Manguera contra incendios

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Tubo flexible utilizado para la entrega de agua o espuma a alta presión, para combatir incendios

Manguera de incendio interior con extintor de incendios

Una manguera contra incendios (o manguera contra incendios) es una manguera de alta presión que lleva agua u otro retardador de fuego (como espuma) a un incendio para extinguirlo. Al aire libre, se conecta a un camión de bomberos, una boca de incendios o una bomba contra incendios portátil. 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 el estándar de mangueras contra incendios NFPA 1961, su presión de ruptura supera los 110 bar. (11 000 kPa; 1600 psi) La manguera es una de las piezas básicas y esenciales del equipo contra incendios. Es necesario transportar agua desde un suministro de agua abierto o desde un suministro de agua presurizado. Las mangueras se dividen en dos categorías, según su uso: manguera de succión y manguera de entrega.

Después de su uso, una manguera contra incendios generalmente se cuelga para que se seque, porque el agua estancada que permanece en la manguera durante mucho tiempo puede deteriorar el material y volverlo poco confiable o inutilizable. Por lo tanto, la estación de bomberos típica a menudo tiene una estructura alta para acomodar la longitud de una manguera para dicho mantenimiento preventivo, conocida como torre de manguera.

En ocasiones, las mangueras contra incendios se utilizan para el control de 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.

Historia

Manguera de fuego con pareja finlandesa

Hasta mediados del siglo XIX, la mayoría de los incendios se combatían con agua transportada al lugar en cubos. Las bombas manuales originales descargaban el agua a través de una pequeña tubería o un monitor conectado a la parte superior de la tina de la bomba. No fue sino hasta finales de la década de 1860 que las mangueras estuvieron ampliamente disponibles para transportar agua más fácilmente desde las bombas manuales, y más tarde las bombas de vapor, hasta el incendio.

En Ámsterdam, en la República Holandesa, el superintendente de la brigada de bomberos, Jan van der Heyden, y su hijo Nicholaas llevaron la lucha contra incendios al siguiente paso con la creación de la primera manguera contra incendios en 1673. Estas mangueras de 50 pies (15 m)) se cosían trozos de cuero como la pata de una bota. Incluso con las limitaciones de presión, la conexión de la manguera a la boquilla de cuello de cisne permitió acercamientos más cercanos y una aplicación de agua más precisa. A Van der Heyden también se le atribuyó una versión anterior de una manguera de succión que usaba alambre para mantenerla rígida. En los Estados Unidos, la manguera contra incendios se introdujo en Filadelfia en 1794. Esta manguera de lona no resultó lo suficientemente duradera y luego se utilizó una manguera de cuero cosido. La manguera de cuero cosido tendía a reventar, por lo que los miembros de la Humane Hose Company de Filadelfia inventaron una manguera fabricada con cuero unido con remaches de cobre y arandelas.

Alrededor de 1890, las mangueras contra incendios sin forro hechas de hilos de lino tejidos circulares comenzaron a reemplazar las mangueras de cuero. Ciertamente eran mucho más ligeros. A medida que las fibras de la manguera, hechas de lino, se mojaban, se hinchaban y apretaban el tejido, haciendo que la manguera se volviera impermeable. Las mangueras sin forro, debido a su falta de durabilidad, fueron reemplazadas rápidamente por mangueras de goma en el uso del servicio de bomberos municipal. Continuaron utilizándose en mangueras interiores y soportes para mangueras hasta las décadas de 1960 y 1980. En enero de 1981, la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional revisó sus estándares de modo que ya no se instalarían mangueras sin revestimiento para mangueras interiores.

Después de la invención del proceso de vulcanización como un medio para curar el caucho blando en bruto y convertirlo en un producto más duro y útil, el servicio de bomberos hizo lentamente la transición de la manguera de cuero voluminosa y poco confiable a la manguera de lino sin forro, luego a una manguera de múltiples Manguera de capa, forrada y revestida de goma con refuerzo interior de tela. Esta manguera de goma era tan voluminosa, pesada y rígida como una manguera de cuero, pero no era propensa a tener fugas. También demostró ser más duradera que las medias de lino sin forro. Su construcción envuelta se parecía a algunas mangueras que se usan hoy en la industria, por ejemplo, las mangueras de suministro de combustible que se usan para dar servicio a los aviones.

Uso moderno

Mangueras de fuego conectadas a un motor de fuego en Vaughan, Ontario

Tokyo Fire Department conducting a fire hose taladro

Las mangueras contra incendios modernas utilizan una variedad de elastómeros y telas naturales y sintéticas en su construcción. Estos materiales permiten que las mangueras se almacenen húmedas sin que se pudran y resistan los efectos dañinos de la exposición a la luz solar y los productos químicos. Las mangueras modernas son más livianas que los diseños más antiguos, lo que ha reducido la tensión física de los bomberos. Cada vez son más frecuentes varios dispositivos para eliminar el aire del interior de la manguera contra incendios, comúnmente denominados aspiradoras de manguera contra incendios. Esto hace que las mangueras sean más pequeñas y algo rígidas, lo que permite colocar más mangueras en el mismo compartimento en un aparato de extinción de incendios.

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 tiene una presión inferior o superior a la de la atmósfera. Está diseñado para resistir la presión interna y externa. Debe tener suficiente resistencia para soportar la presión del aire exterior cuando se ha formado un vacío en el interior. También debe ser lo suficientemente fuerte para resistir la presión del hidrante. Por lo general, un aparato tiene que transportar unos 10 m de manguera de succión en 3 mo 2,5 m de longitud. El diámetro de la manguera depende de la capacidad de la bomba y generalmente se utilizan tres tamaños estándar, como 75 mm, 100 mm y 140 mm.

Manguera de aspiración parcialmente integrada

La manguera de succión parcialmente empotrada generalmente está hecha de un revestimiento de caucho resistente completamente incrustado en forma de espiral, con alambre de acero templado y galvanizado. Este empotramiento está dispuesto de modo que proporcione un paso de agua completo y una superficie interna relativamente lisa. La pared de la manguera se prepara a partir de varias capas de lona y revestimiento de caucho de modo que las vueltas de cada una queden a mitad de camino entre las vueltas de la otra. La pared completa se consolida por vulcanización.

Manguera de succión totalmente integrada (diámetro interior liso)

La manguera de succión totalmente incrustada (diámetro interior liso) tiene un revestimiento de goma interno grueso incrustado completamente con una espiral de alambre. La manguera de succión debe construirse para soportar una presión de 10,5 bar.

Manguera de entrega

La manguera de impulsión se coloca desde el lado de impulsión de la bomba (salida), y el agua que pasa a través de ella siempre tiene una presión mayor que la de la atmósfera. La manguera de suministro se divide en dos categorías: manguera de percolación y manguera sin percolación.

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

Manguera antipercolación En los servicios de bomberos, las mangueras sin filtración se utilizan generalmente para suministrar agua. La manguera sin filtración consta de una cubierta reforzada hecha de hilos de poliéster o nailon. Este tipo de manguera tiene un revestimiento interior de caucho vulcanizado fijado a la camisa por un adhesivo. Se recomienda el uso de mangueras sin filtración en ciertas aplicaciones, ya que las pérdidas por fricción serán mucho menores que las de las mangueras con filtración.

Las mangueras revestidas se dividen en 3 tipos:

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

Tipo 2: Manguera con revestimiento revestido: Tiene un revestimiento exterior delgado y elástico que reduce la absorción de líquidos en la chaqueta y puede mejorar ligeramente la resistencia a la abrasión.

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

Tipos

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

Nombre	Definición
Ataque	La manguera de ataque es una manguera flexible cubierta por tela que se utiliza para traer agua del bombero de fuego a la boquilla. Esta manguera oscila en diámetro interior nominal de 1,5 a 3 en (38 a 76 mm) y está diseñada para operar a presiones de hasta 400 psi (2,760 kPa). La longitud estándar es de 50 pies (15.24 m).
Mangueras de suministro y relé	Las mangueras de suministro y relé son mangueras flexibles de gran diámetro, cubiertas por telas utilizadas para traer agua de un hidratante distante al bombero de fuego, o para retransmitir agua de un bombero a otro a una distancia larga. Estas mangueras varían en diámetro interior nominal de 3.5 a 5.0 en (89 a 127 mm). Están diseñados para operar a presión hasta cerca de 300 psi (2,070 kPa) para los diámetros más pequeños y hasta 200 psi (1,380 kPa) para los diámetros más grandes. La longitud estándar es de 100 pies (30.48 m).
Manguera forestal	La manguera forestal es una manguera flexible cubierta por tela utilizada para combatir incendios en hierba, cepillo y árboles donde se necesita una manguera ligera para maniobrarla sobre terrenos empinados o ásperos. La manguera forestal viene en 1.0 y 1,5 en diámetros nominales (25 y 38 mm) y está diseñada para operar a presiones de hasta 450 psi (3.100 kPa). La longitud estándar es de 100 pies (30.48 m).
Booster Hose	La manguera de booster es una manguera flexible y cubierta de goma utilizada para combatir incendios pequeños. Retiene su sección transversal redonda cuando no está bajo presión y generalmente se lleva en un carrete en el bombero de fuego, en lugar de ser almacenado plana. La manguera de booster viene en 0,75 y 1,0 en diámetros interiores nominales (19 y 25 mm) y está diseñada para operar a presiones de hasta 800 psi (5,520 kPa). La longitud estándar es de 100 pies (30.48 m).
Manguera de aspiración	La manguera de succión, a veces llamada manguera de succión dura, suele ser una manguera semirígida cubierta de goma con refuerzos internos de metal. Se utiliza para chupar el agua de fuentes no presurizadas como estanques, ríos o piscinas para fines de protección contra incendios forestales domésticos. La manguera de succión dura comprende múltiples capas de caucho y tela tejida encapsulando un helix interno de alambre de acero. Algunas mangueras de succión dura muy flexibles usan una cubierta de cloruro de polivinilo fino con un helix de plástico de cloruro de polivinilo. Gamas de manguera de aspiración en diámetro interior nominal de 2,5 a 6.0 en (64 a 152 mm). La longitud estándar es de 10 pies (3.05 m).

Otra manguera de succión, llamada manguera de succión suave, es en realidad una manguera de descarga flexible cubierta de tela que se usa para conectar la entrada de succión de la bomba contra incendios con un hidrante presurizado. No es una verdadera manguera de succión, ya que no puede soportar la presión negativa.

Materias primas

En el pasado, el algodón era la fibra más utilizada en las mangueras contra incendios, pero la mayoría de las mangueras modernas utilizan fibras sintéticas como el poliéster o el filamento de nailon. Las fibras sintéticas proporcionan fuerza adicional y mejor resistencia a la abrasión. Los hilos de fibra se pueden teñir de varios colores o se pueden dejar naturales.

Los revestimientos y revestimientos utilizan cauchos sintéticos, que brindan diversos 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 revestimientos para aplicaciones específicas.

Proceso de fabricación

La manguera contra incendios generalmente se fabrica en una planta que se especializa en proporcionar productos de manguera a los departamentos de bomberos municipales, industriales y forestales. A continuación se muestra una secuencia típica de operaciones que se utilizan para fabricar una manguera contra incendios de doble camisa revestida de caucho.

Preparando el hilo

Hay dos hilos de fibra diferentes que se tejen juntos para formar una chaqueta de manguera. Los hilos que corren a lo largo de la manguera se llaman hilos warp y se hacen generalmente de poliéster de punta o nylon de filamento. Forman las superficies interiores y exteriores de la chaqueta y proporcionan resistencia a la abrasión para la manguera. Los hilos que se hieren en una espiral estrecha alrededor de la circunferencia de la manguera se llaman hilos de relleno y están hechos de poliéster de filamento. Están atrapados entre los hilos de warp crujientes y proporcionan fuerza para resistir la presión interna del agua. Los hilos de poliéster son especialmente preparados por un fabricante de hilos y se envían a la planta de manguera. No se necesita más preparación.
Las fibras de poliéster de filamento continuo se reúnen en un paquete de 7-15 fibras y se retorcen en un marco de retorcido para formar hilos de relleno. El hilo desgarrado y retorcido es luego la herida en una bobina llamada relleno.

Tejiendo las chaquetas

Los hilos warp están escenificados en un arroyo, que los alimentará a lo largo de un telar circular. Dos bobinas de relleno con el hilo de relleno se ponen en el telar.
Mientras el telar comienza, el relleno bobbins viento el relleno hilo en un círculo a través de los hilos warp. Tan pronto como pasen las bobinas, el telar cruza cada par de hilos adyacentes warp para atrapar el hilo relleno entre ellos. Este proceso de tejer continúa a una velocidad alta, ya que el extremo inferior de la chaqueta se dibuja lentamente a través del telar, y las bobinas continúan envolviendo los hilos de relleno alrededor de la circunferencia de la chaqueta en una espiral ajustada. La chaqueta tejida está herida plana en un carrete.
Las chaquetas interiores y exteriores se tejen por separado. La chaqueta interior se teje a un diámetro ligeramente más pequeño para que se ajuste dentro de la chaqueta exterior. Dependiendo de la demanda esperada, se pueden tejer varios miles de pies de chaqueta a la vez. Después de una inspección, las dos chaquetas se colocan en el almacenamiento.
Si la chaqueta exterior debe ser recubierta, se dibuja a través de un tanque de inmersión lleno con el material de recubrimiento y luego pasa a través de un horno donde el recubrimiento seca y se cura.

Extruyendo el liner

Los bloques de goma suavizada, pegajosa y no agrietada se introducen en un extrusor. El extrusor calienta el caucho y lo presiona a través de una abertura entre una pieza circular sólida interior y exterior para formar un revestimiento tubular.
El revestimiento de goma se calienta en un horno donde sufre una reacción química llamada vulcanización o curado. Esto hace que el caucho sea fuerte y flexible.
El forro curado pasa a través de una máquina llamada calender de caucho, que forma una hoja delgada de goma no curvada y la envuelve alrededor del exterior del forro.

Formando la manguera

Las chaquetas y el revestimiento se cortan a la longitud deseada. La chaqueta interior se inserta en la chaqueta exterior, seguida por el revestimiento.
Una conexión de vapor se une a cada extremo de la manguera montada, y el vapor presurizado se inyecta en la manguera. Esto hace que el tirón se hincha contra la chaqueta interior y hace que la hoja delgada de caucho no corrido vulcanizar y vincular el forro a la chaqueta interior.
Las conexiones de metal final, o acoplamientos, se adjuntan a la manguera. La parte exterior de cada acoplamiento se desliza sobre la chaqueta exterior y un anillo interior se inserta en el revestimiento de goma. Una herramienta llamada mandril de expansión se coloca dentro de la manguera y expande el anillo. Esto exprime las chaquetas y el forro entre el anillo y las serraciones en la parte exterior del acoplamiento para formar un sello alrededor de la manguera.

Pruebas de presión de la manguera

Las normas establecidas por la Asociación Nacional de Protección de Incendios exigen que cada longitud de nueva chaqueta doble, manguera de ataque con goma debe ser sometida a prueba de presión a 600 psi (41.4 bar; 4.140 kPa), pero la mayoría de los fabricantes prueban a 800 psi (55.2 bar; 5.520 kPa). Después de la entrega, la manguera se prueba anualmente a 400 psi (27.6 bar; 2.760 kPa) por el departamento de bomberos. Mientras la manguera está bajo presión, se inspecciona para las fugas y determinar que los acoplamientos están firmemente unidos.
Después de probar la manguera se drena, seca, se enrolla y se envía al cliente.

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 adherencia 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.

Futuro

La tendencia en la construcción de mangueras contra incendios durante los últimos 20 años ha sido utilizar materiales más ligeros, más fuertes y de menor 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 hay disponibles mangueras de hasta 30,5 cm (12 in) de diámetro con presiones nominales de hasta 10,3 bar (150 psi; 1030 kPa). Se espera que estas mangueras encuentren aplicaciones en la extinción de incendios industriales a gran escala, así como en los esfuerzos de socorro en casos de desastre y las operaciones militares.

Las mangueras contra incendios vienen en una variedad de diámetros. Construcción ligera de una sola chaqueta, 3⁄4, 1 y 1+1⁄2 pulgadas de diámetro se usan comúnmente en aplicaciones de supresión de incendios forestales. Doble resistente, chaqueta doble, 1+1 ⁄2, 1+3⁄4, 2, 2+1⁄2 y, en ocasiones, líneas de 3 pulgadas se utilizan para aplicaciones estructurales. Las líneas de suministro, utilizadas para suministrar agua a los equipos de extinción de incendios, se encuentran con frecuencia en 3+1⁄2, 4, 4+1⁄2, 5 y 6 pulgadas de diámetro.

Hay varios sistemas disponibles para reparar orificios en mangueras contra incendios, el más común es el Stenor Merlin, que ofrece materiales de reparación 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 en la manguera y, por lo general, duran toda la vida útil de la manguera.

Conexiones

Las conexiones de las mangueras suelen estar hechas de latón, aunque también se especifican conexiones de aluminio endurecido. 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 los Estados Unidos y Canadá. Cada uno de estos países utiliza un tipo diferente de subprocesamiento. 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, el conector Storz es utilizado por varios países. Bélgica y Francia utilizan el conector Guillemin. España, Suecia y Noruega tienen cada uno su propio acoplamiento rápido. Los países del área 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 que les permiten trabajar con conectores Storz y Guillemin.

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

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

Fuerzas en mangueras y boquillas contra incendios

Las mangueras contra incendios deben soportar grandes fuerzas de tracción durante el funcionamiento. Estos surgen tanto de la presión como del flujo. 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 relativa a la presión ambiental, $A 1$ es el área transversal de la manguera, ρ es la densidad del agua y Q es el caudal volumétrico. 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 sujetarse con un ancla, como las manos de un bombero. Este ancla debe aplicar una fuerza en la dirección del rociado, lo que se denomina reacción de la boquilla. La magnitud de la reacción de la boquilla es la velocidad de flujo del momento del chorro,

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

donde $A 2$ es el área transversal de la boquilla.