c-cl- t04.01- distribucion de agua. generalidades rev.00

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CURSO PRÁCTICO DE DISEÑO Y CÁLCULO DE INSTALACIONES DECLIMATIZACIÓN

ID. DOC.:C-CL-T04.01

TEMA 4. REDES DE AGUADISTRIBUCIÓN DE AGUA. GENERALIDADES

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ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN

1.1. CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE TUBERÍAS

2. ESPECIFICACIONES DE LA RED HIDRÁULICA

2.1. MATERIALES EMPLEADOS PARA SU FABRICACIÓN

2.1.1. TUBERÍAS METÁLICAS

2.1.2. TUBERÍAS NO METÁLICAS

2.2. LLENADO Y VACIADO DE LOS CIRCUITOS

2.2.1. LLENADO O ALIMENTACIÓN DE CIRCUITOS

2.2.2. VACIADO O PURGA DE CIRCUITOS

2.3. MAGNITUDES A CONSIDERAR EN LOS CIRCUITOS

2.4. DILATACIÓN DE LAS TUBERÍAS

3. AISLAMIENTO DE TUBERÍAS

3.1. MÉTODO PRESCRIPTIVO (PROCESO SIMPLIFICADO)

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1. INTRODUCCIÓN

En este tema se desarrollan los conceptos básicos sobre los medios de distribución de agua,

tipos y características mecánicas de las tuberías.

Los elementos que componen el sistema de distribución de agua en sistemas de climatización

son:

Bombas de circulación

Conductos de distribución

Unidades interiores (Fancoils)

En este documento analizaremos los diferentes tipos de tuberías de distribución de aguaempleados en sistemas de climatización: materiales, características térmicas y acústicas, etc.

La normativa de aplicación en vigor para regular las características que deben cumplir las

tuberías de agua, está contenida en el Reglamento de Instalaciones Térmicas en losEdificios (RITE), con desarrollo en sus Instrucciones Térmicas Complementarias (ITE).

1.1. CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE TUBERÍAS

Definimos a continuación algunos conceptos básicos que se emplearan a lo largo del presente

documento:

Teorema de Bernoulli. En toda corriente en régimen permanente, la suma de z, p/γ,

v2/2g, ∑hb referidos a un punto cualquiera, suman una cantidad constante que equivale

a la diferencia de cotas o alturas entre el plano superior de carga inicial o de origen, y el

plano inferior tomado como comparación, ambos horizontales. Su expresión es la

siguiente:

HB = z + p/γ + v2/2g + ∑hb

z. Cota geométrica del punto, en metros.

p/γ. Altura representativa de la presión habida en el mismo punto, en metros.

v2/2g. Altura representativa de la velocidad con que escurre el mismo punto, enmetros.

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∑hb. Conjunto de todas las pérdidas de carga habidas entre el punto tomado como

origen de la aducción, y el punto que estamos considerando, en metros.

Pérdida de carga. Las distintas velocidades de las venas liquidas junto con las

presiones existentes, provocan fuerzas de frotamiento debidas precisamente a la

viscosidad propia del agua. A su vez, la presión contra las paredes del elemento

conductor, junto con la velocidad del agua respecto de tales paredes, hacen aparecer

componentes de rozamiento (fuerzas), siempre de sentido contrario al del escurrimiento.

Se consideran dos tipos de pérdida de carga:

Debidas al rozamiento ordinario (pérdidas de carga generales)

Producidas en las singularidades (pérdidas singulares)

Régimen hidráulico. Es el comportamiento de las partículas fluidas al moverse, es

decir, el movimiento del agua en tuberías rectas. De esta forma podemos hablar de

régimen laminar y régimen turbulento.

Régimen laminar. Se produce cuando el agua se desplaza en capas cilíndricas

concéntricas al eje de la tubería, debido a este desplazamiento del agua, el

rozamiento se produce entre las propias capas del agua y además entre la capa

más externa y la pared del tubo. El régimen laminar se consigue con: una baja

velocidad del agua en la tubería o cuando existen tuberías con pequeño

diámetro.

Figura 1.1. Tubería en régimen laminar

Régimen turbulento. Se produce cuando las partículas de agua no siguen

trayectorias definidas, entrecruzándose, debido a estas trayectorias, existe un

gran rozamiento de las moléculas de agua contra las paredes del tubo.

Figura 1.2. Tubería en régimen turbulento

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2. ESPECIFICACIONES DE

2.1. MATERIALES EMPLE

Los materiales empleados e

extendidos son:

Tuberías Metálicas

Acero Galvanizado

Cobre

Tuberías de plástico

Polibutileno (PB)

Polietileno reticulad

Polipropileno

En instalaciones antiguas se

está prohibido utilizar.

2.1.1. Tuberías metál

Acero Galvanizado

Se trata de tuberías de acero

Resistencia contra el f

Resistencia mecánica

La protección consiste en un

paredes con un recubrimiento

Figura 2.1. Tubería de acero galvanizado

FabricanteNormativ

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E LA RED HIDRÁULICA

EADOS PARA SU FABRICACIÓN

en la fabricación de tuberías son múltiples

do (PEX)

e encuentran todavía tuberías de plomo, ma

licas

protegidas contra la corrosión, las principale

fuego

baño electrolítico con una solución de zinc, q

o de unos 0,10mm.

o

vaDimensión

Símbolo deAENOR

LongitudC

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s. Los materiales más

terial que actualmente

es propiedades son:

que se deposita en las

Código de fabricación

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Cobre

Las tuberías de cobre son muy utilizadas por su alta resistencia a la corrosión tanto con agua

fría como caliente. El cobre se cubre de una capa de óxido que le sirve de protección. Una de

la ventaja más importante es la alta resistencia mecánica que permite fabricar tuberías con

espesores reducidos (de 1 a 2 mm según el diámetro del tubo).

El tubo de cobre para la conducción de agua, gas, aplicaciones sanitarias y calefacción debe

cumplir la normativa UNE-EN 1057:2007.

Figura 2.2. Tubería de cobre

2.1.2. Tuberías no metálicas

Polibutileno (PB)

Las tuberías de PB se fabrican para aplicaciones a diferentes temperaturas (refrigeración, agua

caliente sanitaria, calefacción por suelo radiante, calefacción por radiadores). Se debe elegir el

tipo de tubería adecuado considerando la temperatura máxima y presión de la aplicación,

observando las indicaciones del fabricante. El sistema de unión de las piezas es por presión

o termofusión.

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La principal desventaja de tub

tubo al agua, esto causa co

cerrados como suelen ser los

Figura 2.3. Tubería de polibutileno

Polietileno reticulado (

Las tuberías de polietileno re

climatización. Las cualidades

el que las moléculas de poli

PEX es que cada fabricante o

Figura 2.5. Conexión de tubo de polietile

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berías de polibutileno es, que deja pasar el o

orrosión en los componentes metálicos y p

s de calefacción.

Figura 2.4. Pieza de u

(PEX)

eticulado están sustituyendo al cobre en mu

mecánicas del tubo PEX se deben a un proc

etileno se enlazan formando redes. Una d

ofrece diferentes sistemas y herramientas de

eno reticulado

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oxígeno del exterior del

problemas en circuitos

unión (T) de polibutileno

uchas instalaciones de

ceso de fabricación en

esventaja del tubo de

e unión.

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Polipropileno

Utilización para tuberías de agua caliente y fría de grandes dimensiones (a partir de diámetro

63 mm) esto es debido a que la unión con diámetros inferiores a 63 mm es lenta con respecto a

uniones a presión o pretensadas. La unión entre tubos y accesorios es por soldadura del

plástico (termofusión), aunque también se ofrece con uniones roscadas. Es un material

reciclable.

Figura 2.6. Tubo de polipropileno

2.2. LLENADO Y VACIADO DE LOS CIRCUITOS

2.2.1. Llenado o alimentación de circuitos

Existen dos formas de llenado de circuitos cerrados:

Mediante la presión de red

La alimentación mediante la presión de la red se deberá realizar mediante un desconectorque evite el retorno del agua de forma segura en caso de caída de presión en la red del edificio,

creando una discontinuidad entre el circuito y la misma red.

Figura 2.7. Esquema de llenado mediante la presión de la red

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Mediante depósito

La alimentación mediante un depósito se realiza en caso de que el circuito cerrado tenga

anticongelante. La solución se elaborará en un tanque de preparación y se introducirá en el

circuito mediante una bomba, de forma manual o automática.

Figura 2.8. Esquema de llenado mediante depósito

2.2.2.Vaciado o purga de circuitos

Los vaciados parciales se harán en puntos adecuados del circuito, a través de un elemento que

tendrá un diámetro mínimo nominal de 20 mm.

El vaciado total se hará por el punto accesible más bajo de la instalación a través de una

válvula cuyo diámetro mínimo, se calculará en función de la potencia térmica del circuito. A

continuación de muestra una tabla calcular este diámetro.

Potencia térmica

nominal (kW)Calor (DN) Frio (DN)

P ≤ 70 20 25

70 < P ≤ 150 22 32

150 < P ≤ 400 32 40

400 < P 40 50

Figura 2.9. Tabla para calcular el diámetro mínimo de vaciado

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2.3. MAGNITUDES A CONSIDERAR EN LOS CIRCUITOS

Presión mínima Pm: Es la presión a la que se llena el circuito cerrado. Se fija de forma

que se asegure una presión relativa de aproximadamente 1 bar en cualquier parte del

circuito, con la bomba parada o en marcha.

Presión máxima de servicio PM.: Es la presión del circuito hidráulico cuando el fluido

se dilata al alcanzar su temperatura máxima.

Altura de la instalación H: Es la diferencia de cotas entre el vaso de expansión y el

punto más elevado del circuito.

Presión nominal de los equipos, accesorios: Es la presión a la que pueden estar

trabajando los equipos con normalidad sin que se reduzca su vida útil. La presión

nominal debe ser superior a la de tarado de las válvulas de seguridad.

Presión de prueba: La presión de prueba de los circuitos cerrados para climatización

será una vez y media la presión máxima efectiva de trabajo a la temperatura de servicio,

con un mínimo de 6 bares.

2.4. DILATACIÓN DE TUBERÍAS

Las variaciones de longitud a las que están sometidas las tuberías, debido a la variación de la

temperatura del fluido que contienen, se deben compensar con el fin de evitar roturas en los

puntos más débiles.

Los elementos de dilatación se diseñarán y calcularán según la norma UNE 100156:2004. El

empleo de compensadores de dilatación térmica es actualmente la solución técnica más

adecuada para evitar las tensiones en las tuberías por dilataciones. Además, se pueden

realizar cambios de trazado en forma de L, Z o U.

En el caso de instalaciones de agua con bomba de calor, la temperatura mínima es de 5°C y la

máxima puede ser de 45°C.

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Para calcular la dilatación en mm de un tubo debemos emplear:

Ld= Cd × L × ∆T

Siendo:

Cd: El coeficiente de dilatación del material en mm/m°C. Coeficiente de algunos materiales:

Acero: 0,012; Acero inox: 0,024; Aluminio: 0,024; Cobre: 0,017; Fundición de hierro: 0,011.

L: Longitud del tramo en m.

∆T: El incremento máximo de temperaturas esperado.

3. AISLAMIENTO DE TUBERÍAS

Un correcto aislamiento de las tuberías evita desequilibrios en la red, entre las zonas alejadas y

las próximas a la caldera o equipo centralizado del edificio.

El aislamiento térmico de tuberías (en general de sección circular). Puede ser realizado a

través de:

Lana de vidrio, con forma cilíndrica y estructura concéntrica. Llevan practicada una

apertura en su generatriz para permitir su apertura y de esta forma su colocación

sobre la tubería.

Figura 3.1. Aislamiento de lana de vidrio

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Espuma elastomérica a base de caucho sintético (Armaflex), disponible en

coquillas estándar y autoadhesivas se fabrica en tubo y planchas.

Figura 3.2. Aislamiento de espuma a base de caucho sintético

Aislamiento térmico flexible de estructura celular cerrada y con un elevado factor

de resistencia a la difusión del vapor de agua.

Figura 3.3. Aislamiento térmico de estructura celular cerrada

Perfiles de espuma de polietileno expandido, el polietileno expandido obtiene un

gran aislamiento térmico de la instalación.

Figura 3.4. Perfiles de espuma de polietileno expandido

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Las redes de distribución de los circuitos de climatización con agua suelen trabajar en el

siguiente rango de temperaturas:

Invierno: Fluido caliente 45-40 °C

Verano: Fluido frío 5-10 ºC

3.1. MÉTODO PRESCRIPTIVO (SIMPLIFICADO)

Existen varios métodos para el cálculo de aislamientos de las tuberías, a continuación veremos

un método simplificado para una conductividad térmica de λref = 0,04 W/mK, y λ = 0,035W/mK.

En este caso, el RITE establece los espesores de aislamiento mostrados a continuación:

Espesores mínimos de aislamiento (mm) de tuberías y accesorios

Diámetroexteriortubería

λref = 0,040 (W/m·K) a 10°C λ = 0,035 (W/m·K) a 10°C

TMAX DEL FLUIDO TMIN DEL FLUIDO TMAX DEL FLUIDO TMIN DEL FLUIDO

40 a 60 °C > 0 a 10 °C 40 a 60 °C > 0 a 10 °C

Interior Exterior Interior Exterior Interior Exterior Interior Exterior

D ≤ 35 25 35 20 40 20.5 28.3 16.6 32.1

35 < D ≤ 60 30 40 30 50 25.0 33.0 25.0 40.8

60 < D ≤ 90 30 40 30 50 25.4 33.5 25.4 41.5

90 < D ≤ 140 30 40 40 60 25.6 34.0 34.0 50.3

Nota: Los espesores proporcionados se corresponden a la conductividad térmica de referencia λref = 0,04 W/mK, y a

la conductividad térmica de λ = 0,035 W/mK.

Figura 3.5. Espesores mínimos de aislamiento

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