capituloiii bombas

49

Captulo III Proceso de seleccin

3.1 GENERALIDADES

En referencia al problema planteado y segn las exigencias de la empresa BOMBAS

TACHIRA C.A el programa seleccionar solo bombas para uso residencial tales como

las siguientes edificaciones: casas de un piso, casas de dos pisos y edificios.

En el dibujo se muestra un sistema de bombeo tpico para uso residencial:

Fig. 3.1 Sistema de bombeo para uso residencial.

50


3.2 VARIABLES A TOMARSE EN CUENTA PARA LA SELECCIN

DE LAS BOMBAS

Se debe decir que la seleccin de un tipo particular de bomba se realiza al final del

anlisis de una serie de informaciones [5] debe contener aunque no siempre toda es

necesaria para la seleccin en usos domsticos, dichas recomendaciones son:

Caractersticas del fluido manejado y del sistema de bombeo:

Viscosidad: Tiene influencia en el calculo del Reynolds, el cual permite saber en el

que se encuentra el fluido y por ende la friccin del mismo contra las paredes de la

red de conduccin para la succin y descarga, tiene influencia en las instalaciones

requeridas para el calentamiento inicial.

Densidad: Debe ser considerado para el clculo de la altura de bombeo y los

requerimientos de potencia.

Punto de fluidez: Esta temperatura debe ser considerada si es ms alta que la

mnima temperatura ambiente del lugar, tiene influencia sobre las necesidades de

calentamiento inicial del fluido.

Tipo de slidos: Es el tipo y tamao de slidos que se pueden conseguir en el

liquido bombeado, es fundamental para la adecuada seleccin de diseo interno y el

tipo de bomba, as como los requerimientos de mantenimiento del equipo.

Tipo de compuestos corrosivos: Este parmetro es importante ya que permite la

adecuada seleccin de materiales de construccin de la bomba y que determina la

necesidad de un lquido externo para el lavado de los sellos.

51


Presin de vapor: Permite determinar la ocurrencia del fenmeno de la cavitacin

a la temperatura de operacin.

Caudal nominal: Este es un dato importante ya que es el caudal en el que se basan

los rangos de funcionamientos de la bomba.

Presin de succin nominal: Es la presin que se encuentra de la bomba cuando

esta opera en su rango normal o de funcionamiento.

Presin de descarga nominal: Es la presin ubicada en la boca de descarga de la

bomba cuando la bomba opera en sus condiciones de diseo, a caudal nominal,

r.p.m de operacin, presin de succin y densidad absoluta de diseo.

Presin diferencial: Indica que es el requerimiento de presin total diferencial

entre las presiones de succin y descarga nominal o diseo, expresada como una

columna de liquido, a la densidad absoluta correspondiente a la temperatura de

bombeo.

Caracterstica del sistema de bombeo: Corresponde a las perdidas de presin del

sistema de tuberas y que se representa en una grafica H vs. Q y son funcin del

tamao del tubo, longitud, numero y tipo de accesorios que lo integran y carga del

sistema, que al final es factor esencial a la hora de establecer las condiciones de

diseo tales como caudal, NPSH, carga total entre otras por lo que permite ajustar a

la curva de funcionamiento de la bomba y que ser clave para la seleccin del

equipo de bombeo.

52


Por ultimo se tiene que para la seleccin de bombas domesticas se carece de

fundamentos tan avanzados como los criterios anteriormente expuestos, de acuerdo a

personas que venden estos equipos en el estado, coinciden que existen parmetros

tomados como obvios, tales como, el fluido manejado y sus condiciones por lo que

reducen sus preguntas a la cantidad de pisos a los que se desea elevar el agua, y si se va

alimentar directamente de la lnea principal de de la empresa que dispensa el agua en el

estado o se va a absorber agua desde un tanque subterrneo, ya que de esto depende la

seleccin del equipo de bombeo mas adecuado, por lo que finalmente las variables que

se toman para el proceso de seleccin de las bombas son, la demanda (Q) y altura total

de bombeo (H).

La determinacin de la demanda (Q) es muy importante debido a que a partir de esta

se establece la capacidad o tamao de todas las partes del sistema de suministro de agua.

Motivado a esto se hace necesario la aplicacin de mtodos de estimacin de la

demanda, que den resultados acordes con la realidad de consumo del rea o

instalacin(es). El conocimiento de estos es necesario para la efectiva dotacin de la(s)

edificacin(es). Existen varios mtodos para la determinacin del consumo de agua,

entre los cuales se listan a continuacin:

Mtodo de dotaciones (Gaceta Oficial 4.044 norma sanitaria). Mtodo del nmero total de piezas servidas (de Peerles). Mtodo de Hunter (nmero de unidades de gastos). (Gaceta Oficial 4.044 Norma

Sanitaria).

La Altura Total de bombeo (H) representa todos los obstculos que tendr que vencer

un lquido impulsado por una mquina (expresados en metros de columna del mismo)

para poder llegar hasta el punto especfico considerado como la toma ms desfavorable.

53


Teniendo ya definidos estos parmetros, se procede a graficar dicho punto en la

familia de curvas caractersticas de las bombas, y posteriormente se seleccionar el

modelo de la bomba que se encuentre inmediatamente por encima del punto graficado

(Q, H). A continuacin se explica detalladamente cual es el procedimiento a seguir para

calcular dichos parmetros para las siguientes edificaciones: casas de un piso, casas de

dos pisos y edificios.

3.3 SELECCIN DE BOMBAS HIDRULICAS RESIDENCIALES

3.3.1 CASAS DE UN PISO Para el clculo de la demanda (Q) para edificaciones destinadas para viviendas

unifamiliares (Casa), se seleccionaron 2 mtodos para el clculo de la misma, siendo

ambos mtodos tiles para calcular la dotacin necesaria para la vivienda.

3.3.1.1 CLCULO DE LA DEMANDA (Q) POR MTODO DE DOTACIONES

(GACETA OFICIAL 4.044 NORMA SANITARIA).

Las dotaciones de agua para edificaciones destinadas para viviendas unifamiliares

(Casa), se determinaran en funcin del rea total de la parcela o del lote donde la

edificacin va a ser construida o exista de acuerdo con la tabla 3.1.

Para la siguiente tabla es necesario tener como dato de entrada el rea total de la

parcela (A) en metros cuadrados:

54


Tabla 3.1 Dotacin de agua para viviendas unifamiliares en funcin del rea de la parcela. [1] rea total de la parcela

(m2 ) Dotacin de agua correspondiente

(L/da) Hasta 200 1500 201 a 300 1700 301 a 400 1900 401 a 500 2100 501 a 600 2200 601 a 700 2300 701 a 800 2400 801 a 900 2500 901 a 1000 2600 1001 a 1200 2800 1201 a 1400 3000 1401 a 1700 3400 1701 a 2000 3800 2001 a 2500 4500 2501 a 3000 5000

Mayores a 3000 5000 + ( A 3000 ) Nota: Las dotaciones antes sealadas incluyen el consumo de agua para usos domsticos y el correspondiente al riego de jardines y reas verdes de la parcela o lote.

3.3.1.2 MTODO DEL NMERO TOTAL DE PIEZAS SERVIDAS O MTODO DE

PEERLES

Este mtodo esta basado en registros estadsticos de instalaciones similares, fundados

a su vez en estimaciones del consumo aproximado en periodos de consumo mximo. [4]

Para usar este mtodo, se debe tenerse el nmero exacto de todas las piezas sanitarias

a las cuales servir el sistema de suministro de agua. Esta frmula lineal abarca un rango

entre cinco (5) hasta treinta (30) piezas con bastante exactitud, puesto que las viviendas

unifamiliares con ms de treinta piezas son casos atpicos.

55


2

2* s DVdH h hf hfg

= + + +

2

2*Vdg

Matemticamente lo anterior se expresa segn la frmula siguiente:

3.1

Donde:

Q = Caudal en litros por minuto.

Np = Nmero de piezas o aparatos servidos.

3.3.1.3 CLCULO DE LA ALTURA TOTAL DE BOMBEO (H)

La expresin para el clculo de H proviene del teorema de Bernoulli el cual es una

forma de expresin de la aplicacin de la energa al flujo de fluidos en tubera. La

energa total en un punto cualquiera por encima de un plano horizontal arbitrario, fijado

como referencia, es igual a la suma de la altura esttica (Energa Potencial), la altura

debida a la velocidad (Energa Cintica), y debido a que existen perdidas y/o

incrementos de energa, estos se deben incluir en la ecuacin de Bernoulli, considerando

esas prdidas por razonamiento (hf).

( ) 3.2

Donde:

h = Altura esttica (valor conocido).

= Energa cintica o presin dinmica, donde la Vd es Velocidad de descarga.

Q = 0.83 * Np

56


*100

SS Shfehf Lt=

hfs = perdida por friccin en la succin (incluye prdidas por tramo de tubera y por

accesorios).

hfd = perdida por friccin en la descarga (incluye prdidas por tramo de tubera y por

accesorios).

3.3.1.3.1 CLCULO DE LAS PRDIDAS EN LA SUCCIN (hfs):

Las prdidas de energas que se producen en la conduccin del fluido se pueden

dividir en 2 partes:

1- Perdidas Mayores o de friccin. (ocurren en la tubera, hfeS) 2- Perdidas Menores o locales. (ocurren en los accesorios, LtS)

3.3

Para realizar los clculos tanto de las perdidas mayores (hfeS), como las menores

(LtS), es necesario conocer previamente los siguientes parmetros los cuales sern datos

de entrada para el programa:

Datos de entrada:

Ls = Longitud de la tubera de succin, (m).

Accesorios en la tubera de succin.

Ns= Cantidad de accesorios en la tubera de succin.

57


Q = Demanda en litros por segundo (previamente calculado).

Caractersticas de la tubera: dimetro (D) y cdula.

3.3.1.3.1.1 CALCULO DE LAS PERDIDAS POR FRICCIN EN SUCCIN DE

TUBERAS (hfeS)

En esta seccin se trataran las prdidas de energa que sufre un fluido, en su

trayectoria dentro de una tubera debido a la friccin de ste con las paredes de la

misma. La prdida de energa de un fluido dentro de una tubera, se expresa como

prdida de presin o prdida de carga en el mismo. Se han hecho numerosos estudios y

experimentos de friccin en tuberas y se cuenta con un gran nmero de tablas y cartas,

las cuales permiten obtener de forma directa valores de perdidas por friccin (hfe).

La tabla 3.2 presenta valores de prdidas por friccin para agua limpia y circulando

a travs de tuberas de acero Schedule 40 con una rugosidad de 0,00015pies, para

tuberas comerciales, se recomienda incrementar los valores en un 15%. Los valores de

la tabla se dan en pies de prdidas por cada 100 pies de tubera recta (hfe).

En donde para obtener el valor de hfeS de la tabla, se debe entrar con los parmetros,

demanda (Q) y dimetro de la tubera de succin (D).

58


Tabla 3.2 Perdidas por friccin para agua (Expresada en pies de carga por cada 100 pies de longitud de tuberas) [2] DIAMETRO DE TUBERIA

GASTO

Nominal =1/4 Pulg. Interno = 0.36 Pulg.


Nominal =1/2Pulg. Interno = 0.613 Pulg.


(G.P.M)

V (Pies/seg.)

hfe (Pies)

V (Pies/seg.)

hfe (Pies)

V (Pies/seg.)

hfe (Pies)

V (Pies/seg.)

hfe (Pies)

0.8 2.47 12.7

1 3.08 19.1

1.2 3.7 26.7

1.4 4.32 36.3 2.35 7.85

1.6 4.93 45.2 2.68 10.1

1.8 5.55 56.4 3.02 12.4

2 6.17 69 3.36 15 2.11 4.78

2.5 7.71 105 4.2 22.6 2.64 7.16

3 9.25 148 5.04 31.8 3.17 10

3.5 10.79 200 5.88 42.6 3.7 13.3

4 12.33 259 6.72 54.9 4.22 17.1 2.41 4.21

5 15.42 398 8.4 83.5 5.28 25.8 3.01 6.32

6 10.08 118 6.34 36.5 3.61 8.87

7 11.8 158 7.39 48.7 4.21 11.8

8 13.4 205 8.45 62.7 4.81 15

9 15.1 258 9.5 78.3 5.42 18.8

10 16.8 316 10.56 95.9 6.02 23

12 12.7 136 7.22 32.6

14 14.8 183 8.42 43.5

16 16.9 235 9.63 56.3

18 10.8 70.3

20 12 86.1

22 13.2 104

24 14.4 122

26 15.6 143

28 16.8 164

Nota: Las tablas muestran valores promedio de prdida de friccin para tubera nueva. En esta tabla no se esta incluyendo ninguna tolerancia para tomar en cuenta la antigedad de la tubera.

59


DIAMETRO DE TUBERIA GASTO

Nominal =1 Pulg.

Interno = 1.043 Pulg. Nominal =11/4 Pulg.


Interno = 1.604 Pulg. (G.P.M) V

(Pies/seg.) hfe

(Pies) V

(Pies/seg.) hfe

(Pies) V

(Pies/seg.) hfe

(Pies) 6 2.23 2.68 8 2.97 4.54 10 3.71 6.86 12 4.45 9.62 2.57 2.48 14 5.2 12.8 3 3.28 16 5.94 16.5 3.43 4.2 2.52 1.96

18 6.68 20.6 3.86 5.22 2.84 2.42

20 7.42 25.1 4.29 6.34 3.15 2.94

22 8.17 30.2 4.72 7.58 3.47 3.52

24 8.91 35.6 5.15 8.92 3.78 4.14

26 9.65 41.6 5.58 10.37 4.1 4.81

28 10.39 47.9 6.01 11.9 4.41 5.51

30 11.1 54.6 6.44 13.6 4.73 6.26

35 13 73.3 7.51 18.2 5.51 8.37

40 14.8 95 8.58 23.5 6.3 10.79

45 16.7 119 9.65 29.4 7.04 13.45

50 18.6 146 10.7 36 7.88 16.4

55 11.8 43.2 8.67 19.7

60 12.9 51 9.46 23.2

65 13.9 59.6 10.24 27.1

70 15 68.8 11.03 31.3

75 16.1 78.7 11.8 35.8

80 12.6 40.5 85 13.4 45.6 90 14.2 51 95 15 56.5 100 15.8 62.2

Nota: Las tablas muestran valores promedio de prdida de friccin para tubera nueva. En esta tabla no se esta incluyendo ninguna tolerancia para tomar en cuenta la antigedad de la tubera.

60


DIAMETRO DE TUBERIA GASTO

Nominal =2 Pulg.


Interno = 2.459 Pulg. Nominal =3 Pulg.

Interno = 3.058 Pulg. Nominal =4 Pulg.

Interno =4.026 Pulg.

(G.P.M) V

(Pies/seg.) hfe

(Pies) V

(Pies/seg.) hfe

(Pies) V

(Pies/seg.) hfe

(Pies) V

(Pies/seg.)hfe

(Pies) 25 2.39 1.29

30 2.87 1.82

35 3.35 2.42 2.35 1

40 3.82 3.1 2.68 1.28

45 4.3 3.85 3.02 1.6

50 4.78 4.67 3.35 1.94 2.17 0.662

60 5.74 6.59 4.02 2.72 2.6 0.924

70 6.69 8.86 4.69 3.63 3.04 1.22

80 7.65 11.4 5.36 4.66 3.47 1.57

90 8.6 14.2 6.03 5.82 3.91 1.96

100 9.56 17.4 6.7 7.11 4.34 2.39 2.52 0.624

120 11.5 24.7 8.04 10 5.21 3.37 3.02 0.877

140 13.4 33,2 9.38 13.5 6.08 4.51 3.53 0.17

160 15.3 43 10.7 17.4 6.94 5.81 4.03 1.49

180 12.1 21.9 7.81 7.28 4.54 1.86

200 13.4 26.7 8.68 8.9 5.04 2.27

220 14.7 32.2 9.55 10.7 5.54 2.72

240 16.1 38.1 10.4 12.6 6.05 3.21

260 11.3 14.7 6.55 3.74

280 12.2 16.9 7.06 4.30

300 13 19.2 7.56 4.89

350 15.2 26.1 8.82 6.55 Nota: Las tablas muestran valores promedio de prdida de friccin para tubera nueva. En esta tabla no se esta incluyendo ninguna tolerancia para tomar en cuenta la antigedad de la tubera.

61


2

infinf

. .( ) *( . . )G P Mhfe hfeG P M

=

2*QVD i=

3.3.1.3.1.2 RECOMENDACIONES PARA USAR LA TABLA DE FRICCIN EN

LAS TUBERAS:

1.- Para gastos intermedios a los mostrados en la tabla anterior, seleccinese el valor de

friccin para gasto inmediato inferior y multiplquese por el cuadrado de las relaciones

de los gastos, es decir:

3.4

Donde:

hfe = valor de friccin (pies de prdidas por cada 100 pies de tubera recta) para gasto

intermedio.

(hfe)inf = valor de friccin (pies de prdidas por cada 100 pies de tubera recta) para

gasto inmediato inferior.

G.P.M = gasto intermedio en galones por minuto.

(G.P.M)inf = gasto inmediato inferior en galones por minuto.

Para este caso que se muestra, la velocidad (V) se calcula por medio de la siguiente

ecuacin:

4 * 3.5

Donde:

Di = Dimetro interno de la tubera (m).

Q = Demanda (m3/s)

62


540

40( )( ) * Dihfe hfeDi

=

(2* )Di De e=

2.- Para Schedule de tubera diferente a 40 la friccin por cada 100 pies variar

inversamente con la quinta potencia de la relacin de los dimetros inferiores. Es decir:

3.6

Donde:

hfe = valor de friccin (pies de prdidas por cada 100 pies de tubera recta) para

Schedule 40.

(hfe)40 = valor de friccin (pies de prdidas por cada 100 pies de tubera recta) para

gasto inmediato inferior.

Di = dimetro interior del tubo para Schedule a usar.

(Di)40 = dimetro interior del tubo para Schedule 40, puede hallarse con ayuda de la

tabla que se muestra a continuacin, la cual da valores del dimetro externo (De) y el

espesor del tubo (e) para diferentes dimetros nominales y diferente Schedule.

3.7

Donde:

De = dimetro exterior del tubo para Schedule a usar. (Tabla 3.3)

e = espesor de pared del tubo para Schedule a usar. (Tabla 3.3)

63


Tabla. 3.3 Valores de espesores para diferentes cdula de tubera [3]

ESPESOR DE PARED EN Pulgadas. DIAMETRO NOMINAL

DIAMETRO EXTERIOR

Pulg.

ROSCA (Hilos por Pulgadas)

ESTANDAR NUM. 40

EXTRAFUERTE NUM. 80

DOBLE EXTRAFUERTE NUM. 80

1/8 Pulg. 0.405 27 0.07 0.098 1/4 Pulg. 0.54 18 0.09 0.122 3/8 Pulg. 0.675 18 0.093 0.129 1/2 Pulg. 0.84 14 0.111 0.151 0.307 3/4 Pulg. 1.05 14 0.115 0.157 0.318 1 Pulg. 1.315 11 1/2 0.136 0.183 0.369

1 1/4 Pulg. 1.66 11 1/2 0.143 0.195 0.393 1 1/2 Pulg. 1.9 11 1/2 0.148 0.204 0.411

2 Pulg. 2.375 11 1/2 0.158 0.223 0.447 2 1/2 Pulg. 2.875 8 0.208 0.282 0.565

3 Pulg. 3.5 8 0.221 0.306 0,615 4 Pulg. 4.5 0.24 0.337 0.674

3.3.1.3.1.3 CLCULO DE LAS PRDIDAS POR FRICCIN EN ACCESORIOS

EN TUBERA DE SUCCIN (Lts)

Cuando un fluido se desplaza uniformemente por una tubera recta, larga y de

dimetro constante, la configuracin del flujo indicada por la distribucin de la

velocidad sobre el dimetro de la tubera adopta una forma caracterstica. Cualquier

obstculo en la tubera cambia la direccin de la corriente en forma total o parcial, altera

la configuracin caracterstica de flujo y ocasiona turbulencia, causando una prdida de

energa mayor de la que normalmente se produce en un flujo por una tubera recta.

Siendo entre estos obstculos que presenta la tubera: cambios de direccin,

estrechamientos o cambios de seccin, vlvulas, derivaciones, manguitos, etc.

El sistema de clculo ms simplificado es el que utiliza la llamada Longitud

Equivalente: Longitud de tubera recta de igual dimetro que el del obstculo que

produce la misma prdida de carga que l.

64


1

*Sn

S Si

Lt L Le i=

= +

Las prdidas por friccin en accesorios (LtS), se pueden determinar con la ayuda de

la tabla 3.4 de longitudes equivalentes (Le), se toma la que corresponde a los elementos

singulares presentes en la red hidrulica y efectuamos el producto de cada longitud

equivalente por el nmero de elementos iguales en la conduccin, sumando todos los

productos correspondientes, se encontrar la longitud equivalente total del conjunto de

elementos presentes en la conduccin.


3.8

Donde:

Lts = prdidas por friccin en accesorios en la tubera de succin. (m)

Ls = Longitud de la tubera de succin, (m).

Le = Longitud equivalente del accesorio.

65


Tabla. 3.4 Longitud de tubera recta que puede ser considerada equivalente cuando se usan vlvulas o cualquier otro tipo de accesorios. [2]

DIAMETRO DE TUBERIA (Pulg.) TIPO DE ACCESORIO 1/4 3/8 1/2 3/4 1 11/4 11/2 2 21/2 3 4

Acero 2.3 3.1 3.6 4.4 5.2 6.6 7.4 8.5 9.3 11 13 Roscado Hierro 9.0 11 Acero 0.92 1.2 1.6 2.1 2.4 3.1 3.6 4.4 5.9

CODO 900 REGULAR Bridado

Hierro 3.6 4.8 Acero 1.5 2.0 2.2 2.3 2.7 3.2 3.4 3.6 3.6 4.0 4.6 Roscado Hierro 3.3 3.7 Acero 1.1 1.3 1.6 2.0 2.3 2.7 2.9 3.4 4.2

CODO 900 RADIO LARGO Bridado

Hierro 2.8 3.4 Acero 0.34 0.52 0.71 0.92 1.3 1.7 2.1 2.7 3.2 4.0 5.5 Roscado Hierro 3.0 4.5 Acero 0.45 0.59 0.81 1.1 1.3 1.7 2.0 2.6 3.5

CODO 450 REGULAR Bridado

Hierro 2.1 2.9 Acero 0.79 1.2 1.7 2.4 3.2 4.6 5.6 7.7 9.3 12 17 Roscado Hierro 9.9 14 Acero 0.69 0.82 1.0 1.3 1.5 1.8 1.9 2.2 2.8

TEE O FLUJO EN LINEA Bridado

Hierro 1.9 2.2 Acero 2.4 3.5 4.2 5.3 6.6 8.7 9.9 12 13 17 21 Roscado Hierro 14 17 Acero 2.0 2.6 3.3 4.4 5.2 6.6 7.5 9.4 12

FLUJO A 900 Bridado

Hierro 7.7 10 Acero 2.3 3.1 3.6 4.4 5.2 6.6 7.4 8.5 9.3 11 13 Roscado Hierro 9.0 11 Acero 1.1 1.3 1.6 2.0 2.3 2.7 2.9 3.4 4.2

CODO A 1800 Bridado

Hierro 2.8 3.4 Acero 21 22 22 24 29 37 42 54 62 79 110 Roscado Hierro 65 86 Acero 38 40 45 54 59 70 77 94 120

VALVULA DE GLOBO Bridado

Hierro 77 99 Acero 0.32 0.45 0.56 0.67 0.84 1.1 1.2 1.5 1.7 1.9 2.5 Roscado Hierro 1.6 2.0 Acero 2.6 2.7 2.8 2.9

VALVULA DE

COMPUERTA Bridado Hierro 2.3 2.4 Acero 12.8 15 15 15 17 18 18 18 18 18 18 Roscado Hierro 15 15 Acero 15 15 17 18 18 21 22 28 38

VALVULA DE ANGULO Bridado

Hierro 23 31 Acero 7.2 7.3 8.0 8.8 11 13 15 19 22 27 38 Roscado Hierro 22 31 Acero 3.8 5.3 7.2 10 12 17 21 27 38

VALVULA CHECK Bridado

Hierro 22 31 Acero 0.14 0.18 0.21 0.24 0.29 0.36 0.39 0.45 0.47 0.53 0.65 Roscado Hierro 0.44 0.52 Acero 0.04 0.07 0.10 0.13 0.18 0.26 0.31 0.43 0.52 0.67 0.95

COPLE ENTRADA

ABOCINADA Bridado Hierro 0.55 0.77

66


*100

SS S

hfehf Lt=

1.15*SC Shf hf=

*100

DD D

hfehf Lt=

Teniendo los valores de las prdidas por friccin en tubera y accesorios, se

procede a calcular hfS por medio de la ecuacin 3.3.

3.3

Para tuberas comerciales se recomienda incrementar los valores en un 15%

[4], por lo tanto:

3.9

3.3.1.3.2 CLCULO DE LAS PRDIDAS POR FRICCIN EN LA

DESCARGA (hfD):

Para el clculo de las prdidas de energa por friccin en la descarga, se procede a

calcular de la misma forma que en el caso de las prdidas por succin, es decir, se

dividir en 2 partes, las prdidas mayores ocurridas en la tubera de descarga (hfeD), y

las perdidas menores que ocurren en los accesorios (LtD), por lo tanto:

3.10

Para realizar los clculos tanto de las perdidas mayores (hfeD), como las menores

(LtD), es necesario conocer previamente los siguientes parmetros los cuales sern

datos de entrada para el programa:

67


Datos de entrada:

LD = Longitud de la tubera de descarga, ( m).

Accesorios en la tubera de descarga.

nD = Cantidad de accesorios en la tubera de descarga.

Q = Demanda en litros por segundo (previamente calculado).

Caractersticas de la tubera: dimetro de descarga (D) y Schedule (cdula).

3.3.1.3.2.1 CLCULO DE LAS PRDIDAS POR FRICCIN EN LA TUBERA

DE DESCARGA (hfeD)

Con ayuda de la tabla 3.2 el cual presenta valores de prdidas por friccin (hfe) se

proceder a determinar el valor correspondiente a la perdida por friccin en la tubera

de descarga (hfeD). Los valores de la tabla se dan en pies de prdidas por cada 100 pies

de tubera recta (hfe).

En donde para obtener el valor de hfeD de la tabla 3.2, es necesario conocer los

siguientes parmetros, demanda (Q) y el dimetro de la tubera de descarga (D).

68


1*

Dn

D Di

Lt L Le i=

= +

3.3.1.3.2.2 CLCULO DE LAS PRDIDAS POR FRICCIN EN ACCESORIOS

EN TUBERA DE DESCARGA (LtD)

Las prdidas por friccin en accesorios (LtD), se pueden determinar con la ayuda de

la tabla 3.4 de longitudes equivalentes (Le), se toma la que corresponde a los elementos

singulares presentes en la red hidrulica y efectuamos el producto de cada longitud

equivalente por el nmero de elementos iguales en la conduccin, sumando todos los

productos correspondientes, se encontrar la longitud equivalente total del conjunto de

elementos presentes en la conduccin. Luego se calcula la longitud total equivalente de

descarga (LtD), sumando la longitud de la tubera de descarga con la sumatoria de las

longitudes equivalentes de los accesorios de la tubera de descarga, es decir:


3.11

Donde:

LtD = prdidas por friccin en accesorios en la tubera de descarga. (m)

LD = Longitud de la tubera de descarga (m).

Le = Longitud equivalente del accesorio.

69


*100

DD D

hfehf Lt=

1.15*DC Dhf hf=

2

2 *Vdg

2*QVD i=

Teniendo los valores de las prdidas por friccin en tubera y accesorios, se procede

a calcular hfD por medio de la ecuacin 3.10.

3.10

Para tuberas comerciales se recomienda incrementar los valores en un 15% [5], por

lo tanto:

3.11

3.3.1.3.3 CLCULO DE ENERGA CINTICA O PRESIN DINMICA:

( ) 3.12

Donde:

Vd = Velocidad de descarga, en m/s (se toma de la tabla 3.2)

Nota: En caso de que el valor de gastos (Q) sea intermedio, la velocidad de descarga

(Vd) se calculara de la siguiente manera:

4* 3.5

Donde:

Di = Dimetro interno de la tubera (m).

Q = Demanda (m3/s)

70


2

2* s DVdH h hf hfg

= + + +

3.3.1.3.4 ALTURA ESTTICA (h):

La carga esttica, puede obtenerse con mediciones directas. Se trata de la distancia

vertical que el agua se desplaza desde el nivel ms alto del tanque que alimenta a la

tubera de succin hasta el nivel ms alto del tanque de descarga.

En este caso la altura esttica (h), siendo este dato un valor de entrada para el

programa:

h = Altura de descarga + Altura de succin (m).

Luego de haber realizado los pasos anteriores se procede al clculo de la carga total

de la bomba, la cual se determina mediante la siguiente ecuacin:

( ) 3.2

71


3.3.2 EDIFICIOS Para el clculo de la demanda (Q) para edificaciones destinadas para viviendas

Multifamiliares (Edificio), se seleccionaron 2 mtodos para el clculo de la misma,

siendo ambos mtodos tiles para calcular la dotacin necesaria para la vivienda.

3.3.2.1 CLCULO DE LA DEMANDA (Q) POR MTODO DE DOTACIONES

(GACETA OFICIAL 4.044 NORMA SANITARIA).

Las dotaciones de agua para edificaciones destinadas para viviendas

Multifamiliares (Edificio), se determinaran en funcin del nmero de dormitorios de

que consta cada unidad de vivienda, de acuerdo con la tabla 3.5.

Para la siguiente tabla es necesario tener como dato de entrada el nmero de

dormitorios de cada unidad de vivienda (N):

Tabla 3.5 Dotacin de agua para viviendas Multifamiliares en funcin del numero de dormitorios [1] Numero de dormitorios de cada

unidad de vivienda Dotacin de agua correspondiente por

unidad de viviendas, (L/da) 1 500 2 850 3 1200 4 1350 5 1500

Mas de 5 1500 + 150 x ( N 5 )

72


0.6720.081*Q UG=

3.3.2.2 MTODO DE HUNTER (NMERO DE UNIDADES DE GASTOS)

Segn este mtodo, a cada pieza sanitaria se le asigna, de acuerdo con su uso y tipo,

un nmero, el cual es llamado NMERO DE UNIDADES DE GASTOS. La tabla 3.6

muestra las unidades de gastos asignadas a piezas sanitarias tanto de uso pblico

comercial, semi-publico y privado.

Para calcular la demanda (Q) por este mtodo debemos primero multiplicar los

totales de piezas sanitarias de igual tipo, por su correspondiente nmero de unidades de

gastos, segn la tabla 3.6. Luego totalice todos estos valores de gastos parciales,

entonces aplicando la siguiente frmula emprica procedemos a calcular el valor de la

demanda (Q), el cual produce resultados acordes igual que otros mtodos antes

sealados:

3.13 Donde:

Q = Demanda en L/s.

(UG) = UNIDADES DE GASTO.

73


Tabla 3.6 Unidades de Gastos asignadas a piezas sanitarias tanto de uso pblico, semi-pblico y privado [6] PIEZAS SANITARIAS PUBLICA COMERCIAL * SEMI-PUBLICA** PRIVADA***

Excusado: 1.- Sin tanque de agua

(Fluxmetro). 2.- Con tanque de agua.

10 5

8

4

6 3

Urinario: 1.- Tipo pedestal (flujo

continuo). 2.- Sin tanque

(Fluxmetro).

10 5

8

4

-- 3

Baera: 1.- Standard. 2.- Emergente. 3.- Tipo inmersin.

4 4

20

3

--

--

2

--

-- Bidet -- 2 1

Ducha: 1.- Standard. 2.- Emergente (Telfono).

4 3

3

2

2 1

Lavamanos 2 1 1 Fregadero:

1.- Cocina. 2.- Batea. 3.- Laboratorio. 4.- Bar.

4 3

-- 3

3

2

2

2

2 1

--

-- Varios:

1.- Conexin lavadora. 2.- Fuente de agua potable. 3.- Toma de 1/2 4.- Toma de 3/4 5.- Apaga fuego de roco.

-- 2 2 4

10

6

1

2

4

10

4 1 2 4

--

74


* PUBLICA COMERCIAL: Edif. Pblicos, hospitales, hoteles, fbricas,

restaurantes, etc.

** SEMI-PUBLICA: Clasificacin para edificios de oficinas, clubes, pensiones,

moteles, etc.

*** PRIVADA: Apartamentos, casas, oficinas privadas.

3.3.2.3 CLCULO DE LA ALTURA TOTAL DE BOMBEO (H) Para este caso se utilizara el mismo mtodo que se utiliz para casas de un piso

mencionado anteriormente.

3.3.3 CASAS DE DOS PISOS

Las dotaciones de agua para edificaciones destinadas para viviendas bifamiliares

(Casa de 2 pisos), se determinaran de la siguiente manera:

Para la unidad de vivienda ubicada en planta baja a nivel de lote o de la parcela, la demanda (Q1), se determinara en funcin del rea total de la

parcela, de acuerdo con las dotaciones correspondientes a las edificaciones

destinadas a viviendas unifamiliares (Casa) obtenidas de la tabla 3.1.

Para la unidad de vivienda ubicada sobre la anterior, se aplicara el mismo clculo de dotaciones de agua realizado para edificios en donde la demanda

(Q2) se calculara utilizando la tabla 3.5, teniendo como dato el nmero de

dormitorios que posee la 2da planta.

75


1 2Q Q Q= +

La demanda total (Q) a utilizar sera la sumatoria de las demandas ( 1Q y 2Q ),

entonces:

3.14

3.3.3.1 CLCULO DE LA ALTURA TOTAL DE BOMBEO (H)

Para este caso se utilizara el mismo mtodo que se utiliz para casas de un piso

mencionado anteriormente.

3.4 SELECCIN DE LA BOMBA

Con los valores de demanda (Q) y la carga de bombeo (H) calculados para cada uno

de los tipos de edificaciones, se proceder a seleccionar la bomba adecuada a travs de

las curvas caractersticas Q vs. H, como existe una gran posibilidad de bombas a

escoger con caractersticas similares, se realiz una seleccin (con ayuda de BOMBAS

TACHIRAS C.A) de los principales modelos ms usados a la hora de seleccionar un

equipo para uso domstico, que a continuacin se describen:

76


Fig. 3.2 Curva Caracterstica Q vs H, Bomba Centrifuga MALMEDI, Tipo: 32-125; 3500RPM


77




78


Fig. 3.6 Curva Caracterstica Q vs. H, Bomba Centrifuga MALMEDI, Tipo: 40-125; 3500RPM


79




80




81




82




83




84


*%76*( )

100

Q HHP =

3.5 DIMENSIONAMIENTO DE LAS BOMBAS Y MOTORES

La potencia de la bomba podr calcularse por la frmula siguiente:

3.15 En donde:

HP = Potencia de la bomba en caballos de fuerza (para caballos de vapor usar una

constante de 75 en lugar de 76).

Q = Caudal de la bomba en litros por segundo.

H = Carga total de la bomba en metros.

= rendimiento de la bomba, que a los efectos del clculo terico se estima en 60% [5].

capituloiii bombas

Documents