Spiegazione della pressione della manichetta antincendio: pressione di esercizio, pressione di prova e perdita di attrito

Un equipaggio carica una linea di attacco di 1-3/4 pollici. Il pannello della pompa mostra 150 psi, l'indicatore in linea vicino all'ugello mostra 95 psi e il vigile del fuoco che tiene la linea ritiene che il flusso sia debole. Niente è rotto. I 55 psi compresi tra questi due indicatori rappresentano una perdita di attrito e spiegano la maggior parte dei casi in cui un sistema di tubi presenta prestazioni inferiori anche se ogni parte ha superato l'ispezione.

Innanzitutto la risposta breve: la pressione della manichetta antincendio è un numero di sistema, non un numero di manichetta. Una linea fornisce un flusso utilizzabile solo quando la pressione di esercizio, la perdita di attrito, la pressione dell'ugello e la pressione nominale dei raccordi e degli adattatori sono tutti allineati. Se ne perdi uno, il componente più debole costituisce il tetto dell'intera assemblea.

I numeri sulla pressione che si confondono

In quasi ogni conversazione sulle prestazioni dei tubi flessibili emergono cinque termini che provocano pressioni e vengono utilizzati abitualmente come se significassero la stessa cosa.

Pressione di esercizio rispetto alla pressione di prova

La pressione di esercizio è una valutazione di servizio continuo. La pressione di prova è un valore nominale di servizio occasionale applicato per un breve periodo in condizioni controllate. Non sono intercambiabili e trattarli come un unico numero è il punto in cui inizia molta confusione.

Il tubo moderno è spesso valutato tra 300 e 400 psi sulla camicia, mentre la normale pressione operativa su una linea di attacco è compresa tra 100 e 150 psi all'ugello. Questo divario è intenzionale. Offre alla giacca e all'hardware spazio per assorbire picchi di tensione, colpi d'ariete e piegamenti occasionali senza guasti.

I test del servizio si spingono molto al di sopra della banda normale. Per i tubi da 1-1/2 pollice e 1-3/4 pollici, la pressione di prova è spesso limitata a circa 300 psi, soprattutto perché le pieghe che passano inosservate a una pressione inferiore diventano veramente pericolose al di sopra di quel punto. La conseguenza è facile da trascurare: una lunghezza valutata a una pressione di esercizio di 150 psi viene pressurizzata a circa il doppio di quella del banco di prova e tutto ciò che è agganciato, filettato o bloccato su di essa deve sopravvivere alla stessa pressione. Un raccordo con una potenza inferiore a quella della camicia trasforma un gruppo da 300 psi in un gruppo da 150 psi, indipendentemente da ciò che dice l'etichetta del tubo.

Perdita di attrito: perché il manometro della pompa e il manometro dell'ugello non sono d'accordo

La perdita per attrito è la pressione consumata semplicemente spingendo l'acqua attraverso il tubo. È il motivo principale per cui la lettura del pannello della pompa non corrisponde a ciò che effettivamente riceve l'ugello.

La formula del campo è FL = C x Q al quadrato x L, dove Q è il flusso in centinaia di galloni al minuto e L è la lunghezza in centinaia di piedi. Il valore C riflette il diametro e il rivestimento: circa 150 per un tubo da 1 pollice, circa 15,5 per un tubo da 1-3/4 pollice e quasi 2 per un tubo da 2-1/2 pollice.

Un esempio pratico rende concreta l'aritmetica. Prendi 200 piedi di tubo da 1-3/4 pollici che scorre a 150 gpm in un ugello combinato che necessita di 100 psi all'ingresso. La perdita di attrito è 15,5 x 1,5 x 1,5 x 2, ovvero circa 70 psi. Aggiungendo i requisiti dell'ugello più una piccola tolleranza per le perdite dell'apparecchio, la pompa dovrà produrre circa 175-180 psi per mantenere 100 psi sulla punta. Esegui gli stessi 150 gpm attraverso un tubo da 2-1/2 pollici e la perdita di attrito scende a circa 9 psi, che è esattamente il motivo per cui le linee di alimentazione sono dimensionate generosamente e le linee di attacco sono mantenute corte.

I calcoli sono stime, non misurazioni. Il test del flusso è ciò che conferma come il tubo, la pompa, gli elettrodomestici e l'ugello funzionano insieme come un unico sistema, e un misuratore di Pitot o un flussometro calibrato è l'unico modo per sapere se i numeri reggono sul tuo apparecchio.

Dove la pressione viene persa e bloccata all'interno di raccordi e adattatori

I giunti contribuiscono alla perdita di attrito e impostano anche il limite massimo di pressione del gruppo, ma i fogli di selezione spesso si concentrano solo sul tubo flessibile. Cinque dettagli determinano il comportamento di un giunto sotto pressione.

• Diametro del corso d'acqua. Un accoppiamento nominale da 2-1/2 pollici con un foro ristretto aumenta la perdita di attrito su tutta la linea.
• Finitura interna. Fusioni ruvide e guarnizioni disallineate aggiungono turbolenza che si manifesta come perdita di pressione a flussi elevati.
• Valutazione della pressione. La potenza nominale del giunto deve essere pari o superiore alla pressione di esercizio del tubo e non viceversa.
• Faccia di tenuta. Il materiale della guarnizione e la compressione determinano la pressione alla quale un giunto inizia a perdere.
• Metodo di blocco. I giunti bloccati e filettati si comportano diversamente quando la pressione aumenta e la lenza viene trascinata.

Gli accoppiamenti sono anche il luogo in cui gli errori sul campo emergono più velocemente. Una guarnizione posizionata storta, un dispositivo di chiusura che non si innesta completamente o un giunto filettato serrato a sinistra manterrà una pressione bassa e perderà oltre 100 psi. Vale la pena rivedere come collegare correttamente il giunto di una manichetta antincendio dieci minuti prima di ogni stagione, non solo dopo un guasto. Laddove devono essere soddisfatte apparecchiature di standard diversi, gli adattatori multistandard gestiscono la transizione, ma ciascun adattatore introduce un'altra modifica del foro e un'altra pressione nominale da verificare.

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Ugelli e reazione degli ugelli

La pressione degli ugelli è l'obiettivo attorno al quale è sintonizzato l'intero sistema. Gli ugelli combinati in genere necessitano di circa 100 psi all'ingresso per produrre un modello di nebbia praticabile e raggiungere. Gli ugelli a foro liscio funzionano più in basso, solitamente intorno a 50 psi, e sono molto meno sensibili a piccoli errori nell'impostazione della pompa.

L’aumento della pressione dell’ugello aumenta anche la reazione dell’ugello e questo numero non è teorico. La forza di reazione in libbre è pari a circa 0,0505 x portata in gpm x radice quadrata della pressione dell'ugello. A 150 gpm e 100 psi, ciò corrisponde a circa 76 libbre di spinta contro l'equipaggio. A 200 gpm lo stesso calcolo dà più di 100 libbre, che è ben oltre ciò che una persona può sostenere su una scala o nella tromba delle scale.

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Un ugello regolabile consente all'operatore di modificare la forma del flusso rispetto alla portata senza modificare l'impostazione della pompa, ma la pressione target all'ingresso rimane la stessa. Se l'indicatore sull'ugello indica un valore basso, fissare prima il lato di alimentazione anziché aprire ulteriormente il getto.

I distributori aggiungono sbocchi e aggiungono perdite

Un distributore divide una linea in entrata in due, tre o quattro linee in uscita e ciascuna uscita comporta la propria perdita di attrito e il proprio fabbisogno di ugelli. Un'unità a due vie che alimenta due linee da 1-3/4 pollici a 150 gpm ciascuna richiede circa il doppio dell'acqua di una singola linea, e la linea di alimentazione dietro di essa deve essere dimensionata per quel totale, non per un ramo.

Le versioni con bloccaggio sono importanti a pressioni più elevate perché la sicurezza del fermo, non la capacità di flusso, è solitamente ciò che fallisce per primo quando una linea carica viene trascinata sulla ghiaia o tirata dietro un angolo.

Errori di specifica e di acquisto che creano problemi di pressione

• Selezionare il tubo in base alla pressione di esercizio ignorando la pressione nominale di raccordi, adattatori e ugelli nello stesso gruppo.
• Trattare la dimensione nominale come un corso d'acqua effettivo. Due giunti etichettati con la stessa dimensione possono differire in modo misurabile nelle prestazioni di alesaggio e flusso.
• Miscelazione degli standard su una linea senza controllare la riduzione del foro introdotta da ciascun adattatore.
• Saltare i requisiti relativi ai materiali delle guarnizioni. Nitrile, EPDM e altri composti si comportano diversamente a seconda degli intervalli di temperatura e dell'esposizione chimica.
• Acquistando raccordi sostitutivi senza confermare la pressione di prova che il tubo vedrà in servizio.
• Ordinazione solo in base al nome della parte, senza specificare il tipo di filettatura, l'angolo di sede o il tipo di bloccaggio.

Controlli rapidi sul campo che rilevano tempestivamente i problemi di pressione

1. Carica la linea e percorrila. Fare attenzione a eventuali perdite sui giunti, che di solito significa un problema alla guarnizione o al sedile piuttosto che un problema al tubo.
2. Ispezionare le guarnizioni e le superfici di tenuta per eventuali tagli, indurimento o rigonfiamento prima di ogni utilizzo.
3. Controllare manualmente l'innesto del fermo sugli innesti a quarto di giro sotto pressione con la linea fissata.
4. Leggere la pressione residua durante il flusso. Se diminuisce bruscamente all’aumentare del flusso, l’offerta è il fattore limitante.
5. Confrontare il manometro di ingresso dell'ugello con la lettura del pannello della pompa e annotare la differenza. Un cambiamento improvviso in quel numero indica una nuova restrizione o un dispositivo guasto.
6. Tenere un registro delle date dei test di servizio e delle pressioni per ogni lunghezza e ogni gruppo di accoppiamento.

La pressione della manichetta antincendio è una catena e la catena è forte quanto il valore più basso in essa contenuto. Ottieni la coerenza tra pressione di esercizio, perdita di attrito, destinazione dell'ugello e valutazioni dell'hardware, verifica i numeri con un test di flusso anziché con un calcolo e la maggior parte dei reclami sul flusso debole scompaiono prima che qualcuno raggiunga l'ugello.