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Clculos en la instalacin de agua y desage para una planta procesa-dora de leche

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  • SISTEMA DE AGUA

    El sistema hidrulico consistir en el circuito ms simple posible, ya que no hay grandes

    requerimientos de presiones en el sistema. Por tal motivo, el sistema consistir en un pozo de

    almacenamiento y una bomba de alimentacin. Segn el Reglamento Nacional de

    Edificaciones, se deber tener pozos de almacenamiento para el sistema de agua para el

    consumo humano, junto con el sistema de agua de procesos.

    Consideraciones y recomendaciones generales:

    Se utilizaran tuberas de PVC por su bajo costo y las siguientes propiedades fsicas y qumicas:

    No acepta incrustaciones, conservando inalterable su capacidad de conduccin.

    Bajo coeficiente de friccin y prdida de carga.

    Livianos y fciles de transporte.

    Instalacin sencilla, rpida y econmica.

    No se oxida ni se corroe, gran resistencia a la accin de sueles y aguas agresivas.

    Excelente aislante elctrico, resistente a la corrosin galvnica y electroltica.

    No txica, no transmite olor ni sabor.

    En general, el Reglamento Nacional de Edificaciones recomienda lo siguiente:

    La profundidad del medidor debe ser de 1 metro.

    Para estimar los dimetros de tuberas utilizar el mtodo de hunter para tuberas de caudal

    desconocido.

    La presin esttica mxima permisible: 50 mca (0.490 MPa).

    Presin mnima de salida de los aparatos sanitarios: 2 mca (0.020 MPa).

    Distancia del desage: 0.5 m horizontal, mnimo sobre 15 cm.

    El sistema cuenta con una disposicin de accesorios que evita el golpe de ariete.

  • Caudales y dimensionamiento de tuberas

    Calculo de lavatorios, grifos, urinarios, inodoros:

    Se utilizara el mtodo de Hunter que plantea unidades de gasto por cada ramal de tubera para

    estimar dimetros. En los anexos de Normas Sanitarias en Edificaciones (N.S.E.), artculo

    S.222.3.01, se puede encontrar la informacin necesaria para estos clculos.

    Se determina las unidades de gasto:

    Tabla 1 Unidades de gasto para el clculo de la distribucin de agua en los edificios

    (aparatos de uso pblico)

    Fuente: Instalaciones Sanitarias en Edificaciones

  • Con las UG se calcula los gastos probables en l/s

    Tabla 2 Gastos probables para aplicacin de mtodo de hunter (L/seg)

    Fuente: Instalaciones Sanitarias en Edificaciones

    Para el caudal hallado con la tabla anterior, se recomienda un rango de dimetros de tuberas.

    Estas recomendaciones se encuentran en la tabla siguiente:

  • Tabla 3 Dimetros recomendados segn diferentes tipos de caudal

    Fuente: Instalaciones Sanitarias

    Determinacin del caudal y dimensionamiento de las tuberas

    Para inodoros con tanque, duchas y urinarios con vlvula semiautomtica, se

    puede ver en el Anexo 2 que el consumo es de 5,4 y 5 UG respectivamente. En base a

    la tabla del Anexo 3 se puede ver que el consumo estimado ser de Q=0,23 l/s, 0.18 l/s

    y 0,23 l/s entonces se puede estimar que el tamao de las tuberas para estos

    accesorios es de 1/2.

    Para lavatorios corrientes, del Anexo 2 se puede observar que el consumo ser de 2

    UG, con un caudal estimado de Q=0.08 l/s, entonces se puede estimar que el tamao

    de las tuberas para los lavaderos es de 1/2.

    Para grifos de zona de lavado se est estimando en base a la opcin lavaderos de

    ropa, que consume 6 UG segn el Anexo 2 y con un caudal de Q=0.25 l/s. Para este

    caudal la tabla 3 indica que se debe utilizar una tubera con dimetro de 3/4.

  • El siguiente cuadro resume los caudales y dimetros seleccionados hasta el momento. Los

    ramales y sub-ramales se han calculado sumando los caudales de cada seccin y

    relacionndolos con la ecuacin del caudal y la velocidad calculada y se han seleccionado los

    dimetros ms comerciales.

    UG GASTO

    INODORO TANQUE A 5 0.23

    URINARIO VALVULA B 5 0.91

    LAVATORIO C 2 O.08

    DUCHA D 4 0.18

    LAVADERO COCINA RESTAURANT E 4 0.18

    LAVADERO DE ROPA F 6 0.94

    ZONA 1 UG GASTO DIAMETRO

    BANOS- VESTIDOR VARONES

    G 3*A+2*B 25 0.67 1''

    H 5*C 10 0.34 3/4''

    I 5*D 20 0.54 3/4''

    BANOS-VESTIDOR MUJERES

    J 4*A 20 0.54 3/4''

    K 5*C 10 0.34 3/4''

    L 4*D 16 0.46 3/4''

    LABORATORIO M 1*F 6 0.25 3/4''

    LAVADO MOLDES N 2*F 12 0.38 3/4''

    AGUA SALMUERA O 2*F 12 0.38 3/4''

    LAVADO PORONGOS P 4*F 24 0.5 3/4''

    ZONA TRATAMIENTO LECHE Q 2*F 12 0.38 3/4''

    LAVADO TANQUE REFRIGE. R 2*F 12 0.38 3/4''

    LIMPIEZA AMBIENTE S 1*F 6 0.25 3/4''

    UG GASTO DIAMETRO

    ZONA 1 BAO-VESTIDOR HOMBRE 55 1.19 1''

    BAO-VESTIDOR MUJER 46 1.13 1''

    ZONA DE TRATAMIENTO 12 0.38 3/4''

    LABORATORIO 6 0.61 3/4''

    LAVADO MOLDES 12 0.38 3/4''

    AGUA SALMUERA 12 0.38 3/4''

    LAVADO TANQUE REFRIGERACION 12 0.38 3/4''

    LAVADO PORONGOS 24 0.5 3/4''

    LIMPIEZA AMBIENTE 6 0.25 3/4''

    TOTAL 185 2.33 1 1/2''

  • UG GASTO DIAMETRO

    RAMAL 1 G+H+I 55 1.19 1''

    RAMAL 2 J+K+L 46 1.03 1''

    RAMAL 3 R1+R2+R4+R5+R6 185 2.33 1 1/2''

    RAMAL 4 R+P+S 42 0.95 1''

    RAMAL 5 M+N+O 30 0.75 1''

    RAMAL 6 Q 12 0.38 3/4''

    Diagrama referencial de los ramales ZONA 1

  • Clculo de bombas alimentadoras a los sistemas de agua para el consumo humano y

    maquinaria

    Clculo realizado para el Ramal 3

    Caudal total: 0.00233 m3/s

    Dimetro = 1 1/2 pulgadas = 0.0381 m

    Recalculando la velocidad:

    V 2.05 m/s , cumple con la recomendacin de la norma (Tabla).

    Calculando el nmero de Reynolds:

    Dnde:

    v = viscosidad cinemtica del fluido, siendo para nuestro caso:

    v = 0.8 x 10-6 N.s/m2 (T= 30 C)

    Re

    Agua

    T(C) 30

    v( N.s/m2 ) 0,800 10-6

    Se obtiene:

    D(pulg) D(m) Q(m3/s) Re

    RAMAL 3 1 1/2 0,0381 0,00233 9.8E+04

    Entonces:

    Considerando un valor de rugosidad absoluta (K) igual a 0.0015 mm para PVC

    El valor de la rugosidad relativa es:

  • Por lo tanto el coeficiente de friccin es:

    Una vez conocido el coeficiente de friccin es posible calcular el valor de las prdidas en la

    tubera. Del diagrama de Moody.

    RAMAL 3 0,00004 0,018

    Clculo de prdidas:

    Para este clculo se tomar la rama del sistema de tuberas que est ms alejada de la bomba,

    es decir para la rama de tubera ms larga y que presenta mayor cantidad de accesorios.

    La longitud total equivalente ser 38.5 m para d=1 1/2 pulgadas (0.0381 m)

    Clculo de prdidas usando el mtodo de las longitudes equivalente:

    Datos:

    V = 2.05 m/s

    g = 9.81 m/s2

    d = 0.0381 m

    Luego del clculo se obtiene:

    hw total = 3.87 m

  • TABLA CON LAS PERDIDAS EN LOS RAMALES ZONA 1:

    ZONA 1 UNIDADES G H I

    CAUDAL m3/s 0.00067 0.00034 0.00054

    DIAMETRO m 0.0254 0.01905 0.01905

    VISCOSIDAD CINEMATICA m2/s 0.0000008 0.0000008 0.0000008

    VELOCIDAD m/s 1.32293258 1.192883579 1.894579801

    REYNOLDS 42003.1095 28405.54022 45114.68152

    RUGOSIDAD ABSOLUTA mm 0.0015 0.0015 0.0015

    RUGOSIDAD RELATIVA 5.9055E-05 7.87402E-05 7.87402E-05

    COEFICIENTE FRICCION 0.021 0.022 0.019

    LONGITUD TUBERIA m 7.7 7.8 8.2

    HPERDIDAS m.c.a 0.56787497 0.653310173 1.496233162

    RAMAL 1 J K L RAMAL 2 R

    0.00119 0.00054 0.00034 0.00046 0.00103 0.00038

    0.0254 0.01905 0.01905 0.01905 0.0254 0.01905

    0.0000008 0.0000008 0.0000008 0.0000008 0.0000008 0.0000008

    2.348489545 1.8945798 1.19288358 1.613901312 2.032726245 1.333222823

    74564.54307 45114.6815 28405.5402 38431.025 64539.05829 31747.36848

    0.0015 0.0015 0.0015 0.0015 0.0015 0.0015

    5.90551E-05 7.874E-05 7.874E-05 7.87402E-05 5.90551E-05 7.87402E-05

    0.019 0.022 0.025 0.021 0.019 0.022

    3.9 7.4 6.04 6.8 3.9 2.8

    0.820092331 1.56345802 0.57488249 0.995149144 0.614388782 0.292949127

    P S RAMAL 4 M N O

    0.0005 0.00025 0.00095 0.00025 0.00038 0.00038

    0.01905 0.01905 0.0254 0.01905 0.01905 0.01905

    0.0000008 0.0000008 0.0000008 0.0000008 0.0000008 0.0000008

    1.75424056 0.87712028 1.874844595 0.877120278 1.33322282 1.33322282

    41772.8533 20886.4266 59526.3159 20886.42663 31747.3685 31747.3685

    0.0015 0.0015 0.0015 0.0015 0.0015 0.0015

    7.874E-05 7.874E-05 5.90551E-05 7.87402E-05 7.874E-05 7.874E-05

    0.022 0.023 0.019 0.023 0.02 0.02

    5.5 17.6 25 3.4 7.9 12.7

    0.99625309 0.83322986 3.350359732 0.160964859 0.75139549 1.20793958

  • RAMAL 5 RAMAL 6 RAMAL 3

    0.00075 0.00038 0.00233

    0.0254 0.01905 0.0381

    0.0000008 0.0000008 0.0000008

    1.48014047 1.33322282 2.043690249

    46994.4599 31747.3685 97330.74809

    0.0015 0.0015 0.0015

    5.9055E-05 7.874E-05 3.93701E-05

    0.021 0.023 0.018

    2 18.2 38.5

    0.18463857 1.99072248 3.872036133

    Seleccin del tanque hidroneumtico (ZONA 1)

    Con los valores obtenidos en los clculos anteriores, se procede a seleccionar el tanque

    hidroneumtico.

    Del desarrollo de la tabla de prdidas, se obtiene lo siguiente:

    PERDIDAS TOTALES

    20.93 mH2O

    30 PSI

    Datos

    P=20.93 mH2O= 29.8= 30 PSI

    Q =2.33 l/s

    Con estos datos se selecciona el tanque hidroneumtico de la siguiente tabla:

  • El tanque hidroneumtico seleccionado es el modelo 1M 1B CH-62 MULTI H-402 1.0 M/T.

    Donde la potencia del motor es de 1 HP y las especificaciones del tanque CH-62 son las

    siguientes:

  • Es importante sealar que se ha de considerar la instalacin de una bomba