Sistemas de presión en polietileno

(1)

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22

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25

31 ÍNDICE

Fabricación

Calidad

Garantías

Características generales

Campos de aplicación

Programa de tuberías

Programa de accesorios

Sistemas de unión

Instalación de tuberías en zanja

Prueba de presión en obra

Puesta en servicio de la instalación

Ejercicios

Ruletas de cálculo para sistemas de

Presión en Polietileno

(5)

(6)

(7)

(8)

Acometidas y montantes en viviendas

Abastecimientos de aguas

Redes de riego

(por aspersión, microirrigación por

goteo, microaspersión,...)

Transporte hidráulico de sólidos en la industria.

Desagües con y sin presión de aguas residuales

Canalización y refrigeración de líneas eléctricas y telefónicas

Protección de conductos de calefacción a distancia.

CAMPOS DE APLICACIÓN

Canalizaciones industriales.

Emisarios submarinos

Protección de cables eléctricos, telefónicos, de acero

(tirantes en

puentes y construcción en general).

(9)

(10)

PROGRAMA DE ACCESORIOS

CODOS

CODO ROSCA MACHO A 90°

ØD. 20 25 32 Código 312073 312074 312075 U./Caja 50 50 25 ØD. 40 50 63 Código 312076 312060 312077 U./Caja 25 20 20

CODO ROSCA HEMBRA A 90°

ØD. 20 25 32 Código 312072 312061 312062 U./Caja 50 50 25 ØD. 40 50 63 Código 312063 312064 312065 U./Caja 25 20 20

CODO A 90°

ØD. 20 25 32 Código 312025 312026 312027 U./Caja 50 50 50 ØD. 40 50 63 Código 312028 312029 312030 U./Caja 25 15 15 ØD. 75 90 110 Código 312037 312078 312106 U./Caja 5 5 2

CODO GRIFO

ØD. 20 25 32 40 Código 312089 312090 312091 312092 U./Caja 50 50 25 25

VÁLVULAS

VÁLVULA DE ENLACE P.E.

ØD. 20 25 32 Código 309044 309045 309046 U./Caja 30 20 15 ØD. 40 50 63 Código 309047 309048 309049 U./Caja 10 10 10 ØD. 75 90 Código 309050 309051 U./Caja 4 3

(11)

/12

PROGRAMA DE ACCESORIOS

ENLACES

ENLACE RECTO

ENLACE MIXTO ROSCA HEMBRA

ENLACE MIXTO ROSCA MACHO

ENLACE REDUCIDO

ØD. 25-20 32-25 40-32 Código 312050 312051 312052 U./Caja 50 25 25 ØD. 50-40 63-50 75-63 Código 312053 312054 312080 U./Caja 15 15 5 ØD. 90-75 110-90 Código 312070 312116 U./Caja 5 2

ENLACE MIXTO BRIDA

ØD. 50 63 75 90 110 Código 312093 312094 312095 312096 312107 U./Caja 10 10 5 5 2

(12)

TES

VARIOS

TE IGUAL

TE UNA BOCA REDUCIDA

ØD. 25-20-25 32-25-32 40-32-40 50-40-50 Código 312055 312056 312057 312058 U./Caja 50 25 25 10 ØD. 63-50-63 75-63-75 90-75-90 Código 312059 312110 312111 U./Caja 10 5 5

COLLARINES DE TOMA DE P.P.

ØD. 32 - 1/2" 32 - 3/4" 32 - 1" 40 - 1/2" 40 - 3/4" 40 - 1" 50 - 1/2" 50 - 3/4" 50 - 1" 63 - 1/2" 63 - 3/4" 63 - 1" 63 - 11/4_" 63 - 11/2_" 75 - 1/2" Código 310054 310000 310020 310055 310001 310002 310056 310003 310004 310057 310005 310006 310021 310022 310058 U./Caja 50 50 50 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 15 ØD. 75 - 3/4" 75 - 1" 75 - 11/4_" 75 - 11/2_" 75 - 2" 90 - 1/2" 90 - 3/4" 90 - 1" 90 - 11/4_" 90 - 11/2_" 90 - 2" 110 - 1/2" 110 - 3/4" 110 - 1" 110 - 11/4_" Código 310007 310008 310023 310024 310025 310026 310009 310010 310011 310012 310013 310027 310014 310015 310016 U./Caja 15 15 15 15 15 8 8 8 8 8 8 6 6 6 6 ØD. 110 - 11/2_" 110 - 2" 125 - 3/4" 125 - 1" 125 - 11/4_" 125 - 11/2_" 125 - 2" 140 - 1" 140 - 11/4_" 140 - 11/2_" 140 - 2" 160 - 1" 160 - 11/4_" 160 - 11/2_" 160 - 2" Código 310017 310018 310028 310029 310030 310031 310032 310033 310034 310035 310036 310037 310038 310039 310040 U./Caja 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 4 4 4 4

TE ROSCA HEMBRA

(13)

/14

PROGRAMA DE ACCESORIOS

VARIOS (continuación)

BRIDAS

ACCESORIOS INYECTADOS PE-AD

TAPÓN FINAL TUBO

REDUCCIÓN MACHO-HEMBRA

ØD. 3/4"-1/2" 1"-1/2" 1"-3/4" 1 1/4"-1/2" 1 1/4"-3/4" Código 312082 312097 312083 312098 312099 U./Caja 100 100 100 50 50 ØD. 1 1/4"-1" 1 1/2"-3/4" 1 1/2"-1" 1 1/2"-1 1/4" 2"-1" Código 312084 312100 312101 312085 312102 U./Caja 50 50 50 50 50 ØD. 2"- 1 1/4" 2"- 1 1/2" 2 1/2"-2" 3"-2 1/2" Código 312103 312086 312104 312105 U./Caja 50 50 50 50

BRIDA LOCA ACERO

ØD. 63 75 90 Código 320101 320102 320103 ØD. 110 125 140 Código 320104 320105 320106 ØD. 160 200 250 Código 320107 320109 320110

BRIDA CIEGA ACERO

ØD. 63 75 90 Código 320091 320092 320093 ØD. 110 125 140 Código 320094 320095 920096 ØD. 160 200 250 Código 320097 320099 320100

PORTA BRIDAS PN-10

ØD. 90 110 125 Código 320023 320024 320025 ØD. 140 160 180 Código 320026 320027 320028 ØD. 200 250 Código 320029 320030

(14)

ACCESORIOS INYECTADOS PE-AD (continuación)

TAPÓN PN-10

ØD. 75 90 110 Código 320062 320063 320064 ØD. 125 140 160 Código 320065 320066 320067 ØD. 180* 200 Código 320068 320069 * Manipulado

CODO 45° PN-10

ØD. 75 90 110 Código 320001 320002 320003 ØD. 125 140 160 * Código 320004 320005 320006 ØD. 180 200 * Código 320007 320008 * Manipulado ØD. 75 90 110 Código 320011 320012 320013 ØD. 125 160 200 Código 320014 320016 320018 ØD. 250 Código 320009 ØD. 90 110 125 Código 320212 320113 320114 ØD. 140 160 180 Código 320115 320116 320117 ØD. 200 250 Código 320118 320010

CODO 90° PN-10

TE IGUAL PN-10

ØD. 125-110 160-110 180-160 Código 320084 320086 320088

TE REDUCIDA PN-10

REDUCCIÓN LARGA PN-10

ØD. 90-75 110-90 125-110 Código 320042 320043 320044 ØD. 160-140 180-160 200-180 Código 320046 320047 320048

(15)

/16

PROGRAMA DE ACCESORIOS

ACCESORIOS METÁLICOS

TE ROSCA HEMBRA

ØD. 20 25 32 40 Código 322017 322018 322019 322020 U./Caja 8 6 4 4 ØD. 50 63 75 90 Código 322021 322022 322023 322024 U./Caja 2 2 1 1

TE ROSCA MACHO

ØD. 20 25 32 40 Código 322009 322010 322011 322012 U./Caja 8 6 4 4 ØD. 50 63 75 90 Código 322013 322014 322015 322016 U./Caja 2 1 1 1 ØD. 20 25 32 40 Código 322025 322026 322027 322028 U./Caja 12 10 6 4 ØD. 50 63 75 90 Código 322029 322030 322031 322032 U./Caja 2 2 1 1 ØD. 20 25 32 40 Código 322041 322042 322043 322044 U./Caja 15 12 8 6 ØD. 50 63 75 90 Código 322045 322046 322047 322048 U./Caja 4 2 1 1

CODO IGUAL

CODO ROSCA HEMBRA

TE IGUAL

(16)

ACCESORIOS METÁLICOS (continuación)

CODO ROSCA MACHO

ØD. 20 25 32 40 Código 322033 322034 322035 322036 U./Caja 15 12 8 6 ØD. 50 63 75 90 Código 322037 322038 322039 322040 U./Caja 4 2 1 1 ØD. 20 25 32 Código 322067 322068 322069 U./Caja 20 15 12 ØD. 40 50 63 Código 322070 322071 322072 U./Caja 6 4 2 ØD. 75 90 110 Código 322073 322074 322075 U./Caja 4 2 2 ØD. 20 25 32 Código 322058 322059 322060 U./Caja 20 15 12 ØD. 40 50 63 Código 322061 322062 322063 U./Caja 6 4 2 ØD. 75 90 110 Código 322064 322065 322066 U./Caja 4 2 2

ENLACE ROSCA HEMBRA

ENLACE ROSCA MACHO

ENLACE RECTO

(17)

/18

PROGRAMA DE ACCESORIOS

ACCESORIOS ELECTROSOLDABLES

MANGUITO DE ENLACE

MANGUITO DE CIERRE

ØD. 90 110 125 160 Código 324009 324010 324011 324012 U./Caja 30 24 16 8

CODO A 45°

ØD. 90 110 125 160 Código 324013 324014 324015 324016 U./Caja 10 10 10 10

CODO A 90°

ØD. 90 110 125 160 Código 324017 324018 324019 324020 U./Caja 10 10 10 5

TE IGUAL

ØD. 90 110 125 160 Código 324021 324022 324023 324024 U./Caja 16 10 6 4

(18)

Plásticos Ferro, S.L. fabrica las tuberías

de polietileno FERROPLAST mediante proceso de

extrusión, utilizando la tecnología más avanzada de

transformación y control, cumpliendo los criterios

referentes a características y métodos de ensayo de

la Norma UNE correspondiente.

(19)

SISTEMAS DE UNIÓN

Las tuberías de polietileno pueden unirse mediante soldadura a tope, electrosoldadura o, uniones

mecánicas de plástico o metálicas.

La elección del sistema apropiado depende en cada caso del medio y las condiciones en que vayan

a ser usadas las tuberías, de las características del fluido a conducir y del diámetro.

A/ UNIÓN MEDIANTE SOLDADURA A TOPE

Este sistema se puede utilizar en tuberías de polietileno PE-MD y PE-100, preferentemente a

partir de 90 mm. de diámetro nominal y 4 mm. de espesor.

Limpiar de residuos y grasa la placa calefactora con papel y alcohol.

Colocar la placa calefactora entre ambos tubos y apro-ximarlos a ella, comprobando que hagan buen contacto a lo largo de todo su perímetro.

Calentar ambas superficies manteniendo la presión hasta que toda ella haga buen contacto. A partir de ahí, mantener la plancha sin presión hasta conseguir la altura de bordón necesaria.

Retirar la placa e inmediatamente unir ambos tubos aplicando la presión indicada en la tabla de la máquina para el tubo correspondiente.

Colocar los tubos alineados y sujetarlos mediante las mordazas de la máquina, dejando espacio entre ellos para que pueda actuar la biseladora.

Biselar ambos tubos a la vez y eliminar las virutas generadas.

1 _{Limpiar las superficies a soldar}

de ambos tubos.

2

Enfrentar los tubos y volver a comprobar que estén alineados.

5

7 8

Dejar enfriar la soldadura, teniendo en cuenta que se enfría más rápido por el exterior.

9 TIEMPO t4 t3 tu t2 t1 P2 PRESI Ó N EJERCIDA SOBRE LA SOLDADURA

t1: Tiempo de formación del labio de soldadura. / t2: Tiempo de calentamiento. / tu: Tiempo de cambio de maniobra. / t3: Tiempo de rampa de presión. / t4: Tiempo de enfriamiento.

P1

6 3

4

(20)

B/ UNIÓN MEDIANTE SOLDADURA POR ELECTROFUSIÓN

Este sistema se puede utilizar:

En tuberías de polietileno de cualquier diámetro cuya presión nominal sea 10 ó 16 atm.

En tuberías de polietileno de diámetro mayor o igual a 110 mm. cuya presión nominal sea 6 atm.

Se lleva a cabo mediante el uso de accesorios especiales que llevan incorporadas una o varias

resistencias en su superficie interna y cuyos terminales están ubicados sobre la superficie externa.

Limpiar las superficies de los tubos a soldar.

1 _{Tornear la superficie que estará en contacto con la pieza}

electrosoldable.

2

Introducir todos los tubos que estarán en contacto con la pieza hasta el tope y en sentido longitudinal.

3 _{Conectar los electrodos a los}

polos de la pieza e introducir el código de parámetros que viene adjunto a ésta. La máquina comprueba primero la resistencia de la pieza.

4 _{Dejar enfriar la unión el}

tiempo indicado por la máquina, como mínimo.

5

C/ UNIÓN MEDIANTE ACCESORIO MECÁNICO (FITTINGS)

Por su sencillez, seguridad y rapidez de montaje, es un sistema ideal para las tuberías de

polietileno de Baja Densidad de cualquier diámetro y, para las de Media y Alta Densidad

hasta diámetro 90 mm.

Este sistema está compuesto por un cuerpo que se une al tubo, aro de fijación, junta de

estanqueidad y pieza móvil roscada o atornillada al cuerpo. Debe disponer de cuello

suficiente para el alojamiento de las tuberías

entre el anillo de estanqueidad y el tope de

penetración (como mínimo el 25% del

diámetro nominal de la tubería y nunca menor

de 10 mm).

En el caso de instalaciones no sometidas a

tracción, se pueden emplear accesorios

mecánicos con fijación no metálica o sin

elemento de fijación.

L2 L1

(21)

/22

INSTALACIÓN DE TUBERÍAS EN ZANJA

APERTURA DE LA ZANJA.

La anchura de la zanja estará en función de la profundidad de la misma y del diámetro de la

tubería a instalar. En general, la anchura aconsejable de zanja se puede determinar mediante la

siguiente fórmula:

ASIENTO.

El lecho de la zanja debe estar totalmente libre de cascotes gruesos, piedras y otros objetos con

aristas, realizándose una cama de arena o tierra seleccionada con un espesor de 10 cm. en el caso

de tuberías de diámetros igual o inferior a 110 mm. y de 15 cm. en el caso de diámetros

superiores.

Si hubiera necesidad de abrir nichos, para la colocación de piezas especiales, no deben ser

abiertos hasta el momento de su instalación para asegurar la estabilidad del terreno.

La profundidad de la zanja estará en función de las cargas fijas y móviles y, de las condiciones

particulares de la obra.

En terrenos agrícolas se recomienda un recubrimiento mínimo de 75 cm. por encima de la

generatriz superior del tubo, para evitar su rotura al realizar las labores habituales.

En caso de no existir cargas móviles y, las condiciones térmicas sean favorables, bastará con una

profundidad de 60 cm. sobre la generatriz superior del tubo.

Cuando haya que considerar la existencia de cargas móviles y ausencia de protección sobre la

tubería, se deberán tener en cuenta las especificaciones recogidas en la norma UNE 53331

respecto a sobrecargas verticales.

A (mm) = Diámetro del tubo (mm) + 300 mm.

Cama de arena Relleno Mín: 30 cm Cama de arena Relleno Rellenar hasta coronación con material de excavación FASE III Relleno hasta coronación

de la zanja. FASE II

Relleno: compactación mínima= 95% Proctor Normal

Hmín Cama de arena FASE I Asiento

TENDIDO DE LA TUBERÍA

Se realizará de forma sinuosa para absorber, en parte, las tensiones producidas por las variaciones

térmicas.

En el caso de existir pendientes acusadas, el tendido debe realizarse preferentemente en el sentido

ascendente, previendo puntos de anclaje para la tubería.

Cuando se interrumpe la colocación de tuberías, es aconsejable taponar los extremos de la

instalación para impedir la entrada de cuerpos extraños.

RELLENO

El relleno de la zanja se hará con tierras exentas de piedras, preferentemente a mano, hasta

rebasar 30 cm. por encima de la generatriz superior del tubo, prestando especial atención en la

compactación de la parte lateral de los tubos (compactación del 95% Proctor Normal). El resto del

relleno puede realizarse con material procedente de la excavación.

(22)

Se han de tener en cuenta los siguientes puntos:

La temperatura de la tubería en el momento de la prueba no debe ser superior a 20°C.

Es imprescindible que las soldaduras se hayan enfriado completamente.

Todos los accesorios deberán estar instalados en su posición definitiva y la tubería

convenientemente anclada en todos los cambios de dirección y puntos fijos.

La diferencia de presión, entre el punto más alto y el más bajo del tramo a chequear, debe ser

inferior al 10% de la presión de prueba.

La presión hidrostática interior para la prueba en zanja, no debe sobrepasar de 1,4 veces la

presión máxima de trabajo de la tubería, en el punto más bajo del tramo.

Los extremos del tramo a probar deben cerrarse con piezas que se anclarán debidamente y que

sean fácilmente desmontables posteriormente para la continuación del montaje.

Las válvulas del tramo deben permanecer abiertas durante la ejecución de la prueba.

Se realizará el llenado por el punto más bajo siempre que sea posible. Si se efectuase por otro más

alto habría que hacerlo lentamente, facilitando la salida del aire.

Durante el llenado de la tubería, las ventosas situadas en los puntos altos deben permanecer

también abiertas.

En el punto más alto del tramo en prueba se colocará un grifo de purga para expulsión del aire y

para comprobar que todo el sistema se encuentra lleno de agua.

El equipo de presión para la prueba se situará en el punto más bajo del tramo de prueba.

PRUEBA DE PRESIÓN EN OBRA

La prueba se considera satisfactoria si, a los 30 minutos de tener sometido el tramo a la presión

de prueba, no se ha producido un descenso de ésta superior a:

P

5

(23)

/24

PUESTA EN SERVICIO DE LA INSTALACIÓN

Como operaciones previas a la puesta en servicio de la instalación, se deben realizar una limpieza

y desinfección de la red.

LIMPIEZA

La limpieza tiene por objeto la eliminación de cuerpos extraños (material de zanja, grava, etc.),

procedentes de la puesta en obra, mediante la circulación de agua.

Se realiza por sectores y con una velocidad de circulación no superior a 0,75 m/s.

DESINFECCIÓN

Le desinfección se lleva a cabo introduciendo cloro en la red, previamente llena de agua, aislada y

con las descargas cerradas.

Se introduce el cloro a través de una boca de aire y en cantidad suficiente para que en el punto más

alejado de esta se consiga una cantidad de cloro residual de 25 mg/l. Después de 24 horas, la

cantidad de cloro residual en dicho punto debe ser superior a 10 mg/l.

Una vez efectuada la desinfección, se abrirán las descargas y se hará circular de nuevo agua hasta

que se obtenga un valor de cloro residual inferior a 1 mg/l.

Se aconseja efectuar un análisis bacteriológico una vez concluida la desinfección de la red.

PUESTA EN SERVICIO

Para ello se necesita: poner en carga y conectar a otras redes.

Poner en carga

Se realiza el llenado de la red por el punto más bajo de la misma y, con una velocidad pequeña

para facilitar la expulsión del aire.

Se dará por completado el llenado de la red cuando por la boca de aire más alta ya no salga aire

y sí agua. Entonces, al cerrar la boca de aire, la red alcanzará la presión de servicio.

Conectar a otras redes

Cuando deban conectarse dos redes, se pondrán en carga cada una independientemente. A

continuación se abrirá una válvula de comunicación para igualar presiones y posteriormente se

abrirán todas las demás válvulas de conexión.

(24)

EJEMPLOS DE CÁLCULO CON TUBERÍAS DE PRESIÓN

CÁLCULO TEÓRICO

Ejemplo 1:

Se dispone de un depósito situado a cota 160 m, desde el que se desea enviar un caudal de 15 l/s a otro depósito situado a una cota de 290 m. Suponiendo que el nivel en el depósito situado a menor cota permanece constante e igual a 10 m, calcular:

a) Diámetro de tubería necesario. b) Presión nominal de la tubería.

c) Potencia requerida en la bomba situada a la salida del depósito inferior. (rendimiento conjunto bomba-motor η=75%)

Nota: Se despreciarán las pérdidas de carga localizadas.

Solución:

Se adoptará como velocidad recomendable de circulación: Esquema: Hb b Ha a B 10 m H 130 m ∆h 1.000 m v= 0,6 m/s

Por lo tanto, la sección interior de la tubería vendrá dada por:

S= Q Q= v x S

v

Para este diámetro, sólo se puede utilizar tuberías de P.E.-100.

Dado que el desnivel existente es de 120 m, parece claro que la bomba debe tener como mínimo una presión al comienzo de la impulsión, de 12 atm. Luego adoptaremos como presión nominal de la tubería, 16 atm.

La tubería más adecuada parece ser:

D=178,45 mm S=

π

•D 2 4 Q= 15 l/s= 0,015 m3_/s S= 0,015= 0,025 m2_{= 25.000 mm}2 0,6

(25)

/26

Resultados:

Necesitamos conocer el valor real de la velocidad de circulación:

Calculamos ahora el valor de las pérdidas de carga que se producen a lo largo de la conducción. Utilizamos la fórmula de Manning:

Si la longitud de la tubería es de 1.000 metros, la pérdida de carga continua total será:

Significa esto que la bomba debe dar un caudal de 15 l/s con una presión manométrica al inicio de la impulsión de:

(Generalmente, el término correspondiente a la energía cinética se suele despreciar si la velocidad es baja, como ocurre en este caso.)

La potencia requerida de la bomba será:

donde:

γ

= peso específico del agua (1000 Kg/m3_);

η

= rendimiento conjunto bomba-motor

∆h=1000•2,2895•10-3_{= 2,28 m} H=130-10+∆h H=130-10+2,28= 122,28 m a) Ø 200 mm P.E.-100 b) Pn=16 atm c) Pt=32,61 C.V. v= Q S S=

π

•(163,6) = 21010,49 mm2_{= 0,02101 m}2 2 4 v= 0,015 = 0,71 m/s 0,02101

R_H= , donde P= perímetro interior

S= 0,02101 m2 P=

π

•D=

π

•0,1636= 0,5137 m S P R_H= 0,02101 = 0,0409 m 0,5137 v2_•n2 R_H4/3 J= ; n= 0,008 J= 0,71 = 2,2895•10-3_m/m= 2_•0,0082 0,04094/3 0,228 m 100 m Pt= 1000•0,015•122,28 = 32,61 C.V. (75•0,75) Pt=

γ

•Q•H (

η

•75) (C.V.)

(26)

Ejemplo 2:

Se dispone de un depósito situado a cota 350 m, desde el que se desea enviar un caudal de 40 l/s a un punto de la conducción situado a cota de 320 m, mediante una tubería de 3000 m de longitud. Suponiendo que el nivel en el depósito permanece constante e igual a 8 metros, calcular:

a) Diámetro de tubería necesario.

Solución:

Si la longitud de tubería es de 3000 m, entonces la pérdida de carga por unidad de longitud será:

El valor de J vendrá dado por: Esquema:

∆

h= 350 + 8 - 320= 38 m

(1)

Puesto que v (velocidad) se calcula según:

J= 38 = 1,26•10-2_m/m 3000 J= v ; n= 0,008 2_•n2 R_H4/3 Q

(27)

/28

Por lo que si Q= 40 l/s= 0.04 m3_{/s, entonces:}

Obtenemos que el valor necesario de diámetro interior de tubería debe ser D=171,99 mm. Se deduce que la tubería necesaria será de P.E.-100.

Puesto que el nivel de agua en el depósito permanece en 8 metros, entonces será suficiente con una tubería de presión nominal 6 atm. Veamos qué tubería tiene un diámetro interior de valor más aproximado al calculado:

180-6 atm: Dint= 166,2 mm

Esta será la tubería necesaria. El caudal que circulará por la tubería será el correspondiente a este diámetro. Haciendo uso de la fórmula (6) tendremos:

Despejando el valor de Q, tendremos:

Q= 0,036 m3_/s

Para este caudal, la velocidad de circulación del agua dentro de la tubería será de: y R_Htoma el valor:

y:

Tendremos que combinando las cinco expresiones anteriores, el valor de J se calcula como: (3) (4) P=

π

•D (5) (6)

Resultado:

a) Ø 180 mm - 6 atm P.E.-100 R_H= S P S=

π

•D2 4 J= 10,30•Q2•n2 D16/3 D=

(

10,30•0,04 2_•0,0082 1,26•10-2

)

3/16 = 0,17199 m 1,26•10-2₌ 10,30•Q 2_•0,0082 (0,1662)16/3 v= Q S S=

π

•0,1662 = 0,0216 m2 2 4 v= 0,036 = 1,66 m/s 0,0216 S=

π

•D 2 4

(28)

Ejemplo 1:

Se dispone de un depósito situado a cota 160 m, desde el que se desea enviar un caudal de 15 l/s a otro depósito situado a una cota de 290 m. Suponiendo que el nivel en el depósito situado a menor cota permanece constante e igual a 10 m, calcular:

a) Diámetro de tubería necesario. b) Presión nominal de la tubería.

c) Potencia requerida en la bomba situada a la salida del depósito inferior. (rendimiento conjunto bomba-motor η=75%)

CÁLCULO APROXIMADO

A continuación se resuelven los dos ejemplos anteriores haciendo uso de los ábacos.

Dado que el desnivel existente es de 120 m, parece claro que la bomba debe tener como mínimo una presión al comienzo de la impulsión de 12 atm. Luego adoptaremos como presión nominal de la tubería, 16 atm.

Si en la ruleta Caudal-Diámetro-Velocidad fijamos el indicador de caudales en 15 l/s, leeremos:

• Para los diámetros comprendidos entre 20 y 63 mm, las velocidades son muy elevadas (para 63x3,8 la velocidad es superior a 6 m/s).

• Para los diámetros superiores a 63 mm, la tubería indicada es 200x11,9. Pero esta tubería se corresponde a la de presión nominal 10 atm. Luego nos queda como alternativa la tubería de 200 x18,2 (16 atm) y la tubería 180x6,9 (6 atm). Lógicamente, la solución será:

Como se puede ver en la propia ruleta, el valor de la velocidad es algo superior a 0,6 m/s. Adoptaremos

Ø=200 mm e=18,2 mm Pn=16 atm v=0,7 m/s

Si la longitud de la tubería es de 1.000 metros, la pérdida de carga continua total será:

∆h=1000•2,3•10-3_{=2,3 m}

Significa esto que la bomba debe dar un caudal de 15 l/s con una presión manométrica al inicio de la impulsión de:

H=120+2,3=122,3 m=12,23 atm=12,23 kg/cm2 La potencia requerida de la bomba será:

Calculamos ahora el valor de las pérdidas de carga que se producen a lo largo de la conducción. Utilizamos la ruleta Caudal-Diámetro-Pérdidas de carga, fijando el lector de caudales en 15 l/s. Para la tubería de 200 x18,2 (16 atm), obtenemos un valor de pérdidas de carga de:

donde:

γ

= peso específico del agua (1000 Kg/m3_);

η

= rendimiento conjunto bomba-motor

Resultados:

a) Ø 200 mm

b) Pn=16 atm

Solución:

Se adoptará como velocidad recomendable de circulación:

v=0,6 m/s J= 0,23 m = 0,0023 m/m 100 m Pt= 1000•0,015•122,3 = 32,61 C.V. (75•0,75) Pt=

γ

•Q•H (

η

•75) (C.V.)

(29)

/30

Ejemplo 2:

Se dispone de un depósito situado a cota 350 m, desde el que se desea enviar un caudal de 40 l/s a un punto de la conducción situado a cota de 320 m, mediante una tubería de 3000 m de longitud. Suponiendo que el nivel en el depósito permanece constante e igual a 8 metros, calcular:

a) Diámetro de tubería necesario.

Solución:

En este caso, la pérdida de carga deberá ser igual al desnivel existente entre la superficie libre del depósito y el punto de desagüe. Por lo tanto:

∆h= 350 - 320 + 8= 38 m

Si la longitud de tubería es de 3000 m, entonces la pérdida de carga por unidad de longitud será:

Como el nivel del depósito se encuentra a 8 m respecto de la entrada de la tubería, tomaremos como valor de presión nominal de la tubería, 6 atm.

En la ruleta Caudal-Diámetro-Pérdidas de carga, si fijamos el lector de caudales en 40 l/s, y tenemos que las tuberías más adecuadas son:

Pero es suficiente con 6 atm. En la misma ruleta observamos que si situamos el indicador de la tubería de 180•6,9 sobre la pérdida de carga de 1,26 m/100m, el caudal que circulará será aproximadamente 40 l/s:

Q= 40 l/s

v= 1,8 m/s

Para este caudal, la velocidad de circulación del agua para la tubería 180-6 será la calculada en la ruleta Caudal-Diámetro-Velocidad, situando el indicador de caudales en 40 l/s:

Resultado:

a) Ø 180 mm - 6 atm

FACTORES DE CONVERSIÓN DE UNIDADES

J= 38 =1,26•10-2_m/m= 3000 1,26 m 100 m 180•6,9 (6 atm) 200•18,2 (16 atm)

(30)

RULETAS DE CÁLCULO PARA SISTEMAS DE PRESIÓN EN POLIETILENO

VELOCIDAD

/ CAUDAL / DI

ÁMETRO

x ESPESOR

PÉ

RDIDAS DE CARGA / CAUDAL / DI

ÁMETRO

x ESPESOR

Ábaco

Polietileno 1

Ábaco

Polietileno 2

(31)

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