3 de enero de 2014
Diseño de Instalaciones Residenciales de Gas
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CALCULO DE INSTALACIONES RESIDENCIALES FORMULA DE POLE La fórmula de POLE se utiliza para realizar los cálculos de instalaciones cuya presión de medición no supera los 70 milibares, tal es el caso de instalaciones residenciales en cobre tipo L y acero al carbón SCH 40 y de algunas instalaciones comerciales de poca longitud y baja potencia. La fórmula práctica de POLE se puede escribir así:
Donde h Representa las pérdidas de presión de gas en milibares Q es el caudal de cada tramo en m3/hr Lt es la longitud de cada tramo en m k es una constante que depende del tipo de gas, del material de la instalación y del diámetro de la tubería En la siguiente tabla se representan las constantes que se utilizan para calcular instalaciones mediante la fórmula de POLE
Explicaremos detalladamente el cálculo de instalaciones residenciales de gas combustible utilizando la fórmula de POLE Tenemos más para TI en http://cursosauladigital.blogspot.com/
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EJEMPLO DE CÁLCULO En la figura se muestra el esquema tridimensional o isométrico de una instalación que utilizara gas natural. Este esquema es el resultado de la visita de campo que hace el técnico instalador, el cual después de dibujar el trazado o recorrido de la red en la vista en planta de la residencia, procede a representar la tubería en tres dimensiones.
En la figura se aprecian tres tramos de tubería representados con los colores amarillo ocre, verde y azul; con color rojo se representan las válvulas en forma de “moños” y el centro de medición. Las líneas inclinadas de un esquema tridimensional deben tener un Angulo cuya magnitud de inclinación debe ser de 30°
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En el ejemplo que tratamos hemos representado una instalación que debe suministrar gas para cocción (cocina y horno CoH) y para calentamiento de agua (Calentador de paso de 5,5 litros/min Cp). Para calcular una instalación se requiere antes que nada conocer la potencia de cada equipo; esta potencia se conoce como potencia de diseño; en la siguiente tabla se presentan las potencias de diseño más comunes
Las potencias de diseño son superiores a las potencias nominales de los equipos esto con el fin de sobre diseñar asegurando valores confiables al realizar los cálculos. Al observar el esquema tridimensional de la instalación del ejemplo se observa que se harán cálculos para CoH 12 Kw y Cp 13Kw; la potencia total de la instalación es de 25 Kw
Como Calcular la Red de Gas Las memorias de cálculo consisten en una o varias tablas donde se organizan los datos y los valores calculados. La tabla que se muestra corresponde a las memorias de cálculo de la instalación de nuestro ejemplo Columna 1 de la tabla En la columna 1, la primera de izquierda a derecha se colocan los tramos de la instalación, para el ejemplo se tienen tres tramos los cuales se resaltan de colores como se ve en la tabla; el primer tramo es el CM T de color amarillo es el tramo principal debido a que es el primer tramo y recibe todo el gas que se va a distribuir en la red , a través de él, debe circular el gas que va hacia la cocina y el horno CoH y hacia el calentador de paso Cp El segundo tramo es un ramal de color verde T CoH que transporta el gas que va hacia la cocina y el horno CoH y por último el ramal T Cp azul surte de gas el calentador de paso Cp Tenemos más para TI en http://cursosauladigital.blogspot.com/
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En total, la red del ejemplo consta de tres tramos uno principal y dos ramales Columna 2 de la tabla En la columna 2 se colocan las potencias de cada tramo, como se observa al tramo CM T le corresponde una potencia de 25 Kw, o sea la suma total de las potencias, debido a que es el tramo principal; al tramo T CoH le corresponde una potencia de 12 Kw (Potencia de Co+Potencia del H); al tramo T Cp corresponde la potencia del calentador de paso.
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Columna 3 de la tabla En esta columna se colocan los valores calculados de los caudales de gas que transporta cada tramo; para los cálculos se utiliza la fórmula:
La potencia son los valores de la columna 2 y el poder calorífico es uno de los siguientes valores
Poder Calorífico Superior del Gas Natural =10,35 Kw hr/m3 Poder Calorífico Superior del GLP =26,13 Kw hr/m3
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Longitud de Tubería Columna 4 Esta columna está dedicada a las longitudes reales de los tramos, en la figura se observa que la longitud de cada tramo es la suma de los niples de tubería que los conforman; por ejemplo el tramo principal está conformado por 2 niples uno de 1,80 metros y otro de 5,30 metros los cuales sumados dan una longitud de 7,10 metros
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Diámetro de Tubería Columna 5 La columna 5 contiene los diámetros de tubería; estos diámetros son asumidos y se toman de tablas de acuerdo con el material
Codos Columnas 6 y 7 En estas columnas se ubican la cantidad de codos a 90° y codos a 45° que tiene cada tramo. En el ejemplo que nos ocupa no hay codos a 45°, por lo tanto la columna 7 esta rellena de ceros; en cambio la columna 6 contiene valores diferentes a cero dado que cada tramo posee codos a 90°
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Tees Columnas 8 y 9 Para que los fluidos circulen a través de las tuberías es necesario que exista diferencia de presiones; para hacer circular aire a través de una tubería se requiere de un compresor que suministre presión al fluido, de lo contrario no habrá flujo. A medida que el fluido circula experimenta caída o disminución de presión, esto se debe a dos factores, el primero es la longitud, a mayor longitud mayor pérdida de presión, para contrarrestar este efecto se utilizan diámetros mayores de tubería; el segundo factor son los cambios de dirección, de modo que cada que el fluido atraviesa un codo o una Tee la presión disminuye. En las columnas 6 y 7 se contabilizan los codos normales o codos a 90° y los medio codos o codos a 45°, con el objeto de calcular las pérdidas de presión a través de estos accesorios y luego “cambiarlas” por longitud, asumiendo que la perdida de presión que sufre el gas a través de un codo es equivalente a la que existe a lo largo de un tramo de tubería; con este artificio se obtiene algo que denominamos “Longitud Equivalente” (Columna 10) y que luego sumamos al valor de la Longitud Real (Columna 4) para obtener la longitud Total (Columna 11). Lo mismo sucede con las columnas 8 y 9 donde se considera hipotéticamente que un accesorio Tee se subdivide en dos accesorios Tee a 90° y Tee a Flujo
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La tee a 90 representa una caída apreciable de presión debido a que el fluido debe hacer un cambio de dirección de 90°, en cambio la Tee a flujo representa una leve caída de presión que se da como efecto secundario del cambio de dirección que se presenta con la Tee a 90. A través del tiempo se determinó que la caída de presión a través de codos y Tee se podía estandarizar en términos del diámetro, de esta forma es posible calcular la perdida de presión de un gas en términos de longitud
La relación Longitud/Diametro que aparece en la tabla, significa que la pérdida de presión que sufre un gas cuando circula a través de un codo a 90 de acero al carbón SCH 40 de media pulgada (D=15,80mm) por ejemplo, es equivalente a:
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Longitud Equivalente Columna 10 En esta se columna se colocan los valores calculados de Longitud Equivalente, como se indicó en el paso anterior
Longitud Total Columna 11 Después de haber calculado las longitudes equivalentes, se procede a calcular las longitudes totales, sumando los valores de las Columnas 4 y 10
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Perdidas de Presión Columna 12 En la columna 12 se registran los valores calculados de las pérdidas de presiona en milibares. Todas las columnas anteriores son la preparación para llegar a los cálculos finales (Columnas 12 y 13). Para encontrar los valores de la columna 12 se aplica la fórmula de POLE:
Pérdidas Acumuladas de Presión Columna 13 En la columna final de las memorias de cálculo se acumulan los valores calculados de h
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