Cálculos hidráulicos para el centro industrial

Por lo cual decimos que Ecuación General de la Energía:

Donde:

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

= Altura 1= 0, el tanque esta 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.

Donde:

= 65 PSI = 454,21 KN/m² Presión residual.

= 9,8 KN/m³ Peso Especifico del agua.

= Altura del edificio.

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

: Pérdidas totales por fricción.

Calculo de pérdidas de Presión

⁄

Calcular Z:

0 0 0

Determinación de la velocidad para la ecuación de Bernoulli:

Donde:

Q= es el caudal (m3/seg)

⁄

⁄ ⁄

A= es el area (m2)

Donde:

( )En

que es el diámetro del niple

( )

Transformación

para la sustitución del Q en la ecuación de velocidad:

⁄

⁄

Sustitución del área y el caudal en la ecuación de velocidad. Por lo que

decimos:

⁄

⁄

Entonces sustituimos el valor de en

sabiendo que es constantes

( ⁄ )

⁄

El Caudal que establece la COVENIN 1331 para sistemas clase I para las tuberías

de 4”; 2 ½” y 1 ½”:

⁄

⁄

( ) (

)

Donde:

J = Resistencia por fricción

Q = Caudal

Partiendo del principio de simultaneidad de un sistemas con una fuente común de

agua.

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 dependiendo del caso ya sea

En la cual Se multiplicara la resistencia por fricción por una constante de 6,05 x

105Bar/ m para llevarla a unidades del sistema internacional (SI) como lo establece la

NFPA 13

Determinamos Hazen Williams para la tubería de por lo que decimos:

Longitud de la tubería

Longitudtubería = 4,49m+6,33m= 10,82m

Según Norma COVENIN 823

Longitud Equivalente de Accesorios Según Diámetro de Tubería

Entonces decimos que mediante la tabla longitud total de cada accesorio:

Accesorios Ø 4pulg

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 9

1 Tee Recta Ø 4pulg 1.2

1 ReduccionØ 4pulg 1.15

Σ L Total = 6.6m + 0,5m + 9m + 1.2 m+1.15m Σ L Total = 18.55 m

M

S

D

Luego sustituimos en :

Donde:

Por lo resolvemos y podemos decir que:

Tabla de diámetros para tubos de acero

DIÁMETRO

NOMINAL

DIÁMETRO

EXTERIOR

ESPESOR DE

PARED TUBO 6,40 m

MÁXIMO MÍNIMO 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)

Decimos que:

Donde:

( )

CUADRO Constante “C” en función del tipo de

tubería para la formula 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 decimos que el factor C= 120 acero

galvanizado

Determinamos el valor J como lo establece la norma NFPA 13. Para poder

multiplicar el resultado por el factor de conversión que lo transforma a Bar/m y

Evaluamos:

Donde:

J = Resistencia por fricción

Q = Caudal

D ext. D int.

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

( ⁄ )

( ) ( )

⁄

( ) ( )

⁄

Lo cual Quiere decir que por cada metro de tubería recorrida de 4” en metros el

sistema de extinción de incendio pierde ⁄

Luego sustituimos en para determinar la perdida por fricción en esta

diámetro tubería

29.37 m * ⁄

Teniendo en cuanta que el procedimiento para el cálculo de pérdidas por fricción

de los diámetros 2 ½” y 14 ½” es el mismo lo que va a variar son los accesorios,

diámetros y metros lineales de tubería, obteniendo los siguientes resultados

Sumatorias de las pérdidas de fricción

por lo que sustituimos y

decimos que:

⁄ ⁄

∑

Eso es igual ∑

Luego al resultado de ∑ se transforma a metros de columna de agua (mca),

multiplicando por la constante 10,22mca que equivalen a 1 Bar. Porque algunos

fabricantes de bombas así lo establecen:

∑

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:

SELECCIÓN DE LA BOMBA

Considerando los resultados de caudal y presión obtenidos en los cálculos

hidráulicos realizados, se selecciona el sistema de bombeo siguiendo las curvas

características del fabricante de bombas bombagua que sea compatible en con el

sistema contra incendio.

Calculamos la potencia de la bomba y decimos que:

⁄

Capacidad del tanque

El dimensionamiento del tanque se efectúa tomando como parámetros de

cálculo el caudal de bombeo (Q), los ciclos por hora (Tseg)

Para sistemas Fijos de Extinción de Incendio con medio de Impulsión Propio se deberá

garantizar el suministro del caudal de agua durante una hora durante cualquier

eventualidad o conato de incendio. Según lo establece Norma COVENIN 1331.

Entonces decimos mediante la siguiente ecuación que:

Donde:

V = Volumen

Q = Caudal Mínimo de la Bomba.

T = Tiempo mínimo requerido.

⁄

La Norma COVENIN 1331 establece que se debe asegurar el suministro de

agua durante una hora si ocurre cualquier eventualidad que es igual a unos

Que en :