Ebook calculo de instalaciones comerciales e industriales

GRUPO HAms CONSTRUCTORES
Capacitación Para Afiliados

GUSTAVO L SERNA P

E-book Gratuito
Calculo de Instalaciones
Comerciales e Industriales
Guia Practica Para Calcular Redes De Gas Utilizando

La formula De MUELLER

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Algunos enlaces dentro de este libro se refieren a información que
contiene el mismo y ayudan a la ubicación de temas leídos o por leer;
otros enlaces están dirigidos hacia la web por lo cual le sugerimos estar
conectado a internet mientras lo estudia.

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GUSTAVO L SERNA P

En este manual aprenderás a…..

Esquema tridimensional o isométrico

Tramos

Potencias de los equipos

Caudal o consumo

Accesorios

Longitud real

Longitud equivalente

Longitud total

Presión inicial

Parámetros de Control

Formula de MUELLER

Proceso de cálculo

ESTE LIBRO EN VIDEOS
VIDEO 1/VIDEO 2/VIDEO3/VIDEO4/VIDEO5/CALCULO EN 5 MINUTOS/

CALCULO DE 33 TRAMOS EN 5 MINUTOS

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GUSTAVO L SERNA P


En este manual aprenderás a…..

1 Calcular instalaciones comerciales e industriales para suministro de gases
combustibles

2 Calcular acometidas y líneas de polietileno

3 Calcular Montantes y líneas matrices.

Los cálculos de estos tipos de instalaciones siguen los mismos lineamientos.

Este manual aplica para calculo de sistemas abiertos con la formula de
MUELLER para presiones mayores a 70 milibares.

En este manual aprenderás a…../Esquema tridimensional o isométrico/Tramos
/Potencias de los equipos/Caudal o consumo/Accesorios/Longitud real/Longitud
equivalente/Longitud total/Presión inicial/Parámetros de Control/Formula de
MUELLER/Proceso de cálculo

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Esquema Tridimensional o Isométrico
Antes de empezar debes conocer que para elaborar un esquema tridimensional
debes:

Haber elaborado la vista en planta del sitio donde se hará la instalación

Haber tomado las medidas del sitio

Haber realizado el trazado o ruta de la tubería.

Luego de haber hecho todo lo anterior procedes a dibujar el esquema
tridimensional.

Un esquema tridimensional o isométrico es la representación en tres
dimensiones de la tubería de gas


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Los cuadros rosados donde aparecen los simbolos E1, E2 Y E3 representan la
ubicación de los equipos que consumiran el gas de la instalacion.Un ejemplo
de esos equipos se representa en las figuras que aparecen a continuacion.

E1 E2 E3


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Estos son equipos comerciales cuyas potencias son 25, 15 y 20 kw (kilovatios)
respectivamente.

En un esquema tridimensional se incluye lo siguiente:

Centro de medición

Afiliados GRUPO HAms CONSTRUCTORES

Válvulas


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Tramos de tubería

En la imagen están representados con diferentes colores
(observar el esquema al principio)



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Longitudes de tubería

A cada tramo se le coloca la longitud

Simbolos

Las letras se utilizan para simbolizar los tramos de la tubería.



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Además de lo que hemos especificado anteriormente, en los esquemas
tridimensionales se deben colocar los diámetros de tubería, los cuales se
colocan una vez se haya hecho el cálculo respectivo.

NOTA: recuerde que el calculo se realiza precisamente para obtener los
diámetros de los tramos de tubería.

Como se observa los esquemas tridimensionales o isométricos están
conformados por líneas inclinadas.las cuales deben tener un ángulo de 30
grados respecto a la horizontal

VIDEO 1


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Tramos En Un Esquema Tridimensional


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Los tramos se seleccionan de acuerdo con la cantidad de gas que van a
transportar; en el esquema que se muestra es claro que el tramo de color
amarillo, debe transportar todo el gas que se consumira; si anlizamos el tramo
verde, este solo transporta el gas que se consumira en el equipo (E2).El tramo
gris por su parte, transporta el gas que sera utilizado en los equipos 1 y 3 (E1 y
E3).

Como conclusion los tramos en un esquema tridimensional se definen de
acuerdo con la cantidad de gas que transportan.

En la figura siguiente se muestran los tramos con colores y su correspondiente
simbologia; ademas se incluye la tabla que debe elaborarse para llevar a cabo
lo calculos



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Potencia De Los Equipos a Gas

La potencia de los equipos a gas viene dada por cada fabricante del equipo, sin
embargo esta potencia que se puede leer directamente de la placa del equipo,
no es la potencia que se utiliza para el diseño de la instalacion; existe un
parametro denominado potencia de diseño el cual es un valor de potencia
mayor que la potencia del equipo con el fin de realizar un calculo confiable de
modo que de cierta manera se puedan tener en cuenta tanto inprevistos como
previsiones a futuro es decir deja la posiblidad de instalar un equipo de mayor
potencia en el caso de que asi se requiera.

En el esquema se observa parte de la tabla que se elabora cuando se diseña
una instalacion de gas combustibles.

Para el esquema se ha tomado el tramo T1-E2; este tramo conduce le gas
que consumira el equipo E1 cuya potencia es de 15 kw.


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En la tabla se indica la columna de la tablas donde se ubican las potencias de
los tramos.El ejemplo que hemos tomado es el tramo de color verde que
aparece en la tabla con el mismo color.

VIDEO 2


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Caudal De Gas Que Circula Por Un Tramo

Analicemos ahora la cantidad de gas que cIrcula por el tramo amarillo (tramo
principal o tramo CM-T1)

Cuando se quema 1 metro cubico de gas natural (en este ejemplo el que se
utiliza en la ciudad de medellin),se generan 9,315 kwhr de calor(o sea el poder
calorifico inferior del gas natural es 9,315kwhr/m3) esto es suficiente para
hervir 110 litros de agua; tambien podriamos afirmar que con 1 metro cubico
de gas se pueden hervir 110 litros de agua



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1 metro cubico( 1m3) de un fluido es la cantidad de fluido que cabe en un
tanque cubico en el cual cada lado mide 1 metro.

La potencia se define como la cantidad de energia que una maquina es capaz
de generar en un determinado tiempo; en el caso de un quemador es la
cantidad de calor que genera en un determinado tiempo.

Si un quemador produce 10kwhr en una hora su potencia es de
10kwhr/1hr=10kw.

El caudal de gas se calcula dividiendo la potencia de un quemador entre el
poder calorifico.

Para el ejemplo en cuestion el caudal o consumo de gas se calcula asi:

CAUDAL=POTENCIA/PODER CALORIFICO

=10kw/9,315kwhr/m3=1,073m3/hr



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Según el esquema el tramo amarillo transporta todo el gas de la instalacion o
sea el gas para los equipos 1,2 y 3 (E1<E2 yE3) cuya potencia total suma
60kw (mirar esquema), por lo tanto el cauadal que circula por el tramo amarillo
es:

CAUDAL=POTENCIA/PODER CALORIFICO

=60kw/9,315kwhr/m3=6,441m3/hr

Si observa el esquema el tramo verde transporta el gas para el equipo 2 el
caudal se calcularia cambiando 60kw por 15kw ( que es la potencia del
equipo2)

En la tabla aparece la columna con los datos de caudal calculados.

VIDEO 3


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Accesorios

Codos a 90 y codos a 45

Se define como codo a 90 grados un codo normal bien sea de cobre de acero o
de cualquier material, esta denominacion sirve para asignar un valo de longitud
equivalente para el calculo de la caida de presion como lo veremos
posteriormente.

Un codo a 45 grados es un codo con curvatura suave o que comunmente se
conoce como medio codo al igual que el codo a 90 grados se le dara un valor
de longitud equivalente para el calculo de caida de presion; lo mismo ocurre
para la TEE a 90 grados y la tee a 180 o comunmente llamada tee a flujo.



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Tee a 90 y tee a 180 (tee a flujo)

Puede obserbar en la tabla, el recuadro rojo grande donde aparecen los accesorios para cada
tramo.



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Longitud Real De Tubería

En la figura observamos el tramo T1-E2. La longitud real de cualquier tramo se
obtiene sumando las longitudes de las secciones que componen el tramo tal
como se observa en el esquema.


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En la tabla se muestra el recuadro azul con las longitudes reales de tuberia.


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Longitud Equivalente

La longitud equivalente es un artificio que convierte cambios de direccion en el
sistema de tuberias a perdidas de presion.

Para calcular la longitu equivalente se utiliza la siguiente relacion:

Para calcular la longitu equivalente se tiene en cuenta el numero y tipo de
accesorios. (como se vio anteriormente en ACCESORIOS)



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En el esquema se observa resaltado con color azul que hay 1 TEE A 90
en el tramo T1-E2; esto es lo que se considera N en la formula de
longitud equivalente.

La parte correspondiente al equivalente del accesorio Eq (mirar formula), se
encuentra en la siguiente tabla:


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De modo que para el caso que nos ocupa 1 TEE A 90 en el tramo
T1-E2 el valor de Eq es 60.
Si por otra parte iniciaramos los calculos con tuberia de acero al carbon SCH
40 de media pulgada de diametro o sea 15,80mm, entonces tendriamos que en
la formula D=15,80.
Al aplicar la formula tendremos la longitud equivalente debida a la T a 90:

L equiv T1-E2=1*60*15,80/1000= 0,9480 metros


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En el mismo trano T1-E2 observamos 4 codos a 90; los cuales aperecn en la
figura como puntos azules.


Por lo tanto tendremos:

N=5
Eq=30
D=15,80
Realizando calculos se tiene la longitud equivalente debida a los 4 codos a 90:

L equiv T1-E2=5*30*15,80/1000= 2,37 metros


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Al sumar las dos longitudes equivalentes tendremos la longitud equivalente
total para el tramo T1-E2

L equiv total T1-E2= 0,9480 metros+2,37 metros
=3,318 metros



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Longitud Total

La longitud total es simplemente la suma de la longitud real y la longitud
equivalente para cada tramo

VIDEO 4


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Presión Inicial En Un Tramo

La presion al inicio del tramo principal debe seleccionarse de acuerdo con la
longitud del tramo; para tramos lasrgos es preferible un valor de presion mayor
que cuando se tienen tramos cortos.

Observe en la figura que despues de que el gas ha recorrido el medidor se
coloca un manometro que mide la presion; esta presion es P1 cuyos valores
leidos en el manometro pueden ser:


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100 mbar,149 mbar,350 mbar,700 mbar, 1000 mbar 0 1380 mbar; estos valores
son llamados tambien presiones de medicion y son avalados o no, por la
empresa distribuidora de gas del lgar.


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Parámetros De Control En El Cálculo De
Tuberías

Parametros de control en los calculos de tuberia

Despues de haber realizado todos los pasos anteriores,llegamos al punto en el
cual se debe aplicar la formula de mueller para realizar el calculo del diametro
de tuberia, de tal manera que se cumplan 2 condiciones:

Condicion 1: la caida de presion para cada tramo no debe ser superior al
10%

Condicion 2: la velocidad no debe superar un valor maximo para evitar
vibraciones (posibles daños) en el sistema de tuberias. Tomaremos un
valor limite de 20 m/s



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Formula de Mueller

La formula de mueller tal y como la vamos a utilizar tiene la siguente forma:

Como puede observar la expresion incluye presiones al inicio y al final de cada
tramo, P1 y P2; caudal o consumo de gas para cada tramo Q; gravedad
especifica del gas G, diamtero de tuberia D y longitud total de cada tramo L.


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El metodo de calculo consiste en determinar el diametro de la tuberia de tal
modo que se cumplan las 2 condiciones establecidas con anterioridad.

Si usted ha seguido detenidamente este manual observara que los datos que
hemos calculado y registrado en la tabla son precisamente los que
necesitamos para el calculo.Revisemos de nuevo la tabla

Los campos que faltan son:

La columna correspondiente a los DIAMETROS; ya sabemos que de eso se
trata el calculo.

La columna que esta encabezada como P1. El calculo comienza con una
presion P1 previamente establecida para el tramo principal.

La columna que esta encabezada como P2. Esta se calcula con la formula
como veremos en un ejemplo.

La columna encabezada como %.Esta columna tiene que ver con la condicion1

La columna encabezada con V , la cual hace referencia a la condicion 2 y se
refiere a velocidad.



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Proceso De Cálculo

Los datos que tiene la tabla, se han realizado bajo las siguientes condiciones::

Tipo de gas: gas natural

Poder calorifico inferior: 9,315 kwhr/m3

Gravedad especifica 0,6

Presion inicial o sea P1 para el tramo principal: 140 milibares.

Potencia total: 60kw.

Realicemos el calculo del diametro para el tramo principal, aplicando la formula
de mueller. Encontraremos los valores que estan fuera de la tabla.



Retomemos la formula de mueller:

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Proceso de calculo

Paso 1:Con la potencia y el poder calorifico calculo el caudal o consumo

Paso 2: asumo un diametro de tuberia para realizar el calculo.

Paso 3:con los accesorios calculo la longitud equivalente.

Paso 4: encuentro la longitud total sumando la longitud equivalente con al
longitud real

Paso 5: a partir de la presion inicial 140 milibares (presion manometrica) hallo
la presion absoluta que es la suma de la presion manometrica mas la presion
atmosferica. Para el caso de medellin tenemos presion atmosferica de 850
milibares. Por lo tanto la presion absoluta nos da 140 milibares+850
milibares=990 milibares.


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Paso 5: convierto 990 milibares en bares ya que la formula de mueller esta
dada para esta unidad. Obtenemos 0,99 bares

Paso 6: calculo P2

Paso 7:verifico que la caida de presion sea inferior al 10%

Paso 8:verifico que la velocidad calculada sea menor que 20 m/s

Si al verificar los pasos 8 y 9 se cumplen las condiciones, entonces el diametro
de tuberia que supuse es correcto, de lo contrario, tengo que asumir otro
diametro de tuberia mayor y repetir el proceso.

El proceso anterior se hace para cada tramo.

VIDEO 5
CALCULO EN 5 MINUTOS

CALCULO DE 33 TRAMOS EN 5 MINUTOS

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