especifico 4,169 Kj/kg.ºK
Capacidad Calorífica 1000 kcal/m3ºC
Calor de Vaporización 540 cal/g
Color, Olor y Sabor No tiene
Densidad 1 g/cm3
Capilaridad Moderada
Expansion en vapor 1:1700
Conductividad eléctrica 1 cal/g
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
16Mauro Balarezo
EL AGUA
PROPIEDADES FISICAS, Cambios de Estado
SustanciaPunto de
fusión (ºC)Calor latente fusión (kJ/kg)
Punto de ebullición (ºC)
Calor lat. vaporización
(kJ/kg)
Helio -268,9 21
Nitrógeno -209,9 25,5 -195,8 201
Alcohol etílico -114 104 78 854
Mercurio -39 11,8 357 272
Agua 0 333 100 2.255
Plata 96 88,3 2.193 2.335
Plomo 327 24,5 1.620 912
Oro 1.063 64,4 2.660 1.580
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
17Mauro Balarezo
EL AGUA
PROPIEDADES FISICAS
SOLIDO GEL/LIQUIDO GAS / VAPOR
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
18Mauro Balarezo
EL AGUA
PROPIEDADES FISICAS, Cambios de Estado :Es la energía requerida por una sustancia para cambiar de estado, de sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gaseoso (calor de vaporización). El calor que se aplica a una sustancia cuando no cambia de estado, aumenta la temperatura.Cuando calentamos hielo, va ascendiendo su temperatura hasta que llega a 0°C, aun cuando se le siga aplicando calor, la temperatura no cambia hasta que se haya fundido del todo. Esto se debe a que el calor se emplea en la fusión del hielo.Una vez fundido el hielo la temperatura volverá a subir hasta llegar a 100°C; desde ese momento se mantendrá estable hasta que se evapore toda el agua.
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
19Mauro Balarezo
EL AGUA
PROPIEDADES FISICASCUANTO CALOR PUEDO ENFRIAR por la
evaporación del agua de un camión Bomba de 4.500 lt ….??
Convertir 4.500 lt a m3:4.500 lt .0,001 m3/lt = 0,45 m3
0,45 m3 . 10.000 kg/ m3 = 4.500 kgCalor necesario para la evaporación:
2.255 kJ/kg . 4.500 kg = 10.147.500 kJ =2,63 107 kcal. = 1,04 108 BTU
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
20Mauro Balarezo
EL AGUA
PROPIEDADES FISICAS
MaterialCalor específico Densidad
Capacidad calorífica
kcal/kg ºC kg/m³ kcal/kg ºC
Agua 1 1000 1000Acero 0,12 7850 950
Ladrillo 0,20 2000 400
Madera de pino 0,6 640 384
Hormigón 0,16 2300 350
Mortero de yeso 0,2 1440 288
Poliestireno expandido
0,4 25 10
Poliuretano expandido
0,38 24 9
Fibra de vidrio 0,19 15 2,8
Aire 0,24 1,2 0,29
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
21Mauro Balarezo
ALGUNAS PROPIEDADESCUANTO CALOR PUEDE ABSORVER el agua
del camión Bomba de 4.500 lt….???
Convertimos los litros a m3 y a kg:4.500 lt .0,0001 = 0,45 m3 = 4.500 kg
Calculamos diferencia entre Temperatura de evaporación del agua y la temperatura ambiente:
∆T = 100 ºC – 35 ºC = 65 ºCAplicamos la formula Q = m. ∆T. C
Q = Calor (calorias)m = moles
C = Capacidad Calorífica
EL AGUA
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
22Mauro Balarezo
ALGUNAS PROPIEDADESCUANTO CALOR PUEDE ABSORVER el agua
del camión Bomba de 4.500 lt….???Calculamos m (en moles):
4.500 kg/ 18 = 250 molesCalculamos Q:
Q = m. ∆T. CQ = 4.500 kg . 65 ºC . 1.000 kcal/kg ºCQ = 2.925.000.000 kcal = 1,1 1010 BTU
CALOR TOTAL DE ENFRIAMIENTO Y VAPORIZACION:QT = 2,63 108 kcal + 2.925.000.000 kcal
QT = 5,55 108 kcal = 22 108 BTU
EL AGUA
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
23Mauro Balarezo
ALGUNAS PROPIEDADESVapor de Agua a 100 ºC 1 lt = 1kg
Peso Molecular PM 18
Temperatura (100 ºC) 373ºK
LEY DE LOS GASES IDEALESPV = nRT
P = Presión atm.V = Volumen L
n = Nº de moles (gr/PM)R =0,0820562 atm L mol-1 K-1
T = Temperatura ºK
EL AGUA
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
24Mauro Balarezo
ALGUNAS PROPIEDADES
Vapor de Agua a 100 ºC 1 lt = 1kg = 1.709,79 L
LEY DE LOS GASES IDEALES
PV = nRTV = nRT/P
V = ((1.000/18)moles.0,0821 atm L mol-1 K-1 .373ºK)/1 atm
V = (55,56 moles. 0,0821 atm L mol-1 K-1 .373ºK)/1 atm
V = 1.709,79 LVapor de Agua a 400 ºC 1 lt = 1kg = 3084,96 lt
4.500 lt = 4.500 kg = 13.882.320 lt
EL AGUA
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
25Mauro Balarezo
EL AGUA
ALGUNAS PROPIEDADES (RESUMEN)
CON EL AGUA DE UN CAMION DE
BOMBEROS DE 4.500 lt PODEMOS:
ABSORBER O ENFRIAR 5,55 108 kcal =
2,2 109 BTU.
GENERAR 13.882.320 LITROS DE VAPOR
DE AGUA.
EL AGUA
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
26Mauro Balarezo
3.- VARIABLES USADAS.
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
27Mauro Balarezo
EL VOLUMENES LA CAPACIDAD QUE TIENE UN
RECIPIENTE PARA CONTENER LIQUIDOS
(AGUA, AGENTE ESPUMANTE), YA SEA EN
REPOSO, COMO TANQUES DE CAMIONES
BOMBA O CISTERNAS, O EN MOVIMIENTO
CUANDO FLUYE POR LAS MANGUERAS
CONTRA INCENDIO.
VARIABLES
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
28Mauro Balarezo
EL VOLUMEN
SE EXPRESA EN LITROS, METROS CUBICOS, GALONES, BARRILES.
SE CALCULAN USANDO ECUACIONES:
CILINDROS = л.r2. h
TANQUES RECTANGULARES, ORTOEDROS;
a x b x c
VARIABLES
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
29Mauro Balarezo
EL VOLUMENCUAL ES EL VOLUMEN DE AGUA DENTRO DE UN PAÑO DE MANGUERA?
VOLUMEN = л.r2. h
r = ?
h = ?
VARIABLES
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
30Mauro Balarezo
EL VOLUMENCUAL ES EL VOLUMEN DE AGUA DENTRO DE UN PAÑO DE MANGUERA?
VOLUMEN = л.r2.h
Paño de 1 ½´ diámetro de 3,8 cm, r = 1,91 cm
Paño de 2 ½ ´ diámetro de 6,35 cm r = 3,18 cm
Longitud de cada paño de manguera: 15 mt.
V 1 1/2= 3,1416 . (1,91)2 cm. 1.500 cm
V 1 1/2 = 17.191,31 cm3
V 1 1/2 = 17, 19 litros
VARIABLES
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
31Mauro Balarezo
EL VOLUMEN1. Cual es la capacidad de un paño de 2 ½ "?
2. Cuanta agua necesitamos para un tendido de dos (2) líneas:
• 3 paños de 2 ½ " y 2 paños de 1 ½ "
• 2 paños de 2 ½ " y 4 paños de 1 ½ "
VARIABLES
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
32Mauro Balarezo
LA PRESION
ES UNA FUERZA QUE SE EJERCE CONTRA
UN CUERPO O MATERIA QUE SE OPONE A
ELLA, O TAMBIEN ES UN EMPUJE
DISTRIBUIDO SOBRE UNA SUPERFICIE.
TIENDE A COMPRIMIR UN CUERPO
CUANDO SE LE APLICA:
P = FUERZA / SUPERFICIE
VARIABLESHIDRAULICA PARA
BOMBEROS
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
33Mauro Balarezo
LA PRESIONES LA FUERZA QUE SE APLICA SOBRE UNA
SUPERFICIE, EN HIDRAULICA ES LA FUERZA
QUE EJERCE UN FLUIDO:
• SOBRE LAS SUPERFICIES DONDE CHOCA.
• EN UN TANQUE SOBRE LAS PAREDES Y EL
FONDO.
• EN LAS MANGUERAS SOBRE EL MATERIAL
QUE CONSTITUYEN LA MANGUERA
• A LA SALIDA DEL PITON.
VARIABLES
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
34Mauro Balarezo
1 Kg/cm2 Equivale a
0,98067 bar (* 1)
0,9678 atm (* 1)
100 kPa
10 mca
6,98 psi (* 7)
736 mm de Hg
1 atm Equivale a
1,0132 bar (* 1)
1,0332 kp/cm2(* 1)
100 kPa
10,33 mca (* 10)
760 mm de Hg
Entre paréntesis valor que es usado habitualmente
1 bar Equivale a
0,9869 atm (* 1)
1,0197 kp/cm2(* 1)
100 kPa
10,19 mca (* 10)
750,06 mm de Hg
*Entre paréntesis valor que es usado habitualmente
VARIABLES
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
35Mauro Balarezo
LA PRESION
EJERCICIO:
SI LA FUERZA QUE SE APLICA SOBRE UN
PITON DE 10 PULGADAS CUADRADAS (0,01
m2) ES DE 1250 LIBRAS (5560,28 N), CUAL ES
EL VALOR DE LA PRESION?
VARIABLES
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
36Mauro Balarezo
LA PRESION
SOLUCION:
PRESION = FUERZA (F) / SUPERFICIE (S)
P= ?
F= 1250 LIBRAS, lb (5560,28 N)
S= 10 PULGADAS CUADRADAS, sq.in. (0,01 m2)
P= 1250 lb / 10 sq. in.
P= 125 lb/sq. In. = 125 PSI
VARIABLES
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
37Mauro Balarezo
LA PRESION (TIPOS)1. Presión Atmosférica. 2. Presión Manométrica (Principio de
Pascal) 3. Presión de Vacío 4. Presión Absoluta 5. Medición de Presiones
VARIABLES
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
38Mauro Balarezo
LA PRESIONSE EXPRESA EN LIBRAS POR PULGADA CUADRADA, BAR, ATMOSFERAS, PASCAL.SE CALCULA DIVIDIENDO LA FUERZA EJERCIDA SOBRE LA SUPERFICIE DONDE SE EJERCE
P= FUERZA / SUPERFICIE
VARIABLES
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
39Mauro Balarezo
EL FLUJO O CAUDAL
CANTIDAD DE AGUA O DE OTRO LIQUIDO
QUE SALE POR UN ORIFICIO EN UNA
UNIDAD DE TIEMPO.
EN CONTROL DE INCENDIOS, ES LA
CANTIDAD DE AGUA QUE SALE POR LA
BOMBA Y LA CANTIDAD QUE SALE POR EL
PITON EN UNA UNIDAD DE TIEMPO.
VARIABLES
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
40Mauro Balarezo
VARIABLES
EL FLUJO O CAUDAL
EXPRESADO EN GALONES POR MINUTO
(GPM) O LITROS POR MINUTO (LTM).
SE CALCULA DVIDIENDO EL VOLUMEN DE
AGUA QUE SALE POR UNIDAD DE TIEMPO
CAUDAL = VOLUMEN / TIEMPO
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
41Mauro Balarezo
MEDIDAS DEL CAUDALTUBO PITOT
Es un instrumento para la medir la presión en
caudales de agua u otros fluidos.
VARIABLES
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
42Mauro Balarezo
VARIABLES
MEDIDAS DEL CAUDALEFECTO VENTURI: Consiste en que un fluido en movimiento dentro de un conducto cerrado disminuye su presión al aumentar la velocidad después de pasar por una zona de sección menor. Si en este punto del conducto se introduce el extremo de otro conducto, se produce una aspiración del fluido contenido en este segundo conducto.
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
43Mauro Balarezo
MEDIDAS DEL CAUDALEFECTO VENTURIAPLICACIONES:
VARIABLES
Manguera EDUCTOR Manguera
Agua Agua/AgenteEspumante
Succión
AgenteEspumante
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
44Mauro Balarezo
VARIABLES
EL FLUJO O CAUDAL
1. En cuanto tiempo se descarga un camión
de bomberos con capacidad de 5.000 lt. de
agua si la descarga de la bomba es de 500
GPM. (1 gal. = 3,78 lt.)
2. Cual debe ser el caudal de descarga de la
bomba para que el agua del tanque dure 9
minutos.
21/12/2012
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
45Mauro Balarezo
VARIABLES
EXISTEN DOS TIPOS DE FLUJOS :FLUJO LAMINAR: Es aquel en que sus partículas se deslizan unas sobre otras en forma de láminas formando un perfil de velocidades simétrico y en forma de parábola.
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
46Mauro Balarezo
VARIABLES
EXISTEN DOS TIPOS DE FLUJOS :FLUJO TURBULENTO: Es aquel cuyas partículas se deslizan en forma desordenada.
21/12/2012
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
47Mauro Balarezo
4.- PRINCIPIOS DE HIDRAULICA.
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
48Mauro Balarezo
El principio de Arquímedes es un
principio físico que afirma que “un
cuerpo total o parcialmente sumergido
en un fluido estático, será empujado
con una fuerza vertical ascendente
igual al peso del volumen de fluido
desplazado por dicho cuerpo”.
PRINCIPIOS DE HIDRAULICA
21/12/2012
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
49Mauro Balarezo
PRINCIPIOS DE HIDRAULICA
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
50Mauro Balarezo
PASCAL
“Un cambio de presión aplicado a un
fluido en reposo dentro de un recipiente
se transmite sin alteración a través de
todo el fluido. Es igual en todas las
direcciones y actúa mediante fuerzas
perpendiculares a las paredes que lo
contienen”.
PRINCIPIOS DE HIDRAULICA
21/12/2012
26
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
51Mauro Balarezo
PASCAL
LA PRESIÓN ES UNA
FUERZA QUE EJERCE EL
AGUA (U OTRO FLUIDO) EN
FORMA PERPENDICULAR A
LA SUPERFICIE QUE LA
CONTIENE.
PRINCIPIOS DE HIDRAULICA
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
52Mauro Balarezo
LA PRESIÓN DEL AGUA (U OTRO FLUIDO) EN CUALQUIER PUNTO TIENE EL MISMO VALOR EN TODAS DIRECCIONES.
PRINCIPIOS DE HIDRAULICA
21/12/2012
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
53Mauro Balarezo
LA PRESIÓN EJERCIDA
SOBRE EL AGUA (U OTRO
FLUIDO) CONTENIDA EN
UN RECIPIENTE SE
TRANSMITE EN FORMA
CONSTANTE EN TODAS
DIRECCIONES.
PRINCIPIOS DE HIDRAULICA
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
54Mauro Balarezo
VASOS COMUNICANTES
Si se tienen dos recipientes comunicados
y se vierte un líquido en uno de ellos en
éste se distribuirá entre ambos de tal
modo que, independientemente de sus
capacidades, el nivel de líquido en uno y
otro recipiente sea el mismo.
Es consecuencia del Principio de Pascal.
PRINCIPIOS DE HIDRAULICA
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
55Mauro Balarezo
VASOS COMUNICANTESSi tenemos que p = f / S y según el principio de
Pascal, p' = f '/ S‘, y dado que p y p´ son iguales,
tenemos que
p = p'; f / S = f' / S'
de donde se deduce que la presión f´ desarrollada en
otro lugar del líquido, depende de la superficie S´.
Siendo directamente proporcional a ella.
La presión ejercida en el vaso de la izquierda se
multiplica por cuatro en el vaso de la derecha.
PRINCIPIOS DE HIDRAULICA
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
56Mauro Balarezo
VASOS COMUNICANTES
PRINCIPIOS DE HIDRAULICA
21/12/2012
29
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
57Mauro Balarezo
VASOS COMUNICANTESEjemplos
PRINCIPIOS DE HIDRAULICA
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
58Mauro Balarezo
El principio de Bernoulli, describe el
comportamiento de un fluido
moviéndose a lo largo de una línea.
Fue expuesto por Daniel Bernoulli en
su obra Hidrodinámica (1738)
PRINCIPIOS DE HIDRAULICA
APLICA AL MOVIMIENTO DEL AGUA
POR LAS MANGUERAS
21/12/2012
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
59Mauro Balarezo
En un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en régimen de circulación por un conducto cerrado, la energía que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido. La energía de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes:• Cinético: es la energía debida a la velocidad que
posea el fluido.• Potencial gravitacional: es la energía debido a la
altitud que un fluido posea.• Energía de flujo: es la energía que un fluido
contiene debido a la presión que posee.
PRINCIPIOS DE HIDRAULICA
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
60Mauro Balarezo
LA PRESIÓN DEL AGUA (U OTRO
FLUIDO) SOBRE EL FONDO DE UN
RECIPIENTE ES PROPORCIONAL A
SU ALTURA.
4,34 psi
3 mt
43,4 psi
30 mt
434 psi
300 mt
PRINCIPIOS DE HIDRAULICA
21/12/2012
31
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
61Mauro Balarezo
LA PRESIÓN DEL AGUA en la línea de mangueras hasta un tercer piso? Si cada piso tiene una altura de 3 mt..
4,34 psi
3 mt
43,4 psi
30 mt
PRINCIPIOS DE HIDRAULICA
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
62Mauro Balarezo
PRINCIPIOS DE HIDRAULICA
CUANDO EN UN FLUIDO HAY UN AUMENTO DE PRESION, ESTE AUMENTO SE SIENTE EN CUALQUIER PUNTO DEL RESTO DEL FLUIOD
21/12/2012
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
63Mauro Balarezo
LA PRESIÓN DEL FLUIDO SOBRE EL
FONDO DE UN RECIPIENTE ES
PROPORCIONAL Y DEPENDE DE SU
DENSIDAD.
Mercurio Formol
PRINCIPIOS DE HIDRAULICA
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
64Mauro Balarezo
LA PRESIÓN DEL AGUA (U OTRO FLUIDO)
SOBRE EL FONDO DE UN RECIPIENTE NO
DEPENDE DE LA FROMA DEL RECIPIENTE,
SINO DE LA ZONA DE PRESION.
PRINCIPIOS DE HIDRAULICA
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
65Mauro Balarezo
5.- PERDIDA DE CARGA.
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
66Mauro Balarezo
PERDIDADE PRESION
LAS PERDIDAS DE CARGA MAS IMPORTANTES SON:
1. POR FRICCION2. POR ELEVACION3. POR EL SISTEMA Y SUS
COMPONENTES
PP = PF ± PE + PS
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
67Mauro Balarezo
PERDIDA PORFRICCION
PERDIDA POR FRICCION (PF):
La perdida de carga a lo largo de una línea de
mangueras como consecuencia de la disipación de
energía por efecto del roce entre las laminas de
liquido y sobre todo entre este y las paredes de los
paños de mangueras.EN MANGUERAS FORRADAS CON GOMAES LA RESISTENCIA QUE SE OPONE AL PASO DEL AGUA POR FRICCION CON LA SUPERFICIE INTERNA DE LOS PAÑOS DE MANGUERA.
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
68Mauro Balarezo
• Depende:
– Viscosidad de Agua.
– Paredes de los paños de manguera.
– Homogeneidad del conducto
– Velocidad de circulación del agua.
PERDIDA PORFRICCION
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
69Mauro Balarezo
PERDIDA PORFRICCION
PERDIDA POR FRICCION
Depende de la longitud de la línea de mangueras
PF = C·Q²·L
Donde:C = ConstanteQ = Caudal en Gal/minL =Longitud en metros
Valores de la Constante C:1 ½ " – 0,0061072 ½ " – 0,007883 " – 0,031524 " – 0, 4728
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
70Mauro Balarezo
1 1/2
2 1/2
PERDIDA PORFRICCION
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
71Mauro Balarezo
PERDIDA PORFRICCION
PSI POR 30 M DE MANGUERASCAUDAL GAL./MIN CAUDAL L/MIN 1 ½” 2 ½ “
40 151,42 3,10 0,2645 170,34 3,83 0,3250 189,27 4,68 0,3960 227,12 6,55 0,5470 264,98 8,75 0,7280 302,83 11,25 0,9390 340,69 13,90 1,15100 378,54 16,75 1,39125 473,18 25,30 2,10150 567,81 36,05 3,49175 662,45 47,25 3,92200 757,08 61,00 5,05225 851,72 6,25250 946,35 7,60275 1.040,99 9,05300 1.135,62 10,60325 1.230,26 12,30350 1.324,89 14,10375 1.419,53 16,05400 1.514,16 18,10450 1.703,44 22,45500 1.892,71 27,25600 2.271,25 38,25700 2.649,79 51,00800 3.028,33 65,50
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
72Mauro Balarezo
• Si tenemos una línea de mangueras con 60 m de 2 ½”, 120 m de 1 ½”. Por la que circula un caudal de 150 l/min y la diferencia de altura de la bomba al Pitón es de 30 m. Vamos a calcular cual sería la presión en la bomba (PB) para tener en el Pitón (PL) 65 libras (psi).
60m de 2 ½”
120 m de 1 ½”
30
PL= 65 libras (psi)
PB=?
PERDIDA PORFRICCION
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
73Mauro Balarezo
6.- PERDIDA POR ELEVACION.
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
74Mauro Balarezo
PERDIDA POR ELEVACION (PE)EN MANGUERAS FORRADAS CON GOMA
4 PSI por cada 3 MT. de diferenciaY el descenso?
SE SUMA CUANDO EL PITONERO ESTA POR ENCIMA DEL NIVEL DEL CAMION BOMBA
SE RESTA CUANDO EL PITONERO ESTA POR DEAJO DEL NIVEL DEL CAMION BOMBA
PERDIDA PORELEVACION
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
75Mauro Balarezo
PERDIDA POR ELEVACION (PE)
PERDIDA PORELEVACION
Elevación en mPerdida por
Elevación (PSI)0 03 46 99 1312 1715 2230 4361 87
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
76Mauro Balarezo
7.- PERDIDA POR EL SISTEMA.
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
77Mauro Balarezo
PERDIDA POR EL SISTEMA (PS)
CORRESPONDE A PERDIDA ACUMULADA DE CARGA EN
• LAS BOMBAS,• PLIEGUES DE PAÑOS DE MANGUERA,
BIFURCADORAS, • ACCESORIOS, • DOBLECES Y TURBULENCIAS• REDUCCIONES.
PERDIDA PORSISTEMA
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
78Mauro Balarezo
PERDIDA POR EL SISTEMA (PS)
PERDIDA PORSISTEMA
ACCESORIOSMEDIDAS
1-1/2" 2-1/2"90°Codo estandard 4 6.2
90°Codo largo 2.7 5.1
45°Codo estandard 2.1 3.3
45°Codo largo 3.5 5.4Square Elbow 7.6 11.7
“T” 2.7 5.1
“T” larga 8.1 14.3
Valvula de compuerta 1.7 2.7
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
79Mauro Balarezo
PRESION EN LA BOMBA (PB)
AJUSTA LA PRESION EN LA BOMBA PARA QUE LA PRESION DE SALIDA EN EL PITON SEA LA DESEADA.
PB = PP + PF ± PE + PSPP = PRESION EN LA SALIDA DEL PITONPF = PERDIDA POR FRICCIONPE = PRESION DE ELEVACION (ALTURA)PS = PERDIDA POR EL SISTEMA
(CONEXIONES, BIFURCADORES, ETC.)
PERDIDA
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
80Mauro Balarezo
PRESION EN LA BOMBA (PB)
AJUSTA LA PRESION EN LA BOMBA PARA QUE LA PRESION DE SALIDA EN EL PITON SEA LA DESEADA.
PB = PP + PF ± PE + PSCuanto debe ser la presión en la bomba para que el pitonero tenga 80 psi, en una línea de 3 paños de mangueras de 1 1/2 “ y a una altura de 5 mt. Y con un caudal de 100 gal/min
PERDIDA
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
81Mauro Balarezo
PRESION EN LA BOMBA (PB)AJUSTA LA PRESION EN LA BOMBA PARA QUE LA PRESION DE SALIDA EN EL PITON SEA LA DESEADA.
PB = PP + PF ± PE + PSCuanto debe ser la presión en la bomba para que el pitonero tenga 80 psi, en una línea de 3 paños de mangueras de 1 1/2 “ y a una altura de 5 mt.K = h.2.g/V2 = (5 mt.2. 9,78 mt/seg2) / 1002 mt2/seg2 = 97,8/ 10.000K= 0,00978
PS = Nº Conexiones . PS = 8 . 0,00981 = 0,0784
PERDIDA
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
82Mauro Balarezo
PRESION EN LA BOMBA (PB)AJUSTA LA PRESION EN LA BOMBA PARA QUE LA PRESION DE SALIDA EN EL PITON SEA LA DESEADA.
PB = 111,6781 psiCuanto debe ser la presión en la bomba para que el pitonero tenga 80 psi, en una línea de 3 paños de mangueras de 1 1/2 “ y a una altura de 5 mt.
PF = 25 psiPE = 6,6 psi
PS = 0,0781 psiPP = 80 psi
PERDIDA
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
83Mauro Balarezo
PRESION EN LA BOMBA (PB)
AJUSTA LA PRESION EN LA BOMBA PARA QUE LA PRESION DE SALIDA EN EL PITON SEA LA DESEADA.
PB = PP + PF ± PE + PSSi la Presión de Salida en la Bomba es de 130 libras y un caudal de 90 gal/min, cual será la Presión en el Pitón si la línea de mangueras es de 2 paños de 2 ½” y luego 3 paños de 1 ½”, el foco del incendio esta en un sótano de 7 metros de profundidad.
PERDIDA
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
84Mauro Balarezo
HOJAS DE CALCULO EN EXCELPARA DESARROLLAR LAS
APLIACCIONES HIDRAULICAS SENCILLAS Y SIMPLES:
1. DURACION DEL AGUA.2. RELACION DE EFECTIVIDAD.3. PERDIDAS DE CARGA
CALCULOS
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
85Mauro Balarezo
8.- BOMBAS.
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
86Mauro Balarezo
BOMBAS
UNA BOMBA ES UNA MÁQUINA HIDRÁULICA GENERADORA QUE TRANSFORMA LA ENERGÍA (GENERALMENTE ENERGÍA MECÁNICA) CON LA QUE ES ACCIONADA EN ENERGÍA HIDRÁULICA DEL FLUIDO INCOMPRESIBLE QUE MUEVE HASTA OTRO LUGAR.EL FLUIDO INCOMPRESIBLE PUEDE SER LÍQUIDO (AGUA) O UNA MEZCLA DE LÍQUIDOS Y SÓLIDOS COMO PUEDE SER DE CONCRETO O PASTA DE PAPEL O PULPAS.
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
87Mauro Balarezo
BOMBAS
NORMAS VENEZOLANA
• 2453-1993 BOMBAS CENTRIFUGAS PARA USO EN SISTEMAS DE EXTINCION DE INCENDIOS.
• 1331:2001 (3ra Revisión) EXTINCIÓN DE INCENDIOS EN EDIFICACIONES. SISTEMA FIJO DE EXTINCIÓN CON AGUA CON MEDIO DE IMPULSIÓN PROPIO.
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
88Mauro Balarezo
BOMBAS
Tipos de bombasSegún el principio de funcionamiento:
1. desplazamiento positivo o volumétricas.
2. de émbolo alternativo.3. volumétricas rotativas o
rotoestáticas.Bombas rotodinámicas:1. Radiales o centrífugas.2. Axiales,3. Diagonales o helicocentrífugas
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
89Mauro Balarezo
BOMBA DEENGRANAJES
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
90Mauro Balarezo
BOMBAS
El golpe de ariete:Es el principal causante de averías en líneas de mangueras e instalaciones hidráulicas.Se origina debido a que el agua es ligeramente elástica. En consecuencia, cuando se cierra bruscamente un pitón o una válvula en una línea de mangueras, el agua que se han detenido son empujadas por la que viene inmediatamente detrás y que siguen aún en movimiento y tienen una energía.
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
91Mauro Balarezo
BOMBACENTRIFUGA
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
92Mauro Balarezo
BOMBAS
CAVITACIÓNEN LAS BOMBAS CENTRIFUGAS, EL TERMINO CAVITACION IMPLICA UN PROCESO DE FORMACION DE BURBUJAS (DE AIRE) DENTRO DEL AGUA, A MEDIDA QUE EL LIQUIDO FLUYE A TRAVES DE LA BOMBA.LAS BURBUJAS SE FORMAN DEBIDO A LA VAPORIZACION DEL LIQUIDO BOMBEADO. LAS BURBUJAS DE GAS SE FORMAN O POR LA PRESENCIA DE GASES DISUELTOS EN EL LIQUIDO BOMBEADO (GENERALMENTE AIRE PERO PUEDE SER CUALQUIER GAS PRESENTE EN EL SISTEMA).
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
93Mauro Balarezo
BOMBA DEDIAFRAGMA
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
94Mauro Balarezo
BOMBAAXIAL
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
95Mauro Balarezo
10.- ROCIADORES, INUNDACION, DILUVIO Y ESPUMA.
HIDRAULICA PARABOMBEROS
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
96Mauro Balarezo
BOMBAS MOVILES:
CARROS BOMBA.
MOTOBOMBAS
BOMBAS FIJAS:
SISTEMAS HUMEDOS
ROCIADORES
SISTEMAS MARINOS
SISTEMAS
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
97Mauro Balarezo
CARROS BOMBA.
SISTEMAS
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
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MOTOBOMBAS
SISTEMAS
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
99Mauro Balarezo
SISTEMAS HUMEDOS
SISTEMAS
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
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ROCIADORES
SISTEMAS
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
101Mauro Balarezo
SISTEMAS MARINOS
SISTEMAS
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
102Mauro Balarezo
ESPUMA
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
103Mauro Balarezo
ESPUMA
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
104Mauro Balarezo
UNA FORMA DE LA MATERIA EN LA QUE UN
GAS, A MENUDO AIRE, ES DISPERSADO EN
UNA AGLOMERACIÓN DE BURBUJAS QUE
ESTÁN SEPARADAS UNAS DE OTRAS POR
PELÍCULAS DE UN LÍQUIDO QUE CONTIENE
AGUA MEZCLADA CON CIERTOS
ELEMENTOS CONOCIDOS COMO
SURFACTANTES (ES DECIR, AGENTES
ACTIVOS DE SUPERFICIE).
ESPUMA
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
105Mauro Balarezo
Una burbuja consiste de cuatro partes :
- Aire dentro de la burbuja
- Una capa de moléculas del agente
espumante.
- Una capa de agua
- Una capa de moléculas del agente
espumante.
Las dos capas de agente espumante permiten
a la burbuja expandirse lo suficiente y la capa
de agua ayuda a mantener unida la burbuja.
ESPUMA
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
106Mauro Balarezo
Son siempre redondas, las puedes fusionar,
manipular, congelar
Adquieren esta estructura por que la esfera es
la forma con menos superficie, y de esta
forma poder ahorrar espacio.
Las encargadas de mantener la estructura son
la tensión superficial, y la fuerza de cohesión
propias de los liquidos. La tensión superficial
es la fuerza ejercida en la superficia del
líquido
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
107Mauro Balarezo
EDUCTOR DE ESPUMAFORMACION DE LA ESPUMA
AGITA-CIÓN AIRE
AGUA
AGENTEESP.
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108Mauro Balarezo
EDUCTOR DE ESPUMAPRINCIPIO DEL VENTURI
Manguera EDUCTOR Manguera
Agua Agua/AgenteEspumante
Succión
AgenteEspumante
EFECTOVENTURI
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
109Mauro Balarezo
APLICACIÓN Y EJEMPLO
PODEMOS DETERMINAR EN LINEAS GENERALES CUANTO TIMEPO EN MINUTOS DURARA EL AGUA DEL CAMION BOMBA, DE ACUEDO AL CAUDALL DE SALIDA, LAS LINEAS DE MANGUERAS Y LA SALIDA EN LOS PITONES.ASI MISMO, CUANTOS CAMIONES CISTERNA NECESITAREMOS PARA CONTROLAR UN INCENDIO QUE PUEDE DURAR UN TIEMPO DETERMINADO
ESPUMA
HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
110Mauro Balarezo
11.- BIBLIOGRAFIA.
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HIDRAULICA BASICA PARA BOMBEROS
111Mauro Balarezo
1. http://www.sishica.com/sishica/download/Manual.pdf2. http://www.houstontx.gov/fire/firefighterinfo/ce/2000/June/June00CE.ht
m3. http://avdiaz.files.wordpress.com/2008/10/tipos-de-bombas.pdf4. http://www.mch.cl/documentos/pdf/cavita.pdf5. http://www.bomba18.cl/manuales1/Maquinistas18.pdf6. http://www.santafe-conicet.gov.ar/servicios/comunica/espuma.htm7. http://mx.answers.yahoo.com/question/index?qid=20081212171344A
A9aSPq8. http://neuramina.blogspot.com/
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112Mauro Balarezo