PROCEDIMIENTO PARA DESARROLLAR EL CÁLCULO DE TUBERÍAS DE AGUA EN UN SISTEMA INDIRECTO A) CÁLCULO DE ACOMETIDA La acometida, se calcula con un caudal que llene la cisterna en 4 horas y utilizando el sistema directo.
B) CÁLCULO DEL EQUIPO DE BOMBEO B.1) TUBERÍA DE SUCCIÓN Y DE DESCARGA 1) Se fija la presión que debe ingresar ingresar el agua en el tanque 2) Se calcula el volumen del tanque elevado 3) Se calcula calcula la altura dinámica
H = Hs + Hd + hfs + hfd + ps Donde: H : Altura Dinámica Hs : Altura Dinámica de la tubería de succión Hd : Altura Dinámica de la tubería de impulsión Hfs : Perdida de carga de la tubería de succión Ps : Presión de salida de agua en el tanque elevado 4) Se calcula el caudal de bombeo bombeo (Qb) para llenar el tanque elevado en 2 horas 5) Calcular los diámetros de succión succión y descarga, descarga, con el caudal de bombeo Qb en la tabla del R.N.E. 6) Con los diámetros y el caudal, se calcula la pérdida de carga carga en las tuberías de succión y de descarga
DIÁMETRO DE LAS LÍNEAS DE SUCCIÓN E IMPULSIÓN
7) Para determinar la pérdida de carga de sus accesorios en la tubería de succión y de descarga, se adiciona a la longitud de la tubería de succión el 10% de su longitud; y para los accesorios de la tubería de descarga el 25% de su longitud. 8) Con el caudal de bombeo Qb y el diámetro de succión y de descarga se elige el ábaco de la tubería y se calcula la perdida de carga por metro lineal. 9) Con la pérdida de carga por m.l. y la longitud de succión más longitud de accesorios, se calcula la pérdida de carga total en las tuberías succión y de descarga. 10) Con los datos obtenidos se calcula la carga dinámica.
B.2) CÁLCULO DEL BOMBEO La bomba o electro bomba, se calcula con la siguiente fórmula de potencia.
=
× ×
Donde: HP = Potencia en caballos de fuerza = Caudal de bombeo en lts/seg. H = Altura dinámica en m η = Coeficiente de seguridad que va de 0,5 a 0,8. La carga dinámica H tiene los siguientes componentes:
H = Hs + Hi + hfs + hfd + Ps Donde:
Hs Hi Hfs Hfd Ps
= Altura dinámica de la tubería de succión = Altura dinámica de la tubería de impulsión = Pérdida de carga en la tubería de succión = Pérdida de carga en la tubería de impulsión = Presión de salida del agua en el tanque elevado
C) CÁLCULO DEL ALIMENTADOR El alimentador es la red de agua que sale del tanque elevado y alimenta al edificio utilizando la fuerza de gravedad. 1) Se debe determinar el punto más desfavorable, que es el más alejado horizontalmente y más cerca verticalmente del punto de salida de agua en del tanque elevado, se le asigna una presión , puede tener varios tramos.
2) La pérdida de carga por accesorios se calcula con el 20% de la longitud de la tubería de cada tramo. 3) Se calcula la pendiente máxima ( á ) desde la salida en el tanque hasta el punto más desfavorable.
á =
− × .
Donde:
P Ps Lx1,20
= Presión del agua al punto más desfavorable = Presión de salida en el punto más desfavorable = Longitud de la tubería más 20 % por accesorios
4) Cálculo de la máxima demanda instantánea de los inmuebles que ocupa el edificio. 5) Para el cálculo se utiliza el siguiente cuadro.
Tramo L Le
Lt
CUADRO DE C LCULO uH Q l/s Q m3/h Á Ø hf
DONDE: L
:
Longitud del tramo
Le
:
Longitud equivalente
Lt
:
Longitud total
uH
:
Q (l/s)
:
Caudal en unidades (litros/segundos)
Q (m3/h)
:
Caudal en unidades (metros cúbicos/horas)
Á
:
Pendiente Máxima
Ø
:
Diámetro
:
Pendiente real
Hf
:
Pérdida de carga
P
:
Presión
P
EJEMPLO DE CÁLCULO DE TUBERÍAS PARA UN SISTEMA INDIRECTO Un edificio de 3 pisos, en cada piso 4 departamentos de vivienda de 3 dormitorios, cada departamento tiene un medio baño social, un baño completo, un baño completo de servicio, un lavadero de cocina y un lavadero de ropa; los aparatos sanitarios de tipo tanque y con agua caliente, con presión de salida de agua 2,50 m.c.a.(Metro de columna de agua), lo mismo en el punto más desfavorable; la tubería de la acometida y del alimentador en PVC, la tubería de succión y descarga del equipo de bombeo en Fo. (Fierro Fundido) Go. (Fierro Galvanizado). La presión de la matriz 17,5 m.c.a. (Metro de columna de agua), El medidor con 1,00 m. de longitud equivalente. El edificio debe diseñarse con agua contra incendio. El equipo de bombeo se calculará con un coeficiente de eficiencia de 0,8. Espesor de muros, piso y techo de cisterna 0,20 m; de tanque elevado 0,15 m
Diseñar: A. CISTERNA B. ACOMETIDA C. EQUIPO DE BOMBEO D.TANQUE ELEVADO Y ALIMENTADOR SOLUCIÓN:
A. CISTERNA La dotación del departamento es: 1200 lts/hab./día x 12 dep. = 14400 lts/día El volumen de la cisterna: Vc = 14400 x ¾ = 10800 Lts. = 10,8 m3 Dimensión de la cisterna: 2,00 m x 3,00 m x 1,80 m = 10,80 m3 Dimensión estructural Altura: 1,80m + 0,40 + 0,45 + 0,10m = 2,75 m 2,40 + 3,40 + 2,75 metros
B. ACOMETIDA Caudal:
10800 ⁄ = 0.75 ⁄ 4 × 3600 ⁄ℎ Altura estática: H = 1,00 m
Carga disponible: 17,50 – 1,00 – 2,50 = 14,00 m.c.a (metro por columna de agua).
Longitud equivalente: RS ¾” 1 c 45° 1 Med. 2 V.C. 1 V.F.
0,3 1,0 0.2 0,5 ----2,0
CUADRO DE C LCULO Tramo L Le Lt Q l/s Q m3/h Ø S hf P 43 2.0 45 0.75 2.7 ¾ 0.28 12.6 3.4>2.5 “
TANQUE ELEVADO El volumen del tanque: Vc = 14400 x 1/3” = 4800 Lts. = 4,8 m3
Agua contra incendio: A.C.I. = 3 lts/s x 2 bocas x 30 min. x 60 s/min = 10800 lts = 10,8 m3
Volumen del tanque elevado: 4,80 + 10,80 = 15,60 m3
Dimensiones del tanque: 3,00 m x 4,00m x 1,30m = 15,60 m3.
Dimensión de la altura: 1,30 + 0,45 + 0,10 + 0,15 + 0,15 = 2,15 m.
Dimensión estructural del tanque elevado: 3,30 x 4,30 x 2,15 metros
Altura que ingresa la tubería de llenado al tanque: 2,15 – 0,15 – 0,20 = 1,80 m
Altura del tubo para el ingreso del agua doméstica: 0,90 + 0,10 = 1,00 m del piso
Altura del tubo para el ingreso del agua contra incendio: 0,10 m del piso Esquema del plano de corte del edificio, con las redes de agua, cisterna, tanque elevado, equipo de bombeo y unidades Hunter en cada cuadrado.
C. EQUIPO DE BOMBEO Caudal de bombeo Qb: Para llenar el tanque elevado en 2 horas:
4800 ⁄ = = 0.67 ⁄ 2 × ℎ.× 3600 ⁄ℎ Diámetros de la tubería de succión y de descarga con tabla del R.N.E. y el caudal obtenido: Succión 1 ¼” Descarga 1”
Pérdida de carga por metro lineal con caudal 0,67 lts/seg en el ábaco de Fo.Go.:
= 4.6 m/100m = 0,046 m.c.a / m = 17 m/100m = 0,17 m.c.a /m Longitud de tubería de succión y de descarga incluyendo accesorios:
= 4,50 x 1,10 = 4,95 m = (2.6 x 3 + 1 + 4 +1.7) x 1.25 =18.13 m Pérdida de carga en las tuberías (hf):
hf = 4,95 m x 0,046 = 0,23 m.c.a. hf = 18,13 m x 0,17 = 3,08 m.c.a. Altura dinámica de succión y descarga:
H = 2,50 m H = 13,50 m Carga estática total: H = Hs + HD + hfs + hfD + Ps H = 2,50+13,50+0,23+3,08+2,5 = 21,93 m.c.a
Potencia de la bomba en Caballos de Fuerza:
=
× ×
=
, , = , ,
(puede tomar ¼ Caballo)
Cálculo de la Presión en PKW:
=
. = , .
D. ALIMENTADOR Cálculo de la máxima demanda del departamento ½ Baño. Social 2 Baños completos 1 Lavadero de cocina 1 Lavadero. de ropa
04 uH 12 uH 03 uH 03 uH -------22 uH
Punto más desfavorable: B Longitud desde la punta A hasta el B más 20% por accesorios L = (10x3+8,50+4,0) x1,20 = 51 m Pendiente máxima:
Á =
, 1,50 = = 0,0294 m 51
La presión en cada punto se calcula con la fórmula:
Ps
=
H – hf
=
4 – 0,33
=
3,67
=
3,67 – 0,32 =
3,35
=
3,35 – 0,21 =
3,14
=
3,14 – 0,34 =
2,80m > 2,50 m aceptable