Siga estos sencillos pasos para asegurarse de que las bocas de incendios puedan proporcionar un flujo de agua adecuado durante un incendio
Las operaciones de extinción de incendios pueden verse seriamente comprometidas si las bocas de incendio no están listas y no pueden proporcionar el flujo de agua y la presión necesarios. Los municipios y otras autoridades insisten en realizar pruebas periódicas del caudal de los hidrantes para garantizar que haya suficiente agua disponible cuando más se necesita, que es donde entran en juego los indicadores Pitot.
En teoría, los medidores Pitot simplifican la medición del flujo de las bocas de incendios y convierten las lecturas en libras por pulgada cuadrada (PSI) a galones por minuto (GPM), lo que permite a los inspectores descubrir rápidamente tasas de flujo reducidas. Pero en realidad, la ecuación y el gráfico pueden ser confusos, y los teléfonos 🥇IO Technology S.A.C suenan constantemente con la pregunta: ¿Cómo hago esto bien?
En este blog, lo guiaremos paso a paso a través del proceso de conversión de la lectura de PSI de un indicador Pitot a GPM. Le prometemos que lo haremos tan simple que incluso su abuela podría hacerlo con precisión, especialmente porque le proporcionamos una calculadora para ayudarlo a realizar la conversión. Siéntase libre de pasar directamente a la fórmula, seguida de un proceso paso a paso y una calculadora.
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Calibre Pitot 101: así es como funcionan
Los hidrantes contra incendios están codificados por colores según su fuerza de salida, lo que permite a los departamentos de bomberos evaluar rápidamente sus capacidades de recursos hídricos cuando llegan a la escena de una emergencia. Por ejemplo, los hidrantes rojos suelen tener una capacidad nominal de menos de 500 GPM y los hidrantes de color azul claro tienen una capacidad nominal de más de 1500 GPM. Con tanto en juego, es fundamental que los hidrantes funcionen como se espera durante un incendio.
Un medidor de Pitot portátil es el método más rápido y simple para medir GPM de punta recta y flujo de hidrante. El análisis de los datos que recopila también puede revelar depósitos pesados en las paredes de las tuberías y válvulas cerradas que pueden impedir significativamente la presión y el flujo de un hidrante.
Anteriormente, ofrecimos una guía detallada sobre cómo usar un medidor Pitot para la prueba de flujo de hidrantes. Pero aquí hay una descripción general rápida de cómo funcionan los medidores de Pitot:
Un manómetro Pitot consta de tres componentes: una hoja, un mango y un manómetro. Después de insertarlo en la descarga de agua de una boca de incendios abierta, un tubo angosto dentro de la hoja dirige el agua hacia el manómetro para crear una lectura de presión. Generalmente, el borde de la hoja se coloca paralelo a la dirección del movimiento de la corriente de fluido, a una distancia de aproximadamente la mitad del diámetro de la abertura en el centro de la corriente. En pocas palabras, eso significa que si el orificio es de 2,5 pulgadas, la hoja debe estar aproximadamente a 1,25 pulgadas.
Las lecturas de PSI capturadas de un grupo de hidrantes en la misma vecindad se utilizan luego para calcular las disparidades de presión entre dos puntos a lo largo del sistema de distribución. Pero para comprender los resultados, las lecturas de PSI deben convertirse a GPM, la medida estándar del flujo de agua. Y ahí es donde se pone un poco complicado.
PSI no se puede convertir directamente a GPM; estas son dos unidades de medida diferentes. PSI mide la presión y GPM mide el caudal.
Pero si se conocen otras variables, el caudal de agua en GPM se puede calcular con la ayuda de la ecuación de Bernoulli para fluido incompresible y cuidadosa conversión de unidades. Bernoulli, un matemático suizo, desarrolló una fórmula que representa la relación entre la velocidad y la presión a lo largo de una línea de corriente.
La ecuación original de Bernoulli debe modificarse para que tenga en cuenta la fricción que se produce cuando el agua fluye a través de un hidrante. Cuando se representa matemáticamente, la fricción se denomina «coeficiente del hidrante» y está determinada por la pérdida de flujo causada por el diseño del orificio interno del hidrante.
La fórmula: ¿qué significan todas esas variables?
Después de completar con éxito la prueba de flujo y registrar la información, esta es la fórmula utilizada para determinar la tasa de descarga que fluye de una sola boca de incendios en GPM:
Analicemos lo que significan esas variables:
- 29.84 es una constante derivada de las leyes físicas relacionadas con la velocidad del agua, la presión y los factores de conversión. En breve, este número mantiene la respuesta en GPM. Algunas fuentes ofrecen una constante ligeramente menor de 29,83.
- Cd = el coeficiente de descarga, que representa la pérdida por fricción.
- d = el diámetro interior real del orificio del hidrante en pulgadas.
- p = la presión en PSI leída en el orificio por el manómetro pitot. Debido a que esta fórmula toma la raíz cuadrada de p, en lugar de p en sí, los grandes aumentos en PSI tendrán un impacto bastante pequeño en el GPM final.
- q = un número utilizado para representar el resultado o la descarga en GPM.
Encontrar los números para enchufar para “d» y «p» son fáciles. Para determinar d, simplemente mida el diámetro interior de la salida del hidrante o boquilla de salida donde se produce el flujo; encontrar p registre la lectura del indicador Pitot.
El coeficiente de descarga, o “C”, varía según el tipo de salida del hidrante. Diferentes fabricantes tienen diferentes diseños de orificios de hidrantes internos, y se crea fricción cuando se requiere agua para pasar por curvas o esquinas afiladas.
En la mayoría de los hidrantes modernos, la transición entre el cilindro vertical del hidrante y la salida horizontal es suave y redondeada. En el siguiente diagrama, considere la diferencia entre las transiciones (que parecen alas a ambos lados del rectángulo central) en los primeros dos dibujos de salida. El diseño redondeado tiene un coeficiente de 0,9, lo que significa que solo hay una disminución del 10 por ciento en el flujo de agua debido a la pérdida por fricción.
Cuando la transición es cuadrada y aguda como en el segundo dibujo, el hidrante tiene un coeficiente de 0.8. Cuando es cuadrado y se proyecta en el cañón del hidrante como el dibujo de la derecha, el coeficiente es 0,7. Al meter los dedos dentro de la salida, puede determinar si es suave y redondeada o cuadrada y afilada. Compare sus hallazgos con los tres tipos generales de salidas de hidrantes en el diagrama anterior para determinar el coeficiente de descarga.
Practique resolver la ecuación usted mismo o con nuestra calculadora personalizada de descarga de hidrantes
Ahora que entiendes de dónde vienen los números, practiquemos cómo resolver la ecuación. Mientras probamos una sola boca de incendios, esto es lo que encontramos:
- La lectura de flujo en el indicador Pitot es de 62 psi.
- Se utiliza un solo puerto de 2,5 pulgadas con un diámetro interior medido de 2,55 pulgadas. NFPA 291: Práctica recomendada para pruebas de flujo contra incendios y marcado de hidrantes recomienda usar salidas de 2,5 pulgadas para pruebas de flujo en lugar de salidas de bomba (que son más grandes que 2,5 pulgadas) porque las salidas más grandes no se llenan completamente y proporcionan lecturas de presión imprecisas. Si se deben usar salidas de bomba, el flujo resultante debe modificarse para tener en cuenta los vacíos en el flujo de agua.
- La salida es lisa y redondeada, lo que significa que tiene un coeficiente de 0,9.
Entonces, ¿cuál es el total de GPM disponible a presión de operación normal?
Paso 1: Multiplique la constante 29,84 por el coeficiente de descarga (Cd). 29,84 x 0,9 = 26,856
Paso 2: Cuadre el diámetro medido. 2,55 × 2,55 = 6,5025
Paso 3: Multiplica esos dos números: 26,856 x 6,5025 = 174,6
Paso 4: Encuentra la raíz cuadrada de 62 psi, que es 7.8740
Paso 5: Multiplica los dos últimos números para resolver Q, el caudal en GPM. 174,6 × 7,8740 = 1375 gal/min
Ahora que tiene una idea de cómo el PSI, los coeficientes de descarga y el diámetro afectan las tasas de flujo de un hidrante, pruebe nuestra práctica calculadora de GPM para hidrantes contra incendios:
Mire este video para ver otro ejemplo paso a paso de cómo usar el pitot lectura de PSI del manómetro para calcular la tasa de agua que fluye desde el hidrante en GPM:
Las tablas de caudal teórico facilitan aún más la conversión de PSI a GPM
Las tablas de descarga teórica, como la que proporcionamos con nuestra selección de medidores de Pitot, hacen que la conversión sea aún más simple. Simplemente encuentre la lectura de presión de Pitot a la izquierda y deslice su dedo hacia el tamaño del orificio correspondiente para revelar el GPM.
Pero es importante tener en cuenta que la tabla se basa en el uso de un coeficiente de descarga de 1 en la fórmula, que es el teórico descarga de un Perfecto orificio circular.
En el mundo real, ningún orificio es perfecto. Cuando se requieren resultados más precisos, NFPA 291 explica que se debe aplicar a las cifras de la tabla el coeficiente apropiado para la salida de su hidrante en particular.
En otras palabras, si su presión de Pitot es de 28 psi y el tamaño de su orificio es de 4, su descarga teórica según la tabla es de 2526 GPM. Si el coeficiente de la salida de su hidrante es 0,9, al multiplicar 2526 x 0,9 se encuentra el caudal real: 2,273.4 GPM.
A continuación se muestra una tabla de descarga teórica de NFPA 291; también utiliza un coeficiente de descarga perfecto (imposible) de 1. Haga clic en la imagen para ver la versión en tamaño completo:
Los medidores de Pitot ayudan a los inspectores a garantizar que las bocas de incendio estén listas y en condiciones de combatir incendios
Los manómetros de Pitot son la forma más rápida y sencilla de medir la tasa de descarga de las bocas de incendios, siempre que comprenda los pasos adecuados para convertir las lecturas de presión en libras por pulgada cuadrada a galones por minuto. Seguir estas sencillas instrucciones ayuda a los inspectores a tener la tranquilidad de saber que las bocas de incendios funcionarán como se espera durante un incendio.
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Preguntas Frecuentes sobre Medidores Pitot
¿Qué es un medidor Pitot y cómo funciona?
Un medidor Pitot es un dispositivo portátil que se utiliza para medir el flujo de agua de una boca de incendios. Consta de tres componentes principales: una hoja, un mango y un manómetro. El proceso de medición implica insertar la hoja en la descarga de agua de una boca de incendios abierta. Un tubo dentro de la hoja dirige el agua hacia el manómetro, que registra la presión en PSI (libras por pulgada cuadrada). Esta lectura de presión se utiliza luego para calcular el caudal de agua en GPM (galones por minuto) utilizando una fórmula específica.
¿Cómo se realiza la conversión de PSI a GPM con un medidor Pitot?
La conversión de PSI a GPM requiere el uso de la ecuación de Bernoulli modificada para tener en cuenta la fricción en el hidrante. La fórmula básica es:
Donde:
- ( 29.84 ) es una constante.
- ( Cd ) es el coeficiente de descarga, que varía según el diseño del hidrante.
- ( d ) es el diámetro interior del orificio del hidrante en pulgadas.
- ( p ) es la presión en PSI medida por el medidor Pitot.
¿Qué es el coeficiente de descarga y cómo se determina?
El coeficiente de descarga (Cd) representa la pérdida por fricción en el flujo de agua a través del hidrante. Varía según el diseño del orificio del hidrante. En general, los hidrantes con una transición suave y redondeada tienen un coeficiente de 0.9, mientras que los hidrantes con una transición cuadrada y afilada tienen coeficientes más bajos, como 0.8 o 0.7. Este coeficiente se determina inspeccionando físicamente el diseño del hidrante y comparándolo con diagramas estándar.
¿Cómo se utiliza un diagrama de calibre Pitot?
Un diagrama de calibre Pitot facilita la conversión de PSI a GPM. Las tablas de descarga teórica proporcionan lecturas de presión Pitot y las tasas de flujo correspondientes para diferentes tamaños de orificios. Sin embargo, estas tablas generalmente asumen un coeficiente de descarga perfecto de 1. En la práctica, se debe aplicar el coeficiente de descarga real del hidrante para obtener una medición precisa.
¿Qué significan las diferentes codificaciones de colores en los hidrantes contra incendios?
Los hidrantes contra incendios están codificados por colores según su capacidad de flujo:
- Rojo: menos de 500 GPM
- Naranja: 500-999 GPM
- Verde: 1000-1499 GPM
- Azul claro: más de 1500 GPM
Estas codificaciones permiten a los bomberos evaluar rápidamente la capacidad de los recursos hídricos disponibles durante una emergencia.
¿Cuáles son los pasos para calcular el caudal de un hidrante usando un medidor Pitot?
- Inserte el medidor Pitot en la descarga de agua del hidrante.
- Registre la lectura de presión en PSI.
- Determine el diámetro interior del orificio del hidrante.
- Identifique el coeficiente de descarga del hidrante.
- Aplique la fórmula: ( GPM = 29.84 \times Cd \times d^2 \times \sqrt{p} ).
Conclusión
Los medidores Pitot son herramientas esenciales para garantizar que las bocas de incendios puedan proporcionar el flujo de agua adecuado durante emergencias. Comprender cómo convertir las lecturas de PSI a GPM y conocer los coeficientes de descarga específicos de cada hidrante es crucial para asegurar una respuesta efectiva en situaciones de incendio. Las tablas de flujo teórico y las calculadoras personalizadas facilitan aún más este proceso, proporcionando a los inspectores la información necesaria para mantener la operatividad de los hidrantes.