Equipos y vehículos Grupo Equipos y vehículos · temas 12 a 14
PARTE 11. Grupo EQUIPOS Y VEHÍCULOS. Equipos de protección individual de las vías respiratorias y bombas centrífugas (tema 12)
Este capítulo pertenece al grupo Equipos y Vehículos del temario específico de la oposición de cabo. Cubre el tema 12 y se basa en dos extractos del Manual de equipos operativos y herramientas de intervención del CEIS Guadalajara, edición de octubre de 2015, distribuidos por el propio servicio a los opositores: el capítulo 3 de la parte 1, Herramientas y equipos operativos, titulado Equipos de protección individual de las vías respiratorias, y el capítulo 6 de la parte 2, Vehículos de bomberos, titulado Bombas centrífugas, en sus tres primeros apartados: características, funcionamiento y etapas; componentes y su funcionamiento; y características específicas de las bombas centrífugas de bomberos. La estructura del capítulo sigue el orden del manual: primero los riesgos y la clasificación de los equipos de protección respiratoria, después los equipos concretos (máscara, equipo de respiración autónomo, compresor, capucha de rescate y mascarilla) y finalmente las bombas centrífugas. En el examen de bombero de Gipuzkoa de 2026 se preguntó sobre colores de filtros, prueba de la máscara, presiones del pulmo y del manorreductor, alarma de baja presión, clases P1, P2 y P3, componentes de la bomba centrífuga y altura de aspiración.
11.1. Características generales de los equipos de protección respiratoria: definición y riesgos
Concepto. Los equipos de protección individual de las vías respiratorias, o equipos de protección respiratoria, tienen como objetivo disminuir la concentración de los contaminantes por debajo de los niveles de exposición recomendados para el usuario. Actúan en la zona de inhalación, que es el lugar por donde los contaminantes penetran rápida y directamente en el organismo a través del sistema circulatorio.
Riesgos atmosféricos. Son los riesgos más peligrosos y la causa del mayor número de accidentes por asfixia, intoxicación y explosión. El manual enumera los más comunes:
- Concentraciones de oxígeno en la atmósfera inferiores al 19,5 por 100 (deficiencia de oxígeno) o superiores al 23,5 por 100 (enriquecimiento de oxígeno).
- Gases o vapores inflamables que excedan del 10 por 100 de su límite inferior de inflamabilidad.
- Concentraciones de sustancias tóxicas o contaminantes por encima del límite permitido de exposición.
- Residuos en forma de polvos o neblinas que disminuyan la visión a menos de 1,5 metros.
- Cualquier sustancia que perjudique la salud, polvos como los de cereales por encima de los límites y productos de la actividad productiva, como desinfectantes o plaguicidas.
Atmósferas suboxigenadas. En condiciones normales el aire contiene un 21 por 100 de oxígeno en volumen. Por debajo del 19,5 por 100 hay deficiencia, que exige ventilación o equipo respirador autónomo. Los efectos de la disminución de oxígeno en el cuerpo humano son estos:
- Entre el 19,5 y el 16 por 100: sin efectos visibles.
- Entre el 16 y el 12 por 100: incremento de la respiración, latidos acelerados, atención, pensamiento y coordinación dificultosos.
- Entre el 14 y el 10 por 100: coordinación muscular dificultosa, fatiga rápida, respiración intermitente.
- Entre el 10 y el 6 por 100: náuseas, vómitos, incapacidad para moverse, inconsciencia seguida de muerte.
- Por debajo del 6 por 100: dificultad para respirar, movimientos convulsivos y muerte en pocos minutos.
Atmósferas con gases tóxicos. Son las que provocan más accidentes en espacios confinados. Los gases más comunes son cinco:
- Monóxido de carbono, el asesino silencioso: incoloro e inodoro, de la combustión incompleta. Dolor de cabeza con 200 partes por millón durante 3 horas; peligro para la vida con 1.500 partes por millón en una hora; colapso y muerte en minutos con 4.000.
- Ácido sulfhídrico: olor a huevos podridos que deja de percibirse, típico de alcantarillas y depuradoras; irritación de ojos desde 18 a 25 partes por millón, inconsciencia y muerte con 400 a 600 durante media hora, fatal en minutos con 1.000.
- Dióxido de azufre: irritante; efectos desde 1 a 10 partes por millón y peligroso para la vida a partir de 100.
- Amoniaco: irritante que puede matar por espasmo bronquial; tolerancia máxima a exposición corta de 300 a 500 partes por millón, peligro de muerte con 2.500 a 6.000 durante 30 minutos, muerte con 5.000 a 10.000.
- Cloro: irritante desde 9 miligramos por metro cúbico, no inflamable, neblinas amarillo verdosas, olor detectable desde 0,3 a 0,9 miligramos por metro cúbico; irrita mucosas desde 45 y es muy peligroso desde 150; edema pulmonar retardado hasta dos días y cloracné en exposiciones largas.
Riesgos de corrosión y biológicos. Los residuos y productos de limpieza en espacios confinados pueden consumir oxígeno y originar gases corrosivos (los equipos de protección se indican en las fichas de seguridad); los biológicos los producen hongos, mohos, bacterias, virus o materia en descomposición.
11.2. Clasificación de los equipos: equipos dependientes de la atmósfera o filtrantes
Concepto. Ante los distintos contaminantes, los equipos de protección respiratoria se clasifican en dos grandes grupos: dependientes de la atmósfera o filtrantes, que purifican el aire que respira el usuario, e independientes de la atmósfera o aislantes, que suministran aire desde un sistema independiente.
Equipos filtrantes. En principio tenemos garantizada una respiración sin problemas cuando hay al menos un 18 por 100 de oxígeno en el aire, pero incluso así puede ser necesario protegerse de partículas o sustancias tóxicas. Se componen de un envase con material filtrante físico (celulosa, fibra de vidrio), químico (carbón activado) o mixto, conectado a un adaptador facial de tres tipos: máscara o careta (cubre vías respiratorias y ojos), mascarilla (solo nariz y boca) y boquilla (solo la vía bucal, cerrando las nasales).
Filtros físicos (retención de partículas). Retienen humos, nieblas, polvo, fibras y partículas; son mecánicos, no protegen de gases ni vapores ni sirven con escasez de oxígeno, y deben reemplazarse antes de taponarse. Los filtros físicos se identifican con el código de color blanco y se clasifican según su eficacia de filtración en:
- Clase P1: solo retiene partículas sólidas; es el menor nivel de protección.
- Clase P2: nivel medio de protección.
- Clase P3: mayor nivel de protección.
- Dentro de las clases P2 y P3, los filtros P2S y P3S retienen exclusivamente partículas sólidas, y los P2SL y P3SL retienen partículas sólidas y líquidas.
Filtros químicos (retención de gases y vapores). Retienen los gases y vapores mediante tres procesos: adsorción (las moléculas se fijan en la superficie de las partículas del carbón activado), absorción (las moléculas reaccionan químicamente y quedan retenidas entre el carbón activado) y oxidación (las moléculas se oxidan en presencia de un catalizador). La idoneidad de cada filtro para los distintos contaminantes se identifica por un código de letras y colores normalizado (norma EN 14387):
- Tipo AX, color marrón: gases y vapores de compuestos orgánicos con punto de ebullición inferior a 65 grados centígrados. Solo pueden utilizarse tal como se suministran de fábrica; no es permisible reutilizarlos.
- Tipo A, color marrón: gases y vapores de compuestos orgánicos con punto de ebullición superior a 65 grados centígrados.
- Tipo B, color gris: gases y vapores inorgánicos, por ejemplo cloro, sulfuro de hidrógeno y cianuro de hidrógeno.
- Tipo E, color amarillo: dióxido de azufre y cloruro de hidrógeno.
- Tipo K, color verde: amoniaco y derivados orgánicos del amoniaco.
- Tipo CO, color negro: monóxido de carbono; filtros de un solo uso, que deben desecharse después de utilizarlos.
- Tipo Hg, color rojo: vapor de mercurio; solo pueden utilizarse durante un máximo de 50 horas.
- Tipo NO, color azul: gases nitrosos, incluido el monóxido de nitrógeno; de un solo uso.
- Tipo Reactor, color naranja: yodo radiactivo, incluido el yoduro de metilo radiactivo; sujetos a directrices locales.
- Tipo P, color blanco: partículas.
Según su capacidad de adsorción, los filtros químicos se clasifican en tres clases: clase 1 de baja capacidad, clase 2 de capacidad media y clase 3 de alta capacidad. Es importante recordar que en los filtros químicos cada clase superior implica mayor duración del filtro, no mayor protección, al contrario que en los físicos. La eficacia del filtro químico disminuye a medida que aumenta la concentración del contaminante, y una vez saturado hay que desecharlo.
11.3. Equipos independientes de la atmósfera o aislantes: semiautónomos y autónomos
Semiautónomos o de línea de aire. También llamados narguiles. El suministro de aire se realiza desde el exterior a través de un tubo, mediante un compresor u otro procedimiento. Ventajas: suministro ilimitado y sin peso a la espalda. Inconvenientes: si falla el suministro el usuario queda sin protección y la manguera limita la distancia. El suministro ininterrumpido se hace con botellas montadas en un carro con una manguera de 50 metros enrollada. La línea no se conecta directamente al regulador, sino a través de un cinturón de conexión, para evitar tirones que arranquen la máscara. Datos de uso: el manómetro de alta indica la presión de las botellas (300 bar) y el de baja la presión de salida por la manguera, que debe estar entre 6 y 10 bar; antes de que la primera botella llegue a la reserva se abre la segunda. En ningún caso y bajo ninguna configuración deben conectarse más de dos usuarios a la línea de aire.
Autónomos. Incorporan la fuente suministradora de aire y se consideran la protección más adecuada y segura en atmósferas tóxicas. Pueden ser de circuito cerrado o de circuito abierto.
Circuito cerrado. El aire exhalado no se expulsa al exterior, sino que vuelve al equipo para ser regenerado: se retira el dióxido de carbono y se aporta oxígeno. Necesitan refrigeración porque el aire se calienta y humedece. Dos tipos: regeneradores (cartucho de cal sodada que retiene el dióxido de carbono más botella de oxígeno puro) y autogeneradores (cartuchos de peróxido potásico que capturan humedad y dióxido de carbono y lo transforman en oxígeno). La autonomía de ambos, para un consumo nominal de 40 litros por minuto, es de 4 horas, pero en intervención se reduce a unas 3 horas porque el consumo sube a 60 o 70 litros por minuto. Se designan 1N a 4N (presión negativa) y 1P a 4P (presión positiva) según su autonomía de 1 a 4 horas. Son adecuados para intervenciones de larga duración en minas, cavidades, túneles de más de 4 kilómetros o túneles de más de 1 kilómetro con problemas de acceso por galerías de evacuación.
Circuito abierto. El aire inhalado proviene de una botella y el exhalado se expulsa al exterior. El suministro puede ser a demanda (el usuario aspira y crea una presión negativa que hace fluir el aire) o de presión positiva (flujo continuo a una presión dentro de la máscara ligeramente mayor que la atmosférica, para que no penetre aire contaminado). Otra clasificación distingue:
- Equipos monobotella: una sola botella de aire comprimido con autonomía media de 45 minutos, que en intervención, por la temperatura y la actividad física, puede reducirse a 15 o 20 minutos. Se recomiendan para trabajos breves.
- Equipos bibotella: mayor autonomía nominal, de unos 90 minutos, y en intervención de unos 30 a 40 minutos; están indicados para intervenciones de no más de 60 minutos.
11.4. La máscara
Concepto. La máscara permite la inhalación directa del aire contenido en una botella de aire comprimido de manera aislada de la atmósfera exterior. Su presión interior es mayor que la exterior y dos válvulas unidireccionales impiden el retorno del aire contaminado.
Tres capacidades que debe garantizar.
- Estanqueidad: independencia total entre el ambiente exterior y el sistema respiratorio y el rostro. Ha sido probada para su homologación a 1.000 grados centígrados durante 10 minutos.
- Visibilidad: amplitud de campo visual y eliminación eficaz del empañamiento interior.
- Comunicación oral: mecanismo que facilita la transmisión de la voz.
Construcción y partes. De caucho sintético o silicona antialergénica; se acopla al casco con dos sujeciones de acero inoxidable o a la cabeza con atalajes tipo pulpo, con doble cerco estanco. El cristal es de policarbonato inastillable, resistente al fuego y con un campo de visión de 180 grados. La conexión con el pulmoautomático es de enchufe rápido tipo bayoneta o de rosca. Partes funcionales: válvula de exhalación unidireccional, membrana fónica (lámina metálica que transmite la voz por vibración) y conexión del pulmo.
Normativa. Las caretas enteras se regulan por la norma EN 136 clase 3 y llevan marcado CE; en general cumplen además lo exigido para exposición total al fuego según la EN 137. La UNE EN 136 contempla tres clases con el mismo nivel de protección pero distintas aplicaciones: clase 1 ligera, clase 2 general y clase 3 para equipos de emergencia y bomberos.
Uso y seguridad. Se coloca alojando el mentón en la mentonera y tensando ambos tensores a la vez hacia atrás, con la frente despejada. Barba, patillas y monturas de gafas perjudican la hermeticidad (se usan gafas de careta). La hermeticidad se verifica cerrando con el pulgar el niple y aspirando hasta una depresión que debe mantenerse constante, dos veces.
Mantenimiento. Solo detergentes desinfectantes autorizados; evitar disolventes como acetona o alcohol. Desinfección por inmersión tras cada uso; secado al aire o en armario a un máximo de 60 grados, sin sol; tensores nunca sobre el marco hermetizador; el puente elástico negro es compatible con las dos válvulas y el rojo solo con la de base pequeña. Se guarda en su bolsa o caja (huevera) sin deformación, en lugar seco, sin polvo, a temperatura entre 15 grados bajo cero y 25 grados, protegida de la luz y del calor. Intervalos de comprobación: limpieza y desinfección después de cada uso y semestralmente (con caretas empaquetadas estancas al aire, no hace falta la semestral); inspección visual, verificación de funcionamiento y hermeticidad antes del uso y cada dos años; cambio del disco de la válvula de exhalación cada dos años; cambio de la membrana fónica cada seis años; control por el usuario antes del uso.
11.5. El equipo de respiración autónomo (ERA): especificaciones, cálculo de consumo y componentes
Concepto. El ERA es el equipo de protección respiratoria autónomo de circuito abierto de aire comprimido. Se compone principalmente de un tubo respiratorio flexible para la conexión de la máscara y una botella de aire comprimido sujeta a la espalda mediante un arnés. La botella contiene aire a 250 a 300 bar, por lo que incorpora un regulador que reduce la presión hasta el nivel atmosférico y una señal acústica de reserva; también un manómetro. Estos equipos funcionan a presión positiva.
Cadena de presiones. El aire a alta presión (200 o 300 bar) se reduce a una presión media aproximada de 6 a 7,5 bar y llega a la máscara a través del regulador con una presión de 0 a 4 milibares, según el modo a presión normal o positiva; el reductor lleva una válvula de alivio que limita la presión media. Un avisador acústico (silbato) alerta cuando la botella alcanza aproximadamente 55 bar. Modelos usuales: el PSS-90 de presión positiva y el autónomo de 3 litros y 300 bar en carbono-composite, para trabajos de corta duración como reconocimientos.
Cálculo del consumo. El consumo se expresa en litros por minuto y se calcula así: presión inicial menos presión final, multiplicado por el volumen de la botella y dividido por el tiempo en minutos. Ejemplo del manual con una botella de 6 litros cargada a 300 bar, evitando que suene la alarma: disponemos de 1.500 litros, resultado de multiplicar 300 bar menos 50 bar por 6 litros. En reposo, con un consumo de 15 litros por minuto, hay 100 minutos de aire; en medio rendimiento, con 50 litros por minuto, 30 minutos; en alto rendimiento, con 90 litros por minuto, 16 minutos.
Partes del ERA. Son siete: pulmoautomático, manorreductor, espaldera, manómetro, bodyguard, botella de aire comprimido y adaptador en T.
- El pulmoautomático, pulmo o segundo regulador: suministra al usuario el aire que necesita en función del esfuerzo. Recibe aire a media presión del manorreductor y lo reduce a baja presión, ligeramente superior a la atmosférica. Se activa con la primera inhalación y hay que accionar el botón de bloqueo para desactivarlo; para un suministro extra se presiona el centro de la cubierta de goma. Su conexión a la máscara es un enchufe rápido tipo bayoneta. Los caudales actuales son elevados, del orden de 500 litros por minuto, para dar aire suficiente en situaciones de gran esfuerzo.
- El manorreductor: reduce la presión del aire al salir de la botella. Suministra un flujo de 1.000 litros por minuto, trabaja con botellas de 200 o 300 bar y realiza la primera etapa de reducción de 200 o 300 bar a 5,5 bar de forma extraordinariamente precisa y regular. Incorpora una válvula de alivio que en caso de avería no dejaría exceder en ningún caso los 12 bar, presión que se reduce de nuevo al pasar por el pulmoautomático, de modo que al usuario le llega aproximadamente 1 bar. Existe una alarma acústica de baja presión que avisa con un agudo silbido cuando la presión de la botella desciende de 55 bar, más o menos 5, y permanece constante hasta que quedan aproximadamente 10 bar.
- La espaldera: soporte de todos los componentes, sujeta la botella y reparte su peso; permite ajustar la altura y su cinturón dorsal es articulado. Placa dorsal de plástico con fibra de vidrio o de carbono y atalajes en fibra ignífuga.
- El manómetro: muestra la presión restante. Un margen rojo indica que entramos en el último 25 por 100 del volumen total, momento en que se activa el silbato de baja presión.
- El bodyguard: sustituye al manómetro tradicional; hace una lectura digital de la presión de la botella y del tiempo que resta para alcanzar la reserva, con alarma óptica al 50 por 100 del contenido, e interpreta la temperatura corporal del bombero. Tiene alarma de movimiento, botón de alarma manual, alarma de reserva (los últimos 50 bar) y señal de hombre muerto.
- La botella de aire comprimido: se compone de cilindro y grifo. El cilindro lleva grabados el año de fabricación, caducidad, capacidad en litros, presión de carga, fechas de revisión y marcado CE conforme al Real Decreto 769/1999 sobre equipos a presión; se regula por la UNE-EN 12021. Se fabrica en acero al cromo-níquel-molibdeno, en composite con alma de aluminio o en fibra de carbono al cien por cien (3,6 kilogramos). La presión de servicio es de 200 o 300 bar y la capacidad en litros de agua de 4, 6, 6,8 y 9. Volumen de aire igual a capacidad por presión: 6 litros a 300 bar son 1.800 litros. Pesan de 7 u 8 kilogramos a 6,4, y las aligeradas unos 4. Las botellas se someten cada tres años a una prueba hidráulica por expansión volumétrica o retimbrado, a partir del año siguiente a la primera prueba estampada por el fabricante, y a una inspección visual anual exterior e interior.
- El grifo: va roscado al cuello, abre y cierra el paso de aire y filtra impurezas. Partes: maneral, cuerpo con dos roscas y filtro de virutas de cobre; conexión según UNE-EN 144-2. Es el punto más vulnerable: la botella lleva tapón cuando no está anclada y se coge por el cuerpo, no por el maneral.
- El adaptador en T: permite adaptar la mayor parte de los equipos para usarlos como unidad bibotella.
Normativa del ERA. Es un EPI de categoría III. Se regula por la UNE-EN 137 (equipos autónomos de circuito abierto de aire comprimido: requisitos, ensayos y marcado), que contempla dos clases: tipo 1 para uso industrial y tipo 2 para bomberos, que solo deben conectarse a máscaras de clase 3. Los pulmos deben cumplir las normas EN 148-1 y EN 148-3; el manorreductor y el grifo la UNE-EN 144-2; el cilindro la UNE-EN 12021.
Uso y seguridad. Se utilizan con deficiencia de oxígeno (menos del 19,5 por 100), concentraciones muy altas, compuestos muy tóxicos o contaminante desconocido. La botella se rosca con el equipo en vertical y se asegura con la correa antivibración; el pulmo se conecta a la máscara por empuje (suena un chasquido) y no debe tener movimiento axial; la válvula de la botella se abre lentamente hasta el final con la presión positiva apagada, que se activa con la primera inhalación; las correas de la máscara se ajustan primero las inferiores y después las superiores. Después del uso no se retira la botella hasta que su válvula esté cerrada y el sistema descargado pulsando el botón negro.
Mantenimiento. Según el fabricante y la UNE-EN 529 de 2006; limpieza con paños y secado al aire, nunca al sol. El pulmo se revisa tras cada uso, sobre todo en ambientes químicamente agresivos. Los diafragmas con tres años de uso o seis años desde la fecha de fabricación deben sustituirse aunque estén en buen estado.
11.6. Compresor de aire, capucha de rescate y mascarilla
Compresor. Aumenta la presión del aire. Los más corrientes son los de pistón o émbolo (alternativos), con mecanismo pistón-biela-cigüeñal y motor eléctrico o de gasolina; el cilindro lleva aletas para disipar calor y los de tipo médico no llevan aceite. Los de doble etapa tienen un pistón de baja y otro de alta en un cilindro menor que recomprime el aire. Se clasifican por la forma de compresión (alternativos y rotativos de paletas, espiral, tornillo o centrífugos), por el montaje (herméticos, semiherméticos y abiertos), por su portabilidad y por su fuente de energía. Normativa: directiva de máquinas 89/392/CEE y Real Decreto 2060/2008 de equipos a presión; la calidad del aire debe cumplir la norma EN 132. Sirve para cargar botellas de buceo y de los ERA; con motor de explosión no se carga en lugares cerrados y siempre a favor del viento; protección auditiva obligatoria y rampa de carga cerrada. Como mínimo un compresor por parque. El aceite mineral se cambia cada 1.000 horas y al menos una vez al año; el sintético cada 2.000 horas y al menos cada dos años. En mantenimiento se desconecta el interruptor general, porque el control automático puede arrancarlo sin aviso.
Capucha de rescate. Es un equipo de protección respiratoria de escape de aire comprimido con flujo constante. Aísla a la víctima de un entorno agresivo y, excepcionalmente, la usa el bombero en lugares de dimensiones reducidas. Tiene una autonomía de 10 a 15 minutos con un consumo normalizado de unos 40 litros por minuto, ya que la capacidad de la botella es de 400 litros de aire. Características: presión media de 4 a 6 bar; temperatura de uso de 15 grados bajo cero a 80 grados; temperatura de almacenaje de 15 grados bajo cero a 50 grados; dimensiones del equipo de 10 minutos, 490 por 160 por 250 milímetros; peso listo para el uso, 4,2 kilogramos; homologación CE 0088 según la norma EN 1146; alarma acústica de 90 decibelios dentro de la capucha y 105 decibelios fuera. Los modelos Saver CF de Dräger o Rapid Air constan de capucha (presión positiva, cuello de neopreno y semicareta interna), cámara de alta presión (alarma acústica a 10 bar al agotarse el aire, manómetro y válvula de seguridad), bolsa (el tirón de la solapa activa la salida constante de aire, que no para hasta consumirse) y botella de acero de 2 litros y 200 bar, libre de mantenimiento durante 10 años. La válvula de exhalación mantiene una presión positiva interior de 3 milibares; la conexión de carga es de 5/8 de pulgada. Inspección visual diaria, precinto intacto y manómetro visible al guardarla.
Mascarilla. Dispositivo que evita la entrada de partículas o sustancias irritantes; cubre nariz, boca y mentón y puede tener válvula de exhalación. Protege contra partículas no tóxicas (cemento, harina, algodón, carbón, aceites). Normativa: están señaladas con el código NR, que significa que solo deben utilizarse durante una jornada de trabajo, con un máximo de 8 horas; es un EPI de categoría III regulado por la norma EN 149 de 2001. El ajuste se comprueba espirando con fuerza; el fin de su vida útil se nota por la dificultad para inspirar. No se deben utilizar en atmósferas con oxígeno por debajo del 18 por 100 ni en contenedores sin ventilación, focos o canales.
11.7. Bombas centrífugas: características, funcionamiento y etapas
Concepto. Las bombas centrífugas, gracias a su rendimiento y a las presiones alcanzadas, son el tipo más común en la industria química, los servicios contra incendios y los equipos de bombeo tradicionales. Han desplazado a los demás mecanismos cuando se mueven elevados caudales sin presiones superiores a 50 atmósferas; se fabrican en bronce, acero inoxidable, fundición nodular y acero al carbono. Son las bombas empleadas generalmente en los vehículos de bomberos. La presión que transmite la bomba es inversa al caudal que circula por ella, lo que se denomina relación H/Q y la hace idónea para la extinción, con caudales aceptables a presiones relativamente elevadas; en cambio, en los achiques por inundación se prefieren grandes caudales a menor presión.
Ventajas e inconvenientes. Las ventajas principales son su caudal constante, presión uniforme, sencillez de construcción, tamaño reducido, ligereza, bajo mantenimiento y flexibilidad de regulación. Uno de sus pocos inconvenientes es la necesidad de cebado previo al funcionamiento, ya que, al contrario que las de desplazamiento positivo, las bombas centrífugas no son autoaspirantes.
Características. Una bomba centrífuga transforma la energía mecánica que transmite el motor del vehículo en energía hidráulica, es decir, en la energía potencial y cinética requerida. Su objetivo es lograr, mediante la aceleración del motor del vehículo, la presión suficiente para elevar el agua del depósito o de la fuente en condiciones de caudal apropiadas. Pueden bombear líquidos con sólidos en suspensión, dan un flujo sostenido a presiones uniformes y el caudal es inversamente proporcional a la presión. Están compuestas por una cámara en forma de caracol con un disco central llamado rodete, con pequeñas aletas llamadas álabes o difusores, que comunican la energía al líquido por rotación, a diferencia de las bombas de desplazamiento positivo (rotativas de engranajes, tornillos, lóbulos o levas, y alternativas de pistón).
Funcionamiento. Las bombas centrífugas constan principalmente de una entrada axial, un rodete y un colector o difusor con salida tangencial. Fases:
- Por la entrada axial llega el agua a la bomba, en el eje del rodete, proveniente del tubo de aspiración o de la cisterna. La entrada tiene un distribuidor que orienta el agua para disminuir juegos y turbulencias.
- El líquido cambia de dirección axial a radial y los álabes lo proyectan hacia el exterior por la fuerza centrífuga y la disminución de la sección de paso, creando una altura dinámica.
- El agua es recogida por el difusor o colector (voluta), donde la energía cinética se transforma en energía potencial, es decir, de presión. El colector tiene una salida tangencial respecto al rodete, por donde el agua pasa a las salidas de la bomba.
- Esa energía cinética produce una diferencia de presión entre las secciones de succión y descarga. Con caudal excesivo la cavitación se convierte en un problema potencial, y con caudal casi nulo (válvula cerrada) la recirculación en el rodete produce vibraciones y también cavitación. Por eso es bueno limitar el intervalo de funcionamiento entre el 60 y el 120 por 100 del punto de máximo rendimiento.
Proceso energético. Un paso previo, el cebado (hacer llegar líquido hasta la brida de entrada e inundarla), y dos fases: crecimiento de la energía cinética por la rotación y transformación de esa energía en presión en el cuerpo de la bomba.
Etapas. Si la presión lograda en un rodete y su difusor es insuficiente, el líquido pasa a un segundo rodete y la presión final es la suma de ambas. Cada rodete es una etapa y el número de etapas es el número de impulsores:
- Una bomba de una única etapa tiene un solo impulsor y es mejor para servicios de baja carga.
- Una bomba de dos etapas tiene dos impulsores en serie para servicios de carga media.
- Una bomba de múltiples etapas tiene tres o más impulsores en serie para servicios de carga alta. La bomba centrífuga tipo es de una sola etapa; si el agua que sale se hace pasar por la entrada axial de otra bomba, el conjunto acoplado es una bomba de dos etapas. Normalmente en la primera etapa se consiguen presiones de 18 a 20 kilogramos por centímetro cuadrado y con dos etapas se llega a 20 a 30 kilogramos por centímetro cuadrado e incluso mayores. Las fuerzas axiales se minoran con agujeros junto al centro del rodete, rodetes laterales con palas en ambos lados o etapas trabajando en oposición.
11.8. Componentes de la bomba centrífuga y mecanismos de cebado
Concepto. Una bomba rotativa centrífuga está compuesta por dos grupos de elementos: rotativos y estacionarios.
Componentes rotativos.
- Impulsor o rodete: parte giratoria principal que proporciona la aceleración centrífuga al fluido. Va unido solidariamente al eje. A mayor anchura axial, mayor caudal; a mayor número de álabes, menores pérdidas por turbulencia.
- Eje: transmite el giro manteniendo una deflexión mínima entre partes giratorias y estacionarias. Se compone de la manga del eje, que lo protege del desgaste, y de las juntas del eje, rígidas o flexibles.
Componentes estacionarios.
- Carcasa: de dos tipos. Circulares concéntricas, para cargas bajas y capacidades altas, con paletas deflectoras estacionarias que convierten la energía cinética en presión. En voluta: caracol de sección creciente alrededor del rodete que recoge el líquido, lo encamina a la brida de impulsión, reduce su velocidad y aumenta su presión, y ayuda a equilibrar la presión en el eje.
- Bocas: a los lados de la carcasa, perpendiculares al eje; hay dos tipos, de succión o aspiración y de descarga o impulsión.
- Cámaras de sellado: protegen con un sello mecánico el punto donde el eje atraviesa la carcasa, evitando entradas de aire o escapes de líquido.
- Mecanismo de cebado: mecanismo auxiliar capaz de crear un vacío para poder aspirar. Los más utilizados son tres:
- De pistón alternativo: en la parte superior del cilindro hay una válvula que deja salir el aire que impulsa el pistón pero no deja entrar aire del exterior. Es el sistema de la bomba Rosenbauer; no necesita agua y es insensible a las bajas temperaturas.
- De anillo de agua: cámara cilíndrica con dos lumbreras comunicadas con los conductos de aspiración, el cuerpo de bomba y el exterior mediante una válvula que deja salir el aire pero no entrar. El anillo de agua ha de estar lleno antes del cebado; la fuerza centrífuga forma el anillo y entre las paletas se crean cámaras de volumen variable que aspiran el aire de los conductos y lo expulsan al exterior.
- De efecto Venturi: utiliza los gases de escape del motor, que pasan por un estrechamiento aumentando su velocidad y produciendo una depresión que extrae el aire de los conductos de aspiración.
11.9. Características específicas de las bombas centrífugas de bomberos y altura de aspiración
Características específicas. Las bombas centrífugas de los bomberos requieren estas características:
- El caudal nominal de una bomba de incendios centrífuga crea una presión de 10 bar a través del colector de impulsión, aspirando a una altura geométrica de 6 metros, con un mangote de aspiración de 8 metros de longitud dotado de filtro en su extremo. La unidad de medida es el metro cúbico por hora.
- Todas las bombas contra incendios son de aspiración axial, para evitar pérdidas de carga importantes en la aspiración.
- Deben tener fundamentalmente dos características: variabilidad de sus márgenes de funcionamiento tanto en caudal como en presión, y capacidad de aspirar agua de cotas inferiores a la que ocupa la bomba.
- En general constan de dos etapas, una de alta y otra de baja presión. En la de alta se obtienen valores alrededor de 40 atmósferas, lo que permite producir gotas de menor diámetro que facilitan la vaporización y la absorción de calor (efecto niebla), muy efectivo en la extinción; sin embargo, los caudales de la etapa de alta son muy inferiores a los de la de baja, cuya presión no suele exceder de 12 a 14 atmósferas.
- Para funcionar correctamente han de trabajar dentro de los márgenes de giro del fabricante, que se consiguen con una transmisión desde el motor a través de la toma de fuerza, que puede ser de dos tipos:
- Toma de fuerza posterior a la caja de cambios: es necesario que esté engranada una velocidad en el camión, porque de lo contrario la transmisión se interrumpe en la caja de cambios. Estacionado, la caja de transferencia va en punto muerto; en movimiento, con marchas cortas y, si el terreno lo exige, tracción total. Su principal inconveniente es el bajo rendimiento y el desgaste adicional de la caja de cambios, que funciona siempre.
- Toma de fuerza anterior a la caja de cambios: se intercala entre el motor y la caja de cambios, y la bomba funciona con el punto muerto seleccionado. El giro de la bomba tiene relación directa con el giro del motor. Por sus ventajas se ha impuesto este sistema.
- Al proyectar agua en movimiento se eligen las marchas más cortas y, para aumentar la presión sin variar la velocidad, una marcha más corta.
Altura de aspiración. La columna de agua asciende por el empuje de la presión atmosférica, no por la succión de la bomba. La máxima altura teórica de aspiración es de 10,33 metros, que es la altura de la columna de agua equivalente a una atmósfera al nivel del mar; pero es imposible alcanzarla por varios motivos: la presión atmosférica disminuye con la altitud (a 200 metros son 10,08 metros de columna de agua, a 400 metros 9,83 y a 600 metros 9,58); la presión de vapor del agua, que crece con la temperatura, resta altura; el vacío logrado por el cebador no es perfecto, por lo que queda cierta presión en los mangotes; y existen pérdidas de carga en los mangotes y en la alcachofa. Todos estos factores hacen que la altura de aspiración real disminuya hasta valores de entre siete y ocho metros. Por eso el cebado es una operación esencial, salvo cuando el nivel del agua está por encima de la propia bomba.
11.10. Cifras y datos clave
Oxígeno normal 21 por 100; deficiencia por debajo del 19,5 por 100; enriquecimiento por encima del 23,5 por 100; los filtrantes exigen al menos 18 por 100; inflamables por encima del 10 por 100 del límite inferior de inflamabilidad; visión inferior a 1,5 metros. Monóxido de carbono peligroso para la vida a 1.500 partes por millón en una hora y letal a 4.000; sulfhídrico fatal en minutos a 1.000 partes por millón; dióxido de azufre peligroso a 100; amoniaco mortal entre 5.000 y 10.000; cloro muy peligroso desde 150 miligramos por metro cúbico. Filtros físicos de color blanco, clases P1 (solo sólidos, menor protección), P2 (medio) y P3 (mayor), con sufijo S para sólidos y SL para sólidos y líquidos. Filtros químicos: AX marrón orgánicos con ebullición por debajo de 65 grados, A marrón orgánicos por encima de 65 grados, B gris inorgánicos, E amarillo dióxido de azufre y cloruro de hidrógeno, K verde amoniaco, CO negro, Hg rojo máximo 50 horas, NO azul un solo uso, Reactor naranja, P blanco; clases 1, 2 y 3 de capacidad baja, media y alta, que indican duración y no protección. Línea de aire: manguera de 50 metros, botellas a 300 bar, baja entre 6 y 10 bar, máximo dos usuarios. Circuito cerrado: 4 horas a 40 litros por minuto, 3 horas a 60 o 70 litros por minuto, túneles de más de 4 kilómetros o de más de 1 kilómetro con mal acceso. Monobotella 45 minutos nominales y 15 a 20 en intervención; bibotella 90 minutos nominales, 30 a 40 en intervención, intervenciones de no más de 60 minutos. Máscara EN 136 clase 3, probada a 1.000 grados durante 10 minutos, policarbonato con 180 grados de visión, secado a un máximo de 60 grados, almacenamiento entre 15 grados bajo cero y 25 grados, disco de válvula cada 2 años, membrana fónica cada 6 años. ERA: EPI de categoría III, EN 137 tipo 2 para bomberos; alta 200 o 300 bar, media 6 a 7,5 bar (5,5 bar en el manorreductor, máximo 12 bar con la válvula de alivio), baja 0 a 4 milibares y aproximadamente 1 bar tras el pulmo; manorreductor 1.000 litros por minuto, pulmo 500 litros por minuto; silbato a 55 bar más o menos 5 hasta 10 bar; margen rojo del manómetro en el último 25 por 100; bodyguard con alarma óptica al 50 por 100 y reserva de 50 bar. Botellas de 4, 6, 6,8 y 9 litros; 6 litros por 300 bar igual a 1.800 litros; retimbrado cada 3 años e inspección visual anual; botella de carbono de 3,6 kilogramos, aligeradas de unos 4 kilogramos; pulmos EN 148-1 y 148-3, grifo y manorreductor EN 144-2, cilindro EN 12021, mantenimiento UNE-EN 529; diafragmas a los 3 años de uso o 6 desde fabricación. Consumo igual a presión inicial menos presión final por volumen dividido por tiempo; 1.500 litros útiles a 15, 50 y 90 litros por minuto dan 100, 30 y 16 minutos. Compresor: aire según EN 132, Real Decreto 2060/2008, aceite mineral cada 1.000 horas o un año, sintético cada 2.000 horas o dos años, un compresor por parque. Capucha EN 1146: 400 litros, botella de 2 litros a 200 bar, 40 litros por minuto, 10 a 15 minutos, alarma a 10 bar, 90 y 105 decibelios, presión positiva de 3 milibares, 4,2 kilogramos, 10 años sin mantenimiento. Mascarilla EN 149 de 2001, código NR de 8 horas, nunca por debajo del 18 por 100 de oxígeno. Bombas centrífugas: presiones hasta 50 atmósferas, no autoaspirantes, cebado previo, entrada axial, rodete con álabes y colector o difusor con salida tangencial, intervalo de trabajo entre el 60 y el 120 por 100 del punto de máximo rendimiento; una etapa 18 a 20 kilogramos por centímetro cuadrado, dos etapas 20 a 30; baja presión 12 a 14 atmósferas, alta unas 40 atmósferas; caudal nominal a 10 bar aspirando a 6 metros con mangote de 8 metros, en metros cúbicos por hora; cebadores de pistón (Rosenbauer), anillo de agua y Venturi; toma de fuerza anterior a la caja de cambios, la que se ha impuesto; altura teórica de aspiración 10,33 metros y real de 7 a 8 metros.