36 Diseno Sistema Hidrantes Fijos 2a Edicion Julio2011

8/11/2019 36 Diseno Sistema Hidrantes Fijos 2a Edicion Julio2011

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| Ing. Nstor Adolfo BOTTA

RED

PROTEGER

DISEODESISTEMASDEPROTECCIN

PORHIDRANTES

www.redproteger.com.ar

2da. edicin Julio 2011Material no apto para la venta

ISBN 978-987-27351-2-8
http://www.redproteger.com.ar/http://www.redproteger.com.ar/http://www.redproteger.com.ar/


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Diseo de Sistemas de Proteccin por HidrantesIng. Nstor Adolfo BOTTA

Copyright por RED PROTEGER. Derechos Reservados 2 edicin. Julio 2011 2 | P g i n a

EL AUTOR

Nstor Adolfo BOTTA es Ingeniero Mecnico recibido en el ao1992 en la Facultad de Ingeniera de la Universidad Nacional de La

Plata; Ingeniero Laboral recibido en el ao 1995 en la UniversidadTecnolgica Nacional - Facultad Regional La Plata y actualmentepronto a terminar sus estudios de Ingeniero Profesor (CarreraDocente) en UCALPSede Rosario.

Es el Titular y Gerente de la empresa Red Proteger, empresadedicada al Asesoramiento, Capacitacin y Divulgacin de

conocimientos en materia de seguridad e higiene en el trabajo (www.redproteger.com.ar).

Desarrollo funciones como Responsable de Seguridad e Higiene en el Trabajo en empresascomo SOIME SRL, TRADIGRAIN ARGENTINA SA, AMANCO ARGENTINA SA, MOLINOS RO DE LAPLATA SA y SEVEL ARGENTINA SA.

Su extensa actividad docente lo ubica como:

- Profesor en la UCA de Ing. de Rosario para la Carrera de Posgrado de Higiene ySeguridad en el Trabajo en la asignatura de Riesgo y Proteccin de Incendios yExplosiones.

- Profesor Titular en la Universidad Nacional del Litoral para la Carrera de Tcnico enSeguridad Contra Incendios en la asignatura de Seguridad Contra Incendios III. Sistemade educacin a distancia.

- Profesor en la Universidad Nacional del Litoral - Sede Rosario, para la Carrera de Lic. enSeguridad y Salud Ocupacional en la asignatura de Prctica Profesional.

- Profesor Titular en el Instituto Superior Federico Grote (Rosario Santa Fe) para laCarrera de Tcnico Superior en Seguridad e Higiene en el Trabajo para las asignaturasde Higiene y Seguridad en el Trabajo I, Seminario Profesional, Prevencin y Control deIncendios II, Prevencin y Control de Incendios I, y Director del Postgrado Seguridad eHigiene en el Areas de Salud.

- Profesor Interino Ctedra Elementos de Mecnica. Carrera Tcnico Superior enSeguridad e Higiene en el Trabajo. ISFD Nro. 12 La Plata1.996

- Ayudante Alumno Ctedra Termodinmica. Universidad Nacional de La Plata -Facultad de Ingeniera.

- Ayudante Alumno Ctedra Anlisis Matemtico. Universidad Nacional de La Plata -Facultad de Ciencia Econmicas.

Datos de Contacto

e-mail: [email protected]
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NOTA A LA PRIMERA EDICION DIGITAL

Este material es el resultado de muchas horas de trabajo para prepararmepara el dictado de cursos de capacitacin profesional y en especial paraensearles a mis alumnos del Instituto Superior Federico Grote comodisear una red de hidrantes.No pretende este material ser una enciclopedia y menos un manual, essimplemente una humilde gua para ayudarlos.Este material no pretende ensear la forma de hacerlo, sino que es UNAde las formas de poder hacerlo; seguramente habr otras mejores y esten cada uno de Ustedes encontrarla.Es factible que este material tenga errores que de seguro soninvoluntarios, es posible que lo explicado se puede explicar de otra forma,

que lo enseado se puede ensear de otra forma, que las cosas se puedanhacer de otra manera; pues entonces no dudes en escribirme paracompartir tus experiencias y conocimiento, con todo gusto y placer los voya tener en cuenta e incluirlos en la siguiente edicin, y de esa formacompartirlos con otros colegas y amigos.

SaludosNstor.


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Botta, Nstor Adolfo

Diseo de sistemas de proteccin por hidrantes. - 2a ed. - Rosario : Red Proteger,

2011.

E-Book.

ISBN 978-987-27351-2-8

1. Prevencin de Incendios. 2. Extintores. I. Ttulo

CDD 363.377

Fecha de catalogacin: 12/09/2011

Todos los derechos reservados.

El derecho de propiedad de esta obra comprende para su autor la facultad exclusiva

de disponer de ella, publicarla, traducirla, adaptarla o autorizar su traduccin y

reproducirla en cualquier forma, total o parcial, por medios electrnicos o

mecnicos, incluyendo fotocopia, copia xerogrfica, grabacin magnetofnica y

cualquier sistema de almacenamiento de informacin. Por consiguiente, ninguna

persona fsica o jurdica est facultada para ejercitar los derechos precitados sin

permiso escrito del Autor.

Editorial Red ProtegerRosario ArgentinaTel.: (54 341) 4451251Fax: (54 341) [email protected]
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INDICE

1) PASOS GENERALES PARA UN ANTEPROYECTO DE RED DE FIJOS DE HIDRANTES

2) ANTEPROYECTO DE RED FIJA DE HIDRANTES

3) SECTORIZACIN EN LOCALES

4) CANTIDAD Y POSICIN DE LOS HIDRANTES

5) DETERMINACIN DE LA FORMA DE LA RED

6) DIMETROS DE LAS CAERAS

6.1) Ramales Abiertos6.2) Red de Anillo Clase I (Hidrante de 2 64 mm)6.3) Caera Alimentadora6.4) Caera Elevadora

7) RESERVA DE AGUA Y CAUDAL DE BOMBEO7.1) Reserva de Agua7.2) Caudal de Funcionamiento7.3) Descarga de Agua a Travs de Orificios7.4) Coeficiente de Descarga7.5) Caudal para Caera Elevadora

8) PRESIONES EN LOS HIDRANTES

9) DETERMINACIN DE LA PRESIN NOMINAL EN LA IMPULSIN

10) PROBLEMA RESUELTO DE ANTEPROYECTO DE RED DE HIDRANTES


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1) PASOS GENERALES PARA UN ANTEPROYECTO DE RED DE FIJOS DEHIDRANTES

Los pasos generales los podemos resumir en los siguientes:

a) Plano de la planta a proteger

Escala del plano en 1:50 o 1:100.

Es necesario dibujar el layout general de la planta, incluyendo las diversas mquinas,pasillos de circulacin, reas de almacenamiento, etc.

b) Ubicar Tk de agua de reserva y sala de bombas de incendio en el plano.

Se debe ubicar, aunque sea en forma aproximada, el tanque de reserva. En este puntode debe tambin elegir el tipo de tanque, a nivel, en altura o bajo nivel. La ubicacindel tanque es importante para el trazado de las caeras y el clculo de la prdida decarga del sistema.

c) Sectorizar la planta enlocales.

d) Ubicar los hidrantes en el plano.

Todos los sectores deben estar cubiertos por hidrantes conforme las pautasestablecidas.

e) Definir forma de la red.

Realizar el trazado en el plano de los ramales que unen a los hidrantes. Ubicaraccesorios.

La unin de los hidrantes se hace por medio de caeras que se llaman ramales, y losramales son unidos a caeras que se llaman de caeras de alimentacin. Sobre las

caeras de alimentacin no se deben colocar hidrantes, su funcin es slo la deabastecer de agua a los ramales. Cada local debe tener sus propios ramales, no sepueden compartir los ramales entre locales.

f) Realizar el trazado en el plano, de la caera de alimentacin a los distintos ramales.Ubicar accesorios.

g) Definir dimetros de las caeras (ramales y caera de alimentacin).

h) Para cada sector definir el caudal de agua Q (m3/h).

i) Estudiar la simultaneidad de ocurrencia de incendios en varios locales a la vez.

j) Definir en base al estudio anterior el caudal mximo de bombeo, llamado caudalnominal.

Como mnimo va a ser el caudal del sector que ms agua consume, suponiendo que nohaya simultaneidad de incendios.

k) Establecer la presin de trabajo para los hidrantes.

Tener en cuenta que distintos sectores pueden tener distintos requerimientos en lapresin de funcionamiento de los hidrantes.

l) Calcular la presin en el punto de bombeo, llamada presin nominal.

Definir el hidrante hidrulicamente ms desfavorable.

Este va a ser el que tenga el requerimiento de mayor presin sumando la prdida decarga. Puede que se tenga que hacer los clculos para varios hidrantes, cuando hay

dudas.m)Seleccionar la bomba de impulsin.


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n) Verificar en los hidrantes ms cercanos a la bomba, que la presin no supere laindicada para el tipo de red definida.

o) Calcular tamao del tanque de reserva de agua.

p) Definir sistema de abastecimiento de agua y ubicacin de las distintas fuentes.

2) ANTEPROYECTO DE RED FIJA DE HIDRANTES

En este punto se describen los requerimientos mnimos recomendados para la orientacinen el diseo de un anteproyecto (diseo funcional) de una red fija de hidrantes para unaplanta industrial, sus naves de proceso o depsito u otro tipo de construccin auxiliar.

En el desarrollo del mismo han sido tenidos en cuenta las reglamentaciones fijadas por lossiguientes organismos, instituciones y bibliografa:

- Norma NFPA 1 14/2000 - Standard for the Installation of Standpipe and HoseSystems.

- Loss Prevention Data Sheet 4 - 4N de la Factory Mutual System (FMS).

- Ficha Tcnica FMS 4-4 de Risk Management Company Argentina SA.

- Norma IRAM 3.597 - Instalaciones Fijas Contra Incendio. Sistemas de Hidrantes.

- Ley 19.587- Decreto reglamentario 351/79.

- Reglamento de la Cmara Argentina de Aseguradores para Instalaciones contraincendio en base a hidrantes.

- Manual de Proteccin Contra Incendios (NFPA), cuarta edicin en castellano 1993,editoral MAFRE.

- Instrucciones Tcnicas de Seguridad. Editorial ITSEMAP.

3) SECTORIZACIN EN LOCALES

La planta o el predio se deben dividir en locales, el diseo se realiza por local. Cada localdebe estar cubierto por hidrantes conforme las dimensiones y caractersticas del mismo.Cada local debe estar cubierto por hidrantes unidos por caeras denominadas ramales, ylos ramales unidos entre s por caeras de alimentacin. Un sector puede tener ms de unramal, segn la cantidad de hidrantes que tenga, y cada ramal se debe unir a la caera dealimentacin por medio de una vlvula del tipo exclusa o compuerta.

Cada local debe estar diseado para que la cantidad de hidrantes y agua alcancen para

extinguir el incendio, sin hacer uso de elementos de otro local.

3.1) Definicin De Local

Para empezar con este proceso de diseo lo primero que se debe hacer es trabajar sobre laidea de qu es un local? o qu definimos como un local o sector de incendios.

Qu es un local?

Un local es todo recinto, abierto o cerrado, que a los efectos de la luchacontra el fuego se comporta como una unidad, es decir: que el fuego

queda confinado dentro de su rea y la posibilidad de su propagacin es

1National Fire Protection Association.


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nula. El fuego puede ser contenido en un lugar ya sea mediante el uso deparedes o muros resistentes al fuego, o bien - si el lugar se encuentraubicado al aire libre - mediante la existencia de trincheras, fosas o zonascontrafuego.

De todas formas, tanto el rea sobre el cual se est considerando la

utilizacin de una proteccin como el caudal de agua necesario paracontrolar un foco de incendio pueden llegar a incrementarse hasta en un50 % dependiendo este porcentaje del estado del local.

Esta definicin de local o sector de incendios coincide con la definicin establecida por eldecreto 351/79, Anexo VII inciso 1.11.

1.11. Sector de incendio

Local o conjunto de locales, delimitados por muros y entrepisos deresistencia al fuego acorde con el riesgo y la carga de fuego que

contiene comunicado con un medio de escape.Los trabajos que se desarrollan al aire libre se considerarn comosector de incendio.

Ambas definiciones hablan de un sector donde el fuego y los productos de la combustinquedan confinados en el sector, por consiguiente la propagacin del fuego es nula o mnima.Si calculamos equipos y elementos de extincin para este sector, entonces estaremos encondiciones de controlarlo pues ste no avanza hacia otros sectores, no har falta recurrir ausar los equipos y elementos de otros sectores.

4) CANTIDAD Y POSICIN DE LOS HIDRANTES

Se debern ubicar los hidrantes en el plano (smbolo: ) siguiendo algunos de los mtodosestablecidos. La premisa, cualquier sea el mtodo, es que el rea de cada sector debequedar cubierta al menos por un hidrante y su manguera.

La cobertura de cada hidrante debe quedar reflejada en el plano correspondiente.

Los mtodos para localizar hidrantes son los siguientes:

Mtodo llamado de longitud real: El largo mximo de cada manguera depende deltipo de red y se encuentra indicada en la tabla 1.

Mtodo de localizacin de las salidas

Mtodo del Uso o Riesgo Especfico

En la Argentina, las normas IRAM (de aplicacin no obligatoria) para ubicar los hidrantesusa el mtodo de la longitud real, aunque sigue pautas de la "localizacin de las salidas.Las mismas las podemos resumir en los siguientes tems:

- Los hidrantes se ubicarn preferiblemente cerca de las aberturas de acceso a losedificios, sobre las paredes o columnas exteriores, cuidando que su localizacin no

provoque dobleces agudos en los ngulos.


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- Para fijar el lmite de cobertura de cada hidrante se tendrn en cuenta losobstculos, tales como paredes o tabiques, que dificulten el acceso a las zonas porproteger.

- Cuando se coloquen los hidrantes en las paredes exteriores y no sea factible cubrir elcentro del edificio, se proceder a instalar otras en el interior del edificio, adosadas a

las columnas en lugares donde no se vea entorpecida su utilizacin por la existenciade mquinas, tabiques divisorios, materiales o mercaderas depositadas, etc.

- En el caso de stanos se prever la proteccin mediante un hidrante colocado en laplanta baja; cerca de un boquete abierto en el piso de ex profeso para pasar la lneade mangas.

- En las plantas altas, los hidrantes se ubicarn en las inmediaciones de las escalerasde acceso.

En la ubicacin de los hidrantes, hay que tener en cuenta la clase, forma constructiva y tipode sistema de la red que se piensa instalar en el sector considerado; las clases, las formas y

los tipos son:

- Clase I: Mangueras de 2 pulgadas (63,5 mm).

-

Clase II: Mangueras de 1 pulgadas (45 mm).

- Clase III: Incluye los dimetros indicados en las Clases I y II.

- Red de tipo Ramal o Abierto: La red se abre a partir de la fuente de suministro ensucesivos ramales, cada una de las cuales termina en una o varias bocas deincendio.

- Red tipo Anillo o Cerrada: La red se extiende siguiendo el permetro de la superficiea cubrir y cada hidrante es alimentado por lo menos por dos caeras.

- Sistema de Tubera Hmeda: Sistema de tubera hmeda es el que tiene todas sustuberas llenas de agua.

- Sistema de Tubera Seca: Sistemas cuyas tuberas estn normalmente llenas de airey que pueden admitir agua automticamente a travs de una vlvula seca o de otrodispositivo aprobado.

Tabla 1: Alcance de las mangueras

Tipo de RedDimetro de la boca de incendio

45 mm 64 mm

Abierto 20 m 25 mAnillo 30 m 30 m

Nota:

En los ambientes de poca extensin podr reducirse el largode las mangas a menos de 20 m de modo que su radio deaccin cubra toda la superficie.

4.1) Procedimiento a Seguir

Con el fin de determinar la ubicacin fsica de los hidrantes o bocas de incendio se proceder adibujar a escala (1:50 1:100) el local a proteger, incluyendo en el plano a todos los objetos,

mquinas o construcciones internas que puedan obstaculizar el tendido de una manguera, comopor ejemplo las paredes internas que no tengan puertas, aberturas o ventanas a travs de las


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cuales no sea posible pasar una manguera, las mquinas cuyo tamao o caractersticas tambinimpidan el tendido en lnea recta, las estibas, etc.

A continuacin se proceder a determinar la ubicacin de las bocas de incendio cumpliendo enforma simultnea con la totalidad de los siguientes criterios de diseo:

- Los hidrantes se distribuirn en toda la zona a proteger y se ubicarn de manera queninguna parte quede alejada en mayor medida que la que corresponde a cada tipode sistema.

-

Las bocas de incendio se ubicarn con preferencia en el exterior de los edificios, en lascercanas de las puertas o vas de acceso a los locales.

Se ubicarn preferiblemente cerca de las aberturas de acceso a los edificios, sobrelas paredes o columnas exteriores, cuidando que su localizacin no provoquedobleces agudos en los ngulos.

- En las plantas altas, los hidrantes se ubicarn en las inmediaciones de las escalerasde acceso.

- Para fijar el lmite de cobertura de cada hidrante se tendrn en cuenta losobstculos, tales como paredes o tabiques, que dificulten el acceso a las zonas porproteger.

En el trazado del trayecto de la manguera para analizar su alcance, solo se admitir unmximo de 4 (cuatro) giros o pliegues, hasta de 90 cada uno de ellos, por lnea demanguera para rodear un obstculo.

- Las bocas de incendio debern disponerse en forma tal de facilitar el acceso con la lanzaal interior de lugares o recintos cerrados, como por ejemplo stanos, almacenes, etc.,procurando que en su uso no se provoquen dobleces agudos en la manguera.

- En aquellas construcciones que cuenten con un gran nmero de subdivisiones (ej.:

habitaciones, oficinas, etc.) las bocas de incendio se deben colocar de forma tal que laslneas de manguera tengan una ruta de acceso lo ms recta y directa posible respecto atodas y cada una de las subdivisiones.

- Cuando se coloquen los hidrantes en las paredes exteriores y no sea factible cubrir elcentro del edificio, se proceder a instalar otras en el interior del edificio, adosadas alas columnas en lugares donde no se vea entorpecida su utilizacin por la existenciade mquinas, tabiques divisorios, materiales o mercaderas depositadas, etc.

En aquellos edificios o construcciones que tengan una gran superficie cubierta, las bocasde incendio podrn estar ubicadas junto a las columnas interio res.

- Si la distancia que existe entre 2 edificaciones adyacentes es menor a los 10 m, las bocasde incendio se deben instalar de forma tal de poder brindar proteccin a la pared interior

que quede amenazada por la construccin lindera.- Todas las caeras y bocas de incendio que componen una red fija se colocarn de forma

tal que no se encuentren expuestas a sufrir daos por causas fsicas.

- No se deben embutir los ramales de caera que vayan a permanecer secos o vacos enparedes o pilares. Si alguno de estos ramales llegase a presentar una rotura o prdidaque impida su normal funcionamiento, la misma no sera advertida sino hasta elmomento en que el ramal deba ser utilizado, en cuyo caso bien puede ser tarde. Lasroturas en los ramales que permanecen inundados son fcilmente advertibles debido a laaparicin de humedad o agua en la mampostera que rodea al ramal.

- En el caso de las ocupaciones en las que por su naturaleza exista una gran cantidad depersonas a evacuar (ej.: teatros, cines) se pondr especial cuidado en no obstruir las

vas de escape con el funcionamiento de la boca de incendio (con movimien tos depersonal, mangueras, etc.).

- En el caso de stanos se prever la proteccin mediante hidrantes colocados en la


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planta baja; cerca de un boquete abierto en el piso de ex profeso para pasar la lneade mangas.

Un mtodo particularmente til para determinar la ubicacin de las bocas de incendio consiste enir ubicando sobre un plano, que cumpla con las especificaciones mencionadas al principio de esta

seccin, las posiciones de las bocas de incendio. Para ello se procede a determinar la posicin dela primera de las bocas de incendio, ubicando a sta preferentemente en las cercanas de unapuerta o abertura de acceso al local. A continuacin se procede a trazar con un comps un arcode circunferencia con centro en la boca de incendio y abertura igual a la distancia cubierta enforma efectiva por la manguera, medida esta distancia en la escala del plano. Al trazar los arcosde circunferencia se debe prestar atencin a todos los obstculos fsicos que pueden limitar eltendido de las mangueras. Luego se van colocando las distintas ubicaciones de las bocas deincendio, trazando para cada una de ellas el rea efectivamente cubierta.

Cualquiera sea el mtodo que usemos para ubicar los hidrantes, al final del proceso todos lospuntos del local u edificio deben quedar cubiertos por una mangueras asociada a sucorrespondiente boca de incendio.

5) DETERMINACIN DE LA FORMA DE LA RED

Una vez determinada la posicin de las bocas de incendio, se procede a unirlas por medio decaeras determinando la forma de la red (abierta, anillo, anillo con ramificaciones, etc.),adems, se deben ir colocando los accesorios, como ser: vlvulas, manmetros, etc.

Para completar este punto es necesario dibujar en el layout general de la planta la redpropuesta, incluyendo los espacios reservados para ubicar las fuentes de aprovisionamiento,reservas, bombas, etc. y verificar la ausencia de interferencias entre la red y las diversasmquinas y redes de servicios existentes en la planta (p.ej. red elctrica, red de airecomprimido, etc.), pasillos de circulacin, etc.

En el caso de las redes del tipo anillo cerrado la caera podr ser sobreelevada o a nivel. En elcaso en que sea a nivel estar alejada del edificio entre 5 y 10 m para evitar que pueda serdaada por un posible derrumbe. Si la caera est enterrada tambin deber seguir el con tornode los edificios, aunque sern admitidos cruzamientos con parte de las construcciones o vas deacceso siempre y cuando la tapada sea de 1 m como mnimo.

6) DIMETROS DE LAS CAERAS

Primero se debe proceder a determinar el dimetro de las caeras de los ramales dedistribucin y luego a determinar el dimetro de las caeras de alimentacin.

Para determinar los dimetros de las caeras existen dos mtodos: (1) por clculo hidrulico y(2) usando tablas. Para un anteproyecto el usar tablas es aceptable dado que estas ya fueronpensadas de antemano para una velocidad de agua adecuada y para dimetros de caerasestandarizados. Durante el proyecto definitivo se pueden verificar estos dimetros medianteclculos hidrulicos.

El mtodo usado a continuacin es por tablas. Para determinar los dimetros de las caeras sedebe proceder de la siguiente manera:

6.1) Ramales Abiertos

Se procede a ir ubicando en el layout de la red las bocas que se encuentren en los extremos de

cada rama y se comienza a recorrer cada rama en direccin a la fuente de aprovisionamiento deagua.


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Red Abierta Clase II (Hidrante de 1 - 45 mm): El radio de cobertura ser de20 m.

Red Abierta Clase I (Hidrante de 2 64 mm): El radio de cobertura ser de25 m.

Para determinar el dimetro de la caera se deben contar cuantas bocas de incendio quedanaguas abajo del tramo de caera considerado y con ese nmero consultar la Tabla 2.

Tabla 2: Dimetro nominal de la caera expresado enpulgadas (para SCH 40)

Cantidad dehidrantes (*)

Hidrantes de 1 "de dimetro

Hidrantes de 2"de dimetro

1 2" 2 "

2 2 3"

3 3" 3"4 3" 3"

5 3" 3 "

6 3" 3 "

7 3 4"

8 3 " 4"

(*) Aguas abajo del tramo de caera

6.2) Red de Anillo Clase I (Hidrante de 2 64 mm)

Cada anillo tendr vlvulas manuales en lugares estratgicos, de manera que en caso derotura de un sector del anillo, el agua pueda fluir por otra parte, evitndose la anulacin dela instalacin en su totalidad.

Se colocarn hidrantes de incendio ubicados estratgicamente para que ninguna parte delestablecimiento quede a una distancia mayor que 50 m de un hidrante.

En todos los casos, los hidrantes sern exteriores al edificio, salvo cuando no seaconveniente por la inexistencia de accesos, en cuyo caso tambin se colocarn hidrantes enel interior sobre la pared perimetral.

Cuando los hidrantes del anillo cerrado no cubran la totalidad de la zona por proteger, secolocarn en el interior no cubierto de dicha zona, hidrante de incendio para cubrir con un

radio de 25 m.La caera de los anillos ser externa a los edificios cuando sea a nivel o sobreelevada delsuelo, y estar alejada entre 5 m y 10 m para evitar ser daada por un eventual derrumbe.

Cuando se trate d caera enterrada seguir el contorno de los edificios, aunque seadmitirn cruzamientos con parte de las construcciones siempre que la profundidad mnimasea de 1 m.

Redes Tipo Anillo Sin Ramificaciones

El dimetro mnimo para la caera del anillo es de 4" considerando un mximo de 8bocas operando en forma simultnea en el anillo. Si en la peor hiptesis de siniestroplanteada se calcula que se utilizarn en forma simultnea 9 o ms bocas de incendioentonces se debern dimensionar la caera del anillo como si esta fuese una caera dealimentacin. Las bajadas a las bocas de incendio deben hacerse utilizando caera de


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2" de dimetro como mnimo para las bocas simples y caera de 3" para las bocasdobles.

Redes Tipo Anillo Con Ramificaciones

Para dimensionar los dimetros de las caeras correspondientes a las ramificaciones sedebe proceder de la misma forma que con el dimensionamiento de los ramales abiertos(Tabla 3). Para dimensionar la caera del anillo proceda a considerarlo como unacaera de alimentacin.

6.3) Caera Alimentadora

Se define como caera alimentadora, para las redes instaladas en industrias oestablecimientos similares, a la porcin o tramo de caera, perteneciente a la red, cuyafuncin es la de transportar agua para ms de 8 bocas de incendio.

Si un tramo de caera alimentadora suministra agua, en forma simultnea, a una red de

rociadores y a bocas de incendio, cada conexin que se realice desde la caeraalimentadora hasta una seccin de rociadores debe contar con una vlvula individual decontrol, del mismo dimetro que la caera de conexin sobre la cual est montada. Estetipo de caeras alimentadoras reciben el nombre de caera alimentadora combinada.

Para dimensionar los dimetros de las caeras de alimentacin proceda a ubicar en el layout dela red el extremo de la caera de alimentacin que se encuentra ms alejado de la fuente deagua. Para determinar el dimetro de la caera alimentadora en un tramo en particular, sedebe comenzar a recorrer la caera de alimentacin en direccin hacia la o las fuentes desuministro y contar cuantos ramales (que puedan llegar a ser utilizados en forma simultneadurante un incendio) quedan aguas abajo del tramo de caera considerado y con ese nmeroconsultar la tabla 3.

Tabla 3: Dimetro nominal de la caera alimentadoraexpresado en pulgadas (para SCH 40)

Cantidad de ramales aguasabajo de la caera de

alimentacin

Dimetro del tramo decaera alimentacin

1 ramal 4"

2 ramales 5"

3 ramales 6"

4 ramales 8"

5 ramales 8"6 ramales 8"

7 ramales 8"

6.4) Caera Elevadora

Se define como caera elevadora para los edificios de plantas mltiples, a la porcin otramo de caera, perteneciente a la red, cuya funcin es la de transportar agua en sentidovertical para alimentar a una parte o seccin de la red, a travs de uno o varios niveles.

Si un tramo de caera elevadora alimenta en forma simultnea a una red de rociadores(sprinklers) y a bocas de incendio, cada conexin que se realice desde la caera deelevacin hasta una seccin de rociadores debe contar con una vlvula individual de control,


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del mismo dimetro que la caera de conexin sobre la cual est montada. Este tipo decaeras elevadoras reciben el nombre de caera elevadora combinada.

Clase I y III

Las tomas fijas que no superen los 30,5 metros de altura deben tener un dimetromnimo de 4. Las tomas fijas situadas por encima de los 30,5 metros de alturadeben tener un dimetro mnimo de 6, pudiendo ser los ltimos 30,5 metros de 4.

Las tuberas que se utilizan tanto para sistemas de rociadores como para lasconexiones de mangueras, deben tener un dimetro mnimo de 6, conindependencia de la altura.

Clase II

Las tomas fijas que no superen los 15 metros de altura deben tener un dimetromnimo de 2. Las tomas fijas situadas por encima de los 15 metros de altura debentener un dimetro mnimo de 2.

7) RESERVA DE AGUA Y CAUDAL DE BOMBEO

7.1) Reserva de Agua

La demanda de agua y por consiguiente el volumen de la reserva dependen del tamao ynmero de frentes de fuego que se espera tener que combatir en un incendio, del nmero demangueras necesarias para tal fin y del tiempo necesario para apagarlo. Todos estos factores seencuentran largamente influenciados por las condiciones del edificio o planta a ser protegida,por lo cual, antes de decidir sobre la naturaleza y el tamao del suministro o reserva de agua,

es necesario hacer una estimacin muy cuidadosa del nmero de lneas o mangueras que sernnecesarias para poder brindar una proteccin efectiva tanto del exterior como del interior de laedificacin.

La duracin de la reserva de agua puede llegar a verse incrementada por condiciones especialescomo las indicadas a continuacin:

- Areas relativamente inaccesibles o lejos de fuentes de puntos externos de abastecimientoo de bomberos externos.

- Fuegos persistentes (ej.: combustin de plsticos envasados a granel).

- Ausencia de drenaje para ocupaciones que alberguen lquidos de bajo punto de

inflamacin momentneo (flash point). Si el lquido no puede ser barrido a un drenaje oahogado con espuma entonces se debe aguardar hasta que el mismo se consuma, lo cualdepende de la cantidad de lquido presente. Por lo tanto si bien el incendio puede llegar aestar fsicamente confinado es necesario contar con una reserva adecuada de agua con elfin de enfriar el resto de la estructura, mercaderas o maquinarias que se encuentrenamenazadas por el calor producido por el foco de incendio.

Para calcular el volumen mnimo de la reserva de agua es necesario multiplicar la duracinmnima de la reserva de agua por el caudal estimado para la red de incendio en funcionamiento.

7.2) Caudal de Funcionamiento

Para estimar el caudal de la red de incendio en funcionamiento (Caudal nominal de la red dehidrantes) es necesario sumar los caudales de las bocas de incendio que pueden llegar a ser


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vaQ

donde:

Q = caudal (m3/s)a = seccin (m2)

v = velocidad (m/s)

siendo:

ghv 2

vPh 102,0

reemplazando nos queda:

vPdQ 2

066,0

donde:

Q: caudal (l/mim)

d: dimetro interior (mm)pv: presin de velocidad (kPa)

Las ecuaciones anteriores suponen que: (1) el chorro es continuo y del mismo dimetro queel orificio de salida y (2) que la totalidad de la altura se convierte en presin de velocidad,uniforme en toda la seccin. Pero este es un caso terico al que no se llega nunca, como sever en la explicacin siguiente.

7.4) Coeficiente de Descarga

La frmula anterior es ideal pues no considera la realidad de la descarga de un fluido por unorificio. En la realidad la velocidad y el dimetro sufren variaciones que son tenidas encuenta por sendos coeficiente que se introducen en la frmula para corregirla.

7.4.1) Coeficiente de velocidad

En condiciones reales con lanzas u orificios, la velocidad, considerada como velocidad mediaen toda la seccin del chorro, a veces es algo inferior a la velocidad calculada a partir de lapresin. Esta reduccin se debe al rozamiento del agua contra la lanza u orificio y a laturbulencia dentro de la lanza u orificio y se expresa mediante un coeficiente de velocidadcv. Los valores de cvse calculan mediante pruebas de laboratorio. Cuando las lanzas estnbien diseadas, este coeficiente es casi constante y aproximadamente igual a 0,98.


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7.4.2) Coeficiente de Contraccin

Al salir el agua por un orificio se contrae para formar un chorro cuya seccin es inferior aldel orificio. La contraccin es completa en el plano a, que est situado a una distancia delplano del orificio aproximadamente igual a la mitad del dimetro del chorro.

Esta diferencia se contempla mediante un coeficiente de contraccin cc. Para orificios conaristas vivas, su valor es aproximadamente de 0,62.

7.4.3) Coeficiente de Descarga

Los coeficientes de velocidad y contraccin se combinan como un solo coeficiente dedescarga denominado cd:

cvd ccc

Por consiguiente, la ecuacin bsica del caudal se puede escribir as:

vd pdcQ 2066,0

El coeficiente de descarga cdse define como la relacin entre la velocidad de descarga real

y terica. Para un orificio o lanza especfica, los valores de cd se calculan medianteprocedimientos normalizados de ensayo a partir de esta definicin.


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Existen coeficientes de descarga para la salida del agua a travs de hidrantes, lanzas demangueras, rociadores automticos y otros orificios corrientes de proteccin contraincendios.

En la tabla 5 se incluyen los valores representativos de esos coeficientes de descarga. Comoantes, estos coeficientes slo se aplican cuando sale agua por todo el orificio o lanza con un

perfil de velocidad razonablemente uniforme.

Tabla 5: Coeficientes de descarga tpicos de lanzas de chorro compacto

Tipo de Orificio cdRociador normal medio (dimetro nominal 1/2) 0,75

Rociador normal medio (dimetro nominal 17/32) 0,95

Rociador normal medio (dimetro nominal 0,64) 0,90

Orificio normalizado (aristas vivas) 0,62

Lanza de bordes lisos, en general 0,96 - 0,98

Tubos ajustables Underwriter o similares 0,97Lanzas de diluvio o de divergencia 0,997

Tubera abierta lisa y bien redondeada 0,90

Tubera abierta, abertura con rebabas 0,80

Boca de hidrante con salida lisa y bien redondeada, a pleno caudal 0,90

Boca de hidrante con aristas vivas 0,80

Boca de hidrante con salida cuadrada que se introduce en el cuerpo delhidrante

0,70

7.5) Caudal para Caera Elevadora

Clase I y III

El caudal mnimo para la caera elevadora ms alejada hidrulicamente ser de1.893 l/min. El caudal mnimo para las caeras elevadora adicionales ser de 946l/min por cada caera elevadora, el total no exceder los 4.731 l/min.

Procedimiento hidrulico del clculo

Calculado hidrulicamente el dimetro de las caeras elevadoras sernbasados en el abastecimiento de 946 l/min, en cada una de las dos

conexiones ms altas de la toma hidrulicamente ms remota.La tubera comn ser calculada para proporcionar el caudal requerido paratodas las caeras elevadoras conectadas, con tal que la tubera de la fuenteno exceda los 4.731 l/min.

Clase II

El caudal mnimo para caera elevadora ms alejada hidrulicamente ser de 379l/min. El caudal adicional no ser requerido donde se proporciona ms de unacaera elevadora.


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Procedimiento hidrulico del clculo

Calculado hidrulicamente el dimetro de las caeras elevadoras sernbasados en el abastecimiento de 379 l/min, en la conexin hidrulicamentems remota en la caera elevadora. Las caeras elevadoras sern calculadaspara proporcionar 379 l/min.

Para sistemas combinados

Para un sistema combinado en un edificio equipado parcialmente con rociadoresautomticos, el caudal requerido ser aumentado en una cantidad igual a lademandada hidrulicamente calculada a 568 l/min del rociador para las ocupacionesligeras del peligro, o por 1.893 l/min para las ocupaciones ordinarias del peligro.

8) PRESIONES EN LOS HIDRANTES

Al disear la red de incendio es necesario tener en cuenta las presiones mnimas y mximas de

funcionamiento para las bocas de incendio. En funcin del tipo de riesgo del local debe definirsequ tipo de boquilla ser necesario colocar en cada lanza.

Una vez definida la presin mxima de los hidrantes, hay que identificar a los hidrantes msdesfavorable, tanto sea por ser el ms alejado de la sala de bombas, como aquel que tienemuchos accesorios en el camino o una suma de estos, adems, por ser el hidrante donde setiene que alcanzar mayor presin de salida del agua por razones tcnicos u operativas.

La presin a la salida de la bomba deber ser calculada hidrulicamente, y ser aquella quesumando la prdida de carga para llegar al hidrante ms desfavorable ms la presin deoperacin del hidrante, nos d el valor ms alto.

PresinClase I(bar)

Clase I(bar)

Presin mxima a no exceder enningn punto del sistema

24

Presin mxima conexin manguera 12 7

Presin mnima conexin manguera 7 4,5

9) DETERMINACIN DE LA PRESIN NOMINAL EN LA IMPULSIN

El clculo hidrulico completa el diseo del sistema, permitiendo determinar sus condicionesde funcionamiento reales y efectuar las modificaciones o ajustes que sean necesarios.

Los pasos bsicos a dar son:

- Seleccin de la zona del establecimiento ms desfavorable hidrulicamente.

- Clculo de la prdida de presin desde la zona ms desfavorable hasta la acometida dela red general de incendios o del abastecimiento de agua.

En el clculo pueden distinguirse dos partes:

- El clculo hidrulico de las mangueras: partiendo de la presin en la boca deconexin, se determinan el caudal y la prdida de carga en el conjunto

manguera/lanza.


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10) PROBLEMA RESUELTO DE ANTEPROYECTO DE RED DE HIDRANTES

Partimos del plano en planta de un galpn de uso industrial, por ejemplo un depsito demercaderas de uso mltiples.

ETAPA 1: DISEO DE LA RED DE INCENDIOS

Paso 1: Ubicar Hidrantes

Paso 1.1:Ubicar hidrantes en los accesos al galpn.


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Diseo en forma de anillo con bifurcaciones internas

Anlisis de un problema de bifurcacin

En el siguiente diagrama podemos ver la conexin de un ramal desde anillo de tanques paraalimentar a una oficina. Dado que las oficinas son de bajo riesgo esta conexin es aceptabledesde el punto de vista de la fiabilidad.


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Paso 3: Determinar dimetro de las caeras.

Para unir los hidrantes con caeras, primero debemos definir la clase de servicio de nuestrared de incendios. Podemos optar entre Red de Incendios Clase I, II o III. Cada una de estasclases tiene presiones, dimetro y caudales distintos.

Ejemplo para una Red Clase I Tipo Ramal

Diseo de los dimetros de las caeras para alimentar los hidrantes del siguiente esquemade una red de incendios del tipo ramal de Clase I.

Caera que une al hidrante 1. Se empieza por el hidrante ms extremo, en este caso por lacaera que une al hidrante 1. Las cantidad de hidrantes que alimenta est caera es uno.Aplicando la Tabla 2 surge que el dimetro de la caera para una red Clase I es de 2 .


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Caera que une al hidrante 2. Las cantidad de hidrantes que alimenta est caera es dedos. De la Tabla 2 surge que para alimentar a dos hidrantes, el dimetro de la caera parauna red Clase I es de 3.


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Caera que une al hidrante 3. Las cantidad de hidrantes que alimenta est caera es detres. De la Tabla 2 surge que para alimentar a tres hidrantes, el dimetro de la caera parauna red Clase I es de 3.


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Caera que une al hidrante 6. Las cantidad de hidrantes que alimenta est caera es deseis. De la Tabla 2 surge que para alimentar a seis hidrantes, el dimetro de la caera parauna red Clase I es de 3.


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Siguiendo el esquema, el resto de la instalacin queda:


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Ejemplo para una Red Clase I Tipo Anillo

Diseo de los dimetros de las caeras para alimentar los hidrantes del siguiente esquemade una red de incendios del tipo anillo de Clase I.

Anillo de 8 hidrantes

Como se trata de un anillo de 8 hidrantes el dimetro que le corresponde a todo el anillo esde 4.

Anillo de 10 hidrantes

Si partimos de la base que se usarn como mximo 8 hidrantes, entonces estamos en elcaso anterior y el dimetro de todo el anillo es de 4, pero si usamos la hiptesis de que vana ser usados los diez hidrantes, entonces el clculo se hace considerando al anillo como unacaera de alimentacin, y por consiguiente se usa la Tabla 3. Diez hidrantes corresponde ados caeras de alimentacin, si partimos de la base que un ramal puede tener como

mximo hasta ocho hidrantes.


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Calculo de las caeras de alimentacin


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Paso 4: Ubicar el hidrante ms desfavorable hidrulicamente

Este paso es muy importante para poder realizar el estudio de prdida de carga. En nuestroejemplo el mismo es a simple vista el hidrante Nro. 7. En caso de dudas sobre si el hidrante1 pudiera ser el ms desfavorable hidrulicamente, se debe proceder a hacer a hacer elestudio de prdidas de carga de las dos situaciones.

Paso 5: Definicin Aspectos Constructivos Bsicos

Debemos definir algunos aspectos bsicos de nuestra red de incendios como por ejemplo,altura de la caera, es decir, si va a estar enterrada, a nivel del suelo (unos 50 a 75 cm) oen altura. La distancia de separacin entre la pared del galpn y la red. Como vamos a

cruzar la calle, los portones, los pasos peatonales, etc., en estos casos podemos optar porhacerlo mediante un puente en altura o enterrada.

Paso 6: Dibujo isomtrico de la red de incendios

Dibujar el isomtrico del trayecto del agua, desde el hidrante hidrulicamente msdesfavorable hasta la bomba de incendios. Esto es importante para poder visualizar enforma simple el trayecto del agua y de los accesorios que se encuentra en el camino.


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ETAPA 2: CLCULO DE PRDIDA DE CARGA

Paso 7: Dividir el Trayecto en Tramos

Dividir el trayecto en tramos donde cambia el dimetro de la caera o el caudal de bombeopara poder aplicar la frmula de Hazen-Williams.


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Paso 8: Clculo de longitud equivalente de los accesorios

En este caso por razones didcticas haremos un desarrollo paso por paso, pero en la

prctica real conviene el uso de tablas de resmenes como por ejemplo la siguiente:

TramoN

Codo90 T

ReduccinVlvulaComp. Leq Acc Lreal Leq Total

1/4 1/2 3/4

Tramo 1

Tramo 2

Tramo 3

Tramo 4

Tramo 5

Tramo 6


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Tramo 1

Codo 90 2 = 1 1,80 x 1,32 = 2,376 mTe 2 = 1 3,7 x 1,32 = 4,884 mReduccin 3 a 2 = 1 0,610 m

__________Leq accesorios 7,87 m

Lreal 44,00 m__________

Leq Tramo 1 51,87 m


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Tramo 2

Codo 90 3 = 1 2,1 x 1,32 = 2,772 m__________

Leq accesorios 2,772 mLreal 40,000 m

__________

Leq Tramo 2 42,772 m

Tramo 3

Sin accesoriosLeq accesorios 0,0 m

Lreal 20,0 m_________

Leq Tramo 3 20,0 m


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Tramo 4

Reduccin 3 a 3 = 1 0,79 m______________

Leq accesorios 0,79 mLreal 30,00 m

_______________

Leq Tramo 4 30,79 m

Tramo 5

Codo 90 3 = 1 2,40 x 1,32 = 3,168 mReduccin 5 a 3 = 1 0,910 mVlvula 3 = 1 0,30 x 1,32 = 0,396 m

_________Leq accesorios 4,474 mLreal 10,000 m

_________



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Tramo 6

Codo 90 5 = 2 3,70 x 1,32 x 2 = 9,768 mTe 5 = 1 7,6 x 1,32 = 10,032 mVlvula 5 = 1 0,60 x 1,32 = 0,792 m

___________Leq accesorios 20,592 mLreal 74,500 m

___________


Paso 9: Clculo de Prdida de Carga por Tramo (p/m) y Prdida Total

Para el clculo de la perdida de carga por tramo usaremos la frmula de Hazen-Williams.

87,485,1

85,1

51005,6)/(/dc

QxmbarmP

Para este caso, usaremos una tabla para facilitar el orden del informe.

Tramo N Q(l/min)

(mm) P/m(bar/m)

LeqTotal(m) Ptotal(bar)

Tramo 1 500 63,5 0,011 51,870 0,57

Tramo 2 750 76,2 0,009 42,772 0,38

Tramo 3 1.000 76,2 0,016 20,00 0,32

Tramo 4 1.250 76,2 0,024 30,79 0,74

Tramo 5 1.750 88,9 0,021 14,474 0,30

Tramo 6 4.000 127 0,017 95,092 1,62

3,93


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ETAPA 3: PARMETROS FUNCIONALES

Paso 10: Determinacin de la presin en la bomba o presin nominal

Pnominal= Phidrante ms desfavorable+ Prdida

Pnominal= 7 bar + 3,93 bar = 10,9 bar

Pas 11: Determinacin del caudal de bombeo o caudal nominal

Cantidad de Hidrantes a usar en forma simultnea = 4

Caudal asignados a los hidrantes = 2 a 250 l/min y 2 a 500 l/min

Qnominal= 2 x 250 l/min + 2 x 500 l/min = 1.500 l/min

Paso 12: Punto nominal de BombeoPnominal= 10,9 bar = 111 mH2O

Qnominal= 1.500 l/min = 25 l/s

Paso 13: Reserva de H2O

Reserva = Qnominalx Tiempo autonoma de la red

Reserva = 1.500 l/min x 2 hs x 60 min/hs

Reserva = 180.000 litros = 180 m3

ETAPA 4: SELECCIN DE LA BOMBA

Paso 14: Seleccin del Modelo de Bomba

Partimos de la base que ya sabemos la marca de la bomba y el tipo de bomba, que paranuestro caso ser una bomba centrfuga de eje horizontal partida horizontalmente paraservicio de incendio.


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Bomba seleccionada: Marca ideal.Modelo: CPS 80-300 rodete 295.


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Paso 15: Verificacin de la Bomba


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Paso 16: Potencia de la Bomba

Paso 17: Seleccin del Motor


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Paso 18: Reclculo de Qnomy Pnoma las nuevas RPM del motor

1

1

22 Q

n

nQ 25

450.1

480.12 Q

52,252

Q

1

2

1

22 H

n

nH

118

450.1

480.1 2

2

H

1232 H

Paso 19: Clculo del Rodete Torneado


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36 Diseno Sistema Hidrantes Fijos 2a Edicion Julio2011

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