Manual manifold
- 1. Manual de procedimiento de cálculo de pérdidas de carga Manual de procedimiento de cálculo de pérdidas de carga T u b e r í a s OFICINASDURATEC-VINILIT CERTIFICACIONES DURAPEX A NIVEL MUNDIAL ISO 9002 DURATEC-VINILITS.A. Av.J.AlessandriR.10.900SanBernardo-Casilla251 Tels.:4605000-4605007-Fax:4605050 E-mail:info@duratec.cl www.duratec.cl SANTIAGO Av. J. Alessandri R. 10.900 San Bernardo - Casilla 251 Tels.: 460 5000 - 460 5007 - Fax: 460 5050 E-mail:durapex@duratec.cl OFICINAS REGIONALES Antofagasta: 1ª y 2ª región • Av. Pedro Aguirre Cerda Nº 11.158, Barrio Industrial. La Chimba • Fono: 55-211205 • Fax: 55-211207 E-mail: antofagasta_duratec@pizarreño.cl La Serena: 3ª y 4ª región • Av. Francisco de Aguirre 066 • Fono: 51-213989 51- 216394 • Fax: 51-216396 E-mail: serena_duratec@pizarreño.cl Viña del Mar: 5ª región • 4 Norte 1270 • Fonos: 32-694686 • Fax: 32-972324 E-mail: viña_duratec@pizarreño.cl Rancagua: 6ª región • Almarza 126 • Fono/fax: 72-233300 Talca: 7ª región • 3 Oriente 1223 • Fonos: 71-230558 71-230559 • Fax: 71-226442 Concepción: 8ª región • Cochrane 832 • Fonos: 41-250417 41-250424 • Fax: 250428 E-mail: concepción_duratec@pizarreño.cl Temuco: 9ª, 10ª, 11ª región • Rudecindo Ortega 02150, Sector Pueblo Nuevo • Fono/Fax: 45-224311 E-mail: temuco_duratec@pizarreño.cl
- 2. Las tuberías Durapex son una nueva tecnología para redes de agua potable caliente y fría domiciliarias, cuya meto- dología de cálculo de pérdidas de carga se basa en la Norma Chilena Oficial NCh 2485 of . 2000, “Instalaciones domiciliarias de agua potable - Diseño, cálculo y requisitos de las redes interiores”. En este manual de procedimiento se entregan las herramientas necesarias para la evaluación de las pérdidas de carga, cuyos conceptos generales son: Se debe tratar de utilizar el diámetro mínimo posible con la restricción de la Para el cálculo de pérdidas de carga se recomienda la utilización de la fór- mula de Hazen Williams, reconocida mundialmente como apropiada para conducciones de líquidos a presión en productos plásticos, con un coeficiente de rugosidad de c = 158. Durapex es un material de plástico reforzado que no tiene junturas ni codos, por lo que admitiría velocidades de escurrimiento mayores de 2,5 m/s. Sin embargo, esta restricción se mantiene como factor de seguridad adicional, el cual se aumenta al tener presente que este método de evaluación es conservador, por lo que en la práctica las velocidades son menores a la que resultan de los cálculos. Como regla general, es preferible utilizar poca cantidad de distribui- dores (manifolds) con mucha cantidad de salidas cada uno, antes que mucha cantidad de manifolds con pocas salidas cada uno. En general, los diámetros de las tuberías hacia los artefactos son de 16 mm, entre manifolds son de 20 mm y los diámetros de los primeros tramos hasta el primer manifold son de 25 ó 32 según las circunstancias de cada proyecto. velocidad máxima de 2,5 m/s y la presión mínima en el último artefacto de 4 m.c.a. Diámetro Clase Espesor mm pared (mm) 16 20 2,2 20 12,5 1,9/2,0 25 12,5 2,3 32 12,5 2,9 1. Introducción Manual de procedimiento de cálculo de pérdidas de carga Tuberías Durapex A continuación se muestra un esquema de concepto de las tuberías en un baño y un plano de planta tipo para un sistema residencial. ESQUEMA EN CONCEPTOESQUEMA ENCONCEPTO Manifold W.C. Bidet Lavatorio Tina PLANTA TIPO PARA UN SISTEMA RESIDENCIALDurapex se utiliza en interiores de casas y en cada piso de los edificios. La metodología de cálculo comienza inmediatamente aguas abajo del remarcador de cada departamento de un edificio, o en el primer distri- buidor (manifold) en casas. Los diámetros comerciales de Durapex son: 1 2 T u b e r í a s Últimatecnologíapara aguacaliente 1
- 3. Caudal máximo probable (QP) se evalúa a partir del caudal instalado (QI), según la fórmula siguiente: QP = 1,7391 • QI0,6891 QP, QI en litros por minuto (l/min). Los diámetros recomendables de utilizar en Durapex son: Tee califont o tees que salen hacia otros manifolds, se supone cada una con K = 0,6. Manifolds de 4 salidas, también se supone con K= 0,6. Para situaciones con más de 4 salidas se supone cada salida adicional con K= 0,15, es decir: Manifold con 4 salidas, K= 0,6 Manifold con 6 salidas, K= 0,9 Manifold con 8 salidas, K= 1,2,etc. Dado que en la práctica los artefactos sólo se utilizan parcialmente, algunas de estas tees de paso directo no tie- nen pérdidas, por lo que no corres- pondería sumarlas aritméticamente. La evaluación de este concepto está definido por el caudal instalado (QI) Caudal instalado (QI) se evalúa asignando un caudal a cada arte- facto según la tabla de la Norma NCh 2485 of. 2000 siguiente: La velocidad (V) se estima de según la fórmula siguiente: V= 4 • Q π • D 2 En que: V : velocidad en m/s Q : caudal máximo probable en m 3/s D : diámetro interior del tubo en metros (m). π : 3,14159 La pérdida de carga fricción (J) se evalúa mediante la fórmula de Hazen Williams siguiente: J=10,665 • Q1,852 C 1,852 • D 4,869 J: pérdida de carga unitaria en tanto por uno (m.c.a./m). Ejemplo, J = 0,01 = 1% Q: caudal máximo probable (QP) en m 3/s C: 158 (coeficiente de rugosidad) D: diámetro interior del tubo en metros (m) Válvula de bola: K= 0,2 Unión Pex con reducción: K= 0,5 Codo 90º: K= 0,9 Tee paso directo (califonts-tees): K= 0,6 Paso directo por manifold: K= 0,6 Tee salida lateral: K= 1,3 Paso de agua hacia el último artefacto a través de manifold: K= 1,3 2. Metodología de cálculo 3 4 T u b e r í a s Últimatecnologíapara aguacaliente Tipode Aguafría Aguacaliente artefacto QI(l/min) QI(l/min) Inodoro corriente 10 Baño tina 10 10 Tina 15 15 Lavatorio 8 8 Bidet 6 6 Urinario corriente 6 Lavaplatos 12 Lavadero 15 15 Lavacopas 12 12 Bebedero 5 Salivera dentista 5 Llave riego 13 mm 20 Urinario con cañería 10 perforada por metro Ducha con cañería 40 perforada por metro Máquina de lavar 15 15 vajilla Máquina de lavar 15 15 ropa Pérdida de carga friccional: Se estima multiplicando la pérdida de carga unitaria J de cada tramo por la longitud de la tubería, J•L. Pérdidas de carga singulares en piezas especiales y accesorios de unión: a) Método cinético Para este método se utiliza la fórmula siguiente: λs= K • V2 2g En que: λs: pérdida de carga de una pieza o accesorio (m.c.a.) V: velocidad de escurrimiento por aguas arriba (m/s) g: aceleración de gravedad (g=9,81 m/s2). K: coeficiente de proporcionalidad que depende de las características específicas de cada pieza. Los valores de K son: Diámetro Caudal máximo recomendable probable (QP) mm l/min 32 51 - 80 25 31 - 50 20 16 - 30 16 0 - 15 Estos valores de K corresponden a fracciones de la altura de velocidad V2/2g y su resultado corresponde a las pérdidas de carga singulares en metros columna de agua (m.c.a.) de cada una de las singularidades. En la práctica, la totalidad de las pér- didas singulares ocurre en los distri- buidores o manifolds en que existen singularidades en serie, cuyos valores de K se suman aritméticamente, a excepción del paso directo por mani- folds cuando existen muchas tees en serie. Para esta situación se debe considerar lo siguiente: 12
- 4. 5 6 T u b e r í a s Últimatecnologíapara aguacaliente Ábaco Durapex Pérdida de carga unitaria en función del caudal y del diámetro 1%10%0,5%50% V = 0,1 m/s PérdidadecargaJ(mca/m)(tantoporuno) D = 16 mm D = 20 mm D = 25 mm D = 32 mm V = 2,75 m/s V = 2,25 m/s V = 1,75 m/s V = 1,25 m/s V = 0,8 m/s V = 0,6 m/s V = 0,4 m/s V = 0,2 m/s 0,0010,005 1% 0,010 5% 0,050,100,5 100% 1,0 V = 3,0 m/s V = 2,5 m/s V = 2,0 m/s V = 1,5 m/s V = 1,0 m/s
- 5. Presión (A)= Presión (RAP) - Pérdida friccional (L1) - Pérdida singular (M1) - Pérdida friccional (L2) - Pérdida singular (M2) - Pérdida friccional (L3) Con el caudal se entra al ábaco y se evalúa la pérdida de carga por fricción unitaria J, evaluándose la pérdida como J•L. La pérdida total por fricción es: En que: Las pérdidas friccionales en L1, L2 y L3 se evalúan de la siguiente manera: Balance de presiones: Esquemáticamente tiene: L1,D1,V1 L2,D2,V2 L3,D3,V3 AM2M1RAP 7 8 y el caudal máximo probable (QP), por lo que la estimación del valor K equivalente cuando hay varias tees y un manifold extenso es la siguiente: Es decir, se deben sumar los Ki de las tees y multiplicarlas por la propor- ción entre el caudal máximo proba- ble (QP) y el caudal instalado (QI). Para el resto de las singularidades como codos, reducciones y válvulas, los valores de K se suman aritméti- camente al valor del K equivalente a las tees de paso directo, obtenien- dose un valor de K equivalente total para el manifold en cuestión, pudién- dose evaluar así la pérdida de carga singular Js expuesta al principio de este punto. En que: RAP: remarcador de cada departamento para el caso de edificios. Para el caso de casas, se supondrá que corresponde al primer manifold denominado M0, pero no se asig- narán pérdidas. Sin embargo, en la práctica, M0 más el tramo (L1, D1, V1) corresponde a las pérdidas del medidor más las pérdidas en el jardín. L1, D1, V1: longitud, diámetro y velocidad del primer tramo de las tuberías Durapex . Es necesario tener presente que esta longitud corresponde a la longitud real de la tubería sin ningún tipo de amplificaciones. M1: Manifold 1 o distribuidor 1. L2, D2, V2: longitud, diámetro y velo- cidad del segundo tramo de las tuberías Durapex . Es necesario tener presente que esta longitud corresponde a la longitud real de la tubería sin ningún tipo de am- plificaciones. M2: Manifold 2 o distribuidor 2. L3, D3, V3: ídem L2, D2, V2 A: artefacto más alejado. Para evaluar la presión en el último arte- facto, se tiene: Pérdida total por fricción: J1 • L1 + J2 • L2 + J3 • L3 Las pérdidas singulares (λs) ocurren en los manifolds, y se evalúan según punto anterior, pudiendo evaluar con esto la presión en el último artefacto según el balance de presiones, cuyo valor debe ser mayor o igual que 4 m.c.a. Accesorio Ø Ø Ø Ø 16 mm 20 mm 25 mm 32 mm Codo 90 ° 0,20 0,29 0,40 055 radio largo Codo 90 ° 0,36 0,55 0,73 1,06 radio corto Codo 45 ° 0,18 0,26 0,37 0,52 Tee paso directo 0,20 0,29 0,40 0,55 Tee salida lateral 0,55 0,76 1,07 1,52 Unión Pex 0,17 0,24 0,33 0,45 con reducción Válvula de bola 0,06 0,09 0,12 0,17 Al igual que para el método cinético, en la práctica, la totalidad de las pérdidas singulares ocurre en los distribuidores o manifolds en que existen singularidades en serie, cuyas longitudes equivalentes se suman aritméticamente, a excepción del paso directo por manifolds cuando existen muchas tees en serie. Para esta situación se debe considerar lo siguiente: Tee califont o tees que salen hacia otros Enque: n:númerodeteesdepasodirectoenserie Ki:coeficienteKdecadateedepasodirecto n Ki i=1 QP QI K equiv.= • T u b e r í a s Última tecnología para a g u a c a l i e n t e
- 6. Accesorio Ø Ø Ø Ø 16 mm 20 mm 25 mm 32 mm Manifold 0,20 0,29 0,40 055 de 4 salidas Manifold 0,30 0,44 0,60 0,83 de 6 salidas Manifold 0,40 0,58 0,80 1,10 de 8 salidas Manifold 0,50 0,73 1,00 1,38 de 10 salidas Manifold 0,60 0,87 1,20 1,65 de 12 salidas 9 10 T u b e r í a s Últimatecnologíapara aguacaliente Dado que en la práctica los artefactos sólo se utilizan parcialmente, algunas de estas tees de paso directo no tienen pérdidas, por lo que no correspondería sumarlas aritméticamente. Al igual que para el método cinético, la evaluación de este concepto está definido por el caudal instalado (QI) y el caudal máximo probable (QP), por lo que la esti- mación del valor de la longitud equivalente cuando hay varias tees y un manifold extenso es la siguiente: Es decir, se deben sumar las longitudes equivalentes Li de las tees y multiplicarlas por la proporción entre el caudal máximo probable (QP) y el caudal instalado (QI). Para el resto de las singularidades como codos, reducciones y válvulas, las longi- tudes equivalentes se suman aritmética- mente al valor de las longitudes equiva- lentes de tees de paso directo, obtenién- dose una longitud equivalente total para el manifold en cuestión. Para evaluar la pérdida de carga total, se debe sumar esta longitud equivalente a la longitud real de la tubería ubicada por aguas arriba, supo- niéndola como si la totalidad fuera pérdida friccional. Para el balance de presiones se utiliza la misma metodología que para el método cinético descrito anteriormente. Bibliografía: -NormachilenaNCh2485of.2000 -PipeFrictionManual.ThirdEdition.Copyrightby HydraulicInstitute. -RIDAA. -Anexodeespecificacionestécnicasparainstalaciones domiciliariasdeaguapotable.SENDOS.Diseñoy cálculo. -PUMPHandbook. -ManualofGouldPump. -NormachilenaNCh2086of1999. TuberíasPex. manifolds, se suponen los valores de la tabla adjunta de tees de paso directo de 0,2 metros para D = 16 mm; 0,29 metros para D = 20 mm; 0,40 metros para D = 25 mm y 0,55 metros para D = 32 mm. Para los manifold se suponen los valores de la siguiente tabla: n Li i=1 QP QI L equiv.= Enque: n:númerodeteesdepasodirectoenserie Li:longitudequivalentedecadateedepasodirecto c) Método simplificado de longitud equivalente. Este método consiste en asignar las pérdi- das por accesorios en un tramo del sistema, como un factor constante que amplifica la longitud. Este método es el más simple de todos, pero es excesivamente conservador, debido a que ese factor se supone igual a un 50 %. Sin embargo, para proyectos específicos se aceptan valores menores , incluso en otros materiales en que existen más singulari- dades, por lo que se entregará una reco- mendación general de la estimación de este factor. L<3 m 3 m<L<5 m 5 m<L<8 m L>8 m 25% 20% 15% 10% 30% 25% 20% 15% 35% 30% 25% 20% 40% 35% 30% 25% 45% 40% 35% 30% 50% 45% 40% 35% Salidasdelmanifold 2 4 6 8 10 12 Longitud del tramo •