1. CÁLCULO DEL VOLUMEN DE AGUA ALMACENADO MÍNIMO NECESARIO.

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1 1. CÁLCULO DEL VOLUMEN DE AGUA ALMACENADO MÍNIMO NECESARIO VOLUMEN DE AGUA. El cálculo según la instrucción Técnica Complementaria MI-IP02 se ha de llevar a cabo como sigue, teniendo en cuenta tanto el volumen de agua necesario para el empleo directo de la misma en la extinción de incendios, como el volumen de agua necesario para la creación de espuma para extinción de incendios. Se valoran, al ser mixta la instalación en cuanto al tipo de tanques existentes, los casos para tanque vertical incendiado y para tanque horizontal incendiado, de manera que se considera el caso resultante más desfavorable. Se tienen en cuenta las bases de cálculo descritas en la memoria (fluidos alamcenados de clase B, subclase B2): a) si el tanque incendiado es uno de los verticales: CÁLCULO DEL VOLUMEN DE AGUA PARA EXTINCIÓN DE INCENDIOS: -Tiempo durante el que hay que asegurar el caudal de agua necesario: 5 horas. -Caudal de agua necesario: 10l/min/m de circunferencia para el tanque incendiado y 3l/min/m 2 para los adyacentes. Tanque mayor supuesto incendiado (los dos de la instalación son iguales): Longitud de circunferencia: 2.Π.8,5/2 = 26,7m 26,7m * 15l/min/m = 400,55 l/min Tanques adyacentes (se supone tanque central ver planos- para considerar la hipótesis más desfavorable): Cuarta parte de la superficie lateral de los tanques adyacentes: [2 tanques horizontales * (4,5.2. Π.2,8/2) m tanque vertical * (8.2. Π.8,5/2) m 2 ] / 4 = 292,8/4 = 73,2m 2 73,2m 2 * 3l/min/m 2 = 219,6l/min -Volumen total: (400,55l/min + 219,6l/min) * 5 horas * 60min/hora = l (caudal de 620,15l/min = l/hora)) CÁLCULO DEL VOLUMEN DE AGUA PARA ESPUMA PARA EXTINCIÓN DE INCENDIOS: -Tiempo durante el que hay que asegurar el caudal de espuma necesario: 55 min -Caudal de agua necesario: 4l/min/m 2 -Superficie del tanque vertical mayor (los dos de la instalación son iguales): Π.(8,5/2) 2 = 56,75m 2 -Volumen total: 4l/min/m 2 * 55 min * 56,75m 2 = 12485l (caudal de 227l/min = l/hora)

2 VOLUMEN TOTAL DE AGUA ALMACENADA: l l = l b) si el tanque incendiado es uno de los horizontales: CÁLCULO DEL VOLUMEN DE AGUA PARA EXTINCIÓN DE INCENDIOS: -Tiempo durante el que hay que asegurar el caudal de agua necesario: 5 horas. -Caudal de agua necesario: 10l/min/m 2 para el tanque incendiado y 3l/min/m 2 para los adyacentes. -Tanque incendiado: Sup. Total: 2. Π.2,8/2.4,5+2.( Π.1,4 2 ) = 51,9m 2 Caudal: 51,9m 2 x 10l/min/m 2 = 519l/min -Tanques adyacentes a menos de 6m del incendiado: 1 tanque * 51,9m 2 / 4 * 3l/min/m 2 =39l/min -Total: 558l/min * 5 horas * 60 min/hora = l (caudal de 558l/min = l/hora) CÁLCULO DEL VOLUMEN DE AGUA PARA ESPUMA PARA EXTINCIÓN DE INCENDIOS: -Tiempo durante el que hay que asegurar el caudal de espuma necesario: 55 min -Caudal de agua necesario: 6,5l/min/m 2 -Sup. De proyección del tanque: 4,5 * 2,8 = 12,6m 2 -Volumen total: 12,6m 2 * 2tanques * 6,5l/min/m 2 * 55min = 9.009l (caudal de 163,8l/min = 9.828l/hora) TOTAL: = l Con lo que se comprueba que el anterior cálculo (caso a))es más exigente, y se ha de considerar pues un volumen total de l. No obstante, y como este volumen es, como se ha dicho, el mínimo requerido por la normativa, se opta por considerar un volumen de l de agua almacenada, de manera que se incrementa la seguridad de la instalación ante la posibilidad de incendio, según concede la Instrucción Técnica Complementaria MI-IP02.

3 1.2. VOLUMEN DE ESPUMÓGENO. El caudal de espumógeno necesario para la producción de espumante es de un 3% sobre el caudal total de espumante. En base a esta cifra, y teniendo en cuenta el cálculo anterior de 227l/min de caudal de espumógeno, y además que, según lo indicado en se adopta un caudal de l/hora (250l/min), se calcula un volumen de espumógeno, para el tiempo indicado de 55 minutos, de: 55min * 250l/min * 3% = 412,5 litros. Por otra parte, y según la justificación dada en 1.1., como se ha optado por duplicar las necesidades de almacenamiento de agua para extinción de incendios, se lleva a cabo una duplicación acorde en cuanto al almacenamiento de espumógeno, de manera que se disponen dos tanques de almacenamiento de espumógeno de 500 litros de capacidad cada uno.

4 2. RED DE AGUA IMPULSIÓN CONDICIONES EXIGIDAS PARA LA RED DE EXTINCIÓN DE INCENDIOS. -Presión. La presión mínima de funcionamiento en toda la red no debe ser inferior a 7,5kg/cm 2 en ninguno de sus puntos. Para comprobar si se requiere dimensionar la red para una presión aún mayor, se tiene en cuenta la distancia a la que es necesario lanzar el agua en el caso más desfavorable, que es el de las lanzas hidrantes situadas en posición intermedia a los dos tanques verticales. Desde estas lanzas hidrantes, la mayor longitud a la que es necesario proyectar el agua es de 10,4m, que es la longitud existente entre las lanzas hidrantes mencionadas y el extremo del tanque más alejado de las mismas según el diámetro del tanque siguiendo la dirección Este-Oeste, como se observa en los planos. Para esa longitud, es necesario que el agua llegue a una altura máxima de 8m con respecto al fondo del cubeto de retención (la altura de los tanques verticales de combustible), por lo que al estar situadas las lanzas hidrantes por encima de este nivel, la altura exigible es incluso menor que esos 8m. Con estas condiciones, aplicando el cálculo para tiro parabólico según las ecuaciones Donde x = V 0 *CosΘ*t y = V 0 *SenΘ*t-1/2*g*t 2 V x = V 0 *CosΘ V Y = V 0 *SenΘ-g*t x = desplazamiento horizontal desde la lanza hidrante y = desplazamiento vertical desde la lanza hidrante V x = componente horizontal de la velocidad V Y = componente vertical de la velocidad V 0 = velocidad inicial a la salida de la lanza hidrante Θ = ángulo de salida desde la lanza hidrante t =tiempo g = aceleración de la gravedad Y considerando unos valores, según se ha dicho, de: x = 10,4m V 0 = velocidad generada exclusivamente por la componente de presión de la red, de 7,5kg/cm 2 = 75m.c.a., que resulta ser, en función de h=v 2 /2g, de V 0 = 38m/s Θ = 40º Se obtiene que y = 8,1m Por lo que en función de los condicionantes expuestos, queda demostrado que la presión mínima de 7,5kg/cm 2 en toda la red ya garantiza per sé el alcance del agua desde las lanzas a los puntos que se trata de proteger.

5 -Caudal. El caudal exigible es el calculado en 1., de 620,15l/min, por lo que se considera un valor acorde con los proporcionados por los medios de bombeo comerciales de l/hora (666,7l/min). En función de estas condiciones, se calcula el diámetro mínimo que ha de tener la red. Se consideran para ello los diámetros de las Series 1 o 2 del Grupo 1 según UNE , según justificación en la memoria. Se considera un espesor de pared de 1,2mm para todos los casos, que es el menor disponible para diámetros de 4 : Si se considera una tubería de diámetro nominal 4 usual en este tipo de instalaciones (101,6mm de diámetro exterior, que con un espesor de 1,2mm soporta una presión máxima de 685m.c.a.), se tiene para el caudal requerido una velocidad de V = q/s = 40m 3 /3600s / Π*[(101,6-2*1,2)/2*1E-3] 2 = 1,4m/s Que se considera correcta y no excesiva para la red PÉRDIDAS DE CARGA. Se calculan según Norma UNE , según la fórmula de Hazen-Williams para tramos rectos de tubería y contando con las longitudes equivalentes de tubería que se detallan en la norma mencionada para accesorios en el caso correspondiente. Donde Así pues, las pérdidas por fricción se calculan según: h = *Q 1,85 / [C 1,85 *d 4,87 ] h = pérdidas de carga en m.c.a. por metro de longitud de tubería. Q = caudal total en l/min C = coeficiente de pérdidas por fricción de Hazen-Williams, que se toma de valor 120 d = diámetro interior de la tubería, en mm por tanto, para las condiciones consideradas en 2.1. se tiene: h = *666,7 1,85 / [120 1,85 *99,2 4,87 ] = 0,026m.c.a./m CONFIGURACIÓN DE LA RED. Dado que se trata de una red en malla en la que la malla es simétrica en cuanto a geometría y salidas de caudal, el cálculo se lleva a cabo para una línea desde la salida de las bombas hasta el punto medio final de la malla. Con esto, al existir una bifurcación de la línea principal a su entrada a la malla, se están valorando en exceso las pérdidas de carga que tienen lugar realmente en la malla. No obstante, no se considerará que el caudal en la malla es realmente la mitad del de la línea principal, puesto que las pérdidas de carga obtenidas según el epígrafe son ya de por sí reducidas, y además de esta manera se queda del lado de la seguridad.

6 Comenzando por el punto medio final de la malla y siguiendo hacia el bombeo, la configuración de la red, con sus correspondientes pérdidas de carga, es la siguiente: [-Lanza hidrante extrema.] -Válvula de bola posterior a la lanza hidrante: 1,5m equivalentes de tubería. -Tramo recto de 10,0m de tubería hasta codo de 90º. -Codo de 90º: 3,05m equivalentes de tubería. -Tramo recto de 17,65m de tubería hasta válvula previa a lanza hidrante. -Válvula de bola previa a lanza hidrante: 1,5m equivalentes de tubería. [-Lanza hidrante en el eje entre los dos tanques verticales.] -Válvula de bola posterior a lanza hidrante: 1,5m equivalentes de tubería. -Tramo recto de 15,55m de tubería hasta válvula previa a lanza hidrante. -Válvula de bola previa a lanza hidrante: 1,5m equivalentes de tubería. [-Lanza hidrante en el eje entre los tanques horizontales y el tanque vertical contiguo.] -Válvula de bola posterior a lanza hidrante: 1,5m equivalentes de tubería. -Tramo recto de 15,0m de tubería hasta codo de 90º. -Codo de 90º: 3,05m equivalentes de tubería. -Tramo recto de 10,0m de tubería hasta válvula previa a lanza hidrante. -Válvula de bola previa a lanza hidrante: 1,5m equivalentes de tubería. - T de unión de las ramas de la malla y la línea principal: 3,05m equivalentes de tubería (valor para media T, puesto que se evalúa una sola rama de la malla). [-Lanza hidrante en la unión de la malla a la línea principal.] -Tramo recto de 26,2m de tubería hasta tramo de línea principal paralelo al vallado Este del Parque. -Curva de 81º: 3,05m equivalentes de tubería. -Tramo recto de línea principal paralelo al vallado Este del Parque, de 27,6m de longitud. -Curva de 99º: 3,05m equivalentes de tubería. -Tramo recto desde el codo anterior hasta la fachada del edificio, de 3,3m de longitud. -2 Codos de 90º para entrada de la línea de tubería al edificio: 6,1m equivalentes de tubería. -Válvula de retención de clapeta previa a la bomba: 6,71m equivalentes de tubería.

7 Suma de pérdidas de carga (se considera un incremento del 10% para los tramos lineales, para cubrir posibles irregularidades que se materialicen en la construcción de la línea de tubería y como margen de seguridad): [1,5+10+3,05+17,65+1,5+1,5+15,55+1,5+1,5+15+3, ,5+3,05+26,2+3,05+27,6+3,05+3,3+6,1+6,71+ (125,3*0,1)] * 0,026 = 4,55m.c.a ELECCIÓN DE LA ELECTROBOMBA. En función de la pérdidas de carga calculadas en y añadiendo el valor de presión requerido en el punto más desfavorable de la red, de 75m.c.a., se tienen unas necesidades de presión de 4, = 79,55m.c.a. por tanto, se opta por una bomba de 80m.c.a. y caudal de l/hora. Esta presión es soportada perfectamente por la tubería empleada, según se desprende del valor de carga máxima admisible expresado en La topografía de la instalación se tiene en cuenta en tanto que, como se puede comprobar en los planos, desde el bombeo hasta las salidas en las lanzas hidrantes, los desniveles son siempre favorables, de manera que en cualquier caso queda como margen de seguridad un desnivel que está como máximo entorno a 1m. De cualquier forma, no se cuenta con este desnivel favorable a la hora del dimensionamiento, pues su magnitud no se considera tal como para que así sea necesario o aprovechable económicamente ASPIRACIÓN DATOS PREVIOS. Para el cálculo de la succión, hay que comprobar que no se produce cavitación. Para ello se calcula el NPSH disponible y se comprueba que sea mayor que el requerido según las curvas de funcionamiento de la bomba. El diámetro de la conducción se toma igual al empleado en la impulsión, de 101,6mm, adoptando también el mismo espesor, de 1,2mm. El caudal considerado es de l/hora, según los datos ya calculados para la impulsión, y asimismo la velocidad del fluido en la conducción es de 1,4m/s PÉRDIDAS DE CARGA. Se consideran del mismo modo ya expresado en , y así se tienen, comenzando desde la bomba y llendo hacia los depósitos: -Válvula de bola: 1,5m equivalentes de tubería. -Tramo recto de 3,5m de tubería hasta el primer codo.

8 -Codo vertical de 90º para bajada de la red hasta la profundidad de la zanja: 3,05m equivalentes de tubería. -Codo vertical de 90º para enlace con la red hasta la profundidad de la zanja: 3,05m equivalentes de tubería. -Curva de 99º: 3,05m equivalentes de tubería. -Tramo recto de 39m de tubería hasta el codo previo al tanque. -Curva de 81º: 3,05m equivalentes de tubería. -Tramo recto de 1,15m de tubería hasta el codo previo al tanque. -Codo vertical de 90º para salida desde zanja a superficie: 3,05m equivalentes de tubería. -Codo vertical de 90º para unión al tanque: 3,05m equivalentes de tubería. -Válvula de retención de clapeta previa al tanque: 6,71m equivalentes de tubería. -Válvula de bola: 1,5m equivalentes de tubería. -Embocadura del tanque: 1,5m equivalentes de tubería. Suma de pérdidas de carga (se considera un incremento del 10% para los tramos lineales, para cubrir posibles irregularidades que se materialicen en la construcción de la línea de tubería y como margen de seguridad): [1,5+3,5+3,05+3,05+3, ,05+1,15+3,05+3,05+6,71+1,5+1,5 (43,65)*0,1] * 0,026 = 2m.c.a CAVITACIÓN. Para que no se produzcan fenómenos de cavitación, el fluido deberá tener en cualquier punto del conducto de aspiración una presión superior a la tensión de vapor a la temperatura de bombeo, de manera que se evite la evaporación. Esto se puede traducir en comprobar que el valor del NPSH (Net Positive Suction Head)disponible en la instalación queda por encima del valor del NPSH requerido por la bomba. Donde: El NPSH disponible se calcula como: NPSH D = H at (H v + h a + h r ) H at = presión atmosférica en metros, que según los datos del anejo de meteorología es, para el Aeropuerto de Granada, de 953,9mbar = 9,5m.c.a.

9 H v = altura equivalente de la tensión de vapor del fluido, que tiene un valor medio de 0,24m.c.a. para una temperatura de 20ºC. h a = altura geométrica de aspiración, que según planos es de 0,6m. h r = altura por pérdidas de carga en la aspiración, cuyo valor se ha calculado en y resulta ser de 1,9m.c.a. resultando por tanto: NPSH D = 9,5 (0,24 + 0,6 + 2) = 6,66 El NPSH requerido por la bomba para el régimen de 80m.c.a. de altura manométrica y l/hora de caudal es de 4, por lo que el dimensionamiento de la aspiración es correcto.

10 3. REDES DE ESPUMA. Se consideran 3 redes de espuma desde el bombeo hasta los tanques correspondientes (cada uno de los verticales, y el grupo de los dos horizontales), ya que según normativa española las válvulas de control se deben poder accionar desde la central de bombeo de manera independiente para cada tanque protegido (en el caso de los tanques horizontales, los hidrantes de espuma sirven a los dos tanques por igual, de manera que en caso de incendio tanto de uno como de otro, la red es la misma). Se procede al cálculo de la red que va hasta el tanque vertical Oeste, que es la más desfavorable por su mayor longitud, y se adoptan los mismos datos para las otras dos redes. En cualquier caso, el bombeo es el mismo y común para las tres redes, con válvulas de control tras la salida de la bomba para dirigir el caudal a través de la red que así lo exija en caso de incendio del tanque correspondiente Impulsión Condiciones exigidas para la red de extinción de incendios. -Caudal. El caudal viene dado según el cálculo de 1. Y resulta ser de 227l/min, por lo que se considera un valor acorde con los proporcionados por los medios de bombeo comerciales de l/hora (250l/min). -Presión. Se ha de tener una presión en la entrada a los tanques verticales que garantice la ascensión de espuma hasta la parte más alta del interior de los mismos. Es decir: 8m. Por tanto, y como margen de seguridad y teniendo en cuenta además que en el caso de lo tanques horizontales se requiere una presión que permita la proyección de la espuma sobre los mismos, se considera necesaria una presión de 35m.c.a. No se considera el desnivel favorable de los tanques con respecto al bombeo (los tanques, al estar en el cubeto, están entorno a 1m por debajo del bombeo, como se puede apreciar en los planos), quedando del lado de la seguridad. Por otra parte, la diferencia de 1m que hace que se quede del lado de la seguridad no se considera suficientemente amplia como para ser aprovechable en aras de un diseño de la instalación que pudiese traducirse en ventajas económicas de construcción de la misma. En función de estas condiciones, se calcula el diámetro mínimo que ha de tener la red. Se consideran para ello los diámetros de las Series 1 o 2 del Grupo 1 según UNE , según justificación en la memoria. Se considera un espesor de pared de 0,8mm para todos los casos, que es el menor disponible para diámetros de 3 : Si se considera una tubería de diámetro nominal 3 usual en este tipo de instalaciones (76,1mm de diámetro exterior, que con un espesor de 0,8mm soporta una presión máxima de 610m.c.a.), se tiene para el caudal requerido una velocidad de V = q/s = 15m 3 /3600s / Π*[(76,1-2*0,8)/2*1E-3] 2 = 0,94m/s Que se considera correcta y no excesiva para la red.

11 Pérdidas de carga. Se calculan según los gráficos de pérdidas de carga para espuma de expansión 4 proporcionados por la Norma UNE para tramos rectos de tubería y contando con las longitudes equivalentes de tubería que se detallan en la Norma UNE para accesorios en el caso correspondiente Configuración de la red. Comenzando por el punto extremo de vertido dentro del tanque vertical y llendo hacia el bombeo, la configuración de la red, con sus correspondientes pérdidas de carga, es la siguiente: -Dispositivo de inyección intersuperficial de espuma: 7,5m.c.a. -Válvula de bola posterior a la inyección interna en el tanque: 1m equivalente de tubería. -Válvula de retención de clapeta posterior a la válvula de seccionamiento anterior: 6,71m equivalentes de tubería. -Tramo recto de 3m de tubería hasta la pared del cubeto. -Codo de 90º: 2,13m equivalentes de tubería. -Tramo recto de 38m de tubería. -Codo de 90º: 2,13m equivalentes de tubería. -Tramo recto de 10m de tubería. -Codo de 90º: 2,13m equivalentes de tubería. -Tramo recto de 26m de tubería. -Curva de 81º: 2,13m equivalentes de tubería. -Tramo recto de 28m de tubería. -Curva de 99º: 2,13m equivalentes de tubería. -Tramo recto desde el codo anterior hasta la fachada del edificio, de 3,3m de longitud. -2 codos para entrada al bombeo en el edificio: 4,26m de tubería equivalente. -Toma de incorporación de espumante a la red: 2,13m equivalentes de tubería. -Codo de conexión al pantalón común de las tres redes de espuma, de 2,13m equivalentes de tubería.

12 Suma de pérdidas de carga (se considera un incremento del 10% para los tramos lineales, para cubrir posibles irregularidades que se materialicen en la construcción de la línea de tubería y como margen de seguridad): [7,5+1+6,71+3+2, , , , ,13+3,3+4,26+2,13+2,13+ (108,3*0,1)] * 0,05 = 7,7m.c.a Elección de la electrobomba. En función de la pérdidas de carga calculadas en y añadiendo el valor de presión requerido en el punto más desfavorable de la red, de 35m.c.a. según , se tienen unas necesidades de presión de 7, = 42,7m.c.a. por tanto, se opta por una bomba de 45m.c.a. y caudal de l/hora. Esta presión es soportada perfectamente por la tubería empleada, según se desprende del valor de carga máxima admisible expresado en ASPIRACIÓN DATOS PREVIOS. Para el cálculo de la succión, hay que comprobar que no se produce cavitación. Para ello se calcula el NPSH disponible y se comprueba que sea mayor que el requerido según las curvas de funcionamiento de la bomba. El diámetro de la conducción se toma igual al empleado en la impulsión, de 76,1mm, adoptando también el mismo espesor, de 0,8mm. El caudal considerado es de l/hora, según los datos ya calculados para la impulsión, y asimismo la velocidad del fluido en la conducción es de 0,94m/s PÉRDIDAS DE CARGA. Se consideran del mismo modo ya expresado en , y así se tienen, comenzando desde la bomba y llendo hacia los depósitos: -Válvula de bola: 1m equivalente de tubería. -Tramo recto de 3,5m de tubería hasta el primer codo. -Codo vertical de 90º para bajada de la red hasta la profundidad de la zanja: 3,05m equivalentes de tubería. --Codo vertical de 90º para enlace con la red hasta la profundidad de la zanja: 3,05m equivalentes de tubería.

13 -Curva de 99º: 3,05m equivalentes de tubería. -Tramo recto de 39m de tubería hasta el codo previo al tanque. -Curva de 81º: 3,05m equivalentes de tubería. -Tramo recto de 1,15m de tubería hasta el codo previo al tanque. -Codo vertical de 90º para salida desde zanja a superficie: 3,05m equivalentes de tubería. -Codo vertical de 90º para unión al tanque: 3,05m equivalentes de tubería. -Válvula de retención de clapeta previa al tanque: 6,71m equivalentes de tubería. -Válvula de bola: 1m equivalente de tubería. -Embocadura del tanque: 1,5m equivalentes de tubería. Suma de pérdidas de carga (se considera un incremento del 10% para los tramos lineales, para cubrir posibles irregularidades que se materialicen en la construcción de la línea de tubería y como margen de seguridad): [1+3,5+3,05+3,05+3, ,05+1,15+3,05+3,05+6,71+1+1,5+ (43,65)*0,1] * 0,026 = 2m.c.a CAVITACIÓN. Para que no se produzcan fenómenos de cavitación, el fluido deberá tener en cualquier punto del conducto de aspiración una presión superior a la tensión de vapor a la temperatura de bombeo, de manera que se evite la evaporación. Esto se puede traducir en comprobar que el valor del NPSH (Net Positive Suction Head)disponible en la instalación queda por encima del valor del NPSH requerido por la bomba. Donde: El NPSH disponible se calcula como: NPSH D = H at (H v + h a + h r ) H at = presión atmosférica en metros, que según los datos del anejo de meteorología es, para el Aeropuerto de Granada, de 953,9mbar = 9,5m.c.a. H v = altura equivalente de la tensión de vapor del fluido, que tiene un valor medio de 0,24m.c.a. para una temperatura de 20ºC. h a = altura geométrica de aspiración, que según planos es de 0,6m. h r = altura por pérdidas de carga en la aspiración, cuyo valor se ha calculado en y resulta ser de 2m.c.a.

14 resultando por tanto: NPSH D = 9,5 (0,24 + 0,6 + 2) = 6,66 El NPSH requerido por la bomba para el régimen de 45m.c.a. de altura manométrica y l/hora de caudal es de 4,2, por lo que el dimensionamiento de la aspiración es correcto.