El documento presenta las ecuaciones y cálculos para determinar las pérdidas por fricción en un sistema contra incendios. Se describen las ecuaciones de Bernoulli, velocidad, área de tubería y pérdidas por fricción de Hazen-Williams. Se calculan las pérdidas por fricción para diferentes tramos de tubería de 4", 3" y 2" teniendo en cuenta longitud, accesorios y diámetros. Finalmente, se suman las pérdidas totales y se aplica un factor de seguridad para determinar la presión de bombeo

1. Ecuación General de la Energía:
0
0
0
Donde:
= Presión 1 = 0, se encuentra a nivel de la presión atmosférica.
= Altura 1= 0, el tanque esta a nivel del piso y es donde comienza el sistema (0)
= velocidad 1 = 0, la velocidad del agua a este nivel es cero porque es el punto de partida.
= presión de bombeo ó energía añadida por algún dispositivo (bomba).
= Perdida de fricción en la tubería.
Donde:
= 65 PSI = 454,21 KN/m² Presión residual.
= 9,8 KN/m³
Peso Especifico del agua.
= 7.26 m Altura del edificio.
2g = 2(constante) x gravedad = 2 x 9,8 m/seg²
: Pérdidas totales por fricción.
Calculo de pérdidas de Presión
Calcular la presión para obtener todos los datos para sustituir en la ecuación de Bernoulli
Entonces decimos que:

2. Luego evaluamos:
Determinación de la Z:
Que es la sumatoria de la altura de plata baja con la profundidad del tanque de suministro de
agua el sistema contra incendio
Determinación de la velocidad
posterior en la ecuación de Bernoulli
para obtener todos los datos para su sustitución
Ecuación de Velocidad:
Donde:
Q= es el caudal (m3/seg)
A= es el area (m2)
Ecuación del Area de un cilindro de tubería:
( )
Donde:
( )

3. (
)
Formulación en la ecuación de V por lo que establecemos que:
⁄
⁄
Entonces se sustituyo el valor de
en
sabiendo que
es constantes por lo que decimos
que:
(
)
⁄
⁄
Ecuación de Perdida de fricción en la tubería
(
)
Caudales que establece la COVENIN 1331 para sistemas clase I y trabajo de
simultaneidad en el sistema para la protección de varias edificaciones son para:
Para tuberías

4. ⁄
⁄
Para tuberías
⁄
⁄
Tipo de Tubería
Constante “C” en función del tipo de
CUADRO
tubería
para la formula de Hazen Williams
C=100
Acero Negro (Tubería Seca)
C=120
Acero Negro (Tubería Mojada)
C=120
Acero Galvanizado
C=140
Cobre
C=100
Fundición (sin revestir)
C=130
Fundición (Revestida en Cemento)
C=140
Fibra de Vidrio
Tabla De la NFPA 13. Valores C de Hazen – Williams

5. C= 120 acero galvanizado (según NFPA 13. Valores C de Hazen – Williams)
Verificación de las Pérdidas por fricción
que son los diámetros de tuberías
presentes en el sistema de extinción:
(
) (
)
Entonces en los tramos de tubería de 4” Determinamos las siguientes variables para
sustituir en la ecuación Hazen Williams:
Longitud tubería = 83.7 m
Evaluamos la Longitud equivalente de cada accesorio:
Cantidad
1
1
4
4
Accesorio
Válvula de Retención Ø 4pulg
Válvula de Compuerta Ø 4 pulg
Codo de 90° Ø 4 pulg
Tee Recta Ø 4pulg
Σ L Total = 6.6m + 0,6m + 12m + 4.8 m
Entonces se sustituyo en
los valores
Equivalencia en metros
6.6
0.6
12
4.8 m
Σ L Total = 24
y Longitud tubería por lo que decimos que:

6. Diámetros para tubos de acero
DIAMETRO
NOMINAL
DIAMETRO
EXTERIOR
MAXIMO
ESPESOR DE
PARED
TUBO 6,40 m
GALV.
R/A
MINIMO
NEGRO LISO
pulg
mm
mm
mm
Kg
Kg
3/8
17,50
16,30
2,31
5,70
5,41
½
21,70
20,50
2,77
8,51
8,13
¾
27,10
25,90
2,87
11,33
10,82
1
33,80
32,60
3,38
16,70
16,00
11/4
42,60
41,40
3,56
22,59
21,70
11/2
48,70
47,50
3,68
26,88
25,92
2
60,90
59,70
3,91
36,03
34,82
2½
73,80
72,30
5,16
56,77
55,23
3
89,80
88,00
5,49
74,11
72,26
4
115,40
113,20
6,02
105,28
102,85
6
170,00
166,60
7,11
184,45
180,86
Tubos de Acero con Costura, para Agua, Gas, Aire, Vapor y Aplicaciones Industriales
Norma COVENIN 843-84 Serie pesada (ASTM a 53 SCH 40)
Determinación del diámetro para sustituir en Hazen Williams.
Decimos que:

7. Donde:
(
Transformación
)
del caudal
⁄
⁄
para sustituir en Hazen Williams
Partiendo del principio de simultaneidad de un sistema con una fuente común de agua para
por lo que decimos que:
⁄
⁄
C= 120 acero galvanizado (según NFPA 13. Valores C de Hazen – Williams)
Sustitución para hallar el valor de J como lo establece la norma NFPA 13. Para poder
multiplicar el resultado por el factor de conversión que lo transforma a Bar/m y
Evaluamos:
Donde:

8. J = Resistencia por fricción
Q = Caudal
C = Coeficiente de fricción en la tubería según tabla 1 de la Norma COVENIN
843 tomando el valor 120 (Acero Galvanizado).
D = Diámetro de la tubería.
(
(
⁄
)
)
(
)
⁄
(
) (
)
⁄
Quiere decir que por cada metro de tubería
⁄
de incendio pierde
Luego se sustituyo el valor de
en
diámetro tubería por lo que evaluamos:
107.7 m *
⁄
recorrida en metros el sistema de extinción
para determinar la pérdida por fricción en este

9. Entonces en el tramo de tubería de
Determinamos las siguientes variables para sustituir
en la ecuación de Hazen Williams.
Longitud tubería = 93 m
Longitud equivalente:
Cantidad
Accesorio
Equivalencia en metros
5
Codo de 90° Ø
9m
1
Reduction Ø
0.74 m
7
Tee recta
5.25 m
Σ L Total = 9 m+ 0.74+ 5.25 m
Sustitución de los valores de Longitud tubería y
Σ L Total = 14.99 m
en
por lo que decimos que:
Diámetros para tubos de acero
DIAMETRO
NOMINAL
DIAMETRO
EXTERIOR
MAXIMO
ESPESOR DE
PARED
TUBO 6,40 m
GALV.
R/A
MINIMO
NEGRO LISO
pulg
mm
mm
mm
Kg
Kg
3/8
17,50
16,30
2,31
5,70
5,41

10. ½
21,70
20,50
2,77
8,51
8,13
¾
27,10
25,90
2,87
11,33
10,82
1
33,80
32,60
3,38
16,70
16,00
11/4
42,60
41,40
3,56
22,59
21,70
11/2
48,70
47,50
3,68
26,88
25,92
2
60,90
59,70
3,91
36,03
34,82
2½
73,80
72,30
5,16
56,77
55,23
3
89,80
88,00
5,49
74,11
72,26
4
115,40
113,20
6,02
105,28
102,85
6
170,00
166,60
7,11
184,45
180,86
Tubos de Acero con Costura, para Agua, Gas, Aire, Vapor y Aplicaciones Industriales
Norma COVENIN 843-84 Serie pesada (ASTM a 53 SCH 40)
Determinación el diámetro para sustituir en la ecuación de Hazen Williams.
Decimos que:
Donde:
(
Transformación
)
del caudal ⁄
⁄
para sustituir en Hazen Williams
Partiendo del principio de simultaneidad de un sistema con una fuente común de agua para
por que decimos que:

11. ⁄
⁄
C= 120 acero galvanizado (según NFPA 13. Valores C de Hazen – Williams)
Luego sustituimos para hallar el valor de J como lo establece la NFPA 13. Para
poder multiplicar el resultado por el factor de conversión que lo transforma a Bar/m y
Evaluamos:
Donde:
J = Resistencia por fricción
Q = Caudal
C = Coeficiente de fricción en la tubería según tabla 1 de la Norma COVENIN
843 tomando el valor 120 (Acero Galvanizado).
D = Diámetro de la tubería.
(
(
)
⁄
(
)
)
⁄
(
) (
)

12. ⁄
Quiere decir que por cada metro de tubería de
⁄
extinción de incendio pierde
Luego sustituimos
recorrida en metros el sistema de
en
para determinar la perdida por fricción en esta
diámetro tubería
10.7.99 *
⁄
Entonces en los tramos tubería de
Determinamos las siguientes variables para sustituir
en Hazen Williams.
Longitud tubería =
Longitud equivalente:
Cantidad
Accesorio
Equivalencia en metros
1
Válvula de compuerta Ø
0.30 m
1
Reduction Ø
0.50 m

13. Σ L Total = 0.30 m+ 0.50 m
Sustituimos valores de Longitud tubería y
Σ L Total = 0.80m
en
por lo que decimos que:
Diámetros para tubos de acero
DIAMETRO
NOMINAL
DIAMETRO
EXTERIOR
ESPESOR DE
PARED
TUBO 6,40 m
GALV.
NEGRO LISO
R/A
MAXIMO MINIMO
pulg
mm
mm
mm
Kg
Kg
3/8
17,50
16,30
2,31
5,70
5,41
½
21,70
20,50
2,77
8,51
8,13
¾
27,10
25,90
2,87
11,33
10,82
1
33,80
32,60
3,38
16,70
16,00
11/4
42,60
41,40
3,56
22,59
21,70
11/2
48,70
47,50
3,68
26,88
25,92
2
60,90
59,70
3,91
36,03
34,82
2½
73,80
72,30
5,16
56,77
55,23
3
89,80
88,00
5,49
74,11
72,26
4
115,40
113,20
6,02
105,28
102,85
6
170,00
166,60
7,11
184,45
180,86
Tubos de Acero con Costura, para Agua, Gas, Aire, Vapor y Aplicaciones Industriales
Norma COVENIN 843-84 Serie pesada (ASTM a 53 SCH 40)
Determinación del diámetro para sustituir en la ecuación de Hazen Williams.
Decimos que:

14. Donde:
(
Transformación
)
del caudal ⁄
⁄
para sustituir en Hazen Williams
Partiendo del principio de simultaneidad de un sistema con una fuente común de agua por
lo que decimos que:
⁄
⁄
C= 120 acero galvanizado (según NFPA 13. Valores C de Hazen – Williams)
Luego sustituimos para hallar el valor de J como lo establece la norma NFPA 13.
Para poder multiplicar el resultado por el factor de conversión
que lo transforma
a Bar/m y Evaluamos:
Donde:
J = Resistencia por fricción

15. Q = Caudal
C = Coeficiente de fricción en la tubería según tabla 1 de la Norma COVENIN
843 tomando el valor 120 (Acero Galvanizado).
D = Diámetro de la tubería.
(
(
⁄
)
)
(
)
⁄
(
) (
)
⁄
Quiere decir que por cada metro de tubería de
⁄
extinción de incendio pierde
Luego sustituimos
en
para determinar la pérdida por fricción en este diámetro
tubería:
1.1 m *
⁄
Sumatorias de las pérdidas de fricción
∑
Eso es igual ∑
recorrida en metros el sistema de

16. Luego al resultado de ∑
se transforma a metros de columna de agua (mca),
multiplicando por la constante 10,22mca que equivalen a 1 Bar. Porque algunos fabricantes bombas
así lo establecen:
∑
Retómanos y sustituimos en la formula:
∑
(
)
⁄
(
⁄
)
Multiplicamos la presión de bombeo por un factor de seguridad por lo que decimos que:
Llevamos presión de bombeo de mca a PSI