GUÍA PARA EL DISEÑO E INSTALACIÓN DE
REDES DE GAS
INTRODUCCIÓN
El manual “GUÍA PARA EL DISEÑO E INSTALACIÓN DE REDES DE GAS”, es un compendio de las normas de diseño y construcción que ha recopilado Empresas Públicas de Medellín, que merecen el previo reconocimiento de dicha Entidad y que tanto Diseñadores como Constructores o Instaladores de Redes de Gas deben conocer y acatar.
El responsable de cada proyecto de Redes de Gas, dará fe que consultó, al momento de su presentación, sobre las disposiciones vigentes para el diseño y construcción de sistemas para combustibles gaseosos, emitidas por parte de las entidades competentes y por el distribuidor. En los casos no estipulados expresamente en esta guía, EE.PP.M. E.S.P complementará las prescripciones con los códigos y recomendaciones siguientes, sin detrimento de las Normas Técnicas Colombianas (NTC) vigentes; con las actualizaciones que por evolución tecnológica, urbanística, de salud o de seguridad se implementen con posterioridad a su edición, así como con la incorporación de nuevos códigos o recomendaciones.
ENTIDAD NOMBRE
EEPPM, E.S.P Empresas Públicas de Medellín Empresa de Servicios Públicos ANSI American National Standard Institute
API American Petroleum Institute
ASME American Society of Mechanical Engineers. ASTM American Society for testing and Materials.
AWS American Welding Society
FML Factory Mutual Laboratories
IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers
ICONTEC Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación
MSS Manufacturer's Standarization Society of the Valves and Fittings Industry
NEC National Electric Code
NFPA National Fire Protection Association
UL Underwriters Laboratories
ISO Internacional Standard Organization
UNI Ente Nazionale Di Unificazione
MINCOMERCIO Ministerio de Comerio, Industria y Turismo. MINMINAS Ministerio de Minas y Energía
SIC Superintendencia de Industria y Comercio. CREG Comisión de Regulación de Energía y Gas. 1. ASPECTOS GENERALES
1.1 OBJETIVO. El objetivo de la presente Guía, es definir los parámetros básicos que se seguirán en cuanto a diseño, construcción, instalación, mantenimiento y operación de redes de distribución e instalaciones internas de gas, con el fin de garantizar la operación segura de los sistemas de distribución de gas natural y gas licuado del petróleo (G.L.P.).
1.2 ALCANCE. Esta Guía cubre aspectos de diseño, especificaciones, instalación, pruebas, mantenimiento e instalaciones internas de gas para los sectores residencial y comercial. Para suministro de gas a clientes industriales debe consultarse la NTC- 4282 y el documento de EE.PP.M. E.S.P. “Especificaciones para la construcción de redes de gas en el sector industrial”. Además, se indican los requisitos necesarios para presentación de proyectos y planos a EE.PP.M. E.S.P, algunas recomendaciones acerca de disposiciones exigidas por otras Entidades y aspectos de seguridad en las instalaciones atendidas con Gas Natural en los sectores residencial y comercial.
1.3 ÁREA DE SERVICIO. Esta Guía regirá para los municipios donde se preste el servicio de distribución de combustibles gaseosos. No se atenderán las zonas declaradas por la entidad competente como geológicamente no recuperables o de alto riesgo potencial por desastres naturales, y aquellas que presenten problemas técnicos de suministro o que no se encuentren dentro del programa de inversiones de las empresas distribuidoras de gas, según lo establecido
en el artículo 30 del Decreto 1842 de 1991, así como las construcciones adelantadas sin ningún plan u ordenamiento urbano.
De acuerdo con el Parágrafo 1º del Artículo 19 del Decreto 624 de 1994, del Ministerio de Minas y Energía: "La obligación de suministro del gas, está sujeta a que las viviendas de los usuarios cumplan con los requisitos técnicos, de nomenclatura, estratificación, urbanismo y seguridad". Igualmente, el Código de Distribución de Gas Combustible por Redes (Resolución CREG 067 de1995-12-21) en su numeral 4.5 establece que: “Las empresas no realizarán trabajos para suministrar el servicio de gas en las viviendas de los barrios o municipios que no tengan una correcta nomenclatura.
1.4 MARCO LEGAL. La presente Guía para el diseño, construcción e instalación de redes
de gas, regirá en cuanto a los aspectos técnicos relativos a la prestación del servicio, los cuales serán confrontados con las resoluciones, normas y reglamentos técnicos expedidos por los organismos competentes. Los aspectos legales están sujetos a las leyes y normas que le apliquen y se encuentren vigentes. Desde el punto de vista urbanístico, regirán las normas propias de cada municipio.
Se tendrán en cuenta los requisitos establecidos en el Código Colombiano de Construcciones Sismo-resistentes. Las instalaciones de gas cumplirán, en especial, con lo estipulado en la sección A.9.6.
1.5 DEFINICIONES TÉCNICAS. Para todos los propósitos se adoptan las siguientes definiciones, las cuales han sido transcritas de las Normas Técnicas Colombianas (NTC) y la legislación vigente. Se utilizan las unidades del Sistema Internacional, adoptado en Colombia (NTC 1000).
1.5.1 Accesorios. Elementos utilizados para empalmar las tuberías para conducción de gas. Forman parte de ellos los usados para hacer cambios de dirección, de nivel, ramificaciones, reducciones o acoples de tramos de tuberías.
1.5.2 Anillo de distribución. Parte de las líneas secundarias conformada por accesorios y tuberías que forman mallas o anillos
1.5.3 Artefactos de calor bajo. Artefactos de gas tales como cocinas, hornos, calderas, en los cuales las temperaturas de cocción, fusión o calefacción no exceden de 315 °C. Este concepto no se aplica a los productos de la combustión generados por este tipo de artefactos 1.5.4 Artefactos de gas de calor medio. Artefactos en los cuales las temperaturas de cocción, fusión o calefacción exceden de 315 °C.; este tipo de artefactos normalmente se encuentran destinados para aplicaciones de uso comercial e industrial.
1.5.5 Artefactos de gas del tipo A. Artefactos que de acuerdo con lo determinado por el fabricante, con base en las especificaciones de construcción y funcionamiento no requieren ser acoplados a sistemas de evacuación de los productos de la combustión.
1.5.6 Artefactos de gas del tipo B1. Artefactos dotados de disipadores de tiro revertido o corta-tiros, diseñados para acoplar a sistemas de evacuación que operen por tiro natural bajo presión estática no positiva.
1.5.7 Artefactos de gas del tipo B2. Artefactos diseñados para acoplar a sistemas mecánicos de evacuación que operen por tiro mecánico inducido (bajo presión estática no positiva) o forzado (bajo presión estática positiva).
1.5.8 Artefactos de gas del tipo C. Artefactos con circuitos de combustión sellados al ambiente interior o de cámara hermética, diseñados para ser conectados directamente con la atmósfera exterior mediante sistemas de admisión de aire y tubo de escape de flujo balanceado.
1.5.9 Conector. Elemento de conexión que sirve para acoplar los artefactos a las chimeneas, cuando así se requiera. Los conectores a su vez pueden ser múltiples o individuales.
1.5.10 Chimenea. Elemento vertical que sirve para evacuar hacia la atmósfera exterior los productos de combustión generados por los artefactos de gas. Los productos de la combustión son transportados desde el artefacto a través de conectores hacia dicha chimenea. Se clasifican en individuales y colectivas
1.5.10.1 Chimenea Colectiva. Chimenea que sirve para la evacuación de los productos de la combustión de dos (2) ó más artefactos instalados en una o varias plantas de un mismo edificio.
1.5.10.2 Chimenea Individual. Chimenea que sirve para la evacuación de los productos de la combustión de un solo artefacto.
1.5.11 Deflector (sombrerete). Dispositivo que se acopla al extremo superior o terminal de una chimenea y que sirve para mantener unas condiciones adecuadas de tiro al sistema de evacuación bajo los efectos del viento, y evitar que entren al sistema de evacuación: Lluvia, granizo o cualquier material extraño.
1.5.12 Gas o Gases Combustibles. Gases de la segunda o tercera familia aptos para
uso como combustible en aplicaciones de tipo doméstico, comercial o industrial, suministrado a los usuarios a través de uno o varios sistemas de tuberías.
1.5.12.1 Gas licuado del petróleo (GLP). Es una mezcla de diferentes hidrocarburos extraídos del procesamiento del gas natural o del petróleo, gaseoso en condiciones atmosféricas, que se licúa fácilmente por enfriamiento o compresión, constituido principalmente por propano y butanos.
1.5.12.2 Gas natural (GN). Es una mezcla de hidrocarburos livianos que existe en la fase gaseosa en los yacimientos, usualmente consistente en componentes livianos de los hidrocarburos. Se presenta en forma asociada o no asociada al petróleo, principalmente compuesto por metano (CH4).
1.5.13 Gasodoméstico. Artefacto para uso doméstico únicamente, que funciona con
combustible gaseoso.
1.5.14 Instalación para suministro de gas. Conjunto de tuberías, equipos y accesorios requeridos para el suministro del gas a edificaciones; está comprendido entre la salida de la válvula de corte en la acometida y los puntos de salida para conexión de los artefactos a gas o equipos para uso residencial o comercial que funcionan con gas.
1.5.15 Línea de acometida o acometida. Derivación de la línea secundaria que llega hasta la válvula de corte (registro) del inmueble. En edificios de Propiedad Horizontal, la acometida llega hasta la válvula de corte general.
1.5.16 Línea arteria. Conjunto de tuberías en un gasoducto urbano que conducen el gas desde las estaciones reguladoras hasta los anillos.
1.5.17 Línea Individual. Sistema de tuberías internas o externas a la edificación que
permiten la conducción de gas hacia los distintos artefactos de consumo de un mismo usuario. Está comprendida entre la salida de los centro de medición(o los reguladores de presión en el caso de instalaciones para suministro de gas sin medidor) y los puntos de salida para la conexión de los artefactos de consumo.
1.5.18 Líneas matrices. Sistema de tuberías exteriores o interiores a la edificación
(en este último caso ubicadas en las áreas comunes de la edificación), que forman parte de la instalación para suministro de gas donde resulte imprescindible ingresar a las edificaciones multiusuario con el objeto de accesar los centros de medición.
Están comprendidas entre la salida de la válvula de corte en la acometida de la respectiva edificación y los correspondientes medidores individuales de consumo.
NOTA: En el caso de instalaciones de uso comercial, a criterio de la compañía distribuidora por consideraciones de diseño, la Línea Individual puede ser considerada como Línea Matriz hasta los puntos de conexión de los artefactos.
1.5.19 Medidor de volumen. Instrumento de medición que registra el volumen de gas suministrado a un usuario para su consumo interno.
1.5.20 Poder calorífico. Cantidad de calor generada en la completa combustión del gas por unidad de masa o de volumen, a una presión constante de 1013 mbar (14,7psig) con los constituyentes de la mezcla combustible (gas combustible y aire de combustión secos y medidos previamente a las “condiciones estándar de referencia’’) y los productos del combustión remitidos a las mismas “condiciones estándar referencia’’.
1.5.20.1 Poder calorífico bruto o superior (PCS). Poder calorífico del gas, bajo el supuesto de que toda el agua de combustión se encuentra condensada (Símbolo Pp)
1.5.20.2 Poder calorífico neto o inferior (PCI). Poder calorífico del gas, bajo el supuesto de que toda el agua de combustión se encuentra en estado de vapor (Símbolo Ip)
1.5.21 Polietileno. El "polietileno" es una familia de materiales conformados por moléculas de gran tamaño con la presencia de unidades químicas simples y pequeñas que son derivados del etileno:
H2C = CH2
Etileno o Eteno
Se caracterizan por la presencia repetida del radical Etilo a través de todas las estructuras de sus moléculas, que le dan diferentes propiedades físicas, lo que facilita su aplicación en diferentes procesos industriales.
En las etapas de su fabricación o procesamiento puede ser moldeado o extruido.
1.5.22 Presión (unidad de medida). Es la fuerza que se ejerce por unidad de área sobre una superficie. La unidad utilizada para medir la presión es el Pascal (Pa). En la industria del gas, aunque no es unidad del Sistema Internacional, se acepta como unidad de presión el bar. Los valores de presión que aparecen en la presente Guía, se refieren a presiones manométricas.
1.5.22.1 Máxima presión de operación permisible (MPOP). Máxima presión de operación que efectivamente se presenta en un sistema de tuberías para gas durante un ciclo de un año contado a partir de la fecha de inicio de operación del sistema. No incluye los valores de presión presentada debido a casos excepcionales.
1.5.22.2 Máxima presión de ensayo permisible. Máxima presión interna del fluido de prueba prescrita por las normas aplicables para los ensayos de presión de un sistema de tuberías, de acuerdo con el tipo de material en que está construido y la clase de localidades que involucra en su trazado.
1.5.22.3 Presión normal de suministro. Presión de entrega domiciliaria del gas que deben mantener las empresas suministradoras en las conexiones de entrada de las instalaciones individuales de sus respectivos usuarios.
1.5.23 Punto de rocío. El punto de rocío de una mezcla gas-vapor es la temperatura a la cual el vapor se condensa o solidifica cuando se enfría a presión constante.
1.5.24 Red interna. Es el conjunto de redes, tuberías, accesorios y equipos que integran el sistema de suministro de servicio de gas al inmueble a partir del medidor. Para edificios de propiedad horizontal o condominios, es aquél sistema de suministro del servicio al inmueble a partir del registro de corte general cuando lo hubiere.
1.5.25 Regulador de presión. Dispositivo mecánico empleado para disminuir la presión de entrada y regular uniformemente la presión de salida de un sistema.
1.5.26 Suscriptor. Persona natural o jurídica con la cual se ha celebrado un contrato de condiciones uniformes de servicios públicos.
1.5.27 Tiro. Flujo de gases, vapores, humos o aire a través de un sistema de evacuación, causado por una diferencia de presiones.
1.5.27.1 Tiro Mecánico. Flujo de gases, vapores, humos o aire a través de un sistema de evacuación, desarrollado por un ventilador, extractor, turbina u otro medio mecánico.
1.5.27.2 Tiro Natural. Flujo de gases, vapores, humos o aire a través de un sistema de evacuación, desarrollado por la diferencia de temperatura entre los productos de la combustión (calientes) y la atmósfera exterior.
1.5.28 Tubería. Es un conducto fabricado de acuerdo con los materiales, normas y especificaciones acogidas por las empresas, utilizado para el transporte de fluidos.
1.5.29 Unión por fusión (electrofusión o termofusión). Unión realizada en tubería plástica por medio del calentamiento de ambas partes para permitir la fusión de los materiales cuando las partes son obligadas a unirse mediante presión entre sí.
1.5.30 Usuario. Persona natural o jurídica que se beneficia con la prestación de un servicio público, bien como propietario del inmueble en donde éste se presta, o como receptor directo del servicio. A este último usuario se le denomina también consumidor.
1.5.31 Válvula. Dispositivo que permite el bloqueo total o parcial del paso de gas o el flujo del mismo en el momento que se requiera.
1.5.31.1 Válvula de acometida. Ubicada en el centro de medición, fácilmente accesible, que permite la interrupción del flujo a un número igual de instalaciones al que sirve dicho centro. Cuando el suministro de gas se efectúa en una sola etapa de regulación, la válvula de acometida es la misma válvula principal.
1.5.31.2 Válvula de corte. Es el accesorio que se coloca en el centro de medición, antes del medidor, y que permite el control del suministro del combustible gaseoso a cada instalación individual antes de cada medidor de gas. Para centros de medición con un solo medidor, la válvula de corte es la misma válvula de acometida y válvula principal.
1.5.31.3 Válvula de paso. Es la válvula que se coloca antes del gasodoméstico para el
control del paso del combustible gaseoso.
1.5.31.4 Válvula principal. Es la válvula que permite una rápida interrupción del servicio de gas a una edificación o a edificios; normalmente está ubicada en el centro de regulación de primera etapa, localizado en el paramento de la edificación.
2. RED INTERNA
En este capítulo se presenta la información necesaria para realizar el diseño y la construcción de las redes internas de instalaciones que emplean combustibles gaseosos para usos residencial y comercial, con énfasis en las válvulas, tuberías, los accesorios requeridos, los artefactos a gas, la ventilación de los recintos donde estos se instalen, y la evacuación de sus productos de la combustión, las características de los gases utilizados, los parámetros de diseño y la metodología para el dimensionamiento de las diferentes partes constitutivas de la red interna, además de los aspectos de seguridad y operatividad.
2.1 ARTEFACTOS A GAS. Entre los artefactos de uso doméstico más comunes que emplean combustibles gaseosos para su funcionamiento se encuentran: cocinas, estufas,
hornos, calentadores de agua (de paso y de acumulación), secadoras de ropa, equipos de aire acondicionado, neveras, asadores, chimeneas, etc.
La capacidad de estos artefactos y su localización dentro de las residencias, además de su importancia en el cálculo de la red, tiene aspectos muy significativos con respecto a la seguridad, tales como la ventilación, que favorece un adecuado intercambio de aire y el sistema de evacuación al exterior de los productos de la combustión.
Todos los artefactos a gas que se instalen han de cumplir con las NTC correspondientes y los Reglamentos Técnicos emitidos por la autoridad competente; en este último caso deberán disponer del respectivo certificado de conformidad.
Para las cocinas, calentadores y todos los artefactos a gas considerados en el diseño y por ende en la construcción de la red, se cumplirán, además de las NTC aplicables, las siguientes medidas de seguridad:
•Todo artefacto a gas llevará asociado una válvula de paso de fácil identificación y acceso que permita suspender o restituir, según se requiera, el servicio de gas. Esta válvula debe cumplir con lo especificado en el numeral 2.1.2 de la presente guía.
•Los artefactos a gas, en general, deben poseer válvula con enclavamiento que impida su operación accidental.
•Las cocinas mixtas tendrán ambientes aislados entre ambos servicios (energía eléctrica y gas).
•
En caso que las cocinas (tanto las sólo a gas como las mixtas) y los calentadores posean piloto, éste tendrá una protección que impida el paso del gas al ambiente en el evento que aquél se apague.Los artefactos a gas tendrán una placa con información visible del tipo de gas para el cual fueron diseñados e información suficiente sobre su operación y calibración, además de la información exigida por las autoridades competentes, tales como el Ministerio de Comercio, Industria y Turismo y la Superintendencia de Industria y Comercio.
Los requisitos anteriores deben cumplirse en forma cabal para que las empresas puedan efectuar el suministro de gas.
Todo artefacto a gas irá acompañado (en el momento de adquisición o entrega al usuario) de un catálogo de instrucciones de funcionamiento, de instalación y ventilación específica de acuerdo con las NTC correspondientes y de adaptación a otro tipo de gas, que indique las condiciones de operación y mantenimiento. Igualmente incluirán la potencia nominal y la potencia útil del artefacto.
2.1.1 Potencia de artefactos a gas. La potencia de un artefacto a gas es la cantidad total de energía en la unidad de tiempo utilizada por él.
La potencia que realmente se aprovecha de un artefacto a gas es la potencia útil.
La potencia, mayor que la anterior, que realmente se utilizará para compensar las pérdidas es la potencia nominal, y es la que se considerará para obtener los caudales de diseño para la instalación interna. Se expresa en kj/s (1Kw = 1 Kj/S)
Para obtener el consumo en m3/h de un determinado artefacto a gas, se divide la potencia
nominal del artefacto en kJ/h entre el poder calorífico del gas a utilizar en kJ/m3.
2.1.2 Válvulas de paso para artefactos a gas. Para facilitar la interrupción o el suministro del combustible a cada artefacto a gas, se instalará una válvula esférica de cierre rápido antes del punto de conexión de éste, de fácil acceso y a la vista. Para las cocinas, la válvula estará ubicada por fuera de la zona de cocción. Las válvulas de paso para los artefactos a gas se instalarán, preferiblemente, en posición horizontal, siempre cerrando cuando se mueva el maneral (de brazo largo) hacia abajo.
La posición de la válvula de paso se señalizará en forma permanente con las palabras "abierto" y "cerrado", grabadas en forma indeleble.
El accionamiento de la válvula de paso es de competencia exclusiva del usuario. Estas válvulas serán del tipo esférico especificadas en el numeral 2.8.2.
2.2 VENTILACIONES. En los locales en donde se instalen artefactos a gas es indispensable garantizar el suministro de aire necesario, para la combustión del gas que desarrolla el artefacto a gas y para el normal intercambio de aire del lugar, mediante las ventilaciones requeridas, como se indica más adelante.
El suministro de aire a los locales en donde se encuentran instalados los artefactos a gas puede ser realizado en forma directa a través de aberturas permanentes que comunican el local con el aire atmosférico exterior, o por intermedio de locales contiguos, siempre y cuando dichos locales tengan las disposiciones adecuadas descritas en el numeral 2.2.2.1 para mantener el suministro de aire necesario.
Los requerimientos de aire varían de acuerdo con la potencia de los artefactos a gas, ya que pueden ser aportados por las infiltraciones normales que se presentan por los intersticios de puertas, ventanas y de los mismos materiales de la construcción. Por lo tanto, los locales se han clasificado según la relación entre sus volúmenes y la suma de la potencia total de los artefactos a gas instalados en ellos, en espacios confinados y no confinados.
2.2.1 Espacios confinados y no confinados.
•
Espacio confinado. Recinto cuyo volumen es menor de 3.4 m3 por cada kilovatio depotencia nominal agregada o conjunta de todos los artefactos a gas instalados en ese recinto.
•
Espacio no confinado. Recinto interior, cuyo volumen es mayor o igual a 3,4 m3 por cadakilovatio de potencia nominal agregada o conjunta de todos los artefactos a gas instalados en ese recinto.
Se consideran parte integral del espacio no confinado uno o varios recintos adyacentes que se comuniquen en forma directa con el recinto donde están instalados los artefactos a través de aberturas permanentes de circulación peatonal o de tamaño comparable (tales como corredores y pasadizos) que no disponen de puertas o elementos análogos que permitan interrumpir dicha comunicación directa. (Figura 2.1)
FIGURA 2.1 LOCALES CONTIGUOS DE INSTALACIÓN Y CONSIDERADOS COMO UN SOLO SI S ES PERMANENTE
2.2.2 Ventilación de espacios confinados. El aire necesario para la adecuada operación de los artefactos instalados en espacios confinados puede ser tomado de otros espacios que pertenecen a la misma construcción o directamente del exterior. Se tendrá en cuenta que el tratamiento definido en los siguientes numerales parte del principio que no existen otros artefactos que requieran aire para combustión, renovación y evacuación de los productos de combustión para su correcto funcionamiento, tales como artefactos que utilicen otro tipo de combustibles (fósiles, leña, etc.).
De la misma manera, se tendrá en cuenta que cuando las aberturas permanentes sean rectangulares, la dimensión menor de las aberturas rectangulares no será inferior a 8 cm.
La disposición de las aberturas se realizará de la siguiente manera: la abertura superior deberá comenzar a una distancia no mayor de 180 cm. del piso, medidos en sentido vertical ascendente, y la inferior deberá comenzar a una distancia no mayor de 30 cm del nivel de piso, medidos en sentido vertical ascendente (figuras 2.2, 2.3 y 2.5).
Para garantizar el adecuado suministro de aire a un espacio confinado desde otro recinto contiguo de la misma construcción y ubicado en el mismo nivel o piso, se dispondrá de dos (2) aberturas entre los dos espacios y cada una de ellas tendrá un área libre igual o mayor a veintidós (22) cm2 por cada kilovatio instalado de potencia nominal agregada o conjunta de
todos los artefactos a gas instalados en el espacio confinado; el área libre individual mínima de cada una de las aberturas será de seiscientos cuarenta y cinco (645) cm2. (Figura 2.2).
FIGURA 2.2 VENTILACIÓN DE ESPACIOS CONFINADOS DESDE OTROS ESPACIOS DE LA MISMA CONSTRUCCIÓN
2.2.2.1.2 Combinación de espacios en diferentes pisos. Los volúmenes de espacios en diferentes pisos se deben considerar como espacios comunicados cuando tales espacios están conectados con una o más aberturas localizadas en puertas o pisos, que tengan un área libre mínima igual a 44 cm2 por cada kilovatio de potencia nominal agregada o conjunta de todos los
artefactos a gas instalados en el espacio confinado.
2.2.2.2 Ventilación de espacios confinados desde el exterior. Cuando el aire necesario para los artefactos a gas colocados en un espacio confinado es tomado directamente del exterior de la edificación, el espacio confinado debe ser comunicado directamente con el exterior de acuerdo con los métodos 1 o 2 descritos en la NTC 3631 (Ver figuras 2.3, 2.4 y 2.5).
FIGURA 2.4 VENTILACIÓN AL EL EXTERIOR DE ESPACIOS CONFINADOS MEDIANTE CONDUCTOS VERTICALES.
2.2.2.3 Ventilación de espacios confinados ubicados en diferentes pisos o niveles mediante conductos colectivos. Los artefactos a gas que se instalan en espacios confinados distribuidos en varias plantas o niveles de una misma edificación se podrán ventilar mediante aberturas comunicadas en conductos colectivos (Figura 2.6).
FIGURA 2.6 VENTILACION DE ESPACIOS CONFINADOS UBICADOS EN DIFERENTES PISOS MEDIANTE CONDUCTOS COLECTIVOS
Los conductos verticales colectivos de ventilación tendrán un área libre interior acorde con la potencia nominal agregada o conjunta de todos los artefactos a gas instalados en los espacios confinados que se comunican entre sí, de conformidad con los criterios para dimensiones establecidos anteriormente en el numeral 2.2.2.2.
Dichos conductos colectivos llevarán, a su vez, dos aberturas permanentes con un área libre igual al área de la sección interior del respectivo conducto de ventilación: una, en el extremo inferior y la otra en el extremo superior o terminal, recubiertas con rejillas o celosías de protección.
Las aberturas permanentes que comunican los conductos colectivos de ventilación con cada espacio confinado, se ubicarán y ajustarán a los criterios para dimensiones establecidos en el
numeral 2.2.2.2, para la potencia nominal agregada o conjunta de todos los artefactos a gas instalados en cada espacio confinado en particular. En ningún caso podrá emplearse un solo conducto colectivo vertical de ventilación que se utilice simultáneamente para el desalojo del aire viciado y para la admisión del aire de combustión, renovación y dilución.
2.2.2.4 Métodos alternos para la ventilación de espacios confinados. Las especificaciones del numeral 2.2 podrán obviarse cuando el espacio confinado esté dotado de sistemas especiales de suministro de aire de combustión, renovación y dilución, y cuando tales sistemas sean verificados y justificados por el (los) fabricante (es) de los artefactos a gas que allí se encuentran instalados, con el propósito de certificar su capacidad de ventilación. En estos casos, se proporcionarán dispositivos de seguridad que impidan el funcionamiento de los artefactos a gas cuando los sistemas especiales de ventilación no estén operando o cuando operen en forma deficiente o defectuosa. Tales dispositivos de seguridad actuarán directamente sobre las líneas de alimentación de gas, y se ensayarán de conformidad con los procedimientos establecidos para este tipo de mecanismos por las normas técnicas particulares para cada tipo de artefacto a gas.
2.3 ESPECIFICACIONES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LAS CELOSÍAS, REJILLAS Y CONDUCTOS PARA LA VENTILACIÓN DE RECINTOS INTERIORES. Las aberturas permanentes a que se refiere el numeral 2.2 se protegerán en forma adecuada para impedir el acceso de material extraño, lluvia o granizo, que puedan obstaculizar el flujo del aire hacia los recintos interiores.
Las celosías y rejillas dispuestas sobre las aberturas permanentes, así como los conductos de ventilación (individuales o colectivos), podrán construirse de cualquier tipo de material que ofrezca una resistencia mecánica equivalente a una lámina de acero galvanizado de 0,864 mm de espesor (calibre 20).
Al efectuar los cálculos para la determinación de las áreas libres mínimas de las aberturas permanentes, se tendrá en cuenta el efecto obstaculizador del flujo de aire de celosías y rejillas, así como el grado de inclinación de los listones de éstas con respecto a la horizontal. Si se desconoce el área interior libre de una rejilla o celosía utilizada para recubrir las aberturas permanentes de ventilación de un espacio confinado, tan sólo el 60% del área total de cada abertura es espacio libre, en el caso de que se utilicen celosías y rejillas metálicas; o el 20% del área total de cada abertura, para el caso en que se utilicen celosías y rejillas de madera y de vidrio.
Si las aberturas permanentes se recubren de malla metálica, la dimensión menor de los espacios libres de la urdimbre de hilos metálicos no será inferior a 6.3 mm.
2.4 EVACUACIÓN DE LOS PRODUCTOS DE COMBUSTIÓN DE LOS ARTEFACTOS A GAS
DE USO DOMÉSTICO Y COMERCIAL. Durante el proceso de combustión se generan cantidades de gases que deben ser retirados del lugar en donde ésta se realiza, pues de otra forma afectarían la combinación de combustible y comburente necesaria para la realización de la reacción de oxidación completa.
Si este proceso se realiza en recintos en donde se encuentren presentes seres vivientes que requieren del oxígeno del aire, esta evacuación de los productos de la combustión se hace más necesaria.
Adicionalmente, la evacuación de los productos de la combustión de los recintos es conveniente, por una parte, para eliminar posibilidades de incendios por las altas temperaturas que pueden alcanzar y, por otra, para evitar deterioros en las estructuras de los edificios, muebles, etc. como consecuencia de la condensación del vapor de agua.
La clasificación a que corresponde un artefacto a gas, de acuerdo con el método que se emplee para la evacuación de los productos de la combustión, la determinará directamente el fabricante, con base en las especificaciones de construcción y de funcionamiento que establezcan las normas técnicas particulares para este tipo de artefactos y lo indicado en los Reglamentos Técnicos expedidos por la autoridad competente. Tal característica la destacará claramente el fabricante en el manual de instrucciones de uso e instalación del respectivo artefacto a gas.
Los artefactos Tipo A no requieren conectarse a un conducto o a un dispositivo especial de evacuación de los productos de la combustión hacia el exterior de los locales en los cuales son instalados. En caso que uno o varios artefactos a gas del tipo A sean instalados en un mismo recinto interior confinado (o sin ventilación)según los criterios establecidos en la NTC-3631 en forma tal que la potencia nominal agregada o conjunta de dichos artefactos exceda los 294 W por cada m3 de espacio disponible dentro del recinto, uno o más de tales artefactos deben ser
conectados a sistemas que evacuen los productos al exterior hasta que la potencia de los artefactos tipo A restantes no conectados a sistemas de evacuación, no exceda los 294 W por m3 de espacio disponible dentro del recinto. Si dicho recinto interior se encuentra comunicado
en forma directa con uno o más recintos interiores adyacentes mediante aberturas permanentes de circulación peatonal o de tamaño comparable que no se puedan cerrar (tales como corredores y pasadizos sin puertas), el espacio disponible dentro de esos recintos adyacentes podrá computarse en los cálculos de ingeniería para la verificación de este requisito.
En cualquier caso se tendrá en cuenta que todos los artefactos a gas se instalarán conforme a las recomendaciones del fabricante, y que la operación del artefacto será tal que se cumpla con las normas de salud vigentes, entre otros: Decreto 02 de 1982 del Ministerio de Salud y Protección Social y los Reglamentos Técnicos vigentes.
2.4.1 Principios utilizados para la descarga de los productos de la combustión. La evacuación de los productos de la combustión se puede realizar mediante la formación de un tiro natural que los ponga en movimiento o ejerciendo sobre ellos un tiro forzado.
2.4.1.1 Tiro natural. El principio por el cual funciona el tiro natural es la desigualdad de densidades, ocasionada por la diferencia de temperatura, que se presenta entre dos capas de la atmósfera, que produce una fuerza ascendente para la capa más liviana y descendente para la más densa.
Mientras mayor sea la diferencia de temperatura entre los productos de la combustión y el aire exterior, mayor será la fuerza que ocasiona este movimiento.
Cuando se dispone de un tiro natural, el diseño y la operación del sistema de descarga se verá afectado por factores como:
•Temperatura de los productos de combustión a evacuar, siendo mayor la fuerza disponible para su evacuación mientras mayor sea su temperatura.
•Pérdidas de calor que se presentan en el sistema de descarga a través de las paredes de las chimeneas o conductos, o por una alta capacidad de absorción de calor que presente el material de fabricación de éstos. Mientras más capacidad de aislamiento térmico tengan las paredes de ellos, menores pérdidas de calor se presentarán.
•La utilización de conductos metálicos de doble pared, por tener una capa de aire entre ellas como aislante térmico, y por la baja masa de metal en la pared interior para absorber calor, presenta ventajas para este objetivo.
•Altura del sistema de descarga para garantizar una columna de productos de combustión calientes que aumenta la fuerza del tiro. La altura tiene también su efecto negativo pues, mientras mayor sea la altura del conducto o chimenea, mayores serán las pérdidas por fricción dentro de él y mayores también serán las pérdidas de calor de los productos de la combustión que afectan negativamente el tiro.
•La capacidad del sistema de descarga. Se presentan dos condiciones en este factor: si la dimensión del sistema es muy pequeña para la cantidad de productos de combustión a evacuar, no cabrán todos dentro de él y se presentarán escapes hacia el recinto en donde se encuentre el artefacto a gas. Si la dimensión es demasiado grande, se puede presentar un enfriamiento de los productos de la combustión y del vapor de agua antes de que alcancen el exterior del sistema de descarga. Cuando los productos de la combustión entran al sistema de descarga pierden parte de su energía calórica en favor del aire que ocupa dicho sistema, con la consecuente disminución de la temperatura y de la potencia del tiro.
•Restricciones al flujo de los productos de la combustión por mal dimensionamiento de los conductos, por la mala calidad de las superficies de los mismos, por los cambios de dirección.
•Temperatura ambiente exterior al sistema de descarga que, conjuntamente con la temperatura de los productos de la combustión, crea el tiro. Mientras menor sea la temperatura exterior, mayor será la fuerza del tiro creada dentro del sistema de descarga.
• Bajas presiones o tiros negativos creados por otros sistemas dentro del recinto en donde se encuentren los artefactos. Situaciones como ésta se pueden presentar cuando existen artefactos que disponen de sistemas mecánicos de evacuación de los productos de la combustión y se encuentran en el mismo recinto con otros artefactos que utilizan sistema de evacuación por tiro natural.
• Mal dimensionamiento de las entradas de aire para ventilación del recinto en donde se encuentran los artefactos, introducirán pérdidas al sistema total de flujo.
2.4.1.2 Tiro mecánico. El tiro mecánico es provocado por la acción de un ventilador, un extractor u otro medio que obliga al desplazamiento de los productos de la cámara de combustión, permitiendo así una renovación del aire. Según el sistema utilizado el tiro mecánico puede ser forzado o inducido.
El tiro mecánico para la evacuación de los productos de la combustión se emplea, preferentemente, en los artefactos de alta eficiencia, en los cuales la temperatura de aquellos a la salida de la cámara de combustión es muy baja para garantizar el flujo por tiro natural.
2.4.2 Partes constitutivas de un sistema de evacuación de productos de la combustión. Un sistema de evacuación de productos de la combustión que utilice el tiro natural, dispone generalmente de las partes mostradas en la Figura 2.7.
FIGURA 2.7 PARTES CONSTITUTIVAS DE UN SISTEMA DE EVACUACIÓN DE PRODUCTOS DE LA COMBUSTIÓN
2.4.2.1 Dispositivo corta-tiro. Elemento localizado a continuación de la cámara de combustión del artefacto y que tiene como funciones:
• Garantizar un adecuado tiro de los productos de la combustión cuando se inicia la operación del artefacto y no se han alcanzado temperaturas que generen la fuerza necesaria para la correcta evacuación de los productos de la combustión.
• Cuando se presente un exceso de tiro sobre los gases, que pueda llevar a un mal funcionamiento del artefacto por generarse una velocidad mayor a la necesaria para la perfecta combustión, el dispositivo permitirá el ingreso de aire del espacio circundante (aire de dilución). Con el ingreso de este aire se logra la disminución de la temperatura de los productos de la combustión y por lo tanto la disminución del tiro.
• Si se presenta una obstrucción de los conductos de evacuación, un contra tiro como consecuencia de la acción de vientos exteriores o no se tiene un buen diseño de los conductos, el dispositivo corta-tiro permitirá la salida de los gases al ambiente exterior, sin que pasen por la cámara de combustión, con lo cual se evita el riesgo de que la llama se apague o que se presente la formación de monóxido de carbono.
Este dispositivo, generalmente, hace parte integrante de los artefactos a gas, por lo que serán incluidos en el funcionamiento de los mismos y garantizados por los fabricantes.
2.4.2.2 Conectores. Tienen como objetivo realizar la conexión entre el artefacto (en el dispositivo corta-tiro) y las chimeneas, cuando se requiera. Presentarán la mínima resistencia a la circulación de los productos de la combustión y evitarán al máximo las radiaciones de calor que disminuyen su temperatura.
2.4.2.3 Chimeneas. Es el elemento vertical en el cual se genera el tiro para la movilización de los gases producidos por la combustión; es la porción del sistema en donde normalmente los
productos de la combustión realizan su ascenso final que será factor importante para la buena operación del sistema, al ser su altura factor determinante para la potencia del tiro. Su extremo superior debe encontrarse en zonas exteriores y, generalmente, por encima de la cubierta de las edificaciones.
2.4.2.4 Deflectores o Sombreretes. Dispositivo que se acopla al extremo superior o terminal de un conducto, para impedir la entrada de agua lluvia u otros cuerpos extraños al conducto de evacuación, prevenir que la acción del viento ocasione flujos revertidos dentro del conducto y en general mantener unas condiciones adecuadas de tiro bajo los efectos del viento.
2.4.3 Requerimientos para los elementos constitutivos de un sistema de evacuación de los productos de la combustión. Las presentes especificaciones son aplicables al diseño, construcción y montaje de sistemas colectivos e individuales para la evacuación de los productos de combustión generados por los artefactos a gas de uso doméstico y comercial de tipo B1, y del tipo B.2 que operen por tiro mecánico inducido, instalados en recintos interiores. 2.4.3.1 Conectores. El conector descargará directamente a la chimenea en el mismo local en el cual está instalado el artefacto, y responderá a los siguientes requisitos:
•
Ser hermético hacia el exterior, construido con materiales resistentes, en el tiempo, a esfuerzos mecánicos, al calor y a la acción de los productos de la combustión y sus eventuales condensaciones. En cualquier punto del conector y para cualquier condición externa, la temperatura de los productos de la combustión debe será superior a la del punto de rocío.•El conector será resistente a la corrosión; colocado a la vista, fácilmente desmontable e instalado de tal modo que permita una dilatación térmica normal, especialmente cuando crucen muros, mediante la utilización de pasamuros.
•Serán instalados con facilidad de acceso para fines de revisión, reposición y limpieza.
•
Los conectores para los artefactos a gas del tipo B.1 que operen por tiro natural y del tipo B.2 que operen por tiro mecánico inducido, deben instalarse evitando cambios de dirección o cualquier tipo de características constructivas que puedan afectar el flujo de los productos de la combustión bajo presión estática positiva. Así mismo, tales conectores se instalarán sin depresiones ni declives, con una pendiente continua ascendente mínima del 2%(figura 2.8).FIGURA 2.8 CONECTORES PARA CONEXIÓN A CHIMENEA a: ARTEFACTOS CON TUBO DE DESCARGA VERTICAL b: ARTEFACTOS CON TUBO DE DESCARGA HORIZONTAL
•Los cambios de dirección que tenga el conector no serán realizados con ángulos internos menores de 90 grados y fabricados únicamente mediante el empleo de elementos curvos.
•El eje del terminal de la desembocadura será perpendicular a la pared interna opuesta de la chimenea. En este punto, el conector será fijado sólidamente a la chimenea sin que su extremo sobresalga en la parte interior de éstos (Figura 2.9).
• La sección del conector, en toda su longitud, no será menor que la correspondiente a la salida o collarín del artefacto. La separación del conector de materiales combustibles y/o inflamables será la especificada por la tabla 1 de la NTC 3833 y puede ser reducida, si se protege en forma adecuada contra la radiación de calor, según lo establecido en la tabla 2 de la misma norma.
• Los conectores metálicos serán fabricados con materiales de igual o mayor resistencia mecánica y a la corrosión, que la que suministra una lámina de acero galvanizada de 0,864 mm de espesor.
• Cuando se tengan dos o más conectores acoplados a la misma chimenea en una misma planta, el conector de menor sección estará acoplado a la mayor altura disponible dentro del recinto, teniendo en cuenta la altura del cuarto.
• Estos conectores no deben acoplarse a conectores múltiples o a chimeneas que sirvan para la evacuación de los productos de la combustión de un artefacto que consuma combustibles sólidos o líquidos.
• Los conectores múltiples o individuales para los artefactos a gas del tipo B.1 que operan por tiro natural y para los del tipo B.2 que operan por tiro mecánico inducido no pueden acoplarse a ninguna parte o componente de un sistema de evacuación que opere bajo presión estática positiva, tales como los de tiro mecánico forzado o los circuitos de combustión de cámara hermética.
• Los conectores acoplados a chimeneas metálicas o de mampostería deberán penetrar estas últimas por encima de su fondo o extremo inferior, con el fin de evitar obstrucciones futuras debidas a la acumulación de escombros o de hollín. También se tomarán precauciones para evitar que los conectores penetren las chimeneas al punto de obstruir el espacio libre comprendido entre ellos y las paredes opuestas de las chimeneas.
•
Los conectores metálicos de pared sencilla para la evacuación por tiro natural de los productos de combustión generados por los artefactos a gas del Tipo B.1, de uso doméstico y comercial, se construirán y ensamblarán de conformidad con lo dispuesto en la NTC 3567.• Las dimensiones y la longitud de los conectores para los artefactos a gas del Tipo B.1 dotados de disipadores de tiro revertido o corta-tiros y para los artefactos a gas del Tipo B.2, que operen por tiro mecánico inducido, estarán de conformidad con lo dispuesto en la NTC 3833.
2.4.3.2 Chimeneas. Las chimeneas para la evacuación de los productos de la combustión serán herméticas interiormente; impermeables; protegidas contra la corrosión, en el caso de las metálicas y contra la humedad, en el caso de las de mampostería. La superficie interior estará revestida adecuadamente para evitar fenómenos de condensación o enfriamiento de los productos de la combustión, particularmente cuando son instaladas en el exterior de la edificación o en locales sometidos a bajas temperaturas.
Los materiales con los cuales estén fabricadas resistirán, con el tiempo, los esfuerzos mecánicos normales, el calor y la acción de los productos de la combustión y sus eventuales condensaciones. Serán verticales (de sección continua en el caso de ser de mampostería), para evitar cualquier tipo de estrangulamiento en toda su longitud.
Antes de acoplar el conector de un artefacto a gas a una chimenea, ésta se examinará para comprobar que se encuentra despejada y libre de cualquier obstrucción, y limpiarse previamente si con anterioridad se utilizó para evacuar los productos de combustión de artefactos a gas que consumen combustibles sólidos o líquidos.
Las chimeneas colectivas tendrán, por debajo de la conexión del primer conector, una cámara de recolección de materiales sólidos y eventuales condensados. El acceso a dicha cámara será
mediante una apertura con puerta metálica, que cierre herméticamente. Esta puerta se ubicará en las zonas comunes de las edificaciones de propiedad horizontal. En caso de no ser posible esta ubicación, quedará explícito en el reglamento de propiedad horizontal que el propietario o inquilino del inmueble donde quede localizada dicha puerta, permitirá la inspección de esta cámara.
Las chimeneas metálicas de pared sencilla se construirán y ensamblarán de conformidad con lo establecido en la NTC 3567 mínimo y con lo establecido en esta Guía; se utilizará una lámina delgada de acero galvanizado de mínimo 0,864 mm (calibre 20) de espesor, o de otros materiales que posean una resistencia a la corrosión y a la temperatura equivalentes, y se instalarán conservando las distancias mínimas de espaciamiento con respecto a materiales y combustibles que se especifican en la NTC 3833.
Las dimensiones de las chimeneas que sirvan para la evacuación de los productos de combustión de los artefactos a gas del Tipo B.1 que operan por tiro natural o del Tipo B.2 que operen por tiro mecánico inducido, o de ambos, estarán de acuerdo con lo establecido en la NTC 3833.
Todas las porciones y componentes de una chimenea se soportarán en forma adecuada para el tipo de diseño y peso del material empleado. Las chimeneas prefabricadas se soportarán y espaciarán de conformidad con las instrucciones de su fabricante. Todo el herraje destinado a soportar las chimeneas estará protegido contra la corrosión mediante la aplicación de galvanizado en caliente según la NTC 2076.
2.4.4 Sombreretes o deflectores de conductos. Los remates de chimeneas o conductos son de gran importancia en un sistema de evacuación de los productos de la combustión, ya que sus funciones son evitar que pasen hacia el interior las lluvias y objetos extraños; además, en presencia de vientos en cualquier dirección, impedir que se cree un contra flujo en el conducto, que impida la adecuada evacuación de los productos de la combustión.
2.4.4.1 Localización de los sombreretes. Los sombreretes de conductos de evacuación de los productos de la combustión estarán siempre en la parte exterior y, generalmente, superior de la construcción. Los conductos para la evacuación por tiro natural o inducido de los productos de la combustión del gas nunca terminarán bajo aleros, parapetos o sobre las fachadas de las edificaciones donde están instalados. Únicamente podrán terminar sobre fachada los sistemas de evacuación individuales a que se refiere la NTC 3833.
Se recomienda colocar a los terminales una malla o rejilla de protección que evite el paso de animales y objetos extraños hacia el interior de la chimenea.
La localización y la elevación de los sombreretes de chimeneas de uso residencial y comercial estarán de acuerdo con lo estipulado en la NTC 3833.
2.4.4.2 Configuración de los sombreretes o deflectores. Las chimeneas de uso doméstico y comercial se dotarán de sombreretes del tipo A, B o C, o equivalentes, acorde con lo dispuesto en la NTC 3567.
Los sombreretes serán metálicos, construidos con láminas de acero galvanizado de espesor mínimo 0,864 mm (calibre 20) o de otros materiales metálicos siempre y cuando posean una resistencia a la corrosión y a la temperatura equivalente.
2.5 DISEÑO DE LA RED INTERNA
2.5.1 Parámetros e información complementaria para el diseño. La selección de parámetros de diseño es fundamental para el cálculo del diámetro de la tubería que conduce el gas.
2.5.1.1 Poder calorífico del gas. Se adopta como poder calorífico para los fines correspondientes el poder calorífico superior del gas, o sea el número total de kW-h que se producen por la combustión, a presión constante, de una cantidad de gas saturado con vapor de agua, que ocupa 1 m3 a una temperatura de 15,56 °C y a una presión absoluta de 1013
mbar, con condensación del vapor de agua producido en la combustión (en condiciones estándar).
Gas Natural (G.N) = 37 253 kJ/m3= 10,35 kW-h/m3
2.5.1.2 Gravedad específica del gas (G). La gravedad específica expresa la relación existente entre el peso por unidad de volumen del gas con respecto al peso de un volumen igual de aire.
Gas Natural (G.N.): 0,60 Gas Licuado del Petróleo (G.L.P.): 1,52
2.5.1.3 Presión de diseño de la red interna. Se utilizarán gases de la 2a. y 3a. familia, lo que implica disponer de presiones de diseño diferentes para la red interna.
2.5.1.4 Caída de presión admisible en la tubería. La pérdida de carga o diferencia de presiones, entre el punto inicial de la red (a continuación del medidor) y los puntos de conexión de artefactos a gas será tal que, bajo las máximas condiciones probables de demanda, la presión de suministro en el artefacto a gas esté dentro del rango estipulado en las Normas Técnicas Colombianas pertinentes. La presión en la tubería estará dentro de los rangos establecidos en la NTC 3838.
2.5.1.5 Esquema de la red en tres dimensiones
Es un esquema dibujado sobre un patrón conformado por líneas diagonales, formando con la horizontal ángulos de 30º y 120º. La proyección en planta del esquema se traza sobre estas líneas y conserva verticales las que representan alzadas, de tal manera que se conserven iguales escalas en las diferentes longitudes.
En este esquema se presentan las tuberías, los diámetros, el material seleccionado, los accesorios, las válvulas y los elementos de regulación empleados; la figura 2.10 muestra el formato a utilizar con este propósito.
FIGURA 2.10 FORMATO PARA LA PRESENTACION DE ESQUEMAS EN TRES DIMENSIONES
2.5.1.6 Longitud real de un tramo de tubería. La longitud real de un tramo de tubería es la cantidad en metros de tubería instalada en dicho tramo. Cuando se tienen accesorios en el tramo, la longitud considerada para el dimensionamiento tendrá en cuenta el efecto de los accesorios.
2.5.1.7 Longitud equivalente por accesorios. Al circular el gas por la tubería se produce una caída de presión en ella y en los accesorios: válvulas, tees, codos, etc.
Con el fin de facilitar los cálculos, se acostumbra reemplazar los accesorios por tramos de tubería de igual diámetro y que ocasionen una caída de presión igual a los accesorios. El parámetro utilizado para hacer esta sustitución es la relación longitud/diámetro, característica de cada accesorio. Conocido el diámetro de la tubería con que se trabaja, la longitud equivalente del accesorio se calcula multiplicando dicho diámetro por la relación longitud/diámetro del accesorio.
A continuación se presenta un listado de accesorios con su respectiva relación longitud/diámetro para el cálculo de longitudes equivalentes.
ACCESORIO LONGITUD/DIÁMETRORELACIÓN
Codo a 45° 14
Codo a 90° 30
Tee (con flujo a 90°) 60
Tee a flujo 20
FUENTE: Empresas Publicas de Medellín E.S.P.
Nota: Se desprecia la caída de presión en reducciones, uniones rectas y válvulas esféricas de paso directo (sin reducción de sección).
2.5.2 Fórmula a utilizar en el dimensionamiento de la red. La relación entre los parámetros que intervienen en el dimensionamiento de una tubería que transporta un fluido compresible, bajo condiciones isotérmicas y para tuberías horizontales, se encuentra expresada en la fórmula general, derivada de la aplicación de la ley de conservación de la energía:
Q
T
P
f
P
P
GTLZ
D
b b=
−
−7 57 10
41
0 5 12 22 0 5 2 5,
*
*
*
*
(
*
, ) , ,Q
= Flujo, en metros cúbicos por hora aP
b yT
b.P
b = Presión base absoluta, en bar.T
b = Temperatura base, en K.( )
1 f
0,5= Factor de transmisión, sin dimensiones.P
1 = Presión absoluta de entrada, bar.P
2 = Presión absoluta de salida, bar.G
= Gravedad específica (aire = 1)T
= Temperatura promedia del gas que fluye, en K.L
= Longitud de la tubería, en metros.D
= Diámetro interno de la tubería, en milímetros.Z
= Factor de compresibilidad a las condiciones promedias. Z es tomado uno (1) para presiones menores de 7 bar.Para el factor de transmisión, diferentes investigadores han propuesto fórmulas para calcularlo, algunos en función del número de Reynolds, otros en función del diámetro de la tubería.
En la parte práctica se utilizan fórmulas más simples, obtenidas como resultado de largos procesos investigativos experimentales, teniendo en cuenta, entre otros, las presiones en juego y los tipos de materiales utilizados.
Para el cálculo de las redes internas, se aplican las siguientes fórmulas:
•
Para presiones inferiores o iguales a 70 mbar se utiliza la Fórmula de Pole:Q x C h D G L = ∗ ∗ − 3 04 10 3 5 0 5 , ,
•
Para el caso de presiones mayores a 70 mbar, sin superar la Máxima Presión de Operación Permisible según la NTC-3838, se aplica la fórmula de Müller:Q G P P L D = − 013 0 425 12 22 0 575 2 725 . * * . . . Donde:
Q: Caudal de gas [m3/h]. (Condiciones estándar de referencia)
G: Gravedad específica del gas. h : Caída de presión [ mbar ].
L: Longitud total de la red [m]. (Longitud real + Longitud equivalente por accesorios)
D: Diámetro de la tubería [mm]. Ver anexo B
Tabla 1. Factor C en función del diámetro para la ecuación de Pole. DIÁMETRO NOMINAL [ pulg] FACTOR C 3/8 - ½ 1,65 3/4 – 1 1,80 1 ¼ -1 ½ 1,98 2 2,16 3 2,34 4 2,42
FUENTE: Empresas Publicas de Medellín E.S.P.
Nota importante: La fórmula de Pole no es válida para la tubería flexible de acero inoxidable corrugada tipo CSST y por lo tanto, para el dimensionamiento de la red interna con esta tubería se utilizarán la metodología y tablas aprobadas por la AGA y la NFPA o las del fabricante y la NTC-4579.
2.5.3 Descripción del procedimiento de cálculo para una instalación interna. En el cálculo de una instalación interna es conveniente seguir un proceso predefinido que facilite su realización.
A continuación se sugiere el procedimiento siguiente:
• Elaborar el esquema de la red tres dimensiones.
• Tener en cuenta las longitudes reales de los tramos que componen la instalación.
Calcular, con base en la potencia de cada artefacto y el poder calorífico superior del gas utilizado, el flujo en m3/h de cada tramo.
Asumir los diámetros a utilizar y con éste y los accesorios, calcular las longitudes equivalentes. Con el caudal de cada tramo y su longitud total se calcula la caída de presión. Luego se verifica que dicha caída de presión entre el medidor y cada artefacto a gas, esté dentro de límites permitidos.
2.5.4 Diámetros. Para el diseño de las redes internas, una vez seleccionado el material de la tubería se tendrá en cuenta que los diámetros que se utilizan en las fórmulas son diámetros internos. A manera de información en el anexo B se presentan éstos, según el material.
2.6 CENTRO DE MEDICIÓN. El centro de medición está conformado por el medidor volumétrico de gas, el regulador de presión, la universal, la válvula de corte y demás accesorios necesarios para la conexión de estos elementos a las correspondientes tuberías.
Las dimensiones del gabinete que alberga el centro de medición se determinarán de acuerdo con la capacidad y con la cantidad de los medidores propuestos en el diseño.
A continuación se presentan las especificaciones técnicas para los elementos del centro de medición, su ubicación y las diferentes disposiciones de dichos centros.
2.6.1 Medidores. La identificación del medidor será mediante una placa metálica localizada en la cara frontal del mismo, que muestre en tinta indeleble o grabado, el número, la serie, la fecha de fabricación y características tales como:
• Caudal máximo
• Caudal mínimo
• Volumen cíclico
• Tipo de medidor
La información de la placa será en unidades del sistema internacional y los textos en español.
• Código de barras:
Adicionalmente los medidores estarán provistos de un código de barras con las siguientes características:
Información del código: MARCA (2 dígitos) - SERIE (8 dígitos) Longitud lámina / etiqueta: 5,0 cm
Ancho lámina / etiqueta: 1,5 cm Longitud del código (barras): 3,5 cm Ancho del código (barras): 1,0 cm
1- Localización. Debe colocarse junto a la información del rótulo del fabricante; es decir, protegido por la ventana del indicador del medidor.
2- Material. Cuando se utilice etiqueta, el papel y la impresión del código deben asegurar una vida útil igual o superior a la del medidor. Debe utilizarse un papel de alta adherencia. Cuando se utilice lámina, ésta debe contener la información de manera permanente y legible durante toda la vida útil del medidor.
Nota: Los dígitos correspondientes a la marca serán asignados en el laboratorio del gas de EE.PP.M, previa presentación de la respectiva marca.
El medidor tendrá marcado en alto o bajorrelieve, en el cuerpo o un lugar visible, la dirección del flujo; no se permite la indicación mediante pinturas, autoadhesivos o similares. Preferiblemente se instalarán medidores con sentido de flujo izquierdo-derecho.
Los medidores volumétricos de gas utilizados en las instalaciones residenciales serán de tipo diafragma, de desplazamiento positivo. Para las comerciales, de diafragma o rotativos, según el caso.
En la parte de metrología, se cumplirá con lo previsto en las NTC-2728, NTC-2826, NTC-3950 y NTC-4554, para los de diafragma, y la NTC-4136, para los rotativos y los requisitos adicionales que se dispongan para el efecto. La capacidad del medidor estará acorde con los requerimientos de consumo previstos en el diseño de la red.
Los odómetros estarán compuestos de un registro digital de cuatro (4) ó más enteros (m3) y
hasta tres (3) decimales (litros); su avance será de arriba hacia abajo, vista la lectura de frente al mismo. El tamaño mínimo de los números será de 3 mm X 5 mm, pudiéndose aceptar dimensiones menores si se utilizan sistemas con lente que muestren una imagen con dimensiones equivalentes.
No se permitirá el uso de registros tipo relojes con aguja, al menos para medidores instalados en el sector residencial.
El mecanismo de medición será, preferiblemente, en termoplástico y tendrá incorporado un trinquete que impida su rotación en el caso que el centro de medición se instale en sentido contrario.
La ventana para la lectura del flujo a través del medidor será en material transparente, con elevada resistencia a la ruptura y al deterioro por el contacto con el gas, la luz solar y disolventes. Además, será completamente hermética.
La cámara en donde se encuentra alojado el mecanismo de registro de consumo de gas será conectada al cuerpo principal del medidor en forma tal que se prevengan escapes de gas hacia el exterior.
Para evitar la realización de fraudes, la carcaza del medidor estará unida mediante tornillos con cabeza estrella y al menos dos (2) de seguridad, con cabeza de plomo o huella maquinada por diseño sistematizado.
Por las mismas razones antes expuestas, no se aceptan medidores en cuyo cuerpo se presenten uniones de tipo grafado.
Los conductos de entrada y salida del gas en el medidor tendrán roscas métricas referencia M26 x 1,5 según ISO – 7.
Los conectores a la entrada y salida del gas en el medidor serán del tipo universal con empaque de nitrilo o similar y extremos planos que permitan el sello. La rosca que se conecta con el medidor será métrica y la del lado opuesto que permite la conexión a accesorios, con rosca NPT. El conector dispondrá de las facilidades para efectuar el ajuste cuando se efectúe dicha unión.
Los conectores tendrán mínimo una aleta perforada con un orificio de uno con cinco milímetros (1,5 mm) de diámetro, para pasar un sello de seguridad y no permitir el desmonte no autorizado del medidor. Se aceptan soluciones que cumplan con el mismo objetivo.
Para evitar adulteraciones en el sistema de medición, los medidores dispondrán de un sello metálico, de cierre automático y plegadizo que trabaja sobre el principio de fatiga de material. Una vez que el sello se plega y se cierra, cualquier intento para reabrirlo destruirá el sello. El sello es elaborado en acero laminado en frío de 14,44 mm x 0,508 mm, pintado de color rojo, negro, azul, amarillo o verde. El precinto de seguridad abrazará el medidor a través de las
perforaciones de los conectores y de un tornillo con cabeza perforada que une las cubiertas del medidor.
2.6.2 Reguladores. El regulador es el elemento que mantiene una presión aproximadamente constante y preestablecida en una instalación. Hace parte del centro de medición si es de segunda o única etapa y, al igual que los medidores, se tiene un regulador para cada suscriptor.
Su diseño y construcción será de tal forma que garanticen seguridad en su funcionamiento, adecuados para soportar los esfuerzos mecánicos, las temperaturas en condiciones normales de operación y resistencia a la intemperie. Su acabado será limpio, sin rebabas ni defectos de fundición.
Las curvas características de operación del regulador indicarán la variación de la presión de entrega con modificaciones del caudal, para varias presiones de entrada. Los caudales máximos utilizados para la selección del regulador serán los determinados para la instalación interna.
Los rangos de presiones de entrada y las presiones de salida para los reguladores, tanto para gas natural como para G.L.P, en el sistema de Empresas Públicas de Medellín, son los indicados en el numeral 3.6.
Para los reguladores de presión de etapa única, de segunda o tercera etapa, según el caso, el sistema de protección contra sobrepresiones en la red, aguas abajo del regulador, se puede obtener mediante el uso de válvula de alivio con venteo directamente a la atmósfera, ajustada para que en condiciones críticas no se presenten presiones mayores que las permitidas por la NTC 3838 o por las normas asociadas a cada tipo de regulador. El orificio para la ventilación estará colocado de tal forma que no permita la entrada de agua o materiales extraños y estar diseñado para que no se obstruya, ni permita que a través de él se logre llegar al diafragma con algún instrumento que lo deteriore.
El diámetro de las roscas de entrada y salida será acorde con el resto de elementos con los que se instalará el regulador.
La identificación de los reguladores será en alto o bajorrelieve, en sitio visible, indicará el modelo, serie, año de fabricación y marca. En el punto de entrada del gas dispondrá de una malla que sirva de filtro e impida la entrada de suciedades a la boquilla del inyector.
Otras especificaciones técnicas se acogerán a lo estipulado en la NTC 3293 y NTC 3727.
2.6.3 Válvula de corte. Su función es interrumpir o reactivar totalmente el flujo de gas a una instalación individual. Se instalará inmediatamente después del elevador, si la instalación es individual, o antes de los medidores de cada centro de medición en aquellos que son múltiples.
Las válvulas utilizadas para cumplir esta función son las esféricas, referenciadas en el numeral 2.8.2 de la presente guía.
Esta válvula tendrá un sistema que le permita la fijación de un sello de seguridad en la posición "cerrada", que trabajará sobre el principio de fatiga del material y será del tipo plegadizo o por compresión para aprisionar el cable que inmoviliza la operación de la válvula. Una vez que el sello ha sido colocado, cualquier intento por abrirlo ocasionará el rompimiento del mismo.
Las perforaciones se efectuarán, una en el maneral y la otra en una aleta del cuerpo de la válvula. A través de estas perforaciones se instalará el sello y el precinto de seguridad.
2.6.4 Unión universal. Accesorio que permite el montaje y acoplamiento de tramos de tubería y facilita posteriormente su desensamble en caso necesario.
Los asientos de las universales utilizadas en los sistemas de gas serán planos, no se admiten los de tipo cónico.
El sello entre los dos cuerpos que componen la universal se hará con empaques planos sintéticos de vitón, buna-n, neopreno o materiales inertes a la acción de los gases, hidrocarburos o sus condensados. Está prohibida la utilización de caucho natural para la elaboración de empaques.
2.6.5 Elevador (Transitoma). Es un accesorio metálico especialmente diseñado para hacer la transición o unión entre tubos de polietileno y tubos metálicos, aceptados para uso en redes de gas.