calcular instalaciones gas

3 de enero de 2014 Diseño de Instalaciones Residenciales de Gas

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Ing. Gustavo L Serna P






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




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°




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




En total, la red del ejemplo consta de tres tramos uno principal y dos ramales


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.





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




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




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°




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




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:




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




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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