ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
CURSO
: MECÁNICA DE FLUIDOS II
DOCENTE : ING. JOSÉ HILARIO LONGA ÁLVAREZ
TEMA
: TUBERÍAS, ACCESORIOS Y VÁLVULAS
ALUMNOS : RAFAEL LIVAQUE, Néstor DÍAZ DÍAZ, Osman Vladimir BUSTAMANTE DELGADO Wilson J. TICLLA RÍOS, Thalia Nancy Del Rocio CERQUERA OBLITAS, Liverio
CICLO
: VII
CHOTA PERÚ PERÚ 2016 –
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TUBERÍAS, ACCESORIOS Y VÁLVULAS
Mecánica de de Fluidos II
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TUBERÍAS, ACCESORIOS Y VÁLVULAS
Mecánica de de Fluidos II
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ÍNDICE I.
INTR NTRODU ODUCCI CCI N
Pág. 05
II.
OBJETIVOS 2.1. OBJETIVO GENERAL 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
06 06 06
III.
ALCANCES
07
IV.
JUSTI USTIFI FICA CAC CI N
07 07
V.
MAR MARCO TE RIC RICO 5.1. TUBE TUBER R AS 5.1.1. DEFINI INICI N 5.1.2. TIPOS TIPOS DE TUBER TUBER AS 5.1.2.1. TUBER TUBER AS DE ACERO ACERO INOXIDABL INOXIDABLE E 5.1.2.2. TUBER TUBER A DE COBRE COBRE 5.1.2.3. TUBE TUBER R A CPVC CPVC 5.1.2.4. TUBER TUBER AS DE PVC PVC
08 08 08 08 08 08 09 09 10
5.2. ACCESORIO ACCESORIOSS PARA TUBER TUBER A 5.2.1. DEFINI INICI N 5.2.2. TIPOS DE ACCESORIOS 5.2.2.1. CODOS a) CODO DE 90° b) CODO DE 45° c) CODO DE 180° d) CODO DE DESAGÜE DE 90° e) CODO DE DESAGÜE 45° f) CODO DE DESAGÜE VENTILACIÓN 5.2.2.2. TEE a) TEE RECTA b) TEE CON REDUCCIÓN c) TEE DOBLE 5.2.2.3. YEE 5.2.2.4. TAP N a) TAPÓN MACHO b) TAPÓN HEMBRA 5.2.2.5. REDUCCI N 5.2.2.6. BUSHINGS CON ROSCA Mecánica de Fluidos II
11 11 12 12 12 13 14 15 15 CON 16 16 16 17 17 18 19 19 20 20 20 21 2
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5.3. P a) b) c) VI.
5.2.2.7. UNIONES O COPLE a) COPLE ROSCADO b) UNIÓN SP 5.2.2.8. NIPLE 5.2.2.9. UNI N UNIVERSAL 5.2.2.10. SOMBRERO DE VENTILACI N 5.2.2.11. TRAMPA 5.2.2.12.CAJA REGISTRO 5.2.2.13.REJILLA 5.2.2.14.ABRAZADERA 5.2.2.15.EMPAQUETADURAS 5.2.2.16.PEGAMENTOS a) CEMENTO COLOR AZUL b) CEMENTO COLOR DORADO 5.2.2.17.V LVULAS RDIDAS DE CARGA EN TUBER AS. PEDIDA DE CARGA PERDIDAS DE CARGA DISTRIBUIDA COEFICIENTES K PARA DIFERENTES ACCESORIOS
UTILIZACI N Y APLICACI N 6.1. ACCESORIOS 6.1.1. CODOS a) CODOS A 90º b) CODOS A 45º 6.1.2. UNIONES 6.1.3. REDUCCIONES 6.1.4. TEES 6.1.5. YEES 6.1.6. NIPLE 6.1.7. TAP N 6.1.8. SOMBRERO DE VENTILACI N 6.1.9. TRAMPA 6.1.10. CAJA REGISTRO 6.1.11. REJILLA 6.1.12. ABRAZADERA
22 22 22 23 23 24 24 25 25 26 26 27 27 28 28 32 32 33 34 36 36 36 36 37 38 38 39 39 40 40 41 41 42 42 42
6.2. ELEMENTOS B SICOS DE SISTEMAS DE AGUA Y 43 DESAGÜE 6.2.1. SISTEMAS DE RIEGO 43 a. Sistema de riego automático tradicional 43 b. Sistema de riego automatizado moderno 44
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6.2.2.
SISTEMAS GENERAL DE AGUA EN UNA VIVIENDA a. Sistema general de agua fría b. Sistema general de agua caliente c. Sistema general de desagüe 6.2.3. SISTEMAS ESPEC FICOS DE AGUA EN UNA VIVIENDA a. Sistema de instalación de un Tanque de agua b. Sistema de instalación de un Lavamanos c. Sistema de instalación de una Ducha d. Sistema de instalación de un inodoro 6.2.4. SISTEMAS DE INSTALACI N DE UN BAÑO VII.
44 44 45 45 46 46 46 47 48 48
CONCLUSIONES
50
VIII. RECOMENDACIONES
51
IX.
BIBLIOGRAF A
52
X.
LINKOGRAF A
52
XI.
TEMA DE INVESTIGACI N 11.1. AGUAS PLUVIALES. 11.1.1. CAPTACIÓN DE AGUAS PLUVIALES. 11.1.2. ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE AGUAS PLUVIALES. 11.1.3. VENTAJAS DE LA CAPTACIÓN DE AGUAS PLUVIALES. 11.1.4. DETERMINACIÓN DE LA DEMANDA DE AGUA 11.1.5. SISTEMA DE CONDUCCIÓN DEL AGUA DE LLUVIA CAPTADA 11.1.6. DISEÑO DEL SISTEMA DE ALMACENAMIENTO
53 53 55 55
ANEXOS
62
XII.
Mecánica de Fluidos II
57 57 58 60
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I.
INTRODUCCIÓN
En el presente trabajo conoceremos sobre las características de las tuberías, tipos y materiales, los accesorios que se utilizan para realizar un sistema de tuberías y la tecnología de las tuberías. La adopción de un sistema abastecimiento es un proceso en el cual se deben de tener en cuenta las condicionantes que puedan influir en dicho sistema y debe de responder a las necesidades del usuario de una manera funcional.
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II.
OBJETIVOS
2.1. OBJETIVO GENERAL Adquirir conocimientos sobre los tipos de tuberías y sus aplicaciones.
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. Identificar los tipos de tuberías y accesorios, así como su aplicación de estás. Conocer los fundamentos y análisis de los parámetros que influyen directamente a la adopción de un sistema de abastecimiento, así como los elementos o equipamiento que lo define. Conocer las aplicación y función de cada tipo de tuberías y accesorios.
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III.
ALCANCES
El presente trabajo tiene objetivo conocer las diferentes tuberías y accesorios que pueden ser utilizados en diferentes obras como agua potable, gas, desagüe, etc, ya que puede ser de los diferentes materiales PVC, Aluminio y Fierro Galvanizado, etc, también de diferente geometría y diámetro.
IV.
JUSTIFICACIÓN
El presente trabajo se hace con la finalidad de conocer los diferentes tipos de tuberías y accesorios utilizados en diferentes obas de acuerdo con la necesidad de los usuarios, ya que como nosotros estudiantes de la Carrera de Ingeniería Civil nos va a servir para inculcarnos y conocer más sobres estos temas ya que es de suma importancia para nuestra formación como profesionales y así poder ser competentes en el ámbito laboral.
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V.
MARCO TEÓRICO
5.1. TUBERÍAS 5.1.1. DEFINICIÓN Las tuberías son un sistema formado por tubos, que pueden ser de diferentes materiales, que cumplen la función de permitir el transporte de líquidos, gases o sólidos en suspensión (mezclas) en forma eficiente, siguiendo normas estandarizadas y cuya selección se realiza de acuerdo a las necesidades de trabajo que se va a realizar.
5.1.2. TIPOS DE TUBERÍAS 5.1.2.1. TUBERÍAS DE ACERO INOXIDABLE Son los que tiene mayor resistencia entre los materiales férricos es que tienen una gran resistencia a la corrosión y una mayor capacidad mecánica, pero representan mayor costo mantiene la capacidad para proteger su integridad en casos en los que otros materiales pudieran peligrar, puede limpiar y desinfectar fácilmente cuando es necesario.
Fig. Nº 01
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5.1.2.2. TUBERÍA DE COBRE Tuberías de cobre, es un material de gran aplicación, su buen comportamiento al agua caliente. Una tubería de cobre es moderada de instalar, ya que las articulaciones requieren ser soldadas entre sí con un soplete y soldadura. Las tuberías de cobre vienen en dos estilos, rígidas y flexibles. A través de las décadas ha demostrado ser resistente a la corrosión y muy segura. El cobre es un material suave y puede cortarse y fabricarse fácilmente. Es propenso a dañarse y puede agujerearse un poco con el tiempo, además de quebrarse si fluye agua congelada por la cañería.
Fig. Nº 02
5.1.2.3. TUBERÍA CPVC El tubo de CPVC es utilizado en edificios comerciales y residenciales para agua caliente y fría. Es una tubería de plástico rígido y económico diseñado para soportar las temperaturas y presiones altas. El CPVC es fácil de cortar y de unir mediante un cortador para tuberías o una sierra.
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Fig. Nº 03
Se une de forma permanente mediante piezas de plástico y pegamentos de solventes o de forma que se pueda quitar en el futuro utilizando piezas a presión. La temperatura máxima de servicio es de 200 °F (93.33 °C) y no sufre corrosión, sin embargo, la temperatura ideal para su uso es de 150 °F (65.55 °C).
5.1.2.4. TUBERÍAS DE PVC El PVC es muy resistente a productos corrosivos, es un conductor térmico de carácter razonable y los tramos de tubería se unen fácilmente con adhesivos especiales. Las bajas temperaturas también le afectan negativamente, provocan gran rigidez en el plástico y elevan su sensibilidad a los golpes. Dependiendo de su anchura, puede ser utilizado para transportar líquidos y gases de forma segura. Debido a su composición, el PVC se limita a transportar líquidos a temperaturas de menos de 140 °F (60 °C), haciendo al PVC inadecuado para transportar agua caliente.
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Fig. Nº 04
5.2. ACCESORIOS PARA TUBERÍA 5.2.1. DEFINICIÓN Es el conjunto de piezas moldeadas o mecanizadas que unidas a los tubos mediante un procedimiento determinado forman las líneas estructurales de tuberías de una planta de proceso.
Fig. Nº 05 Mecánica de Fluidos II
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5.2.2. TIPOS DE ACCESORIOS 5.2.2.1. CODOS Son accesorios de forma curva que se utilizan para cambiar la dirección del flujo de las líneas tantos grados como lo especifiquen los planos o dibujos de tuberías. Los codos estándar son aquellos que vienen listos para la pre-fabricación de piezas de tuberías y que son fundidos en una sola pieza con características específicas.
a) CODO DE 90° Tipos:
PVC Galvanizados Cobre Acero al Carbón Acero Inoxidable Aleaciones Acero inoxidable Vidrio Cobre Latón CPVC Asbesto.
Fig. Nº 06 Mecánica de Fluidos II
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Características:
Diámetro: Es el tamaño del orificio del codo entre sus paredes existen desde ¼'' hasta 120''.
Angulo: existente entre ambos extremos del codo y sus grados dependen del giro o desplazamiento que requiera la línea
Radio: dimensión que va desde el vértice hacia uno de sus arcos, pueden ser: radio corto, largo, de retorno y extra largo.
Espesores: determina el grosor de pared del codo
Aleación: tipo de material o mezcla de materiales con el cual se elabora el codo
Junta: procedimiento que se emplea para pegar un codo con un tubo y puede ser: soldable a tope, roscable, embutible.
b) CODO DE 45° Tipos:
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PVC
Galvanizados
Cobre
Acero al Carbón
Acero Inoxidable
Aleaciones
Acero inoxidable
Vidrio
Cobre
Latón
CPVC
Asbesto.
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Fig. Nº 07
Características:
Diámetro: Es el tamaño del orificio del codo entre sus paredes los cuales existen desde ¼'' hasta 120''.
Angulo: existente entre ambos extremos del codo y sus grados dependen del giro o desplazamiento que requiera la línea
Radio: dimensión que va desde el vértice hacia uno de sus arcos, pueden ser: radio corto, largo, de retorno y extra largo.
Espesores: determinada por el grosor de la pared del codo
Aleación: tipo de material o mezcla de materiales con el cual se elabora el codo
Junta: procedimiento que se emplea para pegar un codo con un tubo y puede ser: soldable a tope, roscable, embutible.
c) CODO DE 180° Para este son las mismas especificaciones que para el codo de 45° y para el de 90°. Mecánica de Fluidos II
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Fig. Nº 08
d) CODO DE DESAGÜE DE 90° Accesorio de tubería que tiene una curva a 90 grados, empleada para desviar la dirección recta de los tubos. Se usa para fluidos a presión. Los codos de 90° se emplean en cambios de dirección horizontal a vertical.
Fig. Nº 09
e) CODO DE DESAGÜE 45° Son destinados a instalaciones de descargas de fluido sin presión. Se usa en las conexiones entre distintos tramos horizontales de tubería, debido a que las desviaciones no deber ser mayores a 45° grados.
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Fig. Nº 10
f) CODO DE DESAGÜE CON VENTILACIÓN Son codos de 90° a los que se le adiciona un tubo de ventilación, que debe ser de menor calibre.
Fig. Nº 11
5.2.2.2. TEE Son accesorios que se fabrican de diferentes tipos de materiales, aleaciones, diámetros y se utiliza para efectuar fabricación en líneas de tubería.
a) TEE RECTA Sirve para derivar una tubería de desagüe en ángulos rectos (90°)
Fig. Nº 12 Mecánica de Fluidos II
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Acero al carbón, Aleación, Acero inoxidable, Acero de
baja temperatura, Acero de alto rendimiento. Características:
Tamaño de las uniones en T rectas: T recta sin costura: 1/2″ ⌀ hasta 32″⌀ T recta: 6″⌀ hasta 60″⌀
Aplicación
Estos accesorios ofrecen un medio alternativo de conexión a un cabezal principal, sin necesidad de reforzamiento; generalmente están preformados a la curvatura de la tubería a la cual se van a unir.
b) TEE CON REDUCCIÓN T ipos:
Acero al carbón, Aleación, Acero inoxidable, Acero de
baja temperatura, Acero de alto rendimiento.
a) Tee con rosca con reducción
b) Tee simple con reducción
c) Tee sanitaria Fig. Nº 13
c) TEE DOBLE: Cruces Rectas y Reductoras Permite la dirección del flujo en 3 direcciones adicionales al principal se encuentran disponibles en las dimensiones: 2-24 y
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cuyas dimensiones pueden ser campana (asbesto, cemento), brida (ASA, DIN), liso (P.V.C., asbesto, cemento, junta rápida.) Tipos: PVC, acero al carbón, Aleación, Acero inoxidable, Acero
de baja temperatura, Acero de alto rendimiento. Es preferible usar tés y no cruces debido a su economía, obtenibilidad y disminución de número de artículos en inventario para mantenimiento; a excepción de donde el espacio es restringido en tuberías marinas o trabajos críticos. No se necesita reforzar la unión.
a) Tees doble plana
b) Tees dobles a escuadra
c) Tees doble sanitaria Fig. Nº 14
5.2.2.3. YEE Sirve para unir tres tubos simultáneamente en los sistemas de distribución de aguas, también se puede utilizar el sistema de distribución de drenajes, aguas pluviales, aguas negras y muchos más conecta tuberías en ángulos de 45° grados.
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Yee SP
Yee doble
Yee simple con reducción
Yee doble con reducción Fig. Nº 15
5.2.2.4. TAPÓN Son accesorios utilizados para bloquear o impedir el pase o salida de fluidos en un momento determinado. Mayormente son utilizados en líneas de diámetros menores. Según su forma de instalación pueden ser macho y hembra.
a) TAPÓN MACHO Tipos: PVC, Galvanizados, Cobre, Acero al
Carbón, Acero
Inoxidable, Aleaciones, Acero inoxidable, Cobre, Latón.
Fig. Nº 16
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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Características:
Diámetro: Es el tamaño del orificio del codo entre sus paredes. Aplicación: La mayoría de estos accesorios se usan en tuberías de servicios (aguas, vapor, aire, etc); no se usan salvo pedido especifico y estudio detallado en las tuberías de proceso, aunque sus rangos de presión y temperatura sean apropiados.
b) TAPÓN HEMBRA Tipos: PVC, Galvanizados, Cobre, Acero al
Carbón, Acero
Inoxidable, Aleaciones, Acero inoxidable, Cobre, Latón. Características:
Diámetro: Es el tamaño del orificio del codo entre sus paredes. Aplicación: se refiere como los tapones de la tapa, ya que funcionan como las dos tapas y tapones, el plástico StockCap tapón (o T-Plug). Su diseño cónico se enciende fácilmente como una gorra, mientras que proporciona la funcionalidad perfecta para un tapón.
b) Tapón hembra con rosca
a) Tapón hembra SP
Fig. Nº 17
5.2.2.5. REDUCCIÓN Tipos: PVC, Galvanizados, Cobre, Acero al Carbón, Acero Inoxidable, Aleaciones, Acero inoxidable, Cobre, Latón.
Características: Pueden ser roscados o SP
o
o
Diámetro: Es el tamaño del orificio entre sus paredes.
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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL o
Estándar excéntrico: es
un accesorio reductor que se usa para
disminuir el caudal del fluido en la línea aumentando su velocidad perdiendo su eje.
Aplicación: son accesorios de forma cónica, se utilizan para disminuir el volumen del fluido a través de las líneas de tuberías.
Fig. Nº 18
5.2.2.6. BUSHINGS CON ROSCA Tipos: PVC, Galvanizados, Cobre, Acero al Carbón, Acero Inoxidable, Aleaciones, Acero inoxidable, Cobre, Latón.
Características: Diámetro: Es el tamaño del orificio entre sus paredes.
Aplicación: son accesorios de forma cónica, fabricadas de diversos materiales y aleaciones. Se utilizan para disminuir el volumen del fluido a través de las líneas de tuberías. Son usados ampliamente en aspersión.
Fig. Nº 19 Mecánica de Fluidos II
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5.2.2.7. UNIONES O COPLE a) COPLE ROSCADO Tipos: PVC, Galvanizados, Cobre, Acero al Carbón, Acero Inoxidable, Aleaciones, Acero inoxidable, Cobre, Latón.
Características: Diámetro: Es el tamaño del orificio entre sus paredes. Aplicación: Une tuberías y accesorios en línea recta que tengan extremos roscados.
b) UNIÓN SP Tipos: PVC, CPVC Características: Diámetro: Es el tamaño del orificio entre sus paredes.
Aplicación: Une tuberías no roscadas las cuales son unidas mediante pegamento PVC o CPVC dependiendo del caso.
a) Unión SP b) Unión soquet
c) Unión con rosca interna Fig. Nº 20
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5.2.2.8. NIPLE Tipos: PVC, Galvanizados, Cobre, Acero al Carbón, Acero Inoxidable, Aleaciones, Acero inoxidable, Cobre, Latón. Características:
Diámetro: Es el tamaño del orificio entre sus paredes Aplicación: Junta uniones, válvulas, filtros, accesorios; básicamente es un tramo de tubería roscado que se puede hacer en campo, aunque es preferible comprarlo hecho, sobre todo si lleva algún recubrimiento (galvanizado).
Fig. Nº 21
5.2.2.9. UNIÓN UNIVERSAL Tipos: Galvanizados, Cobre, Acero al Carbón, Acero Inoxidable, Aleaciones,
Características: Diámetro: Es el tamaño del orificio entre sus paredes. Se usa para realizar conexiones roscadas a recipientes sin presión o a baja presión, la longitud total es generalmente 150 mm, con rosca cónica para tuberías para tuercas de cierre (no se recomienda el uso de este artefacto).
Fig. Nº 22
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5.2.2.10. SOMBRERO DE VENTILACIÓN El sombrero de ventilación se emplea para proteger los tubos de salida que se colocan en la parte superior de las viviendas.
Fig. Nº 23
5.2.2.11. TRAMPA Las trampas se usan para evitar que el mal olor de las tuberías de desagüe regrese a la vivienda.
a) Trampa
b) Trampa con registro
c) Trampa flexible para lavado
d) Trampa S
e) Sifón desmontable Fig. Nº 24
Mecánica de Fluidos II
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5.2.2.12. CAJA REGISTRO Dispositivo destinado para la inspección, desobstrucción o limpieza interior de las tuberías de desagüe. Se caracteriza por llevar tapas de bronce cerradas y roscadas al nivel del piso y se coloca en los tubos principales de cada ambiente que origine un desagüe. Las tapas de los registros pueden ser de 4 y 2 pulgadas.
Fig. Nº 25
5.2.2.13. REJILLA Amplia línea de productos para la instalación y mantenimiento de todo
lo
relacionado
con
el
abastecimiento,
conducción,
almacenamiento y evacuación de fluidos. Con estas rejillas metálicas o plásticas, podrás cubrir las aberturas de desagüe de agua de cocina y zonas de lavadero.
Fig. Nº 26
Mecánica de Fluidos II
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5.2.2.14. ABRAZADERA Una abrazadera para tubo es una pieza de metal u otro material que sirve para asegurar tuberías o conductos de cualquier tipo, ya sean en disposición vertical, horizontal o suspendidas, en una pared, guía, techo o cualquier otra base. Existen varios tipos de abrazaderas según el material y las características de las mismas: Abrazaderas metálicas, Abrazaderas de aluminio, Abrazaderas de PVC, Abrazaderas isofónicas, Abrazaderas de plástico. Las abrazaderas tienen mil usos tanto de forma profesional como en el bricolaje. Desde organizar el cableado suelto de una oficina con ordenadores hasta sujetar tubos y otros conductos más pesados.
Fig. Nº 27
5.2.2.15. EMPAQUETADURAS Accesorio utilizado para realizar sellados en juntas mecanizadas existentes en líneas de servicio o plantas en proceso.
Fig. Nº 28 Mecánica de Fluidos II
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Tipos: Empaquetadura flexitalica. Este tipo de Empaquetadura es de
o
metal. Anillos de acero. Son las que se usan con brida que tienen ranuras
o
para el empalme con el anillo de acero o
Empaquetadura de asbesto.
o
Empaquetaduras de goma.
o
Empaquetaduras grafitadas.
5.2.2.16. PEGAMENTOS a) CEMENTO COLOR AZUL De viscosidad regular y secado rápido para materiales de PVC.
Características:
Para alta presión hasta 6” de diámetro en condiciones de
humedad.
Cemento de fraguado. No necesita "Primer «. En tubería sin presión, tubería de drenaje y ventilación.
Se puede aplicar a temperaturas de 4.5 °C a 38 °C
Fig. Nº 29 Mecánica de Fluidos II
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b) CEMENTO COLOR DORADO De viscosidad media y secado medio para materiales PVC para aplicación en seco. Características: Se puede aplicar a temperatura de 4.5 °C a 38 °C, Recomendado para tuberías de agua potable, presión, gas, cañería, drenaje y ventilación, Con fraguado rápido.
Fig. Nº 30
5.2.2.17. VÁLVULAS Las Válvulas son dispositivos mecánicos cuya función es la de controlar los fluidos en un sistema de tuberías. El Comité Europeo de Normalización (CEN) en su Norma EN-736-2 define las Válvulas como aquel componente de tuberías que permite actuar sobre el fluido por apertura, cierre u obstrucción parcial de la zona del paso o por derivación o mezcla del mismo. Las válvulas se emplean para controlar la cantidad de fluido.
Mecánica de Fluidos II
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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Válvula de cierre o bloqueo
De compuerta
Resistencia mínima al flujo Totalmente abierta o cerrada Accionamiento poco frecuente
De mariposa
De macho
De bola
Resistencia mínima al flujo Cierre hermético Totalmente abierta o cerrada Alto contenido de sólidos
Cierre y estrangulación de gases y líquidos Evitan acumulación de sólidos Baja caída de pr esión
No hay obstrucción de flujo Liquido viscosos y pastas aguadas No maneja fluidos que polimerizan o sedimentan
Válvula de retención Impiden la inversión de flujo en una tubería
La presión del fluido circulante abre la válvula
El mecánismo de retención y cualquier Inversión en el flujo la cierran
Horizontales de retención
De bisagra
Resistencia mínima al flujo Servicios a baja velocidad y con cambios de dirección poco f recuente Se utilizan en combinación con válvulas de compuerta
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Caídas de presión más o menos grande Cambios en dirección Se utilizan en válvulas de globo o ángulo
De bola
De mariposa
Servicios de materiales viscosos que producen depósitos
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Válvula de estrangulación
En Y
De globo
Uso poco frecuente Caída de presión considerable
Menor caída de presión que en la de globo convencional
El diafragma aísla el líquido que se maneja del mecanismo de operación Baja presiones y pastas aguadas
Mecánica de Fluidos II
El flujo de fluido hace un giro de 90°
De aguja
De d iafragma
De ángulo
Macho cónico similar a una ajuga Sistemas hidráulicos No para altas presiones
De mariposa
Para sistemas de irrigación
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Válvula especiales
De Desahogo
De purga
Servicio de vapor a alta presión (Calderas)
Aumento en relación con la presión de apertura
De control
De pie
Se utiliza en la línea de succión de una bomba evitando la contaminación del líquido en el deposito Reduce el NPSH
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De seguridad
Servicios de vapor de agua y gases o vapores
Trampa de vapor
Regula la alimentación al proceso
Se instala en la salida de todas las unidades de calentamiento (rehervidores, íntercambiadores) Elimina el condesado, aire y otros gases no condensables Previene perdidas de vapor
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5.3. PÉRDIDAS DE CARGA EN TUBERÍAS. a) PEDIDA DE CARGA Se propusieron diversas fórmulas para el cálculo de diversas pérdidas de carga por frotamiento, cuando los fluidos circulan en curvas, accesorios, etc. Pero el método más sencillo es considerar cada accesorio o válvula como equivalente a una longitud determinada de tubo recto. Esto permite reducirlas pérdidas en los tubos, las válvulas o accesorios aun denominador común: la longitud equivalente del tubo de igual rugosidad relativa. Son directamente proporcionales a una potencia de velocidad cercana a 2 Son inversamente proporcionales a una potencia al diámetro de la tubería Son directamente proporcionales a la longitud de la tubería Dependen del tipo de material de la tubería Dependen de la edad y/o mantenimiento de la tubería Aumentan con el incremento del caudal Dependen de la viscosidad y densidad del fluido Son independientes de la presión en la tubería
Fig. Nº 31
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b) PERDIDAS DE CARGA DISTRIBUIDA
Fig. Nº 31 y 32
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Fig. Nº 33
c) COEFICIENTES K PARA DIFERENTES ACCESORIOS
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TABLA Nº 01 Nº DE DIÁMETRO (L/D) Y COEFICIENTE K PARA DIFERENTES ACCESORIOS “
”
TABLA Nº 02
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VI.
UTILIZACIÓN Y APLICACIÓN Los accesorios son utilizados de manera particular para ciertas funciones siendo las más destacables las siguientes: Niple
Unión universal Unir tramos de tubería
Cople rosca Reducción
S E N O I C N U F S E L A P I C N I R P
Cambiar el diámetro de la línea
T y Codos
Cambiar la dirección de la línea
Cerrar el final de la línea
Brida roscada
Brida ciega
Válvula
6.1. ACCESORIOS 6.1.1. CODOS a)
CODOS A 90º Utilización:
Se utilizan para cambiar la dirección del flujo de
líneas tantos grados como lo especifiquen los planos o dibujos de tuberías, tanto en agua como desagüe. Aplicación: Realizan el cambio de dirección de una tubería en
90°.
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Para agua Fría
Para agua caliente
Codo con rosca hembra
Codo con rosca macho
Fig. Nº 34
b)
CODOS A 45º Utilización:
se usa en las conexiones entre distintos tramos
horizontales de tubería, debido a que las desviaciones no deben ser mayores a 45°. Aplicación: Realizan el cambio de dirección de una tubería en
45°.
TABLA Nº 03 CODOS DE 45º MEDIDAS H1 (mm) 4" x 4"
Codo 45º normal
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129
H2 (mm) L (mm) 130
Codo 45º con encolar rosca hembra Fig. Nº 35
70
PESO (g) aprox. 268
Codo 45º con encolar rosca macho
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6.1.2. UNIONES Utilización: Algunos tubos no vienen con “embone “por eso se tienen que utilizar las uniones para que entre el otro tubo.
Aplicación: en tuberías para embonar y así unir tubos.
Unión para agua fría
Unión universal rosca
Unión con rosca interna Adaptador unión
Unión soquet rosca hembra
Unión para tubería de desagüe Fig. Nº 36
6.1.3. REDUCCIONES Utilización:
Sirve para unir tuberías de diferente diámetro es decir
reducen el diámetro de la salida del líquido. Aplicación: son
accesorios de forma cónica, fabricadas de diversos
materiales y aleaciones. Se utilizan para disminuir el volumen del fluido a través de las líneas de tuberías.
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38
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Reducciones SP Reducciones con rosca externa
Reducción para desagüe.
Fig. Nº 37
6.1.4. TEES Utilización: para efectuar fabricación en líneas de tubería. Aplicación:
Estos accesorios ofrecen un medio alternativo de
conexión a un cabezal principal, sin necesidad de reforzamiento; generalmente están preformados a la curvatura de la tubería a la cual se van a unir.
Tee con rosca
Tee para desagüe
Tee con reducción simple
Tee con reducción doble Fig. Nº 38
6.1.5. YEES Utilización: Para unir tres tubos simultáneamente en los sistemas de
distribución de aguas,
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39
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estos accesorios sirven para la distribución que conecta
Aplicación:
tuberías en ángulos de 45° grados.
Yee Doble
Yee SP Fig. Nº 39
6.1.6. NIPLE Utilización: Se usa para realizar conexiones roscadas a recipientes sin
presión o a baja presión, la longitud total es generalmente 150 mm, con rosca cónica para tuberías para tuercas de cierre (no se recomienda el uso de este artefacto). Aplicación: Junta uniones, válvulas, filtros, accesorios; básicamente es un
tramo de tubería roscado que se puede hacer en campo, aunque es preferible comprarlo hecho, sobre todo si lleva algún recubrimiento (galvanizado).
Niple con rosca
Fig. Nº 40
6.1.7. TAPÓN Utilización: Utilizados para bloquear o impedir el pase o salida de fluidos
en un momento determinado. Aplicación: La mayoría de estos accesorios se usan en tuberías de servicios
(aguas, vapor, aire, etc.); no se usan salvo pedido específico y estudio
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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL detallado en las tuberías de proceso, aunque sus rangos de presión y temperatura sean apropiados.
Tapón Hembra
Tapón Macho Fig. Nº 41
6.1.8. SOMBRERO DE VENTILACIÓN Utilización: El sombrero de ventilación se emplea para proteger los
tubos de salida que se colocan en la parte superior de las viviendas.
Fig. Nº 42
6.1.9. TRAMPA Utilización: Las
trampas se usan para evitar que el mal olor de las
tuberías de desagüe regrese a la vivienda.
Trampa
Trampa con registro
Trampa S Fig. Nº 43 Mecánica de Fluidos II
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6.1.10. CAJA REGISTRO Utilización:
Para la inspección, desobstrucción o limpieza interior
de las tuberías de desagüe. Aplicación: Se coloca en los tubos principales de cada ambiente que
origine un desagüe.
Fig. Nº 44
6.1.11. REJILLA Utilización:
Para la instalación y mantenimiento de todo lo
relacionado con el abastecimiento, conducción, almacenamiento y evacuación de fluidos. Aplicación: en
cubrir las aberturas de desagüe de agua de cocina y
zonas de lavadero.
Fig. Nº 45
6.1.12. ABRAZADERA Utilización: Para asegurar tuberías o conductos de cualquier tipo, ya
sean en disposición vertical, horizontal o suspendidas, en una pared, guía, techo o cualquier otra base. Mecánica de Fluidos II
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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Aplicación:
sujetar tubos para el paso del agua sin ocasionar
rupturas.
Fig. Nº 46
6.2. ELEMENTOS BÁSICOS DE SISTEMAS DE AGUA Y DESAGÜE 6.2.1.
SISTEMAS DE RIEGO a. Sistema de riego automático tradicional Válvula de paso
Válvula de Lavatorio Filtro de arena
Filtro Bomba
Hidro-ciclones
Válvula de aire
Agua potable
Línea principal Válvulas de Bola
La válvula de descarga lateral
Gotero Parada final Politubo
Línea de subprincipal
La válvula de descarga
Fig. Nº 47
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b. Sistema de riego automatizado moderno
PROGRAMADOR PARA RIEGO
ELECTROVÁLVULAS
Fig. Nº 48
6.2.2.
SISTEMAS GENERAL DE AGUA EN UNA VIVIENDA a. Sistema general de agua fría
Sistema de instalación de agua fría
Tanque de almacenamiento
Cheque
Ducha
Lavamanos
Grifo/Llave terminal Medidor
Sanitario
Lavadero
Válvula
Tubo PVC de ½ de 500 lb presión
Válvula o llave de paso
Fig. Nº 49
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Sistema general de agua caliente
b.
Fig. Nº 50
c. Sistema general de desagüe
Tramo de ventilación
Recogida de sanitarios
Bajante de PVC
Limite de propiedad Arqueta de recogida
Arqueta general
Tramo general con pendiente
Alcantarillado principal
Fig. Nº 51 Mecánica de Fluidos II
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6.2.3.
SISTEMAS ESPECÍFICOS DE AGUA EN UNA VIVIENDA a. Sistema de instalación de un Tanque de agua
SOMBREO DE VENTILACIÓN
UNIÓN UNIVERSAL
CODO DE 90°
FILTRO DE AGUA UNIÓN MIXTA O ADAPTADOR
VÁLVULA DE LLENADO DEL TANQUE
T
TRAMPA
Tubería CPVC Tubería Cobre Tubería PLUS
TUBO DE AIRE LLAVE DE PASO
MULTICONECTOR
Fig. Nº 52
b. Sistema de instalación de un Lavamanos Instalación de un lavado
LAVADERO
ADAPTADORES
ADAPTADORES
CODOS DE 90° CODOS DE 90°
CODOS DE 90°
CODOS DE 90° TEE TEE |
Fig. Nº 53
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Fig. Nº 54
c. Sistema de instalación de una Ducha Sistema de instalación de una ducha
TEE
EMSAMBLE PARA REGADERA
BRAZO Y CHAPETÓN PARA REGADERA
CODO 90° CON CUERDA INTERIOR
EMSAMBLE PARA REGADERA
REGADERA
JUEGO DE MANERALES
REJILLA
Fig. Nº 55
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d. Sistema de instalación de un inodoro
Fig. Nº 56
6.2.4.
SISTEMAS DE INSTALACIÓN DE UN BAÑO
Pendiente no menor de 1% La pendiente La pendiente de una tubería una tubería de desagüe irá en función de su dimensión, a mayor diámetro, su pendiente pendiente será distint será distint a .
REGISTRO
Tramos ramos rectos con empalmes de 45 °
Regist Registro ro con diámetro diámetro de la tubería tubería a la la que sirve
SUMIDERO
VENTILACION
Fig. Nº 57 Mecánica de de Fluidos II
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1.- Manguera flexible de 35 c m. de 13 x 13 mm. 2.- válvula escuadra a 80 de 13 x 13 mm. 3.- Conector rosca exterior de 13 mm.
4.- T de cobre de 13 mm.
5.- Tubo de cobre tipo M de 13 mm. 6.- codo de 90° de cobre 7.- Llave de globo para regadera 8.- Manguera flexible de 45 c m, de 13x 7 u 8 mm 9.- Regadera o cebolleta.
Fig. Nº 58
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VII. CONCLUSIONES Se logró a llegar a conocer la mayoría de accesorios. Existen variedades de tuberías, con sus respectivas características y cada una cumple una función estratégica según tipo de material y propiedades. Los accesorios para tuberías son complementos de las tuberías. Para la ingeniería las tuberías son utilizadas en proyectos de abastecimiento de agua, edificaciones, etc.
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VIII. RECOMENDACIONES Se recomienda utilizar las tuberías de acuerdo a sus características y para cada tipo de funciones o husos que se va a dar. Utilizar adecuadamente los complementos para las tuberías tanto de Acero como de PVC, las cuales estas con las más usadas en el campo de la construcción. Hacer adecuadamente la instalación de las tuberías.
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IX.
BIBLIOGRAFÍA
PEREZ FRANCO, D. Curso de actualización: Selección de Bombas y tuberías para uso agrícola. Montevideo, noviembre. 1998 PIZARRO, F. Riegos Localizados de alta frecuencia. Ed. Mundi-Prensa. España. 1990 RODRIGO
LOPEZ
J.
HERNANDEZ
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REGALADO, A, Y GONZALEZ HERNANDEZ, J. Riego localizado. Ed. Mundi-Prensa. España. RODRIGO
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HERNANDEZ
ABREU,
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REGALADO, A, Y SOTELO, G. Hidráulica General. Limusa. Mexico. 1998 – 1992. Azevedo N., J. M. y Acosta A., G. Manual de Hidráulica. Sexta edición. Harla, S. A. de C. V. México, 1976. Sotelo A., G., Hidráulica general. Volumen I, Editorial LIMUSA S.A. Sexta edición, México, 1982. Hidráulica de Tuberías y Canales - Arturo Rocha Felices Perdida de carga en tuberías - Guía de laboratorio de hidráulica I
X.
LINKOGRAFÍA
http://www.dmajum.com/productos/tuberia-de-fibra-de-vidrio.html http://www.buenastareas.com/ensayos/Tipos-De-Tuberias/6469096.html http://www.koplastindustrial.com/ http://www.wikipedia.org http://www.ingenieracivil.com
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XI.
TEMA DE INVESTIGACIÓN
11.1. AGUAS PLUVIALES. Son las aguas provenientes de las lluvias que escurren superficialmente por el terreno. Según la teoría de Horton se forma cuando las precipitaciones superan la capacidad de infiltración del suelo.
Fig. Nº 59
Existen tres opciones diferentes de reciclaje de agua en el hogar. Se pueden reciclar las aguas grises, las aguas negras y se puede aprovechar así mismo el agua de lluvia que cae sobre nuestro tejado.
Fig. Nº 60
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La importancia de captar, almacenar y utilizar el agua de lluvia para uso doméstico y consumo humano es de gran relevancia para la mayoría de las poblaciones, sobre todo aquellas que no tienen acceso a este vital líquido.
Fig. Nº 61
La recuperación de agua pluvial consiste en filtrar el agua de lluvia captada en una superficie determinada, generalmente el tejado o azotea, y almacenarla en un depósito.
Fig. Nº 62
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11.1.1. CAPTACIÓN DE AGUAS PLUVIALES. Es importante identificar los principales componentes de un Sistema de Captación del Agua de Lluvia (SCALL), su funcionamiento, los criterios de diseño más sobresalientes, las características de los materiales de construcción, la forma de construir estos sistemas, su operación y mantenimiento, de tal forma que se puedan ejecutar los proyectos.
11.1.2. ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE AGUAS PLUVIALES. El sistema más sencillo se compone de tres partes: Un área de donde se colecta el agua de la lluvia; un sistema de conducción para mover el agua; y un jardín o patio donde las plantas utilizan el agua. Típicamente los sistemas complejos se diseñan no solamente para juntar y desviar agua sino también para filtrar, almacenar, y distribuirla para el uso futuro.
a) Área de Colección. Una cuenca es una superficie donde se puede juntar aguas pluviales. Las cuencas más eficientes son superficies impermeables y lisas.
b) Sistema de Conducción. Los componentes de conducción llevan el agua a un lugar específico del paisaje o hacia un recipiente de almacenamiento. Las canales de desagüe de los techos es la forma más común de conducción. La gravedad provee la fuerza necesaria para dirigir el agua por canales hacia tanques de almacenamiento.
c) Filtros. Según la cantidad de basura en el agua, un sencillo filtro para hojas a veces es toda la filtración necesaria. Si el agua almacenada se usará en un sistema de riego por gotear, es necesaria más filtración para evitar que los tubos de riego y los emisores se obstruyan.
d) Almacenamiento. Los tanques de lluvia y cisternas guardan agua de lluvia para el uso futuro. Los tanques y cisternas deben ser opacos y protegidos de la luz solar directa y tapados para que no se meta ni basura ni mosquitos .
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e) Sistema de Distribución. El sistema de distribución lleva el agua almacenada de los tanques a las plantas o a donde se requiera su uso. Los sistemas pueden incluir tubos de agua y emisores de goteo. Una bomba eléctrica puede ser necesaria para llevar agua a áreas que no están cuesta abajo de la cisterna.
f) Áreas Sembradas. Finalmente, agua pluvial se lleva al área del jardín o paisaje donde las plantas la utilizarán.
Fig. Nº 63
Para ello debe considerarse lo siguiente:
Localización del sitio para establecer el SCALL.
Determinación de la demanda de agua por la familia o por la comunidad.
Cálculo de la precipitación pluvial neta.
Área de captación del agua de lluvia.
Diseño del sistema de conducción del agua captada.
Diseño del volumen del sedimentador por trampa de sólidos.
Diseño del sistema de almacenamiento del agua de lluvia captada.
Diseño para el bombeo del agua almacenada al local de la planta de tratamiento.
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Diseño del sistema del tratamiento del agua de lluvia.
11.1.3. VENTAJAS DE LA CAPTACIÓN DE AGUAS PLUVIALES. Ahorro evidente y creciente en la factura del agua.
Uso de un recurso gratuito y ecológico.
Pueden recibir subvenciones en función del municipio
Contribución a la sustentabilidad y protección del medio ambiente una buena instalación de recogida de agua es sencilla y, por tanto, existen riesgos mínimos de averías y apenas requiere de mantenimiento.
11.1.4. DETERMINACIÓN DE LA DEMANDA DE AGUA La expresión matemática para calcular la demanda de agua es la siguiente:
Donde:
=
= demanda de agua en el mes j, (m3/mes/población). = número de beneficiarios del sistema.
D = dotación, en l /persona/ día. = número de días del mes j.
1000 = factor de conversión de litros a m3. Coeficientes de escurrimiento (Ce) de los diferentes materiales en el área de captación.
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Fórmula para estimar la precipitación neta: Donde:
=
= precipitación neta del día i, mes j y año k, mm,
= precipitación total del día i, mes j y año k, mm, = eficiencia de captación del agua de lluvia, 0.765.
El área de captación del agua de lluvia se obtiene con la ecuación:
=
Donde: A= Área de captación, m2 a= Ancho de la casa, m b= Largo de la casa, m
11.1.5. SISTEMA DE CONDUCCIÓN DEL AGUA DE LLUVIA CAPTADA El agua pluvial captada en techos y áreas de escurrimiento debe ser conducida al sistema de almacenamiento, mediante canaletas de lámina galvanizada y tubería de PVC. Fig. Nº 64 y 65
El caudal de conducción en la tubería se obtiene con la siguiente expresión:
= ( )
El diámetro se determina despejando el área de la ecuación de continuidad (Sotelo, 2005).
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= √ Donde: Qc = caudal de conducción, l.p.s. 5/18 = Factor de conversión de m3 h-1 a l.p.s. Aec = es el área efectiva de captación del agua de lluvia, m². I lluvia = es la intensidad máxima de lluvia en la zona, 0.05 m h-1. D = diámetro de tubería, m. L =
longitud del tubo, m.
V = velocidad
media, m/s-1.
= 3.1416
π
A) CANALETAS Las canaletas son accesorios para colectar y conducir los escurrimientos pluviales a un sistema de almacenamiento, sus dimensiones están en función de la duración de la precipitación (cortas y homogéneas), tiempo de concentración del agua, la longitud del área de paso y de su pendiente. En un área de captación el tiempo de concentración es un parámetro fundamental en el estudio hidrológico de una cuenca y áreas de escurrimiento con pendiente, está descrita por expresiones matemáticas, que basándose en características físicas del área de captación Fórmulas:
Donde:
. = .. = .+.
S = es la pendiente media L = es la longitud del área de captación en m Tc = tiempo de concentración Tp = Tiempo en el que se alcanza el máximo escurrimiento D = duración de la precipitación
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B) ESTIMACIÓN DEL ÁREA DE LA CANALETA El flujo en canaletas de captación y conducción se comporta como un flujo espacialmente variado, ya que el agua se va recolectando a lo largo de la canaleta, para determinar el área necesaria de conducción se utiliza la ecuación de continuidad, en la cual solo se despeja el área y se asumen velocidades promedio de 0.9 m s-1 en pendientes 2 a 4% y 1.2 m s-1 en pendientes 4 a 6%.
Fórmulas:
= =
Donde:
Q p= flujo en la canaleta, m3/s -1 v = velocidad del flujo en la canaleta, m/s -1 A = área de la sección transversal, m2. Fórmula:
Donde:
= .
Qp = gasto máximo. P = precipitación efectiva, mm A = área de captación o de la cuenca, km² 0.278factor de conversión a m3/s -1 11.1.6. DISEÑO DEL SISTEMA DE ALMACENAMIENTO El almacenamiento del agua de lluvia consiste en depositarla dentro de cisternas, para abastecer a una población considerada durante los meses de sequía y los de no sequía. El criterio para el diseño del volumen de la cisterna consiste en considerar la demanda de agua mensual que necesita una población durante los meses de sequía más dos meses (coeficiente de seguridad).
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Fórmula: Donde:
= +
V c = volumen mínimo de la cisterna, m 3. D j = demanda mensual, m 3. M sequía = meses con sequía más 2.
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XII. ANEXOS
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CATÁLOGO DE ACCESORIOS
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FOTO Nº 01: MAQUETA ELABORADA POR LOS ALUMNOS DEL VII CICLO DEL CURSO DE MECÁNICA DE FLUIDOS II
FOTO Nº 02: MAQUETA ELABORADA POR LOS ALUMNOS DEL VII CICLO DEL CURSO DE MECÁNICA DE FLUIDOS II
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FOTO Nº 03: ACCESORIO PARA AGUA CALIENTE Y AGUA FRÍA QUE SE ENCUENTRA EN LA MAQUETA ELABORADA POR LOS ALUMNOS DEL VII CICLO DEL CURSO DE MECÁNICA DE FLUIDOS II
FOTO Nº 04: ACCESORIO DE TUBERÍA - DOBLE T - QUE SE ENCUENTRA EN LA MAQUETA ELABORADA POR LOS ALUMNOS DEL VII CICLO DEL CURSO DE MECÁNICA DE FLUIDOS II Mecánica de Fluidos II
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