MEMORIA DE CALCULO SISTEMAS DE BOMBEO HIDRONEUMATICO HIDRONEUMATICO Y ALMACENAMIENTO DE AGUA POTABLE BALNEARIO MUNICIPAL PUNTARENAS Juan Felipe Cerdas Marín Ingeniero Mecánico IM-19129 Fecha: 29-Jul-09
1. SISTEMA DE ALMACENAMIENTO
#1
1.1 1.1 Are Areaa de de Ser Servi vici cio: o:
- Res Resta taur urant antee pri primer mer nivel nivel - Restaurante segundo nivel
1.2 Tipo Tipo de utili utilizac zacion ion::
- Resta Restaura urante ntes, s, bares bares y simil m ilares a res
1.3 Criterios (Tabla 4.1: Código de instalaciones hidráulicas CFIA) i. ii.
25 Litros/día por cliente 50 Litros/día por m2 de área útil (en ningún caso la dotación será menor de 2000 Litros/día)
1.4 Cálculo del Almacenamiento Requerido Numero de clientes pico por dia Almacenamiento Requerido por dia: Período de Retención: Capacidad de almacenamiento:
1 50 3 750 1 3.75
Litros días m3
1.5 Selección de equipo Cantidad Refe Refere renc ncia ia::
2 unidades Tanq Tanque ue clásic á sicoo Est Están ánda darr Rot Rotop opla lass par paraa 250 25000 lit litro ros. s. Cara Caract cter erís ísti ticas c as a con conti tinuac n uaciión. ón.
Volumen Nominal (lts)
2500
Volumen Máximo (lts)
2580
Altura (cm)
160
Diámetro (cm)
155
Conexiones de Salida
2" Lateral
Diámetro Boca
18"
Válvula
3/4"
Flotante
Nº 7
Filtro de Sedimentos
Si
2. SISTEMA DE BOMBEO # 1 2.1 Caudal máximo probable Se utiliza el método de Hunter, basado en el cálculo de probabilidades y en observaciones de tipo empírico, el cual otorga porcentajes de consumo a cada aparato sanitario que funciona intermitentemente. Dichos porcentajes consideran el gasto promedio requerido por el accesorio, la duracion normal de cada uso del accesorio, y la frecuencia de uso del mismo, y se miden mediante las llamadas "unidades de accesorio de consumo de agua". La unidad accesorio es un factor escogido de forma que las cargas, producto de diferentes clases de accesorios y sus condiciones de servicio, puedan ser expresadas apoximadamente como múltiplos de ese factor. A continuación se muestra la tabla de unidades accesorio e specífica para este proyecto. (Código de Instalaciones Hidráulicas CFIA. Anexo 1) 2.2 Tabla de Unidades Accesorio Especifica para el Proyecto
Cantidad 2 5 3 14 14 3 6 8
Accesorios utilizados en el Área de Servicio Ducha Fregadero Ice maker Inodoro con Fluxómetro (Público) Lavatorio (Público) Llaves de riego Orinal Pileta de Servicio
Unidades Accesorio (FU) Agua Fria Agua Cal. Total 3 3 4 3 3 4 1 0 1 10 0 10 2 0 2 2 0 2 3 0 3 2.25 2.25 3 Total FU para el proyecto
Total Proyecto 8 20 3 140 28 6 18 24 247
2.3 Relación entre caudal y unidades accesorio De acuerdo con la tabla A2 del código de Instalaciones e hidráulicas en edificios, se tiene que:
Unidades Sistemas con Fluxómetro Accesorio Demanda (L/s) 247
6.37
Con esto, el caudal máximo probable instantáneo es de:
Q=
101.0
gpm
2.4 Dimensionamiento de la Red de Distribución. Velocidades y pérdidas de fricción La velocidad máxima será de 3,0 m/s en redes de distribución de acuerdo a la Reglamentación del AyA y la velocidad mínima será de 0.60 m/s para evitar la sedimentación de partículas. Las pérdidas por fricción a velocidades máximas entre 0.10 y 0.20 m /m lineal. Pérdidas máximas recomendadas seg ún art. 6.3.2 Código de Instalaciones Hidráulicas del CFIA 1996.
2.5 Pérdidas de presión en ruta crítica. Considerando el caudal que pasa por cada tramo se utilizó la fórmula de Hazan W illiams para determinar el coeficiente de fricción en los tramos de tuberia recta. La pérdida por fricción en accesorios se calculó mediante el método de las 2K. A continuación los resultados. Parámetros Tramo #1 Longitud(m) 3.45 ø nom (mm) 25.00 ø int (mm) 29.50 C 140.00 FU 10.00 Q(gpm) 29.71 v(m/s) 2.74 Re 100601.87 hfTR(m) 1.03 hfAcc(m) 2.30 hf(m) 3.33
Tramo #2 0.60 50.00 53.20 150.00 20.00 32.65 0.93 61304.35 0.01 0.02 0.03
Tramo #3 0.30 50.00 53.20 150.00 23.00 33.52 0.95 62953.02 0.01 0.02 0.03
Tramo #4 0.30 50.00 53.20 150.00 33.00 36.44 1.03 68424.93 0.01 0.02 0.03
Tramo #5 0.65 50.00 53.20 150.00 36.00 37.31 1.06 70059.45 0.01 0.03 0.04
Tramo #6 0.30 50.00 53.20 150.00 39.00 38.18 1.08 71690.73 0.01 0.03 0.03
Tramo #7 Tramo #8 Tramo #9 0.50 0.80 0.60 50.00 50.00 50.00 53.20 53.20 53.20 150.00 150.00 150.00 49.00 59.00 69.00 41.06 43.93 46.77 1.17 1.25 1.33 77105.12 82484.15 87828.24 0.01 0.02 0.02 0.03 0.12 0.04 0.04 0.15 0.06
Tra mo #1 0 Tram o # 11 Tra mo #1 2 Tram o # 13 Tra mo #1 4 Tram o #15 Tram o # 16 Tra mo #1 7 Tram o # 18 Tra mo #1 9 0.40 0.20 2.15 2.15 1.66 2.75 7.51 9.31 2.00 5.25 50.00 50.00 50.00 50.00 50.00 50.00 50.00 50.00 63.00 63.00 53.20 53.20 53.20 53.20 53.20 53.20 53.20 53.20 64.40 64.40 150.00 150.00 150.00 150.00 150.00 150.00 150.00 150.00 150.00 150.00 79.00 89.00 97.00 108.00 123.25 125.25 127.25 166.25 175.25 247.00 49.60 52.41 54.64 57.70 61.90 62.44 62.99 73.52 75.92 94.57 1.41 1.49 1.55 1.64 1.76 1.77 1.79 2.09 1.47 1.83 93137.85 98413.40 102609.61 108344.69 116230.07 117258.64 118285.93 138066.70 117771.17 146700.95 0.02 0.01 0.10 0.11 0.10 0.16 0.45 0.74 0.07 0.26 0.05 0.17 0.19 0.21 0.25 0.31 0.48 1.92 0.14 2.93 0.06 0.18 0.29 0.32 0.34 0.47 0.93 2.66 0.21 3.19 2.6 Punto de Operación de la Bomba Se obtiene entonces los siguientes resultados: Restaurante
Ruta: Inodoro para discapacitados, baño de hombres. Primer nivel. hf(m) Pérdidas por frición 12.39 hdesc(m) Presión final de descarga 21.09 hy,agua(m) Diferencia de altura 8.00 VRP (m) Válvula Reg. de Presión 3.52 H(m) Caida de presión 45.00 H(ft) Caida de presión 147.64 H(psi) Caida de presión 64.00 Q(gpm) Caudal de la Bomba 101
2.7 Selección del equipo Marca: Serie:
Bell&Gossett 1531 1-1/4AC
A continuación la curva de operación del sistema.
3. TANQUE HIDRONEUMÁTICO #1 3.1 Acceptance Vol. Uso comercial, a 100 gpm, se requiere un AV de: Período de operación de la bomba: Actual Acceptance Volume
AV= t= AAV=
22 15 11
galones min galones
Presión Inicial: Presión Final:
Po= P1=
40 65
psi psi
3.3 Draw Down Coefficient
Dd=
0.314
3.2 Rango de Presurización
3.4 Volumen Requerido del Tanque: Volumen:
V=
35
galones
5. SISTEMA DE ALMACENAMIENTO
#2
5.1 Area de Servic io:
- Servic ios Sanit arios - Vestidores - Servicios Sanitarios - Piscina
5.2 Tipo de utilizacion:
- Instala ciones deportivas y baños públic os
5.3 Criterios (Tabla 4.1: Código de instalaciones hidráulicas CFIA) i.
50
Litros/día por persona
5.4 Cálculo del Almacenamiento Requerido Numero de clientes pico por dia Almacenamiento Requerido por dia: Período de Retención: Capacidad de almacenamiento:
50 2500 1 2.5
Litros días m3
5.5 Selección de equipo Cantidad Referencia:
1 unidade Tanque clá sico Estándar Rotoplas para 2500 litros. Característic as a contin uación.
Volumen Nominal (lts)
2500
Volumen Máximo (lts)
2580
Altura (cm)
160
Diámetro (cm)
155
Conexiones de Salida
2" Lateral
Diámetro Boca
18"
Válvula
3/4"
Flotante
Nº 7
Filtro de Sedimentos
Si
6. SISTEMA DE BOMBEO # 2 6.1 Caudal máximo probable Se utiliza el método de Hunter, basado en el cálculo de probabilidades y en observaciones de tipo empírico, el cual otorga porcentajes de consumo a cada aparato sanitario que funciona intermitentemente. Dichos porcentajes consideran el gasto promedio requerido por el accesorio, la duracion normal de cada uso del accesorio, y la frecuencia de uso del mismo, y se miden mediante las llamadas "unidades de accesorio de consumo de agua". La unidad accesorio es un factor escogido de forma que las cargas, producto de diferentes clases de accesorios y sus condiciones de servicio, puedan ser expresadas apoximadamente como múltiplos de ese factor. A continuación se muestra la tabla de unidades accesorio e specífica para este proyecto. (Código de Instalaciones Hidráulicas CFIA. Anexo 1) 6.2 Tabla de Unidades Accesorio Especifica para el Proyecto
Cantidad 26 1 32 36 8
Accesorios utilizados en el Área de Servicio Ducha Fregadero Inodoro con Fluxómetro (Público) Lavatorio (Público) Orinal
Unidades Accesorio (FU) Agua Fria Agua Cal. Total 3 0 3 3 0 3 10 0 10 2 0 2 3 0 3 Total FU para el proyecto
Total Proyecto 78 3 320 72 24 497
6.3 Relación entre caudal y unidades accesorio De acuerdo con la tabla A2 del código de Instalaciones e hidráulicas en edificios, se tiene que:
Unidades Sistemas con Fluxómetro Accesorio Demanda (L/s) 497
9.02
Con esto, el caudal máximo probable instantáneo es de:
Q=
143.0
gpm
6.4 Dimensionamiento de la Red de Distribución. Velocidades y pérdidas de fricción La velocidad máxima será de 3,0 m/s en redes de distribución de acuerdo a la Reglamentación del AyA y la velocidad mínima será de 0.60 m/s para evitar la sedimentación de partículas. Las pérdidas por fricción a velocidades máximas entre 0.10 y 0.20 m /m lineal. Pérdidas máximas recomendadas seg ún art. 6.3.2 Código de Instalaciones Hidráulicas del CFIA 1996.
6.5 Pérdidas de presión en ruta crítica. Considerando el caudal que pasa por cada tramo se utilizó la fórmula de Hazan W illiams para determinar el coeficiente de fricción en los tramos de tuberia recta. La pérdida por fricción en accesorios se calculó mediante el método de las 2K. A continuación los resultados. Parámetros Tramo #1 Longitud(m) 3.51 ø nom (mm) 25.00 ø int (mm) 29.50 C 140.00 FU 10.00 Q(gpm) 29.71 v(m/s) 2.74 Re 100601.87 hfTR(m) 1.05 hfAcc(m) 2.30 hf(m) 3.34
Tramo #2 0.97 38.00 42.60 150.00 20.00 32.65 1.44 76558.48 0.05 0.05 0.10
Tramo #3 0.97 38.00 42.60 150.00 30.00 35.57 1.57 83405.57 0.06 0.06 0.12
Tramo #10 Tramo #11 Tramo #12 5.80 17.50 2.00 63.00 63.00 75.00 64.40 64.40 78.40 150.00 150.00 150.00 170.00 185.00 497.00 74.52 78.50 154.27 1.44 1.52 2.02 115605.91 121774.32 196581.32 0.19 0.62 0.09 0.04 0.42 0.29 0.23 1.03 0.38 6.6 Punto de Operación de la Bomba Se obtiene entonces los siguientes resultados: Vestidores
Ruta: Primer inodoro en bano de hombres hf(m) Pérdidas por frición hdesc(m) Presión final de descarga hy,agua(m) Diferencia de altura VRP (m) Válvula Reg. de Presión Otros (m) Caida extra H(m) Caida de presión H(ft) Caida de presión H(psi) Caida de presión Q(gpm) Caudal de la Bomba
10.05 21.09 8.00 8.00 8.00 50.66 166.22 72 143
Tramo #4 Tramo #5 Tramo #6 Tramo #7 Tramo #8 Tramo #9 0.94 4.13 2.81 3.40 27.46 15.55 38.00 50.00 50.00 50.00 50.00 50.00 42.60 53.20 53.20 53.20 53.20 53.20 150.00 150.00 150.00 150.00 150.00 150.00 40.00 61.00 77.00 116.00 140.00 155.00 38.47 44.50 49.03 59.90 66.46 70.51 1.70 1.26 1.39 1.70 1.89 2.00 90207.44 83555.75 92078.66 112490.70 124804.99 132409.13 0.07 0.13 0.11 0.19 1.81 1.14 0.07 0.04 0.06 0.42 0.69 0.12 0.14 0.17 0.16 0.60 2.50 1.27
6.7 Selección del equipo Marca: Serie:
Bell&Gossett 1531 1-1/2AC
A continuación la curva de operación del sistema.
7. TANQUE HIDRONEUMÁTICO #2 7.1 Acceptance Vol. Uso comercial, a 150 gpm, se requiere un AV de: Período de operación de la bomba: Actual Acceptance Volume
AV= t= AAV=
33 15 16.5
galones min galones
psi psi
7.2 Rango de Presurización Presión Inicial: Presión Final:
Po= P1=
45 75
7.3 Draw Down Coefficient
Dd=
0.334
7.4 Volumen Requerido del Tanque: Volumen:
V=
49
galones