Manguera contra incendios

Una manguera contra incendios (o manguera de incendios ) es una manguera de alta presión que transporta agua u otro retardante de fuego (como espuma ) hacia un incendio para extinguirlo. En exteriores, se conecta a un camión de bomberos , una boca de incendios o una bomba de incendios portátil. ^{[1] En interiores, se puede conectar de forma permanente a} la tubería vertical o al sistema de plomería de un edificio .

La presión de trabajo habitual de una manguera contra incendios puede variar entre 8 y 20  bar (800 y 2000  kPa ; 116 y 290  psi ) mientras que según la Norma de mangueras contra incendios NFPA 1961, su presión de ruptura es superior a 110 bar. (11 000 kPa; 1600 psi) ^[2] La manguera es una de las piezas básicas y esenciales del equipo contra incendios. Es necesaria para transportar agua desde un suministro de agua abierto o un suministro de agua presurizada. Las mangueras se dividen en dos categorías, según su uso: manguera de succión y manguera de suministro.

Después de su uso, las mangueras contra incendios suelen colgarse para que se sequen, ya que el agua estancada que permanece en ellas durante mucho tiempo puede deteriorar el material y hacer que no sean fiables o inutilizables. Por ello, las típicas estaciones de bomberos suelen tener una estructura alta para acomodar la longitud de una manguera para dicho mantenimiento preventivo, conocida como torre de mangueras .

En ocasiones, se utilizan mangueras contra incendios para controlar multitudes (ver también cañones de agua ), incluso por parte de Bull Connor en la campaña de Birmingham contra los manifestantes durante el Movimiento por los Derechos Civiles en 1963.

Hasta mediados del siglo XIX, la mayoría de los incendios se combatían con agua transportada al lugar del incendio en baldes. Las bombas manuales originales descargaban el agua a través de una pequeña tubería o un monitor conectado a la parte superior de la cuba de la bomba. ^[3] No fue hasta finales de la década de 1860 que las mangueras se hicieron ampliamente disponibles para transportar el agua con mayor facilidad desde las bombas manuales, y más tarde las bombas de vapor, hasta el incendio. ^[4]

En Ámsterdam, en la República Holandesa, el superintendente del cuerpo de bomberos, Jan van der Heyden , y su hijo Nicholaas llevaron la lucha contra incendios al siguiente nivel con la fabricación de la primera manguera contra incendios en 1673. ^[5] Estas longitudes de cuero de 50 pies (15 m) se cosían juntas como la caña de una bota. ^[6] Incluso con las limitaciones de la presión, la fijación de la manguera a la boquilla de cuello de cisne permitía aproximaciones más cercanas y una aplicación de agua más precisa. A Van der Heyden también se le atribuye una versión temprana de una manguera de succión que utilizaba alambre para mantenerla rígida. ^[7] En los Estados Unidos, la manguera contra incendios se introdujo en Filadelfia en 1794. Esta manguera de lona resultó insuficientemente duradera, y luego se utilizó una manguera de cuero cosida. La manguera de cuero cosida tendía a reventar, por lo que los miembros de la Humane Hose Company de Filadelfia inventaron una manguera fabricada de cuero sujetada con remaches y arandelas de cobre . ^[8]

Alrededor de 1890, las mangueras contra incendios sin revestimiento hechas de hilos de lino tejidos circulares comenzaron a reemplazar a las mangueras de cuero. Ciertamente eran mucho más livianas. A medida que las fibras de la manguera, hechas de lino, se mojaban, se hinchaban y tensaban el tejido, lo que hacía que la manguera se volviera impermeable. Las mangueras sin revestimiento, debido a su falta de durabilidad, fueron reemplazadas rápidamente por mangueras de goma en el uso del servicio de bomberos municipal. Continuaron usándose en líneas de mangueras interiores y en portamangueras hasta los años 1960 a 1980. En enero de 1981, la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional revisó sus estándares de modo que las mangueras sin revestimiento ya no se instalarían en líneas de mangueras interiores. ^[9]

Tras la invención del proceso de vulcanización como medio para curar el caucho blando crudo y convertirlo en un producto más duro y útil, el servicio de bomberos realizó lentamente la transición de las voluminosas y poco fiables mangueras de cuero a las mangueras de lino sin forro, y luego a una manguera multicapa revestida y revestida de caucho con un refuerzo interior de tela. Esta manguera de caucho era tan voluminosa, pesada y rígida como una manguera de cuero, pero no era propensa a tener fugas. También demostró ser más duradera que la manguera de lino sin forro. Su construcción envuelta se parecía a algunas mangueras que se utilizan hoy en día en la industria, por ejemplo, las mangueras de suministro de combustible que se utilizan para dar servicio a los aviones de pasajeros. ^[4]

Las mangueras contra incendios modernas utilizan una variedad de telas y elastómeros naturales y sintéticos en su construcción. Estos materiales permiten que las mangueras se almacenen húmedas sin pudrirse y resistan los efectos dañinos de la exposición a la luz solar y a los productos químicos. Las mangueras modernas son más livianas que los diseños anteriores, lo que ha reducido el esfuerzo físico de los bomberos. ^[10] Se están volviendo más comunes varios dispositivos para eliminar el aire del interior de la manguera contra incendios, comúnmente conocidos como aspiradoras para mangueras contra incendios . Esto hace que las mangueras sean más pequeñas y algo rígidas, lo que permite colocar más mangueras en el mismo compartimiento en un aparato contra incendios. ^[11]

Manguera de succión

La manguera de succión se coloca en el lado de succión de la bomba (entrada), donde el agua que pasa a través de ella está a una presión inferior o superior a la atmosférica. Está diseñada para resistir la presión interna y externa. Debe tener la resistencia suficiente para soportar la presión del aire exterior cuando se haya formado un vacío en el interior. También debe ser lo suficientemente fuerte como para resistir la presión del hidrante. Por lo general, un aparato debe llevar unos 10 m de manguera de succión de 3 m o 2,5 m de longitud. El diámetro de la manguera depende de la capacidad de la bomba y, por lo general, se utilizan tres tamaños estándar, como 75 mm, 100 mm y 140 mm.

Manguera de succión parcialmente empotrada

La manguera de succión parcialmente incrustada generalmente está hecha de un revestimiento de caucho resistente incrustado completamente en forma de espiral, con alambre de acero galvanizado templado. Esta incrustación está dispuesta de manera que proporcione un paso de agua completo y una superficie interna relativamente lisa. La pared de la manguera está preparada a partir de varias capas de lona y revestimiento de caucho de modo que las vueltas de cada una se encuentren a medio camino entre las vueltas de la otra. La pared completa se consolida mediante vulcanización.

Manguera de succión completamente empotrada (orificio liso)

La manguera de succión completamente embutida (de orificio liso) tiene un revestimiento interno de caucho grueso embutido completamente con una espiral de alambre. La manguera de succión debe estar construida para soportar una presión de 10,5 bar.

Manguera de suministro

La manguera de impulsión se coloca desde el lado de impulsión de la bomba (salida) y el agua que pasa por ella siempre está a una presión mayor que la atmosférica. La manguera de impulsión se divide en dos categorías: manguera percoladora y manguera no percoladora.

Manguera de percolación La manguera de percolación se utiliza principalmente para combatir incendios forestales. La filtración de agua a través de la manguera protege a la manguera contra daños causados ​​por brasas incandescentes que caen sobre ella o por colocarla sobre tierra caliente.

Mangueras no percoladoras En los servicios contra incendios, las mangueras no percoladoras se utilizan generalmente para el suministro de agua. Las mangueras no percoladoras consisten en una cubierta reforzada hecha de hilos de poliéster o nailon. Este tipo de manguera tiene un revestimiento interior de caucho vulcanizado fijado a la cubierta mediante un adhesivo. El uso de mangueras no percoladoras se recomienda en ciertas aplicaciones, ya que las pérdidas por fricción serán mucho menores que las de las mangueras percoladoras.

Las mangueras revestidas se dividen en 3 tipos:

Tipo 1: Manguera revestida sin tratamiento de cubierta externa: Esta manguera absorbe líquido en la cubierta de refuerzo y requiere secado después de su uso.

Tipo 2: Manguera revestida: Tiene un revestimiento exterior delgado y elástico que reduce la absorción de líquido en la cubierta y puede mejorar ligeramente la resistencia a la abrasión.

Tipo 3: Manguera revestida: La manguera revestida tiene una cubierta elástica más gruesa que evita la absorción de líquido pero también agrega mejoras sustanciales a la resistencia a la abrasión y al calor.

Existen varios tipos de mangueras diseñadas específicamente para el servicio de bomberos. Las diseñadas para funcionar bajo presión positiva se denominan mangueras de descarga; incluyen: manguera de ataque, manguera de suministro, manguera de relevo, manguera forestal y manguera de refuerzo. Las diseñadas para funcionar bajo presión negativa se denominan mangueras de succión.

Otra manguera de succión, llamada manguera de succión blanda, es en realidad un tramo corto de manguera de descarga flexible cubierta de tela que se utiliza para conectar la entrada de succión de la bomba de incendios con un hidrante presurizado. No es una verdadera manguera de succión, ya que no puede soportar la presión negativa. ^[13]

En el pasado, el algodón era la fibra más común utilizada en las mangueras contra incendios, pero la mayoría de las mangueras modernas utilizan fibras sintéticas como filamentos de poliéster o nailon. Las fibras sintéticas proporcionan mayor resistencia y mejor resistencia a la abrasión. Los hilos de fibra pueden teñirse de varios colores o pueden dejarse naturales. ^[15]

Los revestimientos y los recubrimientos utilizan cauchos sintéticos, que ofrecen distintos grados de resistencia a los productos químicos, la temperatura, el ozono, la radiación ultravioleta (UV), el moho, los hongos y la abrasión. Se eligen diferentes revestimientos y recubrimientos para aplicaciones específicas. ^[16]

Las mangueras contra incendios suelen fabricarse en una planta especializada en el suministro de mangueras a los departamentos de bomberos municipales, industriales y forestales. A continuación se muestra una secuencia típica de operaciones utilizadas para fabricar una manguera contra incendios con revestimiento de caucho y doble revestimiento. ^[17]

Preparando el hilo

• Hay dos hilos de fibra diferentes que se tejen juntos para formar una cubierta de manguera. Los hilos que corren a lo largo de la manguera se llaman hilos de urdimbre y generalmente están hechos de poliéster hilado o nailon de filamento . Forman las superficies interna y externa de la cubierta y brindan resistencia a la abrasión para la manguera. Los hilos que se enrollan en una espiral apretada alrededor de la circunferencia de la manguera se llaman hilos de relleno y están hechos de poliéster de filamento. Quedan atrapados entre los hilos de urdimbre entrecruzados y brindan resistencia para resistir la presión interna del agua. Los hilos de urdimbre de poliéster hilado son preparados especialmente por un fabricante de hilos y se envían a la planta de mangueras. No se necesita ninguna preparación adicional.
• Las fibras de poliéster de filamento continuo se juntan en un haz de 7 a 15 fibras y se tuercen en un bastidor de torsión para formar hilos de relleno. El hilo torcido y doblado se enrolla luego en un carrete llamado bobina de relleno. ^[17]

Tejiendo las chaquetas

• Los hilos de urdimbre se colocan en una fileta, que los alimentará longitudinalmente a través de un telar circular . Se colocan en el telar dos bobinas de relleno con el hilo de relleno.
• A medida que el telar comienza a tejer, las bobinas de relleno enrollan el hilo de relleno en un círculo a través de los hilos de urdimbre. Tan pronto como pasan las bobinas, el telar entrecruza cada par de hilos de urdimbre adyacentes para atrapar el hilo de relleno entre ellos. Este proceso de tejido continúa a alta velocidad a medida que el extremo inferior de la chaqueta se baja lentamente a través del telar y las bobinas continúan enrollando los hilos de relleno alrededor de la circunferencia de la chaqueta en una espiral apretada. La chaqueta tejida se enrolla plana en un carrete de recogida.
• Las cubiertas interior y exterior se tejen por separado. La cubierta interior se teje con un diámetro ligeramente menor para que quepa dentro de la cubierta exterior. Según la demanda prevista, se pueden tejer varios miles de metros de cubierta a la vez. Después de una inspección, las dos cubiertas se almacenan.
• Si se va a recubrir la cubierta exterior, se pasa a través de un tanque de inmersión lleno con el material de recubrimiento y luego a través de un horno donde el recubrimiento se seca y se cura. ^[17]

Extrusión del revestimiento

• Se introducen en una extrusora bloques de caucho blando, pegajoso y sin curar. La extrusora calienta el caucho y lo presiona para que salga a través de una abertura entre una pieza circular sólida interior y otra exterior para formar un revestimiento tubular.
• Luego, el revestimiento de caucho se calienta en un horno donde sufre una reacción química llamada vulcanización o curado, que hace que el caucho sea fuerte y flexible.
• El revestimiento curado pasa a través de una máquina llamada calandria de caucho, que forma una fina lámina de caucho sin curar y la envuelve alrededor del exterior del revestimiento. ^[17]

Formando la manguera

• Las fundas y el forro se cortan a la longitud deseada. La funda interior se inserta en la funda exterior y luego el forro.
• Se conecta una conexión de vapor a cada extremo de la manguera ensamblada y se inyecta vapor presurizado en la manguera. Esto hace que el revestimiento se hinche contra la cubierta interior y hace que la lámina delgada de caucho sin curar se vulcanice y adhiera el revestimiento a la cubierta interior.
• Las conexiones de los extremos de metal, o acoplamientos, se fijan a la manguera. La parte exterior de cada acoplamiento se desliza sobre la cubierta exterior y se inserta un anillo interior en el revestimiento de goma. Una herramienta llamada mandril de expansión se coloca dentro de la manguera y expande el anillo. Esto comprime las cubiertas y el revestimiento entre el anillo y las estrías en la parte exterior del acoplamiento para formar un sello alrededor de toda la manguera. ^[17]

Prueba de presión de la manguera

• Las normas establecidas por la Asociación Nacional de Protección contra Incendios exigen que cada tramo de manguera de ataque nueva con revestimiento de caucho y doble revestimiento se someta a pruebas de presión a 600 psi (41,4 bar; 4140 kPa), pero la mayoría de los fabricantes las realizan a 800 psi (55,2 bar; 5520 kPa). Después de la entrega, el departamento de bomberos prueba la manguera anualmente a 400 psi (27,6 bar; 2760 kPa). Mientras la manguera está bajo presión, se inspecciona para detectar fugas y para determinar que los acoplamientos estén firmemente sujetos.
• Después de la prueba, la manguera se drena, se seca, se enrolla y se envía al cliente. ^[17]

Control de calidad

Además de la prueba de presión final, cada manguera se somete a una variedad de inspecciones y pruebas en cada etapa de fabricación. Algunas de estas inspecciones y pruebas incluyen inspecciones visuales, pruebas de resistencia al ozono , pruebas de envejecimiento acelerado, pruebas de adhesión de la unión entre el revestimiento y la cubierta interior, determinación de la cantidad de torsión de la manguera bajo presión, controles dimensionales y muchos más. ^[17]

La tendencia en la construcción de mangueras contra incendios durante los últimos 20 años ha sido utilizar materiales más ligeros, más resistentes y que requieren menos mantenimiento.

Se espera que esta tendencia continúe en el futuro a medida que evolucionen nuevos materiales y métodos de fabricación. Un resultado de esta tendencia ha sido la introducción de mangueras de suministro livianas en diámetros nunca antes posibles. Ahora están disponibles mangueras de hasta 12 pulgadas (30,5 cm) de diámetro con clasificaciones de presión de hasta 150 psi (10,3 bar; 1030 kPa). Se espera que estas mangueras encuentren aplicaciones en la lucha contra incendios industriales a gran escala , así como en esfuerzos de socorro en caso de desastres y operaciones militares. ^[17]

Las mangueras contra incendios vienen en una variedad de diámetros. Construcción liviana de una sola camisa, 3 ⁄ 4 , 1 y 1+ Las mangueras de 1 ⁄ 2 pulgada de diámetro se utilizan comúnmente en aplicaciones de extinción de incendios forestales . Mangueras de servicio pesado de doble revestimiento y 1 pulgada de diámetro.+1 ⁄ 2 , 1+3 ⁄ 4 , 2, 2+Se utilizan tuberías de 1 ⁄ 2 y, en ocasiones, de 3 pulgadas para aplicaciones estructurales. Las tuberías de suministro, que se utilizan para abastecer de agua a los aparatos contra incendios , se encuentran con frecuencia en 3+1 ⁄ 2 , 4, 4+Diámetros de 1 ⁄ 2 , 5 y 6 pulgadas.

Existen varios sistemas disponibles para reparar agujeros en las mangueras contra incendios, siendo el más común el Stenor Merlin, que ofrece materiales de parcheo para mangueras de tipo 1, 2 y 3. Los parches vienen en dos tamaños diferentes y dos colores diferentes (rojo y amarillo). Los parches se vulcanizan sobre la manguera y suelen durar toda la vida útil de la misma.

Las conexiones de mangueras a menudo se hacen de latón, aunque también se especifican conexiones de aluminio endurecido. ^[15] En los países que utilizan acopladores de acción rápida para mangueras de ataque, se ha utilizado aluminio forjado durante décadas porque la penalización de peso del latón para los acopladores Storz es mayor que para las conexiones roscadas .

Los acoplamientos de manguera roscados se utilizan en Estados Unidos y Canadá. Cada uno de estos países utiliza un tipo diferente de rosca. Muchos otros países han estandarizado los acoplamientos de acción rápida, que no tienen un extremo macho y hembra, sino que se conectan de cualquier manera. Nuevamente, no existe un estándar internacional: en Europa Central, varios países utilizan el conector Storz. Bélgica y Francia utilizan el conector Guillemin . España, Suecia y Noruega tienen su propio acoplamiento rápido. Los países de la antigua Unión Soviética utilizan el acoplamiento Gost. Baarle-Nassau y Baarle-Hertog , dos municipios en la frontera belga-holandesa, comparten un departamento de bomberos internacional común. Los camiones de bomberos han sido equipados con adaptadores para permitirles trabajar con conectores Storz y Guillemin. ^[18]

En los Estados Unidos, un número cada vez mayor de departamentos utilizan acopladores Storz para mangueras de suministro de gran diámetro u otros acoplamientos de acción rápida. Debido a que su uso no está estandarizado, los equipos de ayuda mutua pueden tener un compartimento en sus camiones dedicado a una multitud de adaptadores de mangueras.

Los diferentes estilos de acoplamientos de mangueras han influido en las tácticas de lucha contra incendios. En los Estados Unidos, los aparatos cuentan con "conexiones previas": la manguera para una determinada tarea se coloca en un compartimento abierto y cada manguera de ataque se conecta a la bomba. Con estas tácticas se evitan las conexiones múltiples que consumen mucho tiempo o los problemas con los extremos macho y hembra. En los países en los que se han utilizado conectores Storz (o similares) para las mangueras de ataque durante generaciones, los bomberos colocan un colector en el borde de la zona de peligro, que se conecta al aparato mediante una única línea de suministro. Como resultado, el pequeño elemento "acoplador de manguera" también ha influido en el aspecto y el diseño de los aparatos contra incendios.

Las mangueras contra incendios deben soportar fuerzas de tracción elevadas durante su funcionamiento. Estas surgen tanto de la presión como del caudal. La magnitud de la tensión axial en una manguera contra incendios es

${\textstyle T=pA_{1}+\rho Q^{2}/A_{1},}$

donde p es la presión en la manguera en relación con la presión ambiente, A ₁ es el área de la sección transversal de la manguera, ρ es la densidad del agua y Q es el caudal volumétrico. ^[19] Esta tensión es la misma independientemente del ángulo de curvatura de la manguera.

Cuando se conecta una boquilla a una manguera y se expulsa agua, la boquilla debe estar sujeta por un ancla, como las manos de un bombero. Este ancla debe aplicar una fuerza en la dirección del chorro, que se denomina reacción de la boquilla. La magnitud de la reacción de la boquilla es el caudal del momento del chorro.

${\textstyle R=\rho Q^{2}/A_{2},}$

donde A ₂ es el área de la sección transversal de la boquilla. ^[19]

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