Cálculos hidráulicos

Por lo cual decimos que Ecuación General de la Energía:

Dónde:

= Presión 1 = 0, se encuentra a nivel de la presión atmosférica.

= Altura 1= 0, el tanque está a nivel del piso y es donde comienza el sistema (0)

= velocidad 1 = 0, la velocidad del agua a este nivel es cero porque es el punto de

partida.

= presión de bombeo ó energía añadida por algún dispositivo (bomba).

= Perdida de fricción en la tubería.

Algunos datos a usar

= 65 PSI = 454,21 KN/m² Tomando Presión residual según Norma COVENIN 1331-

2001, Sistemas Clase IA

= 9,8 KN/m³ Peso Específico del agua.

= Altura del edificio.

2g = 2(constante) x gravedad = 2 x 9,8 m/seg²

Caudales

Los caudales para los diámetros de tubería son los siguientes teniendo en cuanta que

los caudales son los siguientes teniendo en cuanta el principio de simultaneidad que

establece la norma COVENIN 1331:

Q para los diámetros 2 ½” y 1 ½” = 6.5 l/s

0 0 0

Q para el diámetro 4”= 12.6 l/s

CAUDALES DE 2 ½” y 1 ½”= 6,5 l/s (según COVENIN 1331)

m3/s Q = 6,5l/s x 1m3

1000L

6.5 x 10-3 m3/s

l/min Q = 6.5L/s x 60s

1 min

390 l/min

m3/h Q = 6,5E-03 m3/s x 3600 s

1 h

23.4 m3/h

CAUDALES DE 4” =12,6 l/s (según COVENIN 1331)

m3/s Q = 12.6l/s x 1m3

1000L

12.6x 10-3 m3/s

l/min Q = 6.5L/s x 60s

1 min

756 l/min

m3/h Q =

12.6 E-03

m3/s x 3600 s

1 h

45.36 m3/h

Determinamos variables a sustituir en la ecuación general de la energía

Datos:

P2 = 65 Psi = 448 KN/m2

γ = 9,8 KN/m2

g = 9,81m/s2

Altura del sistema

Datos:

Altura del edificio: 3 m

Profundidad del tanque: 3.12

Z2= Altura del edificio + Profundidad del tanque

Z2 = 3 m + 3.12 m = 6.12 m

Calculo de la Velocidad Tubería 1 ½” con caudal del punto más alejado el

gabinete 6,5 l/s

Dónde:

Q= es el caudal (m3/seg)

A= es el área (m2)

Por lo cual Transformación

para la sustitución del Q en la ecuación de

velocidad:

⁄

Así mismo determinas el área para sustituir en la velocidad

Dónde:

En

que es el diámetro del niple

Evaluamos la velocidad:

⁄

⁄

Calculo de velocidad

para aplicar en ecuación de la energía

⁄

⁄

Calculo de diámetros interiores

Dint = Dext – 2 S

Diámetros para tubos de acero

DIAMETRO

NOMINAL

DIAMETRO

EXTERIOR

ESPESOR

DE PARED

TUBO 6,40 m

MAXIMO MINIMO GALV.

R/A

NEGRO

LISO

pulg mm mm mm Kg Kg

3/8 17,50 16,30 2,31 5,70 5,41

½ 21,70 20,50 2,77 8,51 8,13

¾ 27,10 25,90 2,87 11,33 10,82

1 33,80 32,60 3,38 16,70 16,00

11/4 42,60 41,40 3,56 22,59 21,70

11/2 48,70 47,50 3,68 26,88 25,92

2 60,90 59,70 3,91 36,03 34,82

2 ½ 73,80 72,30 5,16 56,77 55,23

3 89,80 88,00 5,49 74,11 72,26

4 115,40 113,20 6,02 105,28 102,85

6 170,00 166,60 7,11 184,45 180,86

Tubos de Acero con Costura, para Agua, Gas, Aire, Vapor y Aplicaciones

Industriales Norma COVENIN 843-84 Serie pesada (ASTM a 53 SCH 40)

Diámetro 2 ½ ” Diámetro 1 ½”

Dext = 73.8 mm Dext = 48.7mm

Espesor = 5.16 mm Espesor = 3.68 mm

Dint = Dext – 2 S Dint = Dext – 2 S

Dint = 73.8 – (2*5,16) Dint = 48.7 - (2*3.68)

Dint = 63.48 mm Dint = 41.34 mm

Diametro 3”

Dext =

Espesor =

Dint = Dext – 2 S

Dint = 89.80– (2*5.49)

Dint = 78.82 mm

D ext. D int.

Diámetro 4”

Dext = 𝑚𝑚

Espesor = 𝑚𝑚

Dint = Dext – 2 S

Dint = 115.40– (2*6.02)

Dint = 103.36 mm

Determinación de la longitud total en todos los diámetros de tubería presentes en

el sistema

Tabla de longitudes equivalentes

Según Norma COVENIN 823

Longitud Equivalente de Accesorios Según Diámetro de Tubería

Tubería de succión 4pulg

Es el tramo de tubería que va desde el suministro de agua, hasta la bomba o sistema

de impulsión.

Diámetro= 4”

Longitud= 11.45 m

Cantidad Accesorio Equivalencia en metros

4 Codos de 90º Ø 4pulg 3

1 Reducción Ø 4 pulg 1.15

Σ L Total = 13.15

Tubería matriz o Tubería de Descarga 4 pulg

Es la tubería, que parte del medio de impulsión y conduce el caudal de ésta hasta la

primera derivación.

Diámetro=4”

Longitud=126.37m

Cantidad Accesorio Equivalencia en metros

1 Válvula de Retención Ø 4pulg 6.6

1 Válvula de Compuerta Ø 4 pulg 0.6

3 Codo de 90° Ø 4 pulg 3

1 Tee Recta Ø 4pulg 1.2

2 Tee en bifurcación Ø 4pulg 6

1 Reducción Ø 4 pulg 1.15

Σ L Total = 30.3 m

Longitud total de Tubería matriz y de succión

Dónde:

Por lo cual decimos

Tubería principal 3”pulg

Es una tubería continua, horizontal o vertical, conectada a la tubería matriz y que

alimenta los ramales.

Diámetro= 3 “

Longitud= 4.36 m

Cantidad Accesorio Equivalencia en metros

1 Codo de 90° Ø

2.1 m

1 Reducción Ø

0.87 m

1 Tee en bifurcación Ø

4.5 m

Σ L Total = 7.47 m

Longitud total de Tubería principal

Por lo cual decimos

Tubería principal 2 1/2 pulg

Es una tubería continua, horizontal o vertical, conectada a la tubería matriz y que

alimenta los ramales.

Diámetro= 2 1/2 “

Longitud= 23.61m

Cantidad Accesorio Equivalencia en metros

3 Codo de 90° Ø

1.8 m

1 Reducción Ø

0.74 m

Σ L Total = 6.14 m

Longitud total de Tubería principal

Por lo cual decimos

Tubería de Boca de Agua 1 ½ pulg

Es un tramo de tubería conectado a la tubería principal y que alimenta a las bocas de

agua

Diámetro= 1 ½ “

Longitud= 0,5 m

Cantidad Accesorio Equivalencia en metros

1 Válvula de compuerta Ø

0.30 m

1 Reduction Ø

0.50 m

Σ L Total = 0.80m

Longitud total de Tubería de Boca de Agua 1 ½ pulg

Por lo cual decimos

Calculamos las pérdidas totales por fricción

Dónde:

J = Resistencia por fricción

Q = Caudal

C = Coeficiente de fricción en la tubería según tabla 1 de la Norma COVENIN

843 tomando el valor 120 (Acero Galvanizado).

D = Diámetro de la tubería

Datos

C= 120 (Hierro Galvanizado)

CUADRO Constante “C” en función del tipo de

tubería para la fórmula de Hazen Williams

C=100 Acero Negro (Tubería Seca)

C=120 Acero Negro (Tubería Mojada)

C=120 Acero Galvanizado

C=140 Cobre

C=100 Fundición (sin revestir)

C=130 Fundición (Revestida en Cemento)

C=140 Fibra de Vidrio

Tabla De la NFPA 13. Valores C de Hazen – Williams Por tabla de Valores C de

Hazen – Williams

J para la Tubería 1 ½”

⁄

J para la Tubería 3”

⁄

J para la Tubería 2 ½” ”

⁄

J para la Tubería 4”

⁄

Calculamos las h f

Hf para la Tubería 4”

m * ⁄

Hf para la Tubería 3”

m * ⁄

Hf para la Tubería 2 ½”

m * ⁄

Hf para la Tubería 1 ½”)

m * ⁄

Calculamos

∑

∑

Transformamos de bar a m

0.92 Bar x 10,33 m = 9.37 m

1,01325 Bar

Calculamos Ha

Retómanos y sustituimos en la formula

∑

Presión de bombeo la Multiplicas por un factor de seguridad 1.1. Entonces

formulamos que:

Llevamos Presión de bombeo mca a PSI por lo que podemos establecer:

Calculo de Potencia de bombeo

45

HQHP

Q bombeo = 12.6 l/seg

H bombeo = 68.65m

Por lo cual la bomba requerida por el sistema es una bomba de

25 hp