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Instalación de espuma de baja expansión, simulación (CIH).

En este f2f (vídeo de face2fire) explico como simular una instalación de espuma de baja expansión, vista en un post anterior, con el software CIH Bomberos (cálculo de instalaciones hidráulicas para bomberos versión 3.1).

El f2f muestra todas las partes esenciales de la instalación así como los parámetros a tener en cuenta para generar una espuma de calidad siguiendo los datos técnicos de cada elemento y valorando la instalación según las condiciones de aplicación.

Sin duda un vídeo muy interesante para aquellos que os estáis iniciando en el cálculo de instalaciones hidráulicas o para el personal de diferentes cuerpos de bomberos, ya que puede ser de gran ayuda para entender distintos conceptos sobre este apasionante tema.

Si os interesa este tema os dejo los enlaces de las siguientes categorías:

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Superbomberos, ¿dónde está el límite?

Es impresionante como avanza la tecnología, en un artículo anterior os hable sobre un prototipo que de bombero que se estaba desarrollando en Estados Unidos, pues bien, el artículo de hoy seguro que tampoco os deja indiferentes.

Sabemos que la DARPA está construyendo exoesqueletos para los soldados, mientras tanto la NASA está probando algunos para los astronautas y en la Universidad Monash (en Australia) se ha diseñado un exoesqueleto conceptual para ser usado por los bomberos durante sus labores.

Los bomberos son conocidos por tener un gran físico, ya que la naturaleza del trabajo lo requiere en muchas situaciones. Lo que nos proponen, es un exoesqueleto que convierte a los bomberos en auténticas máquinas para trabajar en situaciones extremas.

¿Qué es un exosqueleto?

El exoesqueleto (del griego ἔξω, éxō «exterior» y σκελετός, skeletos «esqueleto») es el esqueleto externo continuo que recubre, protege y soporta el cuerpo de un animal, hongo o protista. Un exoesqueleto o dermoesqueleto recubre toda la superficie de todos los animales del filo artrópodos (arácnidos, insectos, crustáceos, miriápodos y otros grupos relacionados), donde cumple una función protectora, de respiración y otra mecánica, proporcionando el sostén necesario para la eficacia del aparato muscular.

Los exoesqueletos artificiales

Los humanos han usado durante mucho tiempo las armaduras como exoesqueletos artificiales para su protección, especialmente en combate.

Exoesqueleto 4

Las ortesis son una forma médica limitada de exoesqueleto. Una ortosis es un mecanismo que acoplado a una pierna, o al torso, permite mejorar o corregir el comportamiento de esa pierna o de la espina dorsal. Una prótesis de pierna es un dispositivo que subsituye la parte faltante de una pierna. Si la prótesis forma su propia cubierta, se considera exoesqueletal. Si la estructura y el mecanismo son usados de manera interna y está cubierto de un material blando y no estructural, se considera una prótesis endoesqueletal.

Los exoesqueletos mecánicos han comenzado a ser usados con propósitos médicos e industriales, saltando del terreno de la ciencia-ficción, pero aún se encuentran en estado de prototipo.[cita requerida] No obstante, el gobierno de los EEUU ha financiado con 50 millones de dólares un proyecto para integrar exoesqueletos mecánicos a unidades de Marines, con propósito de aumentar su rendimiento.

Características del exoesqueleto para bomberos

Este modelo de exoesqueleto permite al portador levantar cargas de 91 Kg con apenas esfuerzo y mantener este  durante un tiempo prolongado ya el diseño de la armadura dirige todo el peso soportado al suelo.

Durante las 2h de autonomía que tiene su batería de litio, el bomberos se convierte en una especie de robofire, capaz de subir 40 pisos cargados sin apenas esfuerzo o rescatar a una víctima y trasladarla a lugar seguro sin que apenas se resienta su físico.

Exoesqueleto 1

 

Al invento se le pueden incorporar varias clases de gadgets según la misión que vayamos a realizar, por ejemplo en la foto de arriba se incorpora un lanza de agua de alta presión para poder atacar incendios.

El peso del exoesqueleto ronda los 23 Kg y tiene 1,6m de altura aproximadamente, lo más interesante es que cuando no se usa el equipo se pliega y puede ser guardado en una caja en interior del camión de bomberos.

El control del aparato se realiza mediante unos joysticks incorporados en las muñecas y sensores, enviando las señales a una centralita que se encuentra debidamente protegida en la parte trasera.

 

Exoesqueleto 3

 

 ¿Qué opinas sobre este tema?, deja tus comentarios en el blog e inicia un debate.

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Primer punto a tener en cuenta en fuegos de edificaciones con estructuras de acero (2/11)

El tiempo

Tic, tac, tic, tac…La sirena suena y los bomberos se dirigen rápidamente hacia el incendio, pero…¿sabemos cuanto tiempo lleva el incendio en marcha?.

Esta es una cuestión muy importante que tenemos que tener en cuenta cuando actuemos en incendios de edificios con estructura de acero.

Nosotros podemos saber aproximadamente el inicio  del incendio, pero esto va a depender de si este ocurre por la mañana, por la tarde o por la noche. Sin lugar a dudas, nos va a resultar más difícil estimar el tiempo que un incendio lleva en marcha por la noche, ya que es más complicado de detectar debido que la gente duerme a esas horas y nos tendremos que fiar del correcto funcionamiento de los sistemas contraincendios y de la vigilancia externa.

Pero…¿cómo prevenir un accidente y salvar nuestra vida en construcciones con estructura de acero?, ¿de que va a depender?.

En primer lugar, voy a analizar la composición del acero para que podamos entender como se comporta este material en ambientes con elevadas temperaturas.

Análisis de la composición del acero

Resistencia a la deformación

La resistencia de los materiales a alta temperatura se expresa generalmente en términos de su «resistencia a la deformación» – la capacidad del material para resistir la deformación durante la exposición a largo plazo a una temperatura alta. En este sentido el acero inoxidable austenítico es particularmente bueno y permite su utilización en un rango de temperaturas bastante amplio. Las versiones bajas en carbón de los grados estándar de austenita (Grados 304L y 316L) tienen una fuerza reducida a altas temperaturas por lo que no son generalmente utilizados para estructuras que van a trabajar a altas temperaturas. Las versiones «H» de cada grado (ej 304H) tiene altas concentraciones de carbón para estas aplicaciones, lo cual incrementa considerablemente su resistencia a la deformación. Los grados «H» son específicos para ser utilizados en estructuras que van a soportar elevadas temperaturas.

Aunque los aceros inoxidables dúplex tienen una buena resistencia a la oxidación debido a su alto contenido de cromo, se comportan de manera más frágil si se expone a temperaturas superiores a 350 ° C, por lo que se limita a las aplicaciones por debajo de estas temperaturas.

Tanto la fase martensítica como las familias de aceros inoxidables templados tienen altas resistencias obtenidas mediante tratamientos térmicos, la exposición de estos grados a temperaturas superiores a sus temperaturas de tratamiento térmico dará lugar a una debilitación permanente, por lo que estos grados rara vez se utilizan a temperaturas elevadas.

Estabilidad estructural

El problema del límite de precipitación del grano de carburo aparece con la corrosión intergranular. Este fenómeno se produce cuando algunos aceros inoxidables están expuestos en el servicio a temperaturas de 425-815 ° C, lo que afecta en una reducción de la resistencia a la corrosión que puede ser significativa. Debe considerarse evitar el uso de grados estabilizados como grado 321 o grados bajos en carbono «L» cuando se vayan a dar estas condiciones.

Un problema adicional que algunos aceros inoxidables tienen en aplicaciones de alta temperatura es la formación de la fase sigma. La formación de la fase sigma en los aceros austeníticos depende del tiempo de exposición y la temperatura alcanzada y es diferente para cada tipo de acero. En general, el acero inoxidable de grado 304 es prácticamente inmune a la formación de la fase sigma, pero no es lo mismo en grados con altos contenidos de cromo (Grado 310), molibdeno (Grados 316 y 317) o con un mayor contenido de silicio (grado 314). Estos grados son todos propensos a la formación de fase sigma si se expone durante largos períodos a una temperatura de aproximadamente entre 590 a 870 ° C.La fragilización de la fase sigma se produce con la formación de un precipitado en la microestructura del acero durante un largo período de tiempo dentro de este rango de temperatura en particular. El efecto de la formación de esta fase es hacer que el acero sea extremadamente frágil y  el fallo de este puede ocurrir debido a la rotura frágil. Una vez que el acero se ha convertido en fase sigma fragilizada es posible recuperarlo mediante el calentamiento del acero a una temperatura por encima del rango de temperatura de formación de sigma, sin embargo, esto no siempre es práctico. Debido a que la fragilización de la fase sigma es un serio problema con el alto grado de silicio 314, ahora es impopular y en gran parte sustituido por aleaciones ricas en níquel o por aceros inoxidables resistentes a la fragilización de la fase sigma, en particular 2111HTR (UNS S30815). El Grado 310 es también bastante sensible a la formación de fase sigma en el rango de temperaturas de 590-870 ° C, por lo que este grado puede no ser adecuado para la exposición a este intervalo de temperaturas siendo el Grado 321 una mejor opción a valorar.

En el siguiente vídeo podemos ver como la estabilidad estructural es afectada a causa de las altas temperaturas colapsando finalmente.

[youtube]8XMTALBYRNA[/youtube]

Factores ambientales

Otros factores que pueden ser importantes en el uso de los aceros para aplicaciones de alta temperatura y resistencia son la carburación y la sulfuración. Los gases producidos por el azufre bajo condiciones reductoras pueden acelerar en gran medida el ataque a las aleaciones de acero inoxidable con alto contenido de níquel. En algunos casos, el Grado 310 ha dado un servicio razonable, en otros grados como el S30815, un contenido de níquel inferior es mejor, pero en otros, una aleación de níquel-totalmente libre es superior. Si los gases que llevan azufre están presentes en condiciones reductoras, se sugiere que los especímenes de prueba piloto se estudien primero bajo condiciones similares para determinar la mejor aleación.

Expansión térmica

Una propiedad adicional que puede ser relevante en aplicaciones de alta temperatura es la expansión térmica del material en particular. El coeficiente de expansión térmica se expresa en unidades de cambio proporcional de la longitud para cada grado de incremento en la temperatura, por lo general x10-6 / º C, m / m / ° C, o x10-6cm/cm / ° C, n estas son unidades equivalentes. El aumento de la longitud (o el diámetro, espesor, etc) se puede calcular fácilmente multiplicando la dimensión original por el cambio de temperatura por el coeficiente de expansión térmica. Por ejemplo, si una barra de 3 metros de largo de El grado 304 (coeficiente de expansión 17.2 micras / m / ° C) se calienta desde 20 ° C a 200 ° C, la longitud aumenta por:

3.00 x 180 x 17.2 = 9288 μm = 9.3 mm

Como dato interesante decir que el coeficiente de expansión térmica de los aceros inoxidables austeníticos es más alto que para la mayoría de otros tipos de acero.

 

Análisis del test de Cardington

En la diapositiva 31, podemos ver que la temperatura máxima es alcanzada en 57 minutos, si conozco exactamente cuando ha empezado el fuego, puedo saber aproximadamente cual es la situación en la que puedo encontrar la estructura a la llegada al lugar del incendio. Pero si no conozco este dato y tengo que entrar en el interior de la construcción a rescatar a alguien, ¿cómo puedo hacer esto con seguridad?, tendré que aprender a leer las señales que me proporciona la estructura.

Thermo-cameras

Las cámaras térmicas son herramientas comúnmente utilizadas en los servicios de bomberos y podemos hacer uso de esta magnífica ayuda para analizar en que situación se encuentra la estructura.

La diapositiva 32 muestra cómo podemos identificar cuando una estructura está en proceso de calentamiento o de enfriamiento. En la estructura, las uniones van a ser los puntos que más tarden en calentarse y los últimos en enfriarse, por lo tanto al llegar al lugar del incendio podemos determinar en que fase nos encontramos. Además, con la ayuda de la cámara térmica podemos obtener la temperatura de los pilares y vigas y determinar con estos datos, como puede verse afectada la estructura.

Pero esto no va a ser suficiente para determinar  la seguridad en el interior de la estructura, hay otros factores que tendremos que ser capaces de evaluar para garantizar el éxito en esta clase de emergencias, que analizaremos en las próximas entradas.

Si te ha gustado la entrada deja tu comentario para hacer un feedback.

 

Source: Atlas Steels Australia

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10 puntos a tener en cuenta en fuegos de edificaciones con estructuras de acero. (1/11)

 

The Cardington Fire Tests fueron una serie de test a gran escala realizados en estructuras reales de acero en el pueblo de Cardington, Bedfordshire, England.

Fundado por el secretario de estado para el medio ambiente, transporte y las regiones asociadas en tecnología, El  BRE, centro de ingeniería para la seguridad del fuego (anteriormente grupo de fuego en estructuras) en la universidad de Edinburgo, llevo a cabo esta serie experimental en el año 200. Despues del test, el grupo llevó a cabo extensos estudios computacionales y analíticos del comportamiento de estructuras de materiales compuestos de armazón de acero en caso de incendio. Este trabajo fue realizado en colaboración con el Grupo Corus y el Imperial College de Londres.

En el siguiente video se puede ver una secuencia de la prueba en 2003.

[youtube]iFhjTUuD5Vc[/youtube]

 

La siguiente presentación muestra un resumen del trabajo realizado y cuáles son los puntos a tener en cuenta en esta investigación. A pesar de que la presentación está realizada en inglés, no contiene mucho texto y este no supone un obstáculo para la comprensión del tema.

 

Esta investigación es muy importante para los servicios de bomberos, ya que podrían calcular aproximadamente el tiempo que pueden permanecer en su interior antes de que esta colapse, en caso de que fuera necesario. Pero ,¿cuáles son los puntos principales que se deben analizar antes de abordar este tipo de intervención?. Deja tu comentario.

 

Links: Cardington test reports The Cardington and Broadgate Fires.