+ All Categories
Home > Documents > Lakeside Fire District · Fireground Hydraulics Lakeside Fire District Fireground Hydraulics Manual...

Lakeside Fire District · Fireground Hydraulics Lakeside Fire District Fireground Hydraulics Manual...

Date post: 17-May-2018
Category:
Upload: truongthien
View: 225 times
Download: 2 times
Share this document with a friend
58
Fireground Hydraulics Lakeside Fire District Fireground Hydraulics Manual (Revised February, 2013)
Transcript

Fireground Hydraulics   

     

Lakeside Fire District Fireground Hydraulics Manual 

(Revised February, 2013) 

                    Fireground Hydraulics DETERMINING PUMP DISCHARGE PRESSURE                                                                                                 

 PUMP DISCHARGE PRESSURE  Pump discharge pressure is the amount of pressure in pounds per  square inch (psi) indicated on the pressure gauge or any given  discharge gauge. Visualize running the pump on a fire engine . While  standing at the pump panel, you increase the throttle which raises the the engine rpm and you notice the pressure gauge at the pump panel increase from 50 psi to 100 psi. This is energy created by the pump which makes the water move through the plumbing on the fire engine. The pump pressure is reflecting the amount of pressure being developed at the discharge side of the fire pump and what pressure is available to the discharge outlets on the fire engine.  In fireground hydraulics, the basic formula for pump discharge pressure is:  Pump Discharge Pressure = Nozzle Pressure + Total Friction Loss. It is expressed in this equation:  

          PDP = NP + TFL  The pressure registering on the pump pressure gauge will not be the same at the nozzle because energy (pressure) is being used up overcoming friction within the fire hose. Friction loss is determined by recognizing that water, as a non‐compressible fluid, exerts pressure equally against its confining material. Therefore, fluid pressure must be determined as a rate of water flow versus the friction index of the substance it is flowing through. Fortunately, in the case of fire hose, the friction loss rate (FLR) is a simple function of the square of the amount of water flowing.   Specifically, the total gallons per minute (gpm) divided by 100, then squared, and then multiplied by the friction loss coefficient for the given hose diameter, has been found to be an adequate fireground formula for computing the friction loss rate in fire hose. The equation used to determine friction loss rate (FLR) is:  

FLR = CQ2                    Where:  C = friction loss coefficient                  Q = gpm/100              

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 1

Fireground Hydraulics DETERMINING PUMP DISCHARGE PRESSURE PUMP DISCHARGE PRESSURE FACTORS The pump operator must know certain facts in order to determine pump discharge pressure (PDP). The following are listed in ranked order of importance: Nozzle Pressure (NP) gpm setting or nozzle tip size (gpm) Diameter of hose (d) Length of hose in lay (L) Elevation differential between pump and nozzle (EPL or EPG) Appliance Loss (AL) Sprinkler or Standpipe System Loss (Spr.L or SL) The first five factors are needed, in all cases, to determine PDP. NOZZLE PRESSURE The following are the established nozzle pressures for each nozzle type: Handline Smooth Bore Tip (SBT) 50 psi Deluge or Monitor Smooth Bore Tip (SBT) 80 psi All Fog Nozzles 100 psi

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 2

Fireground Hydraulics DETERMINING PUMP DISCHARGE PRESSURE                                                                                                

 GPM FLOWS FOR FOG AND SMOOTH BORE TIP NOZZLES  Fog Nozzles   Have adjustable gpm settings. Flow depends on the gpm setting selected by the firefighter.   Smooth Bore Tip Nozzles (SBT)  The diameter of the nozzle tip and the nozzle pressure are used in determining gpm flow from a smooth bore tip. Use the following equation to calculate gpm flow from a SBT:  Note: The actual formula for SBT gpm is: 29.7 d2 √NP; however, for fireground hydraulics use the following:  

gpm = 30 d2 √NP  

                                Where: d = SBT diameter &  NP = Nozzle Pressure  Reminder: There are only two square root numbers needed for these calculations  

                   √50 = 7 (rounded)  & √80 = 9 (rounded)  Rounding GPM  After calculating gpm, it is necessary to round off the number. Round off according to the following:  SBT Handline – 1/4” to 3/8” tips, round to nearest 1 gpm;  SBT Handline – 1/2” to 1‐1/4” tips, round to nearest 10 gpm;  SBT Monitor – 1‐1/4” to 2” tips, round to nearest 100 gpm     

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 3

Fireground Hydraulics DETERMINING PUMP DISCHARGE PRESSURE                                                                                                

 DIAMETER AND LENGTH OF FIRE HOSE  The diameter and gpm flowing determine the amount of friction loss for each 100‐foot (L) section of fire hose. With a given flow, the smaller the diameter, the more friction loss present. This is due to a greater proportion of the water coming into contact with the interior surface of the hose. As the diameter increases, a smaller proportion of the water flowing contacts the lining of the hose, thereby decreasing friction loss.  MAXIMUM PUMP DISCHARGE PRESSURES   While it is acknowledged that during actual field operations, higher pump discharge pressures may be warranted, for the purposes of all calculations in this manual, the maximum allowable pump discharge pressure shall be 250 psi.   LENGTH OF HOSE IN HOSELAY  In order to calculate the total friction loss (TFL) in a particular hoselay, the entire amount of hose used must be known. Friction loss rate is calculated using a 100‐foot length of hose. In order to determine length (L) for TFL calculation, use the following:  

L = total feet in hoselay                  100        

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 4

Fireground Hydraulics DETERMINING PUMP DISCHARGE PRESSURE                                                                                                

 CALCULATING ELEVATION DIFFERENTIAL  Elevation differential is also known as head, elevation pressure loss, or elevation pressure gain. When the discharge from a fire hose is either above or below the elevation of the fire pump, i.e. canyons, hills, buildings, etc., the pressure loss or gain which is exerted by water head must be compensated for. If energy is gained by the discharge being lower than the pump, then pressure must be subtracted from the pump pressure calculation. If energy is lost by the discharge being higher than the pump, then pressure must be added to the pump pressure calculation.  HEAD and HEAD PRESSURE  Head (H) is simply the height of water in feet. One foot of head is the equivalent of a column of water, one‐foot in height. Head may be calculated as pressure because a one‐square inch by one‐foot column of water weighs 0.434 pounds. Another way of visualizing this is understanding that a one‐ foot column of water exerts 0.434 pounds per square inch or 0.434 psi. For the purpose of fireground hydraulics, this number has been rounded to 0.5 psi. The fireground calculation to determine Head Pressure (HP) is H x 0.5.  ELEVATION PRESSURE LOSS (EPL) / ELEVATION PRESSURE GAIN (EPG)  When a nozzle is discharged at an elevation higher than the pump, multiply the number of feet in elevation difference by 0.5 psi and ADD this number the pump pressure calculation. This known as Elevation Pressure Loss (EPL);  When a nozzle is discharged below the elevation of the pump, multiply the number of feet in elevation difference by 0.5psi and SUBTRACT this number from the pump pressure calculation. This is known as Elevation Pressure Gain (EPG).  Reminder:       For Elevation Pressure Loss (EPL) –  ADD PRESSURE         For Elevation Pressure Gain (EPG) – SUBTRACT PRESSURE  EPL or EPG in Buildings  When calculating Elevation Pressure Loss (EPL) or Elevation Pressure Gain (EPG) in buildings, use 5 psi per floor.    

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 5

Fireground Hydraulics DETERMINING PUMP DISCHARGE PRESSURE                                                                                                

 INITIAL PUMP DISCHARGE PRESSURE  It is common for a pump operator to get a request to charge a hoseline or system before accurate pump pressure calculations have been made. In this situation, utilize the following initial pump discharge pressures (IPDP):  All Hand Lines:           Nozzle Pressure (NP) + Elevation Pressure Loss (EPL) or  ‐  Elevation Pressure Gain (EPG)  Elevated Master Streams:     150 psi  Sprinkler and Standpipe Systems:  150 psi           

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 6

Fireground Hydraulics DETERMINING PUMP DISCHARGE PRESSURE                                                                                                

 

Friction Loss Rate  The first step in determining friction loss rate (FLR) is determining hose diameter and gpm flow through that hose. Each hose diameter uses a predetermined friction loss coefficient and the gpm flow allows us to calculate Q.  

Friction Loss Coefficients  Use the following friction loss coefficients to determine the  FLR:  Hose Diameter    Coefficient    1”             150   1.5”               24   1.75”             15.5   2.5”        2   3”              0.67   4”               0.2  

Calculating Friction Loss Rate (FLR)  Use the following equations to determine the friction loss rate for each given hose diameter: 1”      150 x Q2      Reminder : Q = gpm/100 1.5”       24 x Q2 

1.75 ”   15.5 x Q2 2.5”          2 x Q2 3”    0.67 x Q2 4”      0.2 x Q2  

Rule of 12 Shortcut   When calculating FLR for 2.5” hose and the gpm is 180 – 320, subtracting 12 from the first two numbers of the gpm will quickly give you the FLR.  Example: 2.5” hose with 270 gpm nozzle; 27 ‐12 = 15; FLR is 15. 

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 7

Fireground Hydraulics DETERMINING PUMP DISCHARGE PRESSURE                                                                                                 

 PUMP DISCHARGE PRESSURE CALCULATION  In fireground hydraulics, the basic pump discharge pressure formula is:  

    Pump Discharge Pressure = Nozzle Pressure + Total Friction Loss           Or              PDP = NP + TFL       Where:  TFL = Friction Loss Rate (FLR) x L          

FLR = CQ2         

C = friction loss coefficient    Q = gpm/100 

       L = length of hose/100      NP = nozzle pressure 

  In addition to this basic formula, there are often additional factors that need to be accounted for including:      Appliance Loss (AL)      Elevation Pressure Loss (EPL) or Elevation Pressure  Gain (EPG)      Standpipe System Loss (SL)      Sprinkler System Loss (Spr.L)             

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 8

                    Fireground Hydraulics DETERMINING PUMP DISCHARGE PRESSURE                                                                                                 

 PDP CALCULATION STEPS  Use the following steps to determine PDP:  I.  Determine NP:    SBT handline = 50 psi;           SBT monitor = 80 psi           fog nozzle = 100 psi;  II.  Determine gpm:    SBT = 30 d2 √NP;           Fog = gpm setting;  III.  Calculate Q:     gpm/100  IV.  Calculate FLR:    CQ2 

 

  Hose diameter coefficients (C):    1” = 150;  1.5” = 24;  1.75” = 15.5;  

2.5” = 2;  3” = 0.67;  4” = 0.2  V.  Determine L:    length of hose/100  VI.  Calculate TFL:    FLR x L  VII.  Calculate PDP:     NP + TFL    VIII.  Add Any Additional Factors:     

 Appliance Loss (AL) : 

 Any master stream device = 25 psi 

                       Siamese, wyes,reducer/increaser (350 gpm flow or greater) = 10 psi  

Elevation Pressure Loss (EPL)/Elevation Pressure Gain (EPG) = .5 psi/ft.   Standpipe system loss (SL) = 25 psi   Sprinkler system loss (Spr.L) = 25 psi            

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 9

Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET UPS AND CALCULATIONS                                                                                                   

 ADDITIONAL RULES AND CONSIDERATIONS  Pumping Multiple Lines:  When pumping multiple hoselines, it is necessary to set the PDP to accommodate the highest pressure line and gate down the pressure of any additional lines at the pump panel.  Pumping Wyed Lines:  When pumping a hose layout that contains wyed lines, i.e. a single supply line wyed to multiple additional lines, the pump operator must determine the total friction loss (TFL) of both wyed lines; however, only the TFL from one (1) line is added to the PDP calculation.  Examples:   Wyed lines of equal length and equal flow – add TFL of one (1) line;  Wyed lines of equal length and different flow – add TFL of  highest flow line;  Wyed lines of different length and equal flow – add TFL of longest line.   NOTE: When deploying hose layouts that include wyed lines, care should be taken to ensure that line lengths and gpm flows are not considerably unequal.              

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 10

Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET-UPS AND CALCULATIONS Handlines – 2.5” Fog Reminder: Fog handline NP = 100 psi; Friction loss coefficient for 2.5“ hose is 2; For 2.5” gpm flows between 180 and 320, subtract 12 from the first two numbers in the gpm to quickly determine FLR, e.g., 25-12 = 13; 2.5” Fog Nozzle, 250 gpm Setting, 450 feet of 2.5” hose, PDP=? Initial Pump Discharge Pressure = 100 psi

Use the following steps to determine PDP: I. Determine NP: 100 psi (fog nozzle) II. Determine gpm: 250 gpm III. Calculate Q: 250/100 = 2.5 IV. Calculate FLR (2.5”) 2 x (2.5)2 = 12.5 round to 13 V. Determine L: 450/100 = 4.5 VI. Calculate TFL: 13 x 4.5 = 58.5 round to 59 VII. Calculate PDP: PDP = 100 + 59

PDP = 159 (PDP = NP + TFL)

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 11

Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET-UPS AND CALCULATIONS Handlines – 2.5” Smooth Bore Tip (SBT) Reminder: SBT GPM = 30 d2 √NP, e.g., 30 x 12 x 7 = 210 gpm; SBT handline NP = 50 psi; Friction loss coefficient for 2.5“ hose is 2; For 2.5” gpm flows between 180 and 320, subtract 12 from the first two numbers in the gpm to quickly determine FLR, e.g., 21-12 = 9;

2.5” Nozzle, 1” SBT, 650 feet of 2.5” hose, PDP=?

Initial Pump Discharge Pressure (IPDP) = 50 psi

Use the following steps to determine PDP: I. Determine NP: 50 psi (SBT nozzle) II. Determine gpm: 210 gpm III. Calculate Q: 210/100 = 2.1 IV. Calculate FLR (2.5”): 2 x (2.1)2 = 8.82 round to 9 V. Determine L: 650/100 = 6.5 VI. Calculate TFL: 9 x 6.5 = 58.5 round to 59 VII. Calculate PDP: PDP = 50 + 59

PDP = 109 (PDP = NP + TFL)

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 12

Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET-UPS AND CALCULATIONS Handlines – Calculating Elevation Pressure Loss (EPL) Reminder: For each vertical foot of elevation the nozzle is above the pump, add .5psi to the TFL, e.g., PDP = NP + TFL + EPL; Initial pump discharge pressure (IPDP) = NP + EPL; 2.5” Fog Nozzle, 250 gpm setting, 600’ of 2.5” hose, nozzle 40’ above the pump PDP=?

Initial Pump Discharge Pressure (IPDP) = 120 psi

Use the following steps to determine PDP: I. Determine NP: 100psi (fog nozzle) II. Determine GPM: 250 gpm III. Calculate Q: 250/100 = 2.5 IV. Calculate FLR (2.5”): 2 x (2.5)2 = 12.5 round to 13 V. Determine L: 600/100 = 6 VI. Calculate TFL: 13 x 6 = 78 VII. Calculate EPL: 40 x .5 = 20 VIII. Calculate PDP: PDP = 100 + 78 + 20

PDP = 198 (PDP = NP + TFL + EPL)

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 13

Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET-UPS AND CALCULATIONS Handlines – Calculating Elevation Pressure Gain (EPG) Reminder: SBT gpm = 30 d2 √NP, e.g., 30 x (1.125)2 x 7 = 265.78 round to 270 gpm;

For each vertical foot of elevation the nozzle is below the pump, subtract .5psi from the TFL, e.g., PDP = NP + TFL - EPG; Initial pump discharge pressure (IPDP) = NP - EPG; 2.5” Nozzle, 1-1/8” SBT, 500’ of 2.5” hose, nozzle 30’ below the pump PDP=?

Initial Pump Discharge Pressure (IPDP) = 35 psi

Use the following steps to determine PDP: I. Determine NP: 50 psi (SBT nozzle) II. Determine gpm: 270 gpm III. Calculate Q: 270/100 = 2.7 IV. Calculate FLR (2.5”): 2 x (2.7)2 = 14.58 round to 15 V. Determine L: 500/100 = 5 VI. Calculate TFL: 15 x 5 = 75 VII. Calculate EPG: 30 x .5 = 15 VIII. Calculate PDP: PDP = 50 + 75 - 15

PDP = 110 (PDP = NP + TFL – EPG)

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 14

                    Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET‐UPS AND CALCULATIONS                                                                                                     

 Handlines – 1.75” Fog Nozzles  Reminder:  The friction loss coefficient for 1.75“ hose is 15.5;      1.75” Fog Nozzle, 150 gpm setting, 200’ of 1.75” hose, PDP=?  

Initial Pump Discharge Pressure (IPDP) = 100 psi 

  Use the following steps to determine PDP:  I.  Determine NP:        100 psi (fog nozzle) II.  Determine gpm:        150 gpm III.  Calculate Q:         150/100 = 1.5 IV.  Calculate FLR (1.75”):      15.5 x (1.5)2 =  34.875 round to 35 V.  Determine L:        200/100 = 2 VI.  Calculate TFL:        35 x 2 =  70   VII.  Calculate PDP:        PDP = 100 + 70             

PDP = 170                                    (PDP = NP + TFL) 

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 15

Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET-UPS AND CALCULATIONS Handlines – 1.75” SBT Nozzles Reminder: The friction loss coefficient for 1.75“ hose is 15.5; SBT gpm = 30 d2 √NP, e.g., 30 x (.9375)2 x 7 = 184.57 round to 180 gpm; 1.75” Nozzle, 15/16” SBT, 250’ of 1.75” hose, PDP=?

Initial Pump Discharge Pressure (IPDP) = 50 psi

Use the following steps to determine PDP: I. Determine NP: 50 psi (SBT nozzle) II. Determine gpm: 180 gpm III. Calculate Q: 180/100 = 1.8 IV. Calculate FLR (1.75”): 15.5 x (1.8)2 = 50.22 round to 50 V. Determine L: 250/100 = 2.5 VI. Calculate TFL: 50 x 2.5 = 125 VII. Calculate PDP: PDP = 50 + 125

PDP = 175 (PDP = NP + TFL)

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 16

Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET-UPS AND CALCULATIONS Handlines – 1.5” SBT Nozzles Reminder: The friction loss coefficient for 1.5“ hose is 24; SBT gpm = 30 d2 √NP, e.g., 30 x (.375)2 x 7 = 29.53 round to 30 gpm; 1.5” Nozzle, 3/8” SBT , 800’ of 1.5” hose, PDP=?

Initial Pump Discharge Pressure (IPDP) = 50 psi

Use the following steps to determine PDP: I. Determine NP: 50 psi (SBT nozzle) II. Determine gpm: 30 gpm III. Calculate Q: 30/100 = 0.3 IV. Calculate FLR (1.5”): 24 x (0.3)2 = 2.16 round to 2 V. Determine L: 800/100 = 8 VI. Calculate TFL: 2 x 8 = 16 VII. Calculate PDP: PDP = 50 + 16

PDP = 66 (PDP = NP + TFL)

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 17

                    Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET‐UPS AND CALCULATIONS                                                                                                     

 Handlines – 1.5” Fog Nozzles  Reminder:  The friction loss coefficient for 1.5“ hose is 24;      1.5” Fog Nozzle, 125 gpm setting , 250’ of 1.5” hose, PDP=?  

Initial Pump Discharge Pressure (IPDP) = 100 psi 

  Use the following steps to determine PDP:  I.  Determine NP:        100 psi (fog nozzle) II.  Determine gpm:        125 gpm III.  Calculate Q:         125/100 = 1.25 IV.  Calculate FLR (1.5”):      24 x (1.25)2 =  37.5 round to 38 V.  Determine L:        250/100 = 2.5 VI.  Calculate TFL:        38 x 2.5 = 95  VII.  Calculate PDP:        PDP = 100 + 95             

PDP = 195                                    (PDP = NP + TFL) 

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 18

                    Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET‐UPS AND CALCULATIONS                                                                                                     

 Handlines – 1” Reel Line ‐ Fog Nozzle  Reminder:  The friction loss coefficient for 1“ booster hose is 150;      1” Reel Line ‐ Fog Nozzle, 40 gpm setting , 150’ of  1” booster hose, PDP=?  

Initial Pump Discharge Pressure (IPDP) = 100 psi 

 Use the following steps to determine PDP:  I.  Determine NP:        100 psi (fog nozzle) II.  Determine GPM:        40 gpm III.  Calculate Q:         40/100 = 0.4 IV.  Calculate FLR (1” booster hose):  150 x (0.4)2 = 24 V.  Determine L:        150/100 = 1.5 VI.  Calculate TFL:        24 x 1.5 = 36 VII.  Calculate PDP:        PDP = 100 + 36             

PDP = 136                                     (PDP = NP + TFL) 

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 19

Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET-UPS AND CALCULATIONS Handlines – Multiple Lines Reminder: Determine PDP for each line, e.g., line A & line B; Pump to the highest pressure line and gate down other(s); Friction loss coefficient for 1.75” hose is 15.5; 2- 1.75” lines (fog), different gpm, different length, PDP=?

Initial Pump Discharge Pressure (IPDP) = 100 psi

Use the following steps to determine PDP: I. Determine NP: line A 100 psi (fog nozzle) line B 100 psi (fog nozzle) II. Determine gpm: line A 200 gpm line B 150 gpm III. Calculate Q: line A 200/100 = 2 line B 150/100 = 1.5 IV. Calculate FLR: line A 15.5 x (2)2 = 62 line B 15.5 x (1.5)2 = 34.875 round to 35 V. Determine L: line A 200/100 = 2 line B 150/100 = 1.5

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 20

Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET-UPS AND CALCULATIONS Handlines – Multiple Lines (cont’d) VI. Calculate TFL: line A 62 x 2 = 124 line B 35 x 1.5 = 52.5 round to 53 VII. Calculate PDP: line A PDP = 100 + 124 line B PDP = 100 + 53*

PDP = 224 (PDP = NP + TFL)

*gate line B to 153

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 21

                    Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET‐UPS AND CALCULATIONS                                                                                                     

 Handlines – Wyed lines – equal length, equal flow ‐ Apartment lay with 1.5” bundles  Reminder:  The friction loss coefficient for 2.5“ hose is 2;     The friction loss coefficient for 1.5” hose is 24;     Combine nozzle flows to determine gpm through 2.5” hose;     *For wyed lines with equal length and flow, figure TFL for one line only;           150’ of 2.5” hose w/ gated wye, 2‐ 100’ 1.5” hose bundles, 2‐ 125 gpm fog nozzles, PDP=?  

Initial Pump Discharge Pressure (IPDP) = 100 psi 

Use the following steps to determine PDP:  I.  Determine NP:        100 psi (fog nozzle)  II.  Determine gpm:  line A (2.5”)   250 gpm         line B*(1.5”)   125 gpm  III.  Calculate Q:   line A     250/100 = 2.5         line B*    125/100 = 1.25  IV.  Calculate FLR:  line A   (2.5”)  2 x (2.5)2 =  12.5 round to 13           line B* (1.5”)  24 x (1.25)2 = 37.5 round to 38  V.  Determine L:  line A     150/100 = 1.5         line B*    100/100 = 1  

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 22

Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET‐UPS AND CALCULATIONS                                                                                                     

 Handlines – Wyed lines – Apartment lay with 1.5” bundles (cont’d)   VI.  Calculate TFL:    line A   13 x 1.5 = 19.5 round to 20           line B*  38 x 1 = 38  VII.  Calculate PDP:        PDP = 100 + 20 + 38   *TFL calculated for one wyed‐line only 

PDP = 158                              (PDP = NP + TFLa + TFLb)             

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 23

                    Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET‐UPS AND CALCULATIONS                                                                                                     

 Handlines – Wyed lines – different length, equal flow   Reminder:  The friction loss coefficient for 2.5“ hose is 2;     The friction loss coefficient for 1.75” hose is 15.5;     Combine nozzle flows to determine gpm through 2.5” hose;     *For wyed lines with different length and equal flow, figure TFL for longest                                 line only;      150’ of 2.5” hose w/ gated wye, 1‐ 100’ of 1.75” hose, 1‐ 150’ of 1.75”,  2‐150 gpm fog nozzles, PDP=?  

Initial Pump Discharge Pressure (IPDP) = 100 psi 

Use the following steps to determine PDP:  I.  Determine NP:        100 psi (fog nozzle)  II.  Determine gpm:  line A (2.5”)    300 gpm         line B*(1.75”)  150 gpm  III.  Calculate Q:   line A     300/100 = 3         line B*    150/100 = 1.5  IV.  Calculate FLR:  line A  (2.5”)   2 x (3)2 =  18           line B*(1.75”)  15.5 x (1.5)2 = 34.875 round to 35  V.  Determine L:  line A     150/100 = 1.5         line B*    150/100 = 1.5  

 

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 24

Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET‐UPS AND CALCULATIONS                                                                                                     

 Handlines – Wyed lines – different length, equal flow (cont’d)   VI.  Calculate TFL:  line A     18 x 1.5 = 27         line B*    35 x 1.5 = 52.5 round to 53  VII.  Calculate PDP:        PDP = 100 + 27 + 53  * TFL calculated for longest wyed‐line only   

 PDP = 180 

                              (PDP = NP + TFLa + TFLb)             

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 25

                    Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET‐UPS AND CALCULATIONS                                                                                                     

 Handlines – Wyed lines – equal length, different flow   Reminder:  The friction loss coefficient for 2.5“ hose is 2;     The friction loss coefficient for 1.5” hose is 24;     Combine nozzle flows to determine gpm through 2.5” hose;     *For wyed lines with equal length and different flow, figure TFL for highest                                 flow line only;      250’ of 2.5” hose w/ gated wye, 2‐ 150’ 1.5” hoselines, (1) 3/8” SBT, (1) 1/2” SBT, PDP=?  

Initial Pump Discharge Pressure (IPDP) = 50 psi 

  Use the following steps to determine PDP: 

 I.  Determine NP:        50 psi (SBT nozzle)  II.  Determine gpm:  line A (2.5”)    80 gpm         line B*(1.5”)   50 gpm  III.  Calculate Q:   line A     80/100 = 0.8         line B*    50/100 = 0.5  IV.  Calculate FLR   line A      2 x (0.8)2 =  1.28 round to 1           line B*    24 x (0.5)2 = 6  V.  Determine L:  line A     250/100 = 2.5         line B*    150/100 = 1.5  

  

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 26

Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET‐UPS AND CALCULATIONS                                                                                                     

 Handlines – Wyed lines – equal length, different flow (cont’d)   VI.  Calculate TFL:    line A   1 x 2.5 = 2.5 round to 3           line B*  6 x 1.5 = 9  VII.  Calculate PDP:        PDP = 50 + 3 + 9  * TFL calculated for highest flow wyed‐line only  

 PDP = 62 

                               (PDP = NP + TFLa + TFLb)             

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 27

                    Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET‐UPS AND CALCULATIONS                                                                                                     

 Handlines – Wyed lines – equal length, different flow   Reminder:  The friction loss coefficient for 4“ hose is 0.2;     The friction loss coefficient for 2.5” hose is 2;     Combine nozzle flows to determine gpm through 4” hose;     *For wyed lines with equal length and different flow, figure TFL for highest                                 flow line only;     Add 10 psi Appliance Loss (AL) for wye (600 gpm flow);      500’ of 4” hose w/ gated wye, 2‐ 150’ 2.5” hoselines, (1) 1‐1/8” SBT, (1) 1‐1/4” SBT, PDP=?  

Initial Pump Discharge Pressure (IPDP) = 50 psi 

  Use the following steps to determine PDP: 

 I.  Determine NP:        50 psi (SBT nozzle)  II.  Determine gpm:  line A (4”)    600 gpm         line B*(2.5”)   330 gpm  III.  Calculate Q:   line A     600/100 = 6         line B*    330/100 = 3.3  IV.  Calculate FLR:   line A      0.2 x (6)2 =  7.2 round to 7           line B*    2 x (3.3)2 = 21.78 round to 22  V.  Determine L:  line A     500/100 = 5         line B*    150/100 = 1.5  

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 28

Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET‐UPS AND CALCULATIONS                                                                                                     

 Handlines – Wyed lines – equal length, different flow (cont’d)   VI.  Calculate TFL:    line A   7 x 5 = 35           line B*  22 x 1.5 = 33  VII.  Add AL:          10  VII.  Calculate PDP:        PDP = 50 + 35 + 33 + 10  * TFL calculated for highest flow wyed‐line only  

 PDP = 128 

                               (PDP = NP + TFLa + TFLb + AL)             

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 29

                    Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET‐UPS AND CALCULATIONS                                                                                                     

 Portable Monitor ‐ Fog  Reminder:  The friction loss coefficient for 2.5“ hose is 2;     NP for Fog Monitor nozzle is 100 psi;     Add 25 psi appliance loss (AL) for deluge set or monitor nozzle;     To determine gpm, divide nozzle flow by number of supply lines;     With supply lines of equal diameter and length, figure TFL for one line;      Portable deluge, 1000 gpm fog, 2‐ 2.5” 200’ supply lines, PDP=?  

Initial Pump Discharge Pressure (IPDP) = 100 psi 

 Use the following steps to determine PDP: 

 I.  Determine NP:        100 psi (fog nozzle) II.  Determine gpm (1 line):      1000/2 = 500 III.  Calculate Q:         500/100 = 5 IV.  Calculate FLR (1 line ):      2 x (5)2 = 50 V.  Determine L (1 line):      200/100 = 2 VI.  Calculate TFL (1 line):      50 x 2 = 100 VII.  Add AL:          25 VIII.  Calculate PDP:        PDP = 100 + 100 + 25  

PDP = 225                                (PDP = NP + TFL + AL)  

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 30

Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET-UPS AND CALCULATIONS Portable Monitor - SBT Reminder: The friction loss coefficient for 2.5“ hose is 2; NP for SBT Monitor nozzle is 80 psi; Add 25 psi appliance loss (AL) for deluge set or monitor nozzle; SBT GPM = 30d2√NP, e.g., 30 x (1.75)2 x 9 = 826.875 round to 800 gpm; For supply lines of equal length and diameter, figure TFL for one line; To determine gpm, divide nozzle flow by number of supply lines; Portable deluge, 1-3/4” SBT, 2- 2.5” 150’ supply lines, PDP=?

Initial Pump Discharge Pressure (IPDP) = 80 psi

Use the following steps to determine PDP:

I. Determine NP: 80 psi (SBT monitor) II. Determine gpm (1 line): 800/2 = 400 III. Calculate Q: 400/100 = 4 IV. Calculate FLR (1 line ): 2 x (4)2 = 32 V. Determine L (1 line): 150/100 = 1.5 VI. Calculate TFL (1 line): 32 x 1.5 = 48 VII. Add AL: 25 VIII. Calculate PDP: PDP = 80 + 48 + 25

PDP = 153 (PDP = NP + TFL + AL)

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 31

                    Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET‐UPS AND CALCULATIONS                                                                                                     

 Portable Monitor ‐ Fog  Reminder:  The friction loss coefficient for 2.5“ hose is 2;     The friction loss coefficient for 4” hose is 0.2;     NP for Fog Monitor nozzle is 100 psi;     Add 25 psi appliance loss (AL) for monitor nozzle; add 10 psi AL for wye;     For supply lines of equal length and diameter, figure TFL for one line;     To determine gpm, divide nozzle flow by number of supply lines;      Portable deluge, 1250 gpm fog, 2‐ 2.5” 50’ , 1‐ 4” 300’ supply line, PDP=?  

Initial Pump Discharge Pressure (IPDP) = 100 psi 

 Use the following steps to determine PDP: 

 I.  Determine NP:        100 psi (Fog monitor)  II.  Determine gpm:  line A (4”)    1250         line B (2.5”)    1250/2 = 625  III.  Calculate Q:   line A     1250/100 = 12.5         line B      625/100 = 6.25  IV.  Calculate FLR:  line A     0.2 x (12.5)2 = 31.25 round to 31         line B      2 x (6.25)2 = 78.125 round to 78  V.  Determine L:  line A     300/100 = 3         line B      50/100 = 0.5  VI.  Calculate TFL:  line A     31 x 3 = 93         line B      78 x 0.5 = 39  

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 32

Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET‐UPS AND CALCULATIONS                                                                                                     

 Portable Deluge Set – Fog (cont’d)  VII.  Add AL:          35 total ( 25 ‐monitor, 10 ‐wye)   VIII.  Calculate PDP:        PDP = 100 + 93 + 39 + 35   

PDP = 267                                (PDP = NP + TFLa +TFLb + AL)   

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 33

Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET-UPS AND CALCULATIONS Portable Monitor - SBT Reminder: The friction loss coefficient for 2.5“ hose is 2; The friction loss coefficient for 4” hose is 0.2; NP for SBT Monitor nozzle is 80 psi; SBT gpm = 30 d2 √NP, e.g., 30 x (1.5)2 x 9 = 607 round to 600 gpm; Add 25 psi appliance loss (AL) for monitor; add 10 psi for wye; For supply lines of equal length and diameter, figure TFL for one line; To determine gpm, divide nozzle flow by number of supply lines; Portable deluge, 1-1/2” SBT, 2- 2.5” 50’ supply , 1- 4” 450’ supply , PDP=?

Initial Pump Discharge Pressure (IPDP) = 80 psi

Use the following steps to determine PDP:

I. Determine NP: 80 psi (SBT monitor) II. Determine gpm: line A (4”) 600 line B (2.5”) 600/2 = 300 III. Calculate Q: line A 600/100 = 6 line B 300/100 = 3 IV. Calculate FLR: line A 0.2 x (6)2 = 7.2 round to 7 line B 2 x (3)2 = 18 V. Determine L: line A 450/100 = 4.5 line B 50/100 = 0.5

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 34

Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET-UPS AND CALCULATIONS Portable Monitor – SBT (cont’d) VI. Calculate TFL: line A 7 x 4.5 = 31.5 round to 35 line B 18 x 0.5 = 9 VII. Add AL: 35 total (25- monitor, 10- wye) VIII. Calculate PDP: PDP = 80 + 35 + 9 + 35

PDP = 159 (PDP = NP + TFLa +TFLb + AL)

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 35

Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET-UPS AND CALCULATIONS Apparatus Mounted Monitor - SBT Reminder: NP for SBT Monitor nozzle is 80 psi; Add 25 psi appliance loss (AL) for monitor nozzle; SBT gpm = 30d2√NP, e.g., 30 x (1.5)2 x 9 = 607 round to 600 gpm; Apparatus Deck Gun, 1-1/2” SBT, PDP=?

Initial Pump Discharge Pressure (IPDP) = 80 psi

Use the following steps to determine PDP:

I. Determine NP: 80 psi (SBT monitor) II. Add AL: 25 III. Determine PDP: PDP = 80 + 25

PDP = 105 (PDP = NP + AL)

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 36

                    Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET‐UPS AND CALCULATIONS                                                                                                     

 Apparatus Mounted Monitor ‐ Fog  Reminder:  NP for Fog Monitor nozzle is 100 psi;     Add 25 psi appliance loss (AL) for monitor nozzle;      Apparatus Deck Gun, 750 gpm fog, PDP=?  

Initial Pump Discharge Pressure (IPDP) = 100 psi 

  Use the following steps to determine PDP: 

 I.  Determine NP:        100 psi (Fog monitor) II.  Add AL:          25  III.  Determine PDP:        PDP = 100 + 25  

PDP = 125                                   (PDP = NP + AL)  

             

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 37

                    Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET‐UPS AND CALCULATIONS                                                                                                     

 Standpipe Systems  Reminder:  FL coefficient for 1.5” hose is 24; FL coefficient  for 2.5” hose is 2; 

Add 25 psi system loss (SL) for standpipe systems; Add 5 psi per floor for elevation pressure loss (EPL) NOT counting the 1st          floor; 

    Add nozzle gpm flows to determine total gpm;     To determine gpm through supply hose, divide total gpm flowing by                                number of supply lines; 

For lines of equal length and flow, calculate TFL for one line only; Initial Pump Discharge Pressure (IPDP) for standpipe systems is 150 psi; 

     2‐ 1.5” 100’ bundles w/ 125 gpm fog nozzles deployed from standpipe system on 5th floor; standpipe FDC supplied by 2‐ 2.5” 150’ hoselines, PDP=?  

Initial Pump Discharge Pressure (IPDP) = 150 psi 

  Use the following steps to determine PDP:  I.  Determine NP:        100 psi (fog nozzles)  II.  Determine gpm:  line A (1.5”)    125 gpm         line B (2.5”)    250/2 = 125 gpm  

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 38

Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET‐UPS AND CALCULATIONS                                                                                                     

 Standpipe Systems (cont’d)  III.  Calculate Q:   line A     125/100 = 1.25         line B      125/100 = 1.25  IV.  Calculate FLR:  line A (1.5”)    24 x (1.25)2 = 37.5 round to 38         line B (2.5”)    2 x (1.25)2 = 3.125 round to 3  V.  Determine L:  line A     100/100 = 1         line B      150/100 = 1.5  VI.  Calculate TFL:  line A     38 x 1 = 38         line B      3 x 1.5 = 4.5 round to 5  VII.  Calculate EPL:  (5th floor)    4 x 5 = 20  VIII.  Add SL:          25  IX.  Calculate PDP:        PDP = 100 + 38 + 5 + 20 + 25  

PDP = 188                           (PDP = NP + TFLa + TFLb + EPL + SL)   

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 39

                    Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET‐UPS AND CALCULATIONS                                                                                                     

 Sprinkler Systems  Reminder:  FL coefficient  for 2.5” hose is 2; 

Add 25 psi system loss (Spr.L) for sprinkler systems;     Add 5 psi per floor for elevation pressure loss (EPL) INCLUDING the 1st                                 floor;     Allow 30 gpm per fused sprinkler head; 

NP for sprinkler head is 25 psi; Divide gpm by number of supply lines; calculate TFL for one line only; Initial Pump Discharge Pressure (IPDP) for sprinkler systems is 150 psi; 

     Sprinkler system activation with 20 heads flowing on 9th floor, PDP=?  

Initial Pump Discharge Pressure (IPDP) = 150 psi 

  Use the following steps to determine PDP:  I.  Determine NP:        25 psi (sprinkler heads)  II.  Determine gpm:  (total)     30 gpm x 20 heads = 600 gpm         (supply‐ 1 line)  600/2 = 300 gpm  III.  Calculate Q:         300/100 = 3  IV.  Calculate FLR:        2 x (3)2 = 18      

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 40

Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET‐UPS AND CALCULATIONS                                                                                                     

 Sprinkler Systems (cont’d)  V.  Determine L: (1 line)      300/100 = 3  VI.  Calculate TFL:        18 x 3 =  54  VII.  Calculate EPL:  (5th floor)    9 x 5 = 45  VIII.  Add SL:          25  IX.  Calculate PDP:        PDP = 25 + 54 + 45 + 25   

  PDP = 149                               (PDP = NP + TFL + EPL + SL)   

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 41

Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET-UPS AND CALCULATIONS Ladder Pipe Operation Reminder: FL coefficient for 3” hose is 0.67; FL coefficient for 4” hose is 0.2; SBT gpm = 30d2 √NP, e.g., 30 x (1.75)2 x 9 = 826.875 round to 800 gpm; Add 25 psi Appliance Loss (AL) for master stream device; add 10 psi AL for 4” to 3” adapter; Ladder pipe operation, 70’ elevation, 1-3/4” SBT, 125’of 3” hose, 200’ of 4” hose, PDP=?

Initial Pump Discharge Pressure (IPDP) = 150 psi

Use the following steps to determine PDP: I. Determine NP: 80 psi (SBT monitor) II. Determine gpm: line A (4”) 800 gpm line B (3”) 800 gpm III. Calculate Q: line A 800/100 = 8 line B 800/100 = 8 IV. Calculate FLR: line A 0.2 x (8)2 = 12.8 round to 13 line B 0.67 x (8)2 = 42.88 round to 43

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 42

Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET-UPS AND CALCULATIONS Ladder Pipe Operation (cont’d) V. Determine L: line A 200/100 = 2 line B 125/100 = 1.25 VI. Calculate TFL: line A 13 x 2 = 26 line B 43 x 1.25 = 53.75 round to 54 VII. Calculate EPL: 70 x .5 = 35 VIII. Add AL: 35 total (25- master stream, 10- adapter) IX. Calculate PDP: PDP = 80 + 26 + 54 + 35 + 35

PDP = 230 (PDP = NP + TFLa + TFLb + EPL + AL)

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 43

                    Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET‐UPS AND CALCULATIONS                                                                                                     

 KME Telesqurt – Elevated Master Stream  Reminder:  The friction loss coefficient for 4“ hose is 0.2;     The inlet pressure for 1000 gpm at maximum elevation is 175 psi;     175 psi accounts for FL and EPL and required NP;     Initial Pump Discharge Pressure (IPDP) for elevated streams is 150 psi;           KME 65’ Telesqurt, maximum elevation, 1000 gpm, supplied from separate pumper through 350’ of 4” hose, PDP=?  

Initial Pump Discharge Pressure (IPDP) = 150 psi 

  Use the following steps to determine PDP: 

 I.  Determine Inlet Pressure:    175 psi ( for 1000 gpm) II.  Determine gpm:        1000 III.  Calculate Q:         1000/100 = 10 IV.  Calculate FLR: (4”)        0.2 x (10)2 =  20 V.  Determine L:        350/100 = 3.5 VI.  Calculate TFL:        20 x 3.5 = 70 VII.  Calculate PDP:        PDP = 175 + 70   

PDP = 245                           (PDP = Inlet Pressure + TFL )   

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 44

                    Fireground Hydraulics HYDRAULIC SET‐UPS AND CALCULATIONS                                                                                                     

 Relay Pumping Operations – Determining number of additional pumps needed  Reminder:  The friction loss coefficient for 4“ hose is 0.2;     Number of additional pumps is determined by the following formula:  

      No. of pumps =  TFL + EPL (or) – EPG                 Maximum PDP – IP     Maximum PDP is 250 psi; minimum intake pressure (IP) is 20 psi; 

          Use the following steps to determine number of additional pumps needed:  I.  Determine total gpm:      660 gpm II.  Calculate Q:         660/100 = 6.6 III.  Calculate FLR: (4”)        0.2 x (6.6)2 =  8.712 round to 9 IV.  Determine L:        3000/100 = 30 V.  Calculate TFL:        30 x 9 = 270 VI.  Calculate EPL:        200 x 0.5 = 100 VII.  Calculate number of pumps:    270 + 100                250 – 20  

    370/230 = 1.60 round to 2 additional pumps 

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 45

Fireground Hydraulics ADDITIONAL INFORMATION Fire Pump Capacities Modern centrifugal fire pumps are designed to deliver their rated capacity at 150 psi pump discharge pressure from draft (10’ of lift) at sea level. At higher discharge pressures, the pump discharge (in gpm) changes according to this formula: PD = RC x RP Where: GP PD = pump discharge RC = rated capacity RP = rated pressure GP = given pressure EXAMPLE: How many gpm can a pumper rated at 1500 gpm @ 150 psi deliver @ 200 psi? PD = 1500 x 150 PD = 1125 gpm 200 Net Pump Discharge Pressure Net Pump Discharge Pressure (PDP) is calculated with the following equation: Net PDP = PDP – Intake Pressure (IP) Reminder: the IP is read on the compound gauge. EXAMPLE: A pumper supplying several hoselines shows 160 psi of pump discharge pressure and 30 psi intake pressure on the compound gauge. What is the Net PDP? Net PDP = 160 – 30 Net PDP = 130 psi

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 46

Fireground Hydraulics ADDITIONAL INFORMATION Estimating Available Flow from a Hydrant The pump operator must be able to calculate additional available flow from an operating hydrant. An estimate of additional flow is calculated based on the change in pressure between the static hydrant pressure and the residual pressure once a single line is in operation. More specifically, the operator must calculate the percentage of drop in pressure between static and residual pressures. Once the percentage of drop in pressure is known, additional available flow is estimated as follows: 0 – 10% drop, three (3) additional like volumes available; 11 – 15% drop, two (2) additional like volumes available; 16- 25% drop, one (1) additional like volume available; greater than 25% drop, no additional like volumes available. EXAMPLE: A pumper is hooked to a hydrant and the pump operator notes a static pressure of 100 psi on his compound gauge. A 1.75” preconnect is then charged and is flowing 200 gpm. The pressure on the compound gauge (residual pressure) now reads 90 psi. The pump operator calculates the percentage in pressure drop as follows: 100 – 90 = 10;

10/100 = 0.1; 0.1 x 100 = 10% drop

A 10% drop in pressure estimates an additional 600 gpm (3 more like volumes)

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 47

Fireground Hydraulics ADDITIONAL INFORMATION Estimating Static Pressure If the pump operator did not note the static hydrant pressure on the compound gauge prior to the first hoseline being put into operation, the following procedure may be used to estimate the static hydrant pressure: note the pressure on the compound gauge with the first line in operation; place an additional like line in operation (same gpm flow as first line), then note the drop in pressure on the compound gauge; divide the drop pressure by 2 and then add the pressure noted with the first line in operation; EXAMPLE: a hoseline delivering 150 gpm is in operation. The residual pressure on the compound gauge reads 68 psi. Another 150 gpm line is placed into operation. The residual pressure now reads 44 psi. The pump operator calculates the estimated static hydrant pressure as follows: 68 – 44 = 24;

24/2 = 12; 12 + 68 = 80 psi static

Estimated additional flow:

80 – 68 = 12; 12/80 = 0.15; 0.15 x 100 = 15% drop

This hydrant may supply an estimated 450 gpm (2 more like volumes).

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 48

Fireground Hydraulics ADDITIONAL INFORMATION Estimating Quantities of Water To determine the capacity (C) in gallons for A rectangular container, use the following: C = L x W x H x 7.5 Where: C = capacity in gallons L = length in feet W = width in feet H = height in feet 7.5= gallons per cubic foot* *the actual measurement is 7.48 gallons/cu.ft. For fireground hydraulics, use 7.5 EXAMPLE: C = 60 x 30 x 0.5 x 7.5 = 6750 gallons To estimate the capacity (C) of a cylindrical tank, Use the following: C = 6d2 x H – 2% Where: C = capacity in gallons 6 = constant d = diameter in feet H = height of water in feet EXAMPLE: C = 6(20)2 x 5 = 12,000 gallons

12,000 x .02 = 240; 12,000 – 240 = 11,760 gallons

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 49

Fireground Hydraulics ADDITIONAL INFORMATION Estimating Weight of Water To estimate the weight of water: multiply the number of gallons by 8.35 or; multiply the number of cubic feet by 62.5 EXAMPLE: estimate the weight of water in a cylindrical tank 30’ in diameter and 2’ deep. 6(30)2 x 2 x 8.35 = 90,180 pounds; 90180/2000 = 45 tons EXAMPLE: estimate the weight of water in a room 60’ by 30’ by 6” deep. 60 x 30 x 0.5 x 62.5 = 56,250 pounds; 56250/2000 = 28 1/8 tons

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 50

Fireground Hydraulics ADDITIONAL INFORMATION Calculating Flow from an Orifice To estimate the amount of water flowing from any non-restricted opening such as a hydrant port or hose coupling use the following:

gpm = 27 x d2 x √P Where: 27 = constant d = diameter of opening P = residual pressure in psi

EXAMPLE: estimate the flow from two 2.5” hydrant ports Flowing simultaneously where the measured residual pressure is 50 psi. gpm = 27 x (2.5)2 x 7 x2 = 2362.5 round to 2363 gallons Weight of Water Delivered A standard fire stream of 250 gpm represents approximately one (1) ton of water per minute. The following relates SBT nozzle size with the approximate weight of water: Nozzle PSI GPM Weight per minute 1-1/8” 50 270 1-1/4 ton 1-1/4” 80 400 1-1/2 ton 1-1/2” 80 600 2-1/2 ton 1-3/4” 80 800 3-1/3 ton 2” 80 1100 4-1/2 ton

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 51

Fireground Hydraulics ADDITIONAL INFORMATION Nozzle Reaction Nozzle reaction is the force encountered when water is discharged through a firefighting nozzle. It is the force that firefighters must deal with when operating a fire stream. The following formulas are used to determine nozzle reaction: SBT- NR = 1.5 x d2 x NP Where: 1.5 = constant d = diameter of nozzle NP = nozzle pressure EXAMPLE: Calculate the NR for a 1” tip pumped at 50 psi. NR = 1.5 x (1)2 x 50 = 75 lbs. of force Fog - NR = .0505 x gpm x √NP Where: .0505 = constant gpm = gpm from nozzle NP = nozzle pressure EXAMPLE: calculate the NR for a 200 gpm fog nozzle pumped at 100 psi. NR = .0505 x 200 x 10 = 101 lbs. of force

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 52

Fireground Hydraulics ANNUAL SERVICE TEST Annual Service Test Fire department pumpers are tested annually and after extensive repairs. Service tests are based on the rated capacity for each apparatus. The service test for a class A fire pump consist of the following components: Dry Vacuum Quick Lift 100% Capacity 10% Overload 70% Capacity 50% Capacity Relief Valve Monitor Test Set-Up

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 53

Fireground Hydraulics ANNUAL SERVICE TEST Test Procedures Dry Vacuum – Place the engine in pump. Engage the priming pump actuator and pull a minimum of 22 inches of Hg on the compound gauge. Disengage the priming pump. To pass this test, a decrease of no greater than 10 inches of Hg in one (1) minute will be observed. Quick Lift – With the engine in pump, advance the throttle to the correct rpm for priming. Engage the priming pump. Water should be discharged within 30 seconds for a 1250 gpm or less pump, and within 45 seconds for 1500 gpm or greater pumps. 100% Capacity – When pump is primed, advance throttle and open correct discharge valves for connected hoselines. Adjust the engine rpm and gate discharge valve(s) as necessary to obtain desired nozzle pressure and pump discharge pressure. Hold for 20 minutes. PDP is 150 psi. 10% Overload – After completing the 100% Capacity test, conduct a 10% Overload test for 10 minutes. PDP is 165 psi. 70% Capacity – Follow the procedure for the 100% Capacity test with the exception of the PDP being 200 psi. This test will last 10 minutes. 50% Capacity - Follow the procedure for the 100% Capacity test with the exception of the PDP being 250 psi. This test will last 10 minutes. Relief Valve – At the completion of the 50% test, the relief valve will be tested. To test the relief valve, rapidly shut down a like line. The PDP should not increase more than 30 psi. Monitor – Remove the nozzle and tightly cap the discharge opening. Pressurize the monitor piping to 250 psi for one (1) minute.

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 54

Fireground Hydraulics GLOSSARY                                                                                                    

 Abbreviations and Definitions  AL  Appliance Loss – the amount of energy (in psi) lost due to the turbulence of the             water flowing through an appliance. For fireground calculations, 25 psi AL is added             for any monitor device; 10 psi AL is added for any wye, siamese, or reducer/increaser             when the flow is 350 gpm or greater.  C  Capacity in gallons  C  Coefficient – the number used in FLR calculation for each different hose diameter.  EPG  Elevation Pressure Gain – The amount of energy (in psi) gained when a nozzle             discharge is lower in elevation than the fire pump. EPG is subtracted from the TFL             calculation.  EPL  Elevation Pressure Loss – The amount of energy (in psi) lost when a nozzle discharge             is higher in elevation than the fire pump. EPL is added to the TFL calculation.  F  Factor  FLR  Friction Loss Rate – The amount of energy (in psi) lost in a 100‐foot section of hose             due to the turbulence of water in contact with the lining of the hose. FLR is calculated             using the equation CQ2.  gpm  Gallons Per Minute of water flow.  H  Head in feet – a column of water measured in feet.  Hg  Mercury – measured in inches of mercury.   HP  Head Pressure in psi – H x .434; for fireground hydraulics H x .5 is used.  IP  Intake Pressure – the pressure of a water source measured at the intake side of the             Pump.  IPDP  Initial Pump Discharge Pressure – the initial pressure provide to a hoselay or system before             the correct hydraulics calculation are completed.   

  

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 55

 Fireground Hydraulics 

GLOSSARY                                                                                                    

 Abbreviations and Definitions (cont’d)  L  Length of Hose – amount of hose in a hoselay. Needed to determine FL; calculated             by dividing the total amount of hose in feet by 100, i.e. feet of hose/100. 

  NP  Nozzle Pressure – the pressure required at the nozzle in order to achieve the desire gpm             flow; NP for fog nozzles is 100 psi; NP for SBT handlines is 50 psi; NP for SBT monitors is 80             psi; NP is one of the factors needed to determine PDP. 

  NR  Nozzle Reaction – the force in pounds generated by water being discharged from a             nozzle.     PDP  Pump Discharge Pressure – the pressure (in psi) at which water is being discharged              from a pump.  psi  Pounds per Square Inch.  Q  A constant used to calculate FLR in fire hose. Q is equal to gpm/100.  RS  Residual Pressure – the overall pressure remaining after water is flowing in a system,             i.e. an open valve or hydrant.  SBT  Smooth Bore Tip nozzle.  Spr.L  Sprinkler System Loss – the energy (in psi) lost when pumping a sprinkler system. For             fireground hydraulics, Spr.L is 25 psi.  SL  Standpipe System Loss – the energy (in psi) lost when pumping a standpipe system.             For fireground hydraulics, SL is 25 psi.  T  Ton – 2000 pounds  TFL  Total Friction Loss – the total amount of energy (in psi) in a hoselay required to overcome              the friction in the fire hose. TFL is calculated using the equation  FLR x L.  

 

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 56

Fireground Hydraulics

NOZZLES / FLOWS / FLRs

Handlines

1-1/2" Fog 1-1/2" SBTGPM FLR Tip size FLR

30 2 1/4" 160 9 3/8" 295 22 1/2" 6

125 38

1-3/4" Fog 1-3/4" SBTGPM FLR Tip Size FLR

30 1 15/16" 5395 14

125 24150 35200 62

2-1/2" Fog 2-1/2" SBTGPM FLR Tip Size FLR

125 3 1" 9150 5 1-1/8" 15200 8 1-1/4" 22250 13

1" Booster FogGPM

10 240 36

Monitors

FogGPM GPM

500 1-3/8" 500750 1-1/2" 600

1000 1-3/4" 800 1250 2" 1100

FL 150' Reel

SBT

lks-fg-hydraulics-2013-revision-4.pdf 57


Recommended