DISEÑO DE INSTALACIONES RESIDENCIALES PARA GAS NATURAL
Este documento hace referencia al diseño de una instalación interna para uso residencial, la cual contará con todo el proceso por los cuales deben pasar estas instalaciones para su diseño y posterior construcción.Para el diseño de esta instalación contamos con los datos que nos debe suministrar la empresa que suministra el servicio, el cual deberá contar como mínimo:
- DENSIDAD DEL GAS.
- PODER CALORÍFICO SUPERIOR DEL GAS.
- POTENCIA MÍNIMA DE DISEÑO.
Para el ejemplo en el desarrollo de la actividad utilizaremos los siguientes datos ficticios de los cuales serán la potencia de los equipos a instalar, todos los demás datos los tomamos de terreno los cuales serán reales.
- Densidad del gas : 0,60
- Poder calorífico superior para el gas natural : 10,35 Kw/h.
- Potencia mínima de diseño para estratos 1-2-3 : 20 Kw/h
La fórmula a utilizar para los cálculos de pérdida de presión : fórmula de POLE para presiones menores a < 70 mbar:
- Donde:
- h: caída de presión en milibares.
- Q: caudal en mᵌ/h.
- G: gravedad especifica del gas.
- Lt: longitud total de la tubería. Longitud real + longitud equivalente.
- C²: factor en función del diámetro, el tipo de material con el cual vamos a construir.
- D⁵: Diámetro interno de la tubería en mm.
Factor de seguridad : 1,15 Velocidad máxima en la red interna: máximo 20 m/s Ecuación: V= 266,445 * Q / P₂ * D² en cm. V=266,445*QP₂*D2 V: velocidad del gas. Q: caudal del gas en mᵌ/h. P₂: presión final en la instalación en mbar. D: diámetro interno de la tubería en mm. La pérdida de presión en la instalación no debe superar el 5% de presión, contando todas las salidas. Ecuación: = (P₁-P₂)/ P₁* 100 % ≤ 5%. ∆P=P₁-P₂ P₁ * 100 Longitud equivalente: esta longitud está representada en los accesorios o en su defecto si utilizamos tuberías de pe al pe en las cuales los codos y sami codos no aplican por las características del material, para esta función tomaremos como referencia una tabla de la cual sacaremos los datos correspondiente a cada accesorio y con ello aplicamos la siguiente ecuación: RDL= N° de accesorios * RDL * diámetro interno / 1000. RDL: relación diámetro longitud. P de medición x V medición / T medición.Para el cálculo del medidor utilizaremos la ley de los gases ideales: P estándar x V estándar / T estándar = P medición. P= presión absoluta en bar. V= volumen en litros. T= temperatura en grados KELVIN. Tablas según el material, factor de demanda, factor de seguridad, factor relación al diámetro del accesorio. CÁLCULO DEL MEDIDOR DE GAS para el cálculo utilizaremos la ley de graham. Volumen del recinto para el sistema de ventilación: deberá tener un área mayor a 3,4 m3 por cada Kw instalado. para el cálculo de los reguladores tomaremos el cálculo del caudal que demandará la instalación. comenzamos realizando una tabla la cual nos servirá para ingresar los datos de la instalación y cada una de las etapas las cuales no ayudan para cumplir con todas las normas técnicas que tienen que ver con el diseño de las instalaciones internas. tendríamos entonces los siguientes datos: tramo (T): es el numero de tramos que tendrá nuestra instalación, un tramo por cada equipo instalado. potencia: es la potencia del equipo en kw/h. caudal (Q): es el caudal que demanda cada equipo trabajando a su máxima capacidad y se encuentra dividiendo la potencia del equipo por el poder calorífico del gas y se da en m3/h. longitud real (LR): es la longitud real que mide la instalación desde el centro de medición hasta el punto de conexión de los equipos y está dada en metros. diámetro (D): es el diámetro interior de la tubería a instalar y está dada en milímetros. codos y tee: son los accesorios que hacen parte de la instalación y su grado de curvatura corresponde a 45 - 90 - 180 grados. longitud equivalente (Le): es la longitud a la que equivalen los accesorio que corresponden a la instalación como codos, uniones, tee. longitud total (Lt): es aquella que nos da como resultado de sumar la longitud total con la longitud equivalente. factor de demanda (fd): es la información que tenemos basados en tablas y corresponde a la cantidad de vivienda que vamos a conectar y nos resulta muy útil cuando vamos a realizar grandes proyectos que involucran las de una instalación. factor de seguridad (fs): es el factor que nos ayuda en el momento del diseño a utilizar unos valores los cuales no van a permitir que no sobre dimensionar la instalación y así evitar sobrecostos por materiales inadecuados correspondiente a sus dimensiones. pérdida (p): es la pérdida que tendremos en cada tramo y está dada en milibares. pérdida acumulada (pa): es la suma de las pérdidas por tramo la cual nos dará una pérdida total la cual deberá ser menor al 10 % de toda la instalcion y será dada también en milibares. material (m): en este apartado nos referimos al tipo de material que vamos a utilizar y varía de acuerdo al tipo de instalación y a la potencia que vamos a instalar, la cual podría ser acero, cobre, pe al pe y en ocasiones polietileno. comenzaremos desarrollando la tabla para el cálculo: numero de tramos: 2 uno para una estufa y otro para un calentador de agua. potencia: la potencia de diseño será entonces la mínima requerida para el diseño 20 kw/h. caudal: kw/h / P.C.S = 20/10,35 = 1,93 m3/h. caudal total: m3/h * fd * fs = 20*1*1,15 = 23 m3/h. longitud real : 20 metros. diámetro de la tubería: tramo A: codo a 45: codo a 90: 5 tee a flujo: tee a 90: 1 tramo A-B: codo a 45: codo a 90: 3 tee a flujo: 1 tee a 90: longitud equivalente: longitud total + longitud equivalente = tramo A = 14,21 metros y el tramo A-B 6,11 metros total longitud equivalente = 20,32 mts factor de demanda: 1 factor de seguridad: 1,15 presión de servicio: 23 milibares garantizados. pérdida por tramo: tramo A 0,376 mbar y el tramo B 0,364 para un total de 0,740 milibares. pérdida acumulada:0,740 milibares. presión final en A: 22,62 milibares presión final en B: 22,26 milibares tipo de material: cobre de ½ diámetro interno 13,93 mm ECUACIÓN CAÍDA DE PRESIÓN EN LA RED calculemos ahora la velocidad del gas en la tubería: esta es la velocidad para ambos tramos tramo A: 6,44 m/s tramo B: 9,66 m/s con estas velocidades cumplimos con uno de los requisitos donde la velocidad no supera los 20 m/s. velocidad total en la tubería: 16,10 m/s para el cálculo del regulador tomamos como referencia el total del caudal en m3/h que va a consumir la instalación, es así como el diseño se realizó con una potencia de 20 kw/h el cual nos da un caudal de 2,2 m3/h y con este dato buscamos el regulador que nos de este caudal o el mas proximo y si la instalación va a estar regulada en 1-2-3 etapas, para este ejemplo lo haremos en 1 etapa. el regulador que instalaremos será: R4 el cual nos entrega hasta 4,2 m3/h para el medidor utilizaremos los mismos datos que para el cálculo del regulador: caudal: 2,2 m3/h y el medidor que nos puede medir este caudal sería un G 1,6 el cual nos puede medir hasta un máximo de 2,5 m3/h. la pérdida total e individual de la instalación será: pérdida que no supera el 5% en toda la instalación. resumiendo tendremos entonces los datos para el diseño de 1 instalación residencial. TIPO DE GAS: GAS NATURAL POTENCIA DE DISEÑO: 20 Wk/h CANTIDAD DE SALIDAS: 2 TIPO DE MATERIAL: COBRE TIPO K DIMENSIÓN DE LA TUBERÍA: TUBERÍA DE ½ pulgada TIPO DE REGULACIÓN: ÚNICA ETAPA REGULADOR R4 4,2 m3/h TIPO DE MEDIDOR: MEDIDOR DE DIAFRAGMA G1,6 CAPACIDAD 2,5 m3/h
