Ver 2ª PARTE
A) TUBERÍAS DE AGUA DE SERVICIO
El
dimensionado de las tuberías de agua de servicio difiere del tamaño de las
líneas de proceso en que el caudal del diseño en la tubería de agua de servicio
se determina por la probabilidad de operación simultánea de una multiplicidad
de cargas individuales tales como inodoros, urinarios, duchas, etc. Las
características de caudal de cada dispositivo de carga se obtienen de los
fabricantes; sin embargo, las tuberías de agua de servicio diseñadas para
manejar todos los dispositivos de carga simultáneamente deben
sobredimensionarse seriamente. Por ello, un asunto principal en dimensionar
todos los dispositivos simultáneamente deben ser seriamente sobredimensionados.
Así, un asunto principal en dimensionar tuberías de agua de servicio es
determinar la diversidad de las cargas.
La pérdida de presión en el
sistema de distribución consiste en las pérdidas de presión en las tuberías en
sí mismas, más las pérdidas de presión en los accesorios de tuberías, válvulas,
y medidores.
Tuberías
de plástico
La velocidad máxima segura del
agua en un sistema de tuberías termoplástico bajo la mayoría de las condiciones
de operación es típicamente 1,5 m/s; sin embargo, las velocidades más altas
pueden usarse en casos donde las características de operación de las válvulas
se conocen por los cambios repentinos en la velocidad del caudal. La presión
total en el sistema en cualquier momento (presión de operación más golpe de
ariete) no excederán el 150 % de la presión nominal del sistema.
Procedimiento
para dimensionar sistemas de agua fría
El procedimiento recomendado para
dimensionar sistemas de tuberías es el esbozado a continuación:
1. Esbozar
las líneas principales, y ramales, e indicar los servicios suministrados.
2. Determinar
la demanda total.
3. Determinar
la longitud equivalente de tuberías en las líneas principales, enjuagadores y
ramales. Debido a que no se conocen los tamaños de tuberías, la longitud
equivalente de diversos accesorios no pueden ser determinados. Añadir las
longitudes equivalentes, comenzando en la línea principal de la calle, la
acometida del edificio, y el elevador a los puntos de suministro superiores.
4. Determinar
la presión mínima requerida en el punto superior, que será 50 – 175 kPa por
encima de la presión atmosférico.
5. Calcular
el valor de diseño aproximado de la caída de presión por longitud unitaria de
tubería en longitud equivalente.
Donde:
·
∆p =
Pérdida de presión por metro de longitud equivalente de tubería, kPa
·
ps
= Presión en la línea principal de la calle, kPa
·
pf
= Presión mínima requerida para operar en la toma de agua superior, kPa
·
pm
= Caída de presión a través del medidor de agua, kPa
·
H =
Altura de la toma más elevada sobre la línea principal de la calle, m
·
L =
Longitud equivalente, m
Si el sistema es suministrado
aguas abajo desde un tanque de gravedad, la altura de agua en el tanque, convertida
a kPa multiplicando por 9,8, reemplaza la presión principal de la calle, y el
término 9,8H se añade en vez de sustraerse en el cálculo de ∆p. En este caso, H es la distancia
vertical de la toma de agua bajo el fondo del tanque. Los tamaños de tuberías
se obtienen a partir de tablas (ASHRAE).
Las velocidades que exceden 3 m/s
causan ruido no deseable en el sistema de tuberías. Esto usualmente gobierna el
tamaño de las tuberías más grandes en el sistema, mientras que en tamaños de
tuberías más pequeñas, la pérdida de fricción usualmente gobierna la selección
debido a que la velocidad es baja comparada con la pérdida de fricción. La
velocidad es el factor de gobierno en bajada de sistemas, donde la pérdida de
fricción usualmente es despreciable. La velocidad en los ramales lleva a que la
succión de las bombas no exceda de 1,5 m/s.
Si la presión de la calle es
demasiado baja para las tomas de agua en las plantas superiores, la presión
debe incrementarse. Pueden usarse bombas de impulsión de alimentación constante
o variable, solas o en conjunción con tanques de suministro por gravedad, o
sistemas hidroneumáticos.
Las válvulas de control de caudal
para accesorios individuales bajo condiciones de presión variable
automáticamente ajustarán el caudal a la toma a una cantidad predeterminada.
Estas válvulas permiten al diseñador (1) limitar el caudal a la salida
individual al mínimo conveniente, excepto en sistemas especialmente diseñados
para presiones iniciales variables (ej. presión sub atmosférica), que
normalmente operan bajo vacíos parciales controlados; y para la los sistemas de
retorno por gravedad, la caída de presión a las unidades de calentamiento no
exceden la columna de agua disponible para retirar el condensado.
Velocidad
máxima: Para una operación silenciosa, la velocidad del vapor irá de
40 a 60 m/s, con un máximo de 75 m/s. A una velocidad más baja, el sistema es
más silencioso. Cuando el condensado debe fluir contra el vapor, incluso en una
cantidad limitada, la velocidad del vapor no excederá los límites por encima de
los cuales la perturbación entre el vapor y el agua a contracorriente puede (1)
producir un sonido objetable, tal como golpe de ariete, o (2) el pitch de la
tubería si circula horizontalmente; (3) la cantidad de condensado fluyendo
contra el vapor; y (4) la libertad de la tubería de water pockets que, bajo
ciertas condiciones, actúan como una restricción en tamaño de tuberías.
Longitud
equivalente: Todas las tablas para el caudal en tuberías se basan en
la caída de presión que debe permitir la fricción de tuberías, además de la
resistencia de accesorios y válvulas. Estas resistencias generalmente se
referencian en términos de tubería recta; es decir, un determinado accesorio
produce una caída de presión equivalente a la longitud indicada de una tubería
recta del mismo tamaño. La longitud de los accesorios comunes está tabulada.
ASHRAE Fundamentals 2009
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