DISEÑO HIDRÁULICO DE PISCINAS

1. INTRODUCCIÓN:1.1. OBJETIVOS:1.1.1. OBJETIVO PRINCIPAL:

Realizar el diseño hidráulico de una piscina.1.1.2. OBJETIVOS SECUNDARIOS:

Determinar el área proyectada del espejo de agua, en función del número de bañistas.

Realizar el diseño arquitectónico de la piscina. Realizar el diseño de abastecimiento de agua. Determinar la potencia de la motobomba a emplear. Determinar el modelo de filtro a utilizar. Diseñar el tanque compensador para la piscina. Determinar el tipo de calentador del agua de la piscina.

1.2. ALCANCES DEL PROYECTO VIRTUAL:Como es un plano ficticio no podríamos decir nada, pero para efectos de formalidad y cálculos que requieren de una ubicación geográfica (para determinar la potencia de la bomba por ejemplo).GEOGRÁFICOS:

Ubicación: Perú, Cajamarca, Cajamarca, Av. Hoyos Rubio N° 1200 (ubicado en esquina)

Temperatura media anual: 15 °C Altitud: 2720 m.s.n.m. Presión atmosférica: 7.5 mca

ARQUITECTÓNICOS: Número de niveles: piscina de forma irregular. El nivel de piso terminado para la piscina se considerará el mismo que para el

edificio, y este concuerda con el nivel de las veredas. La firma de la piscina es no rectangular, parecidas al número ocho.

SANITARIOS: Tubería para conducir agua fría: PVC Tubería para conducir agua caliente: Fierro galvanizado. Velocidad mínima de flujo: 0.6m/s Velocidad máxima de flujo: dependiendo del diámetro, pero nunca superior a

3m/s.

1.3. ANTECEDENTES: Es un proyecto ficticio, por lo que no se cuenta con antecedentes.

1.4. CARACTERÍSTICAS LOCALES: Se obviarán debido a que el plano es un proyecto ficticio.

2. REVISIÓN DE LITERATURA:TERMINOLOGÍA USADA EN EL PRESENTE INFORME:

2.1. DESNATADOR: Es un elemento incorporado a las paredes de la piscina con la finalidad de regular el nivel del agua en la piscina y elimina la espuma o nata que se forma en la superficie del agua, así también como las salivas y cuerpos flotantes.

2.2. TANQUE REGULADOR O COMPENSADOR: Es un tanque instalado cerca de las piscinas con el objetivo de restituir el agua que pierden cuando los bañistas se llevan un esa cantidad de agua en sus cuerpos, por evaporación y otros. Este tanque es servido de la red pública, el caudal de esta red nunca debe llegar directamente a las piscinas.

2.3. BOQUILLA DE RETORNO: Es una boquilla que conectada a una tubería permita la recirculación del agua después de ser filtrada y calentada (de ser necesario).

2.4. TRAMPA DE PELOS: Es un elemento conectado a la tubería de succión de las bombas instaladas en las piscinas, sirve para retener en el cabellos de los bañistas, o cualquier otro cuerpo que pueda deteriorar o medra el funcionamiento de las bombas.

2.5. VÁLVULA MULTIPORT: Es una válvula que tiene una entrada y tres salidas, solo puede conducir el agua a una de ellas. Está válvula evita tener que conectar varias válvulas compuerta (entre 4 y 5) para realizar la misma función que ésta.

2.6. FILTRO: Son equipos que conectados a una tubería de agua, este la “filtra”, quitándole los cuerpo minúsculos que pudo haber dejado pasar la trampa de pelos.

FÓRMULAS A EMPLEAR EN LOS CÁLCULOS NECESARIOS:

2.7. DIÁMETRO MÍNIMO: Dmín=2⋅√ Q

π⋅V máx (Deducido en clase) … (1)Donde:

Dmín :Diámetro mínimoQ: Caudalπ : Número PiV máx : Velocidad máxima

2.8. DIÁMETRO MÁXIMO: Dmáx=2⋅√ Q

π⋅V mín (Deducido en clase) … (2)Donde:

Dmáx :Diámetro máximoQ: Caudalπ : Número PiV mín : Velocidad mínima

2.9. GRADIENTE HIDRÁULICO: S f=B⋅Q2⋅d−5 (Separata) … (3)

Donde:

S f :Gradiente hidráulico .B: Coeficiente que depende de la rugosidad del material .Q: Caudal .D: Diámetro interno.

2.10. ALTURA MÁXIMA DE SUCCIÓN (NPSH):

NPSH=PALγ

−( Pvapor

γ+ V 2

2g+Pcarga)

(Separata) … (4)Donde:

NPSH: Altura máxima de succión .PAL: Presión atmosférica local .V: Velocidad del fluido.Pcarga : Pérdidas de carga en la tubería de succiónγ : Peso específico del fluido.g: Aceleración de la gravedad .

2.11. POTENCIA DE LA BOMBA: PB=Q⋅H

75⋅R (Separata) … (5)Donde:

PB: Potencia de la bomba .H: Altura estática más las pérdidas de carga .R: Rendimiento de la bomba, R ∈ [0 . 4;07 ]

2.12. ECUACIÓN DE LA ENERGÍA PARA FLUIDOS REALES ENTRE DOS PUNTOS:V 1

2

2 g+

P1

γ+z1 ==

V 12

2 g+

P1

γ+z1+PÉRDIDAS DE CARGA

… (6)

Donde:

V 12

2g y

V 22

2g: Energía cinética en el punto 1 y 2 respectivamente .

P1

γ:Enería piezométrica en el punto 1 y 2 respectivamente .

z1 y z2 :Enería de posición en el punto 1 y 2 respectivamente .

3. RECURSOS: El proyecto ficticio lo estoy proyectando en la ciudad de Cajamarca. Para crearlo he usado el software Architecture 2014 y un computador sin lugar a dudas.

4. PROCEDIMIENTO:TIRANTE DE AGUA EN EL TANQUE COMPENSADOR: Aplicando la ecuación 6 tenemos:

ECUANCIÓN DE ENERGÍA ENTRE 1 Y 2:P2

γ= y−0. 5⋅

V 22

2g

ECUANCIÓN DE ENERGÍA ENTRE 2 Y 3:P3

γ= y−0 .5⋅

V 22

2 g+z−0 .084

ECUANCIÓN DE ENERGÍA ENTRE 3 Y 4:y+z=0 . 47 , con x=0 . 40

VOLUMEN DEL TANQUE COMPENSADOR:

Dotación: 10 L/m2⋅306 m2=3060 L=3 .06 m3

y+z=0 . 47 , con x=0 . 40

Área horizontal del tanque compensador: 3 .06 m3 /0 . 47m=6 .51m2

Veamos: 1 .80 m⋅3 .60m=6 .48 m2 (Ok)

Por tanto el tanque compensador tendrá como base: 3.60mx1.80m

5. RESULTADOS:6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

6.1. CONCLUSIONES: El área proyectada de los bañistas es 306m2. Se realizó el diseño arquitectónico de la piscina con una forma de ocho. La piscina es abastecida de agua potable de manera indirecta gracias a un

tanque compensador de (2.5mx1.30mx0.47m) de capacidad útil de agua y este a su vez de manera directa de la red pública.

Usaremos electrobombas de 2HP. El modelo del filtro de arena a usar es TP26 con 2” de entrada y salida. El tanque compensador de arena es de (2.5mx1.3mx0.47) El agua se calentara por un calentador a gas, modelo 175 BTU/HR, de la

marca PENTAIR.

6.2. RECOMENDACIONES: Recomiendo que el ingeniero a cargo del curso sea un poco más pausado y

minucioso en el dictado de las cátedras. En mi opinión sería conveniente que el docente desarrollara el diseño de al

menos en un módulo básico, a partir de los planos arquitectónicos. Para evitar perder tiempo en el dibujo de estos en la pizarra sería conveniente usar un proyector multimedia.

Que el docente no cambie su actitud de amistad para con nosotros, sus alumnos.

BIBLIOGRAFÍA:

Mendez Cruz, G. (2015). Piscinas. Perú. Chereque Morán, Wendor. Manual de Piscinas. Perú. http://www.pentairpool.com/pdfs/MasterTempSP.pdf http://www.aguamarket.com/productos/productos.asp?producto=1275 http://www.perupiscinas.com/

ANEXOS:

FIG. N° 1: Filtro de arena con válvula multiport.

TABLA N° 1: Selección del modelo de filtro de arena.

TABLA N° 2: Cantidad de arena por cada modelo de filtro de arena.

ll

TABLA N°3: Pérdidas de carga en los filtros de arena.

FIG. N° 2: Dimensiones de las válvulas multiport de 1 ½” y 2”.

NOMOGRAMÁ N°1: Pérdidas de carga de las válvulas multiport de 1 ½” y 2”.

FIG. N°3: Dren de fondo de 2” de diámetro de descarga.

FIG. N° 4: Detalle del calentador a gas.

TABLA N° 4: Selección del modelo de calentador a gas natural o propano.

TABLA N°5: Longitud máxima de la tubería de gas.

TABLA N°6: Dotaciones. (Separata – Ing. Gaspar)

PLANOS:

CALENTADOR PORTATIL DE CALOR Características de Calentador Portatil de Calor: - El sistema ofrece una solución sencilla para calentar el agua de las piscinas instaladas sobre superficie o para piscinas ya existentes, y así alargar la temporada de baño. Como si de una barbacoa de gas se tratara Vd. podrá transportar su calentador con ruedas hasta la posición necesaria. Situé el calentador a una distancia mínima de 3,6 metros de la piscina, conéctelo a la botella de gas, enchúfelo a la corriente eléctrica, purgue la bomba y simplemente póngalo en marcha. - Este calentador es adecuado para piscinas de hasta 45.000 litros (10.000 galones). - El calentador de propano para piscinas EASIHEAT modelo 0,55 de Certikin es un sistema probado y de gran eficacia. - La temperatura deseada para el agua de la piscina se regula muy fácilmente con el mando de temperatura. Un mecanismo de paro puede conectarse para asegurar una temperatura constante en la piscina. - El calentador viene completo con el regulador de gas y tan solo requiere una conexión eléctrica correcta, la cual se debe coger de una toma de un circuito protegido debiendo llevar toma de tierra. Cuando se realiza el calentamiento del agua con una bombona de gas, resulta aconsejable utilizar las de mayor tamaño existentes en el mercado y tener una segunda bombona de repuesto. - Para calentar una piscina típica de 6 m x 3 m con una profundidad media de 1,5 m. y una capacidad de 25.000 litros, se consumirán alrededor de 35 kg. de gas. - Este cálculo está basado en una temperatura inicial del agua de 18ºC y una temperatura para nadar de 25ºC. La piscina tardará alrededor de 48 horas en alcanzar dicha temperatura. - Una vez que el agua de la piscina haya alcanzado esta temperatura, solo habrá que calentar el agua lo necesario para compensar cualquier pérdida de calor. Un tope regulable en el termostato del calentador, garantiza un control preciso de la temperatura máxima de la piscina para facilitar un uso económico del gas. Se recomienda encarecidamente proteger la piscina con una cubierta para evitar las perdidas de calor. - Una cubierta flotante tipo burbuja resulta una forma muy eficaz y económica. - Dimensiones de la unidad embalada: 850 mm. ancho x 550 mm. profundo x 980 mm. alto - Dimensiones de la unidad: 800 mm. ancho x 400 mm. profundo x 920 mm. alto. - Peso con embalaje: 60 kg. – Peso unidad: 56 kg.