Manguera contra incendios

Una manguera contra 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 contra incendios portátil. ^{[ 1 ]} En interiores, puede conectarse 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 NFPA 1961 para mangueras contra incendios, su presión de rotura supera los 110 bares (11 000 kPa; 1600 psi) . ^{[ 2 ]} La manguera es uno de los elementos básicos y esenciales del equipo de extinción de incendios. Es necesaria para transportar agua, ya sea desde una fuente de agua abierta o desde una fuente de agua a presión. Las mangueras se dividen en dos categorías, según su uso: manguera de succión y manguera de descarga.     

Después de su uso, una manguera contra incendios generalmente se cuelga para secar, ya que el agua estancada que permanece en ella durante mucho tiempo puede deteriorar el material y hacerla poco fiable o inservible. Por lo tanto, la estación de bomberos típica suele tener una estructura alta para alojar la longitud de la manguera para este mantenimiento preventivo, conocida como torre de mangueras .

En ocasiones, se han utilizado mangueras contra incendios para el control de multitudes (véase también cañón de agua ), incluso por 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 en cubos. Las bombas manuales originales descargaban el agua a través de una pequeña tubería o 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 generalizaron para transportar el agua más fácilmente desde las bombas manuales, y posteriormente 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 a un nuevo nivel con la fabricación de la primera manguera contra incendios en 1673. ^{[ 5 ]} Estos tramos de cuero de 15 metros (50 pies) se cosían como la pierna de una bota. ^{[ 6 ]} Incluso con las limitaciones de presión, la conexión 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 Estados Unidos, la manguera contra incendios se introdujo en Filadelfia en 1794. Esta manguera de lona resultó insuficientemente duradera, por lo que se empezó a usar una manguera de cuero cosida. La manguera de cuero cosida tendía a reventar, así que miembros de la Humane Hose Company de Filadelfia inventaron una manguera fabricada con cuero sujeto con remaches y arandelas de cobre . ^{[ 8 ]} 

Hacia 1890, las mangueras contra incendios sin revestimiento, fabricadas con hilos de lino tejidos circularmente, comenzaron a reemplazar a las de cuero. Eran, sin duda, mucho más ligeras. Al humedecerse, las fibras de lino se hinchaban y comprimían el tejido, lo que hacía que la manguera fuera impermeable. Debido a su falta de durabilidad, las mangueras sin revestimiento fueron rápidamente reemplazadas por mangueras de goma en los servicios municipales de bomberos. Se siguieron utilizando en líneas de mangueras interiores y en soportes para mangueras hasta las décadas de 1960 a 1980. En enero de 1981, la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional revisó sus normas, prohibiendo la instalación de mangueras sin revestimiento en líneas de mangueras interiores. ^{[ 9 ]}

Tras la invención del proceso de vulcanización como método para curar el caucho blando crudo y convertirlo en un producto más duro y útil, los bomberos hicieron la transición gradualmente de las mangueras de cuero, voluminosas y poco fiables, a las mangueras de lino sin revestimiento, y posteriormente a las mangueras multicapa, revestidas y recubiertas de caucho con refuerzo interior de tela. Esta manguera de caucho era tan voluminosa, pesada y rígida como una de cuero, pero no era propensa a las fugas. También demostró ser más duradera que la manguera de lino sin revestimiento. Su construcción envuelta se asemejaba a algunas mangueras utilizadas actualmente en la industria, por ejemplo, las mangueras de suministro de combustible utilizadas para dar servicio a los aviones comerciales. ^{[ 4 ]}

Las mangueras contra incendios modernas utilizan una variedad de tejidos naturales y sintéticos , así como elastómeros , 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 a los productos químicos. Las mangueras modernas son más ligeras que los diseños antiguos, lo que ha reducido el esfuerzo físico de los bomberos. ^{[ 10 ]} Se están volviendo más comunes varios dispositivos para extraer el aire del interior de las mangueras contra incendios, comúnmente conocidos como aspiradoras para mangueras contra incendios . Esto hace que las mangueras sean más pequeñas y algo más rígidas, lo que permite almacenar más manguera en el mismo compartimento de un vehículo de bomberos. ^{[ 11 ]}

Manguera de succión

La manguera de succión se coloca en el lado de succión de la bomba (entrada), donde el agua que la atraviesa tiene 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 forma un vacío en su interior. También debe ser lo suficientemente resistente para soportar la presión de la boca de incendios. Normalmente, un aparato debe llevar unos 10 m de manguera de succión, con una longitud de 3 m o 2,5 m. El diámetro de la manguera depende de la capacidad de la bomba, y generalmente se utilizan tres tamaños estándar: 75 mm, 100 mm y 140 mm.

Manguera de succión parcialmente integrada

La manguera de succión parcialmente empotrada suele estar fabricada con un revestimiento de caucho resistente, completamente incrustado en espiral con alambre de acero galvanizado templado. Esta incrustación está dispuesta de manera que proporciona un conducto de agua completo y una superficie interna relativamente lisa. La pared de la manguera está formada por varias capas de lona y revestimiento de caucho, de modo que las vueltas de cada una se sitúan a medio camino entre las vueltas de la siguiente. La pared completa se consolida mediante vulcanización.

Manguera de succión totalmente integrada (de orificio liso)

La manguera de succión totalmente integrada (de pared lisa) tiene un revestimiento interno de goma grueso con una espiral de alambre completamente integrada. La manguera de succión debe estar diseñada para soportar una presión de 10,5 bar.

Manguera de suministro

La manguera de impulsión se extiende desde la salida de la bomba, y el agua que la atraviesa siempre circula a una presión superior a la atmosférica. Las mangueras de impulsión se dividen en dos categorías: mangueras percolantes y mangueras no percolantes.

Manguera de filtración. La manguera de filtración se utiliza principalmente para combatir incendios forestales. La filtración de agua a través de la manguera la protege de los daños causados ​​por la caída de brasas incandescentes o por el contacto con suelo caliente.

Mangueras antipercolantes: En los servicios de bomberos, las mangueras antipercolantes se utilizan generalmente para el suministro de agua. Estas mangueras constan de una cubierta reforzada de hilos de poliéster o nailon. Su revestimiento interior es de caucho vulcanizado, fijado a la cubierta mediante un adhesivo. Se recomienda el uso de mangueras antipercolantes en ciertas aplicaciones, ya que las pérdidas por fricción son mucho menores que en las mangueras antipercolantes.

Las mangueras revestidas se dividen en 3 tipos:

Tipo 1: Manguera revestida sin tratamiento de revestimiento externo: Este tipo de manguera absorbe el líquido en el revestimiento de refuerzo y requiere secado después de su uso.

Tipo 2: Manguera con revestimiento: Tiene un revestimiento exterior fino y elástico que reduce la absorción de líquido en la camisa 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 líquidos, pero también mejora sustancialmente la resistencia a la abrasión y al calor.

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

Preparar el hilo

• La manguera está compuesta por dos tipos de hilos de fibra diferentes que se entrelazan para formar la cubierta. Los hilos que recorren la manguera longitudinalmente son los hilos de urdimbre y suelen estar hechos de poliéster hilado o nailon filamentoso . Forman las superficies interior y exterior de la cubierta y proporcionan resistencia a la abrasión. Los hilos que se enrollan en espiral alrededor de la circunferencia de la manguera son los hilos de relleno y están hechos de poliéster filamentoso. Estos quedan atrapados entre los hilos de urdimbre entrecruzados y proporcionan resistencia para soportar 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 producción de mangueras. No se requiere ninguna preparación adicional.
• Las fibras de poliéster de filamento continuo se agrupan en un haz de 7 a 15 fibras y se retuercen en una máquina de torsión para formar hilos de relleno. El hilo retorcido se enrolla en una bobina llamada carrete de relleno . ^{[ 17 ]}

Tejiendo las chaquetas

• Los hilos de urdimbre se colocan en un portabobinas, que los introduce longitudinalmente en un telar circular . En el telar se colocan dos bobinas con el hilo de relleno.
• Al comenzar el tejido, las bobinas de relleno enrollan el hilo de relleno en círculo a través de los hilos de urdimbre. Tan pronto como las bobinas pasan, el telar cruza cada par de hilos de urdimbre adyacentes para atrapar el hilo de relleno entre ellos. Este proceso de tejido continúa a gran velocidad mientras el extremo inferior de la chaqueta se desliza lentamente a través del telar, y las bobinas siguen 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 chaquetas interior y exterior se tejen por separado. La chaqueta interior tiene un diámetro ligeramente menor para que quepa dentro de la exterior. Según la demanda prevista, se pueden tejer varios miles de pies de chaqueta a la vez. Tras una inspección, ambas chaquetas se almacenan.
• Si se va a recubrir la cubierta exterior, se introduce en un tanque de inmersión lleno con el material de recubrimiento y luego se pasa por un horno donde el recubrimiento se seca y cura. ^{[ 17 ]}

Extrusión del revestimiento

• Se introducen bloques de caucho blando, pegajoso y sin vulcanizar en una extrusora. La extrusora calienta el caucho y lo expulsa a través de una abertura entre una pieza circular sólida interior y otra exterior para formar un revestimiento tubular.
• A continuación, el revestimiento de caucho se calienta en un horno donde experimenta una reacción química llamada vulcanización o curado . Esto hace que el caucho sea resistente y flexible.
• El revestimiento vulcanizado pasa a través de una máquina llamada calandra de caucho , que forma una fina lámina de caucho sin vulcanizar y la envuelve alrededor del exterior del revestimiento. ^{[ 17 ]}

Formando la manguera

• Las chaquetas y el forro se cortan a la longitud deseada. La chaqueta interior se inserta dentro de la chaqueta exterior, seguida del forro.
• Se conecta un sistema de vapor a cada extremo de la manguera ensamblada, y se inyecta vapor a presión en su interior. Esto provoca que el revestimiento se hinche contra la camisa interior y que la fina lámina de caucho sin vulcanizar se vulcanice, uniendo así el revestimiento a la camisa interior.
• Las conexiones metálicas, 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. Se coloca una herramienta llamada mandril de expansión dentro de la manguera para expandir el anillo. Esto comprime las cubiertas y el revestimiento entre el anillo y las estrías de 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 (NFPA) exigen que cada tramo de manguera de ataque nueva, de doble capa y revestida de caucho, se someta a una prueba de presión de 600 psi (41,4 bar; 4140 kPa) , aunque la mayoría de los fabricantes la realizan a 800 psi (55,2 bar; 5520 kPa) . Tras la entrega, el departamento de bomberos realiza una prueba anual a 400 psi (27,6 bar; 2760 kPa) . Mientras la manguera está bajo presión, se inspecciona para detectar fugas y verificar que los acoplamientos estén bien 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 diversas 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 camisa interior, determinación de la torsión de la manguera bajo presión, comprobaciones dimensionales y muchas más. ^{[ 17 ]}

Las conexiones de manguera suelen ser de latón, aunque también se especifican conexiones de aluminio endurecido. ^{[ 15 ]} En los países que utilizan acoplamientos de acción rápida para mangueras de ataque, el aluminio forjado se ha utilizado durante décadas porque la penalización de peso del latón para los acoplamientos Storz es mayor que para las conexiones roscadas .

En Estados Unidos y Canadá se utilizan acoplamientos roscados para mangueras. Cada país emplea un tipo de rosca diferente. Muchos otros países han estandarizado los acoplamientos de acción rápida, que no tienen un extremo macho y otro hembra , sino que se conectan en ambos sentidos. De nuevo, no existe una norma internacional: en Europa Central, varios países utilizan el conector Storz. Bélgica y Francia utilizan el conector Guillemin . España, Suecia y Noruega tienen cada uno 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 cuerpo de bomberos internacional común. Los camiones de bomberos han sido equipados con adaptadores que les permiten trabajar con conectores Storz y Guillemin. ^{[ 18 ]}

En Estados Unidos, un número creciente de departamentos utiliza acoplamientos Storz para mangueras de suministro de gran diámetro u otros acoplamientos de acción rápida. Dado que su uso no está estandarizado, los vehículos de ayuda mutua pueden tener un compartimento en sus camiones dedicado a una gran variedad de adaptadores de manguera.

Los distintos tipos de acoplamientos para mangueras han influido en las tácticas de extinción de incendios. En Estados Unidos, los vehículos de bomberos cuentan con preconexiones: la manguera para una tarea específica se coloca en un compartimento abierto y cada manguera de ataque se conecta a la bomba. Estas tácticas evitan las conexiones múltiples que consumen mucho tiempo o los 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 límite de la zona de peligro, que se conecta al vehículo mediante una sola línea de suministro. Como resultado, el pequeño elemento conocido como "acoplador de manguera" también ha influido en la apariencia y el diseño de los vehículos de bomberos.

Las mangueras contra incendios deben soportar altas fuerzas de tracción durante su funcionamiento. Estas se originan tanto por la presión como por el 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 con respecto a 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 una boquilla se conecta a una manguera y se expulsa agua, la boquilla debe ser sujetada por un punto de apoyo, como las manos de un bombero. Este punto de apoyo 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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