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Tema 9:Redes de Agua
Juan F. Coronel [email protected]
Luis Pé[email protected]
Climatizaciónen
edificaciones
Grupo de TermotecniaDpto. Ingeniería Energética
Universidad de Sevilla
Grado en Ingeniería Mecánica4º curso
Eficiencia Energética en la Edificación
Tema 9: Redes de agua 2
Redes de agua
Objetivosq Fundamentos del movimiento del agua en redes de tuberías
q Conocer la tipología y materiales de las redes de agua.
q Diseñar y calcular las redes de tuberías.
q Seleccionar bombas
Eficiencia Energética en la Edificación
Tema 9: Redes de agua 3
INDICE
1. Fundamentos2. Redes de agua3. Diseño de redes de tuberías4. Bombas
Eficiencia Energética en la Edificación
Tema 9: Redes de agua 4
p1 +ρ v1
2
2+ρ g z1 = p2 +
ρ v22
2+ρ g z2 +Δproz
Ecuación de Bernoulli
pt1 = pt 2 +Δproz
1. Fundamentos
1
2
6
5
3 4
A
B
hs
hs
∆h
Eficiencia Energética en la Edificación
Tema 9: Redes de agua 5
Δproz = f L
Dρ v2
2donde f es el factor de frícción
f Re, εD
⎛
⎝⎜⎜⎜
⎞
⎠⎟⎟⎟⎟
Re =ρvD
µεD
Rugosidad relativa
⎧
⎨
⎪⎪⎪⎪⎪
⎩
⎪⎪⎪⎪⎪Rugosidad absoluta (ε)
Δproz = f 8
π2 ρ L!V 2
D5
Conducto circular :
Pérdida de presión en tramos rectos de tuberías
1. Fundamentos
Eficiencia Energética en la Edificación
Tema 9: Redes de agua 6
Pérdidas de presión en tuberías rectas
1. Fundamentos
Eficiencia Energética en la Edificación
Tema 9: Redes de agua 7
Pérdida de presión en accesorios
Δproz = k0
ρ v2
2= f
Leq
Dρ v2
2
Diámetro Codo Curva Curva Codo.doble Curva.doble T.en.ramas T.en.rama Válvula Válvula.de Válvula.en Vávula.denominal.(") 90º 90º 45º 180º 180º alineadas derivada esférica compuerta ángulo retención
1/4 0.07 0.07 0.04 0.07 0.07 0.05 0.17 2.13 0.68 0.333/8 0.12 0.12 0.06 0.12 0.12 0.08 0.28 3.53 1.12 0.551/2 0.17 0.16 0.09 0.17 0.17 0.11 0.40 5.01 0.17 1.59 0.803/4 0.29 0.26 0.15 0.29 0.27 0.17 0.66 8.05 0.27 2.56 1.341 0.40 0.36 0.21 0.40 0.37 0.24 0.92 11.11 0.37 3.52 1.93
1'1/4 0.52 0.46 0.27 0.52 0.47 0.31 1.19 14.09 0.46 4.47 2.551'1/2 0.64 0.56 0.33 0.64 0.57 0.37 1.45 16.96 0.55 5.38 3.202 0.87 0.74 0.46 0.87 0.74 0.49 1.98 22.27 0.70 7.06 4.57
2'1/2 1.10 0.89 0.59 1.10 0.90 0.59 2.48 26.95 0.83 8.56 6.013 1.32 1.03 0.72 1.32 1.03 0.68 2.96 31.01 0.91 9.86 7.52
3'1/2 1.53 1.14 0.85 1.53 1.14 0.76 3.40 34.48 0.97 10.99 9.074 1.73 1.24 0.97 1.73 1.22 0.83 3.83 37.46 1.00 11.99 10.685 2.10 1.38 1.22 2.10 1.35 0.92 4.60 42.32 0.98 13.71 14.00
Tuberías soldadas
Longitud equivalente: Leq
1. Fundamentos
Eficiencia Energética en la Edificación
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INDICE
1. Fundamentos2. Redes de agua3. Diseño de redes de tuberías4. Bombas
Eficiencia Energética en la Edificación
Tema 9: Redes de agua 9
Circuitos de agua en climatización
2. Redes de agua
Eficiencia Energética en la Edificación
Tema 9: Redes de agua 10q10
ClasificaciónØ Circuitos de agua fría, caliente, fría/caliente, condensaciónØ Circuitos de agua recirculada o perdidaØ Circuitos abiertos y cerradosØ Circuitos primarios, secundarios y terciariosØ Circuitos a caudal constante y variable
Objetivos de los circuitos hidráulicosØ Transportar los caudales necesarios (a la temperatura adecuada)
desde los generadores a los ETAØ Consumir poca energía en bombeoØ Minimizar las pérdidas térmicasØ Evitar un excesivo ruido
2. Redes de agua
Eficiencia Energética en la Edificación
Tema 9: Redes de agua 11
Regulación del caudal en bateríasVálvula de dos vías � Circuitos de caudal variableVálvula de tres vías � Circuitos de caudal constante
2. Redes de agua
Eficiencia Energética en la Edificación
Tema 9: Redes de agua 12
2. Redes de agua
Cir ACir B
EquilibradoBA21 ppppp DDD ==-=
2BBB
2AAA
VkpB Circuito
Vkp ACircuito!
!
=Þ
=Þ
D
D
BABA VVpp !! ¹Þ= DD
ABeqBA kkpVVEquilibrar -=Þ=Þ D!!
Eficiencia Energética en la Edificación
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Tipo de retornoDirecto � Circuitos desequilibradosInverso � Circuitos equilibrados
2. Redes de agua
Eficiencia Energética en la Edificación
Tema 9: Redes de agua 14
INDICE
1. Fundamentos2. Redes de agua3. Diseño de redes de tuberías4. Bombas
Eficiencia Energética en la Edificación
Tema 9: Redes de agua 15
Recomendaciones generalesØ Velocidad del agua inferior a 1.2 m/s para evitar ruidos.Ø Pérdidas de presión pequeñas para reducir el consumo.Ø Evitar desequilibrios hidráulicos elevados.
Datos de partidaØ Localización sobre el plano los equipos de tratamiento de aire (ETA)Ø Caudal y pérdida de carga en los ETAØ Localización de los equipos generadoresØ Caudal y pérdida de cargas en los equipos generadoresØ Tipo y serie de tuberías
3. Diseño de redes de tuberías
Eficiencia Energética en la Edificación
Tema 9: Redes de agua 16
Procedimiento de cálculo
1. Realizar un trazado unifilar de la red de tuberías a partir de la localización de los ETA y los generadores, e intentando que los desequilibrios hidráulicos sean mínimos.
2. Localizar los accesorios necesarios (codos, válvulas, filtros, etc.). 3. Identificar los nodos (puntos en que el caudal se divide o une) y numerar los
tramos (trozos de circuito entre dos nodos)4. Para cada tramo:
4.1. Medir la longitud.4.2. Calcular el caudal de agua (arrastre de caudales).4.3. Elegir el diámetro cumpliento:
Δptub [200, 400] Pa/m y v < 1.2 m/s4.4. Calcular la longitud equivalente de accesorios.4.5. Añadir las pérdidas de presión en ETA y generadores.
5. Calcular las pérdidas de presión total en cada circuito (posibles caminos del agua hasta llegar a un ETA)
6. Calcular los desequilibrios hidráulicos entre circuitos, y añadir válvulas de equilibrado si superan el 10%.
3. Diseño de redes de tuberías
Eficiencia Energética en la Edificación
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Resultados
Ø Caudales, dimensiones y velocidades del agua en cada tramo.Ø Circuito de mayor pérdida de carga y desequilibrios
hidráulicos para el resto.Ø Caudal y altura de diseño para la selección de la bomba.Ø Planos de distribución de agua.Ø Análisis de números índices.
3. Diseño de redes de tuberías
Eficiencia Energética en la Edificación
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INDICE
1. Fundamentos2. Redes de agua3. Diseño de redes de tuberías4. Bombas
Eficiencia Energética en la Edificación
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Curvas de una bomba ( H-Q , W-Q , η-Q )
PB[W]=
!V[m3 /s]Δp[Pa]η
4. Bombas
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4. Bombas
Eficiencia Energética en la Edificación
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Proceso de selección de bombas:Datos de partida
Ø Caudal de agua de diseñoØ Pérdida de presión de diseño
Selección de la bomba1. Elegir el tipo de bomba en el catálogo del fabricante.2. Seleccionar un modelo que suministre el caudal de diseño y una
altura mayor o igual a la de diseño.3. Representar el punto de diseño y el punto de funcionamiento sobre la
curva caudal altura y calcular la presión de equilibrado necesaria.4. Para el punto de funcionamiento anotar: marca y modelo, caudal,
altura, potencia eléctrica, rendimiento y presión de equilibrado.5. Análisis de números índices.
4. Bombas
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Climatizaciónen
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Grado en Ingeniería Mecánica4º curso