Cálculos hidráulicos

Por lo cual decimos que Ecuación General de la Energía:

De esta manera se realizara el desarrollo d...
Calcular Z:

La cual es la sumatoria de planta baja y mezzanina de la ferretería.

Determinación de la velocidad

Donde:

...
Transformación

para la sustitución del Q en la ecuación de velocidad:

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Sustitución en la ecuación de velocidad. Por lo...
J = Resistencia por fricción
Q = Caudal= 6,5lats/ seg par alas

y 12.6lts/ seg para las tuberías 4”

Partiendo del princip...
Longitud equivalente se determinara mediante la siguiente tabla

M
S
D

Según Norma COVENIN 823
Longitud Equivalente de Ac...
Entonces decimos que mediante la tabla longitud total de cada accesorio:

Cantidad

Accesorio

Equivalencia en metros

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11/4

42,60

41,40

3,56

22,59

21,70

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2½

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C=100

Fundición (sin revestir)

C=130

Fundición (Revestida en Cemento)

C=140

Fibra de Vidrio

Tabla De la NFPA 13. Val...
Lo cual Quiere decir que por cada metro de tubería recorrida de 4” en metros el
sistema de extinción de incendio pierde

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Diámetros para tubos de acero
DIAMETRO

DIAMETRO

ESPESOR

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Determinación del diámetro para sustituir en la ecuación de Hazen Williams.
Decimos que:

Donde:

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⁄

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Lo cual Quiere decir que por cada metro de tubería

recorrida en metros el sistema de

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Longitud tubería =

Determinamos la Longitud equivalente:
Cantidad

Accesorio

Equivalencia en metros

1

Válvula de compu...
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Donde:

J = Resistencia por fricción
Q = Caudal
C = Coeficiente de fricción en la tubería según tabla 1 de la Norma COVENI...
⁄

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Sumatorias de las pérdidas de fricción

por lo que sustituimos y

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Presión de bombeo

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Según la grafica de las curvas características basados en los resultados de los cálculos
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Curva característica de la Bomba Seleccionada

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NPSH (Cabeza neta de succión positiva) es igual a:

Longitud tubería = (2.5 + 0.4)= 2.9m

Longitud equivalente:
Cantidad

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11/4

42,60

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21,70

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47,50

3,68

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60,90

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Se ubica dentro del rango que

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Cálculos hidráulicos 1

  1. 1. Cálculos hidráulicos Por lo cual decimos que Ecuación General de la Energía: De esta manera se realizara el desarrollo de la ecuación Bernoulli para determinar las perdidas por fricción en las trayectorias de las tuberías por instalar del sistema de protección contra incendios: 0 0 0 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. = 21.11 m Altura del edificio. 2g = 2(constante) x gravedad = 2 x 9,8 m/seg² : Pérdidas totales por fricción. Calculo de pérdidas de Presión
  2. 2. Calcular Z: La cual es la sumatoria de planta baja y mezzanina de la ferretería. Determinación de la velocidad Donde: Q= es el caudal (m3/seg) A= es el area (m2) Donde: En que es el diámetro del niple para la ecuación de Bernoulli:
  3. 3. Transformación para la sustitución del Q en la ecuación de velocidad: ⁄ Sustitución en la ecuación de velocidad. Por lo que decimos: ⁄ ⁄ Entonces sustituimos el valor de en : ⁄ ⁄ El Caudal que establece la COVENIN 1331 para sistemas clase I para las tuberías de 4”; 2 ½” y 1 ½”: ⁄ ⁄ Formula de La pérdidas de fricción en las tuberías se determinaran mediante la siguiente ecuación: Donde:
  4. 4. J = Resistencia por fricción Q = Caudal= 6,5lats/ seg par alas y 12.6lts/ seg para las tuberías 4” 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 Longitud tubería = 17.94 m por lo que decimos:
  5. 5. Longitud equivalente se determinara mediante la siguiente tabla M S D Según Norma COVENIN 823 Longitud Equivalente de Accesorios Según Diámetro de Tubería
  6. 6. Entonces decimos que mediante la tabla longitud total de cada accesorio: Cantidad Accesorio Equivalencia en metros 1 Válvula de Retención Ø 4pulg 6.6 1 Válvula de Compuerta Ø 4 pulg 0.5 2 Codo de 90° Ø 4 pulg 6 Σ L Total = 6.6m + 0,5m + 6m Luego sustituimos en Σ L Total = 13.1 m : Donde: Por lo resolvemos y podemos decir que: Tabla de diámetros para tubos de acero DIAMETRO DIAMETRO ESPESOR NOMINAL EXTERIOR PARED MAXIMO MINIMO DE TUBO 6,40 m GALV. NEGRO R/A 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
  7. 7. 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 2½ 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: D ext. D int. Donde: DIAMETREO EXTERIER 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
  8. 8. 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 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 ⁄ ⁄ ⁄
  9. 9. 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 31.04 m * ⁄ Determinamos Hazen Williams para la tubería de por lo que decimos: Longitud tubería = 14.08 m Longitud equivalente: Cantidad Accesorio Equivalencia en metros 5 Codo de 90° Ø 9m 1 Reducción Ø 0.61 m 1 Tee en bifurcación 3.6 m Σ L Total = 9 m+ 0.61 m + 3.6 m Sustituimos y decimos que Σ L Total = 13.21 m es igual:
  10. 10. Diámetros para tubos de acero DIAMETRO DIAMETRO ESPESOR NOMINAL EXTERIOR PARED MAXIMO MINIMO DE TUBO 6,40 m GALV. NEGRO R/A 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 2½ 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)
  11. 11. Determinación del diámetro para sustituir en la ecuación de Hazen Williams. Decimos que: Donde: D ext. D int. DIAMETREO EXTERIER Determinamos el valor de 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 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 ⁄
  12. 12. ⁄ ⁄ Lo cual Quiere decir que por cada metro de tubería recorrida en metros el sistema de ⁄ extinción de incendio pierde Luego se sustituyo en para determinar la pérdida por fricción en este diámetro tubería: 4.96 m * ⁄ Determinamos Hazen Williams para la tubería de por lo que decimos: Llevamos de cm a m la Longitud tubería por lo que decimos que:
  13. 13. Longitud tubería = Determinamos la Longitud equivalente: Cantidad Accesorio Equivalencia en metros 1 Válvula de compuerta Ø 0.30 m 1 Reducción Ø 0.50 m Σ L Total = 0.30 m+ 0.50 m Sustitución en Σ L Total = 0.80m por lo que decimos: Diámetros para tubos de acero DIAMETRO DIAMETRO ESPESOR NOMINAL EXTERIOR PARED MAXIMO MINIMO DE TUBO 6,40 m GALV. NEGRO R/A 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 2½ 73,80 72,30 5,16 56,77 55,23
  14. 14. 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) Determinación del diámetro para sustituir en Hazen Williams. Decimos que: D ext. D int. Donde: DIAMETREO EXTERIER Por tabla de Valores C de Hazen – Williams, decimos que el factor C= 120 acero galvanizado Determinamos el valor de J como lo establece la NFPA 13. Para poder multiplicar el resultado por el factor de conversión que lo transforma a Bar/m y Evaluamos:
  15. 15. Donde: 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. ⁄ ⁄ ⁄ Quiere decir que por cada metro de tubería ⁄ extinción de incendio pierde Luego se sustituyo esta diámetro tubería recorrida en metros el sistema de en para determinar la perdida por fricción en
  16. 16. ⁄ 1.1 m * 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 ∑ ⁄ ⁄
  17. 17. Presión de bombeo la Multiplicas por un factor de seguridad 1.1. Entonces formulamos que: SELECCION 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 ksb que sea compatible en con el sistema contra incendio.
  18. 18. Según la grafica de las curvas características basados en los resultados de los cálculos hidráulicos podemos observar que para el sistema contra incendio, la bomba recomendada es la una bomba meganorm 32-200 con una potencia de 10 hp. Tabla de dimensiones
  19. 19. Curva característica de la Bomba Seleccionada Se Concluye que como NPSH disponible >NPSH Requerido por lo cual no afectara la capacidad de bombeo del sistema de extinción de incendios. Determinación Net Positive Suction Head o NPSH (Cabeza neta de succión positiva) El NPSH (Carga de Aspiración Neta Positiva), se define como la diferencia entre la carga de presión de estancamiento en la entrada de la bomba y la carga de la presión de vapor. Para el cálculo de NSPH de la bomba es importante calcular primeramente la pérdida por fricción según Hanzen Williams en el tramo de succión, por lo cual decimos que: NPSH disponible >NPSH Requerido Datos: (Máxima temperatura del agua 3.6.1.3 covenin 1376) Donde: La Pérdida de fricción en la tubería viene dada por:
  20. 20. NPSH (Cabeza neta de succión positiva) es igual a: Longitud tubería = (2.5 + 0.4)= 2.9m Longitud equivalente: Cantidad Accesorio Equivalencia en metros 1 Codo 90o4pulg 3 1 Válvula de compuerta 6.6 Σ L Total = 3 m + 6.6 m Σ L Total = 9.6 Sustituimos valores de Longitud tubería y en por lo que decimos que: Diámetros para tubos de acero DIAMETRO DIAMETRO ESPESOR NOMINAL EXTERIOR PARED MAXIMO MINIMO DE TUBO 6,40 m GALV. NEGRO R/A 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
  21. 21. 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 2½ 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) Determinamos el diámetro para sustituir en la ecuación de Hazen Williams. Decimos que: D ext. D int. DIAMETREO EXTERIER Determinamos el area para evaluar si la velocidad esta dentro del rango que establece la Norma Sanitaria 4044:
  22. 22. Se ubica dentro del rango que ⁄ establece la Norma Sanitaria ⁄ 4044 . Transformamos el caudal ⁄ ⁄ para sustituir en la ecuación de Hazen Williams Partiendo del principio de simultaneidad de un sistema con una fuente común de agua por lo que decimos que: Llevamos de ⁄ a ⁄ ⁄ ⁄ C= 120 acero galvanizado (según NFPA 13. Valores C de Hazen – Williams) Luego sustituimos para hallar el valor de J como lo establece la norma NFPA 13. Para poder multiplicar el resultado por el factor de conversión transforma a Bar/m y Evaluamos: ⁄ que lo
  23. 23. ⁄ ⁄ Quiere decir que por cada metro de tubería de 4” recorrida en metros el sistema de extinción de incendio pierde ⁄ Determinamos la perdida por fricción en este diámetro tubería de 4” ⁄ 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 bombas así lo establecen: Se sustituye en la Ecuación de =
  24. 24. Curvas características de la bomba seleccionada para el cálculo del NSPH según el fabricante. Curva característica de la Bomba Seleccionada Se Concluye que como NPSH disponible >NPSH Requerido por lo cual no afectara la capacidad de bombeo del sistema de extinción de incendios. Capacidad del tanque El dimensionamiento del tanque se efectúa tomando como parámetros de cálculo el caudal de bombeo (Q), los ciclos por hora (Tseg). 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.
  25. 25. ⁄ 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 : Para la construcción del tanque se debe considerar la altura máxima de succión, la cual es de 2,5 m, esto quiere decir, que se debe calcular ancho y largo del tanque para que disponga de . Entonces establecemos la ecuación: √ Esto quiere decir que las medidas recomendadas para la construcción del tanque son las siguientes: Profundidad: 2,5 m Ancho: 3.1 m Largo: 3.1 m

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