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Sistemas a Gas[1]

Description

Instalaciones de gas El uso de las tuberías de cobre en las instalaciones de gas doméstico y comercial,

se ha generalizado por las ventajas que proporciona,

tanto en la realización de la instalación como de su funcionamiento,

además de que permite alternativas en el diseño al poder elegir entre tuberías de temple rígido y flexible

Los tipos de tubería utilizados y que el reglamento indica son tuberías de cobre rígido y flexible tipo “L” y tuberías de cobre flexible tipo “Usos Generales”

La razón de utilizar tipos de tuberías que soportan presiones de trabajo mucho muy elevadas en instalaciones en donde la presión no rebasa los 27

Las instalaciones de gas se pueden componer de varios tipos de redes : • Líneas de servicio • Líneas de llenado de tanques estacionario • Líneas de retorno de vapor de las líneas de llenado 11

Líneas de servicio Las líneas de servicio se pueden clasificar de varias maneras por el tipo de recipientes fijos o portátiles,

por la presión a la que conducen el gas,

de baja presión o de alta presión (27

5 kg/cm2),

por la capacidad de alimentación,

ya sea unifamiliar o multifamiliar

También se pueden clasificar por conducir gas L

Sin embargo,

en cualquiera de estos casos las tuberías de cobre cumplen su cometido con eficiencia y seguridad

Los diámetros que normalmente se utilizan son de 3/8” a 3/4” tanto en temple rígido como flexible

Líneas de llenado Las líneas de llenado cumplen una función específica cuando los tanques estacionarios quedan retirados de los autotanques que los reabastecen,

la presión a la que se trabaja en estas líneas es de 17

58 kg/cm2

por sus características especiales se describirán detalladamente en otro punto de este capítulo

Líneas de retorno de vapores La línea de retorno de vapores tiene una función especial,

desalojar los vapores o gases acumulados en la parte superior del tanque estacionario al momento de que se carga éste la densidad de éstos los hace prácticamente incomprimisibles por lo que su desalojo es recomendable en tanques estacionarios de gran capacidad con el objeto de aumentar su eficiencia

Se describe junto con las líneas de llenado en un punto posterior

Desarrollo de la fórmula del Dr

Pole y obtención del factor “f” para tuberías de cobre

Fórmula del Dr

Pole La fórmula del Dr

utilizada para el cálculo de la caída de presión en instalaciones de servicio de gas L

Todos los cálculos en México se realizan con el sistema métrico decimal,

el primer paso para tener la fórmula en este sistema,

por lo que realizaremos las operaciones convenientes considerando : 1 pie cúbico = 0

La fórmula queda de la siguiente forma :

La Dirección General de Gas ha determinado el valor de K’= 70

Factor “f” Los valores de G2 y L'son conocidos al plantear el problema,

es decir el gasto máximo de aparatos en metros cúbicos por hora y la longitud de tubería en metros

Los factores restantes,

se agrupan para obtener el factor “f” como sigue :

por lo que la fórmula (5) queda : (7) Como h se expresa en kg/cm2 es conveniente afectarla de tal manera que H sea la caída de presión expresada en un porcentaje de L'original Si se tiene que la presión original en la salida del regulador de baja H1 es de 0

La división de H entre H1 dará el porcentaje de disminución o aumento de ésta para lo que (6) se planteará de la siguiente manera :

Factores “f” para tuberías de cobre tipo “L” rígido D

Consumo de los aparatos según su tipo en gas L

Cualquier quemador de tipo doméstico que opere con gas licuado de petróleo se diseñará par alcanzar una eficiencia óptima cuando la presión del gas a través del mezclador de aire sea de 27

94 gr/cm2

Si esta presión es mayor o no se alcanza,

el quemador consumirá deficientemente el gas inyectado,

la flama se apagará por exceso o escasez de presión

La Dirección General de Gas,

tratando de evitar esto señala un valor para la presión al manejarse el gas en tuberías de servicio de baja presión y un máximo de tolerancia que es del 5% en exceso o en defecto

Este valor se determinó en 26

por lo que la máxima será de 27

El gasto por aparato se determinará por el calibre y cantidad de espreas de cada uno de ellos

Ejemplo : A modo de ejemplo,

se anexan tres aparatos de uso común en los que se puede apreciar su consumo total,

de acuerdo a las espreas que emplean : • Una estufa con 4 quemadores y horno consume: 4QH = 0

248 + 0

170 = 0

248 + 0

062 + 0

170 = 0

062x4 = 0

248 + 0

062 + 0

170 + 0

Cálculo de diámetros y caídas de presión 11

Cálculo para tuberías de cobre en instalaciones de gas L

Considerando la formula del Dr

Pole (7)

Siendo : H = Caída de presión en % del original G = Consumo de gas en m3/h L'= Longitud del tramo a calcular en m f = Factor para los diferentes diámetros de tubería El gasto y la longitud son datos conocidos,

si la caída de presión se iguala a la unidad,

se puede obtener un factor X e igualarlo al de las tuberías comerciales

se podrá obtener la caída de presión real de los tramos calculados

Siguiendo el mismo criterio que en los cálculos hidráulicos,

la suma de caídas de presión de los diferentes tramos se hará únicamente con respecto al mueble más desfavorable en la línea,

o sea a la suma de los tramos que se involucren para llegar a este aparato

El gasto de los ramales estará dado por el número y consumo de los aparatos que abastezcan

Consumos Típicos para el Cálculo de Diámetros de Tubería para Instalaciones de Gas L

Pole abreviada

S = Gravedad específica del Propano = 1

Gas natural = 0

Aire = 1 P = 27

40 kPa (27

APARATO

BTU / H

ESTUFA DOMÉSTICA Comal o Quemador

Asador o Rosticero

ESTUFA RESTAURANTE Quemador

Plancha o Asador

PARRILLA O CAFETERA

CONSERVADOR DE ALIMENTOS CALIENTES /Q

CALEFACTOR PARA : 120 m3

CALENTADOR DE AGUA CON ALMACENAMIENTO Hasta 110 Lts

Hasta 240 Lts

INFRAROJO POR QUEMADOR

REFRIGERADOR DOMÉSTICO

INCINERADOR

890 3,531

CALENTADOR DE AGUA AL PASO SENCILLO

AL PASO DOBLE

132,402

AL PASO TRIPLE

185,363

194,190

MECHERO BUNSEN MÁQUINA TORTILLADORA

Ejemplo : Para hacer más comprensible el cálculo se anexan planos (planta e isométrico) de una casa habitación tipo,

en la cual ha sido diseñada la instalación de gas apegándose al instructivo

Los tramos se enumeran de la siguiente manera :

Los aparatos instalados son : n Calentador de almacenamiento de 110 Lts

239 + 0

418 = 0

657 m3/h

Con este valor y comparando con las tablas de los diferentes factores de tuberías de cobre,

se observa que se puede utilizar tubería de cobre rígido de menos 3/8” de diámetro

rígido de menos 3/8” de diámetro

Sin embargo se propone utilizar una tubería de 3/8” cuyo factor es de 0

con este valor se obtiene la caída de presión (H) según la fórmula (7)

El cálculo de los tramos siguientes se hará basándose en este diámetro

Sus diámetros serán igual o menores a éste

Para el tramo BC

Para el tramo CD :

Tramo BE :

Tramo EF :

La suma de los porcentajes de caída de presión se hará con respecto al mueble más desfavorable ya sea por longitud o por consumo,

se consideran en este caso dos posibilidades por lo que loa tramos AB,

BE y EF,

representará una opción y los tramos AB,

BC y CD,

Nota : conforme el factor aumenta,

La otra posibilidad sería :

La 2ª posibilidad es la mayor de las dos,

esto significa que tiene menores diámetros y es mucho menor a 5% por lo que los diámetros propuestos están bien calculados,

pudiéndose inclusive reducir,

solamente que en tuberías y sobre todo en conexiones de cobre no existen medidas comerciales más pequeñas

Planos del ejemplo de cálculo de instalación de gas a baja presión

Tubería de llenado y retorno de vapores Las tuberías de llenado y de retorno de vapores para recipientes fijos,

deberán ser de cobre rígido de Norma para las presiones de trabajo correspondientes,

cuando no estén expuestas a daños mecánicos

Tendido y localización a) Deberán instalarse por el exterior de las construcciones y ser visibles en todo su recorrido

No se considera oculto el tramo que solo atraviese un muro macizo

Si es hueco deberá ahogarse con concreto la parte de la tubería que se aloje en el muro

b) Salvo que se les aísle apropiadamente,

quedarán separadas 20 centímetros como mínimo de conductores eléctricos y de tuberías para usos industriales que conduzcan fluidos corrosivos o de alta tempe-ratura y no cruzaran ambientes corrosivos

c) Las bocas de toma se situarán al exterior de las construcciones a una altura de 2

Se prohibe localizarlas al nivel de la banqueta o a uno de inferior

La distancia mínima de la boca de toma a flama deberá ser de 3 m

para el tendido de la tubería de llenado,

que su bajada sea desde las fachadas de la construcción o las paredes laterales que no sean colindantes con otra propiedad

En los casos especiales donde esto no sea posible,

el técnico responsable proyectará la solución y pedirá la aprobación de la Secretaria de Comercio

Si la solución implica el tender la bajada por cubos de luz o el recorrido por pasillos,

se cumplirán los siguientes requisitos i) Se utilizará tubo de cobre rígido de norma para las presiones de trabajo correspondientes

ii) La boca de toma se situará al exterior de las construcciones en las condiciones del punto c)

También podrá localizarse en cubos de luz si éste tiene comunicación permanente a la calle y siguiendo el criterio expresado en el inciso b) de la regla 2 de este capítulo

iii) Se prohibe el recorrido por pasillos destinados exclusivamente al tránsito de personas,

si no están suficientemente ventilados en forma permanente en ambos extremos

e) La instalación de la tubería de retorno de vapor será optativa a juicio del técnico responsable

Se omitirán las tuberías de llenado,

en toda su extensión quede a la vista de las dos personas que lleven a cabo la maniobra,

en los siguientes casos : a) Cuando el recipiente a llenar esté localizado en un sitio de acceso directo para el vehículo suministrador

b) Cuando el recipiente no esté en un sitio de acceso directo para el vehículo suministrador,

pero se puede llegar a él con la manguera sin añadirle tramos adicionales,

siempre que todo el tendido de la manguera se haga a la intemperie o cruzando en longitud no mayor de 12 m,

lugares tales como cocheras no subterráneas o abajo de cobertizos,

o por pasillos o lugares similares y que en cualquiera de estos casos se encuentre a la intemperie en ambos extremos

No se permitirá recorrer con manguera pasillos cubiertos que estén destinados exclusivamente al tránsito de personas

c) Que estando el recipiente localizado en azotea se cumplan las siguientes condiciones: i) Que la azotea tenga una altura no mayor a 7 m sobre el nivel del piso

ii) Que el sitio de ubicación del tanque sea accesible y alejado del paño frontal de la construcción no más de 10 m

iii) Que el lugar de paso de la manguera esté libre de obstáculos y que de existir cables de alta tensión,

anuncios eléctricos o flamas de cualquier naturaleza,

la distancia a que se encuentren elimine la posibilidad de riesgo anormal

iv) Que el tendido de la manguera desde el autotanque hasta el paño de la construcción se haga sobre el piso

Las tuberías de llenado de líquido deberán contar con los siguientes accesorios : a) Válvula de control manual para una presión de trabajo de 28 kg/cm2,

inme-diatamente después del acoplador con cuerda ACME al recipiente

una válvula de acción manual para una presión de trabajo de 28 kg/cm2 y una válvula automática de no retroceso,

con cuerda ACME para recibir acoplador

c) Válvula de seguridad localizada entre las dos válvulas de cierre manual,

en la zona más alta de esta tubería,

cuyo ajuste de apertura deberá ser de 17

58 kg/cm2

controlada con válvula de control manual,

que terminará hasta sobresalir en un lugar bien ventilado y orientada en forma tal que sean mínimos los riesgos por el gas purgado

Las tuberías de llenado deberán ostentar el color rojo cuando estén destinadas a conducir gas L

en estado líquido y amarillo las que se utilicen para el retorno de vapores,

La Dirección General de Gas podrá autorizar el uso de otros colores,

si lo justifican razones de estética y no hay posibilidad de confusiones

Las tuberías de retorno de vapor deberán estar dotadas de los siguientes accesorios : a) Inmediatamente después del acoplador,

dotado de opresor con cuerda ACME al recipiente,

una válvula de cierre a mano de presión de trabajo de 28 kg/cm2

b) En la boca de la toma una válvula de cierre a mano para una presión de trabajo de 28 kg/cm2 y una válvula automática combinada de excesos de flujo y de no retroceso

Línea de llenado para tanque estacionario de gas

Caídas de presión para tubería de cobre de temple rígido “L”(CR-L) y temple flexible (CF)

Aparato de

Gasto Gas L

Gasto Gas natural

Tipo de tubería

% de caída de presión por metro lineal de tubería

φ para gas L

Parrilla 2Q

CR- L'CF

Incinerador

CR- L'CF

Cafetera

CR- L'CF

CR- L'CF

Estufa 4 QH

CR- L'CF

CR- L'CF

Estufa 4QHC

CR- L'CF

Estufa 4QHCA ó 4QHCR

CR- L'CF

Estufa 4QH+Cal

CR- L'CF

Rest 4QHP

CR- L'CF

Paso Sencillo

CR- L'CF

Aparato

Gasto Gas

Gasto Gas

Tipo de

% de caída de presión por metro

φ para gas natural 9

Parrilla 2Q

CR- L'CF

Incinerador

CR- L'CF

Cafetera

CR- L'CF

100 Lts

CR- L'CF

CR- L'CF

Estufa 4 QH

CR- L'CF

CR- L'CF

Estufa 4QHC

CR- L'CF

1 mm 25

Estufa 4QHCA ó 4QHCR

Estufa 4QH+Cal

Rest 4QHP

Paso Sencillo

CR- L'CF

CR- L'CF

CR- L'CF

CR- L'CF

Factores de Tuberías = F

Aparato

Tubería

Material

% de caída de presión en cada metro lineal de tubería 9

Incinerador

CR-L CF GALV

CR-L CF GALV

CR-L CF GALV

CR-L CF GALV

CR-L CF GALV

110 Lts

480 m3/h

480 m3/h

CR-L CF GALV

CR-L CF GALV

CR-L CF GALV

CR-L CF GALV

CR-L CF GALV

930 m3/h

Aparato

Tubería

Material

E4QHC+CA2

% de caída de presión en cada metro lineal de tubería 9

CR-L CF GALV

CR-L CF GALV

CR-L CF GALV

410 m3/h

CR-L CF GALV

CR-L CF GALV

CR-L CF GALV

CR-L CF GALV

CR-L CF GALV

CR-L CF GALV

CR-L CF GALV

CR-L CF GALV

440 m3/h

CP Doble

500 m3/h

E4QHC + CA + CP

649 m3/h

E4QHCR + CA + CP

719 m3/h

E4QHC + CA2 + CP

100 m3/h

Tortilladora

200 m3/h

De los aparatos de consumo 4

La presión de gas en los orificios de salida de las espreas de los aparatos domésticos será de 26

Esta presión se denominará Baja Presión Regulada

Los cálculos de caída de presión para las instalaciones de las clases A,

se regirán por la fórmula del Dr

en las instalaciones de las clases C y F podrán utilizarse otras que deberán especificarse en el reporte

La presión del gas en los orificios de salida de las espreas de los aparatos comerciales o industriales será la adecuada,

según las especificaciones de diseño y de fabricación de los quema-dores,

autorizados por la Secretaría de Comercio 6

El gasto por aparato se determinará,

directamente por las especificaciones señaladas por el fabricante o bien basándose en el calibre de la esprea

Consumo de propano en espreas Condiciones : • m3/h a nivel del mar • Propano = 88,268 BTU/m3 = 22,244 kcal/m3

• Presión en la esprea = 27

54 gas L

Además de las válvulas de control que se instalen para comodidad de los usuarios,

serán obligatorias las siguientes : a) Una llave de corte con maneral de cierre a mano,

antes de cada aparato de consumo,

instalada en la tubería rígida

Cuando la totalidad de la instalación sea de cobre flexible,

se podrá instalar la llave de paso en la tubería flexible,

debiendo quedar firmemente sujeta al muro con abrazaderas o grapas a ambos lados de la llave

Tratándose de aparatos de consumo permanentemente fijos tales como hornos empotrados,

también se podrá instalar la llave de corte en la tubería flexible sin engrapar si el tramo de ésta tiene una longitud no mayor a 50 centímetros

Cuando las condiciones de instalación y aparatos no permitan la colocación de una llave de corte accesible para cada aparato,

se instalarán una o más llaves de corte mediante la cual o las cuales se cuente con el medio para controlar la totalidad de los aparatos

b) En locales comerciales o industriales,

una válvula de cierre general,

en sitio libre y de fácil acceso

Cuando no sea posible cumplir estos requisitos de localización en el interior,

se colocará al exterior en las condiciones señaladas

Pero en este caso se proveerá el medio adecuado para evitar que manejen la válvula personas ajenas al servicio del usuario

c) Cuando los aparatos de consumo sean de uso colectivo (escuelas,

) se instalará una válvula general de cierre a mano en un lugar adecuado,

bien visible y de fácil acceso,

para que sea operada exclusivamente por personal docente o administrativo

d) En las instalaciones domésticas múltiples abastecidas por tanque fijo en que no se usen medidores deberá instalarse una válvula de cierre manual en lugar accesible en un punto antes de la entrada individual de la tubería a cada departamento o casa

Todo aparato de consumo se localizará en forma tal que fácil acceso al mismo y a sus llaves de control

Cuando los aparatos sean instalados en el interior de las construcciones,

el sitio elegido para localizarlos deberá permitir una ventilación satisfactoria,

que impida que el ambiente se vicie con los gases de combustión y sin corrientes de aire excesivas que puedan apagar los pilotos quemadores

Cuando los aparatos de consumo de instalen en recintos cerrados (closets,

será obligatorio instalar chimenea o tiro directo hasta el exterior para desalojar los gases de la combustión,

así como proveer el medio adecuado para permitir la entrada permanente de aire del exterior en cantidad suficiente para que el funciona-miento del quemador sea eficiente

Se prohibe instalar calentadores de agua en cuartos de baño,

la localización de estos aparatos deberá llenar los siguientes requisitos : a) Preferiblemente se instalarán a la in-temperie o en sitios al aire libre,

con soportes adecuados que impidan es-fuerzos a las tuberías de agua y de gas,

Debiendo observarse para su instalación,

las recomendaciones del fabricante que no se opongan a este instructivo

b) Si se instalan en lugares cerrados (cocinas,

cuartos de lavado o planchado,

será obligatorio instalar tiro o chime-nea que desaloje libremente los gases de combustión

Estos tiros deberán tener un diámetro no menor al de la salida del difusor (el cual no deberá ser removido del propio aparato),

y deberán tener pendiente ascendente en toda su trayectoria hacia la salida

En caso de que varios calentadores desalojen a una chimenea,

ésta deberá tener el diámetro adecuado para su

En caso de que varios calentadores desalojen a una chimenea,

ésta deberá tener el diámetro adecuado para su funcionamiento satisfactorio

c) Cuando la instalación de agua esté alimentada por tinacos elevados,

los calentadores de almacenamiento deberán estar provistos de jarro de aire cuyo extremo final rebase el borde superior del tinaco

o bien de válvulas de relevo de presión si se trata de un sistema cerrado de tubería de agua

En este último caso,

si el calentador queda localizado a la intemperie,

debe vigilarse que el escape de la válvula quede orientado hacia donde no represente peligro

si el calentador queda instalado en el interior de la construcción,

debe vigilarse que la válvula de presión esté dotada de tubería que desaloje agua y vapor a la intemperie

La localización de los calefactores deberá reunir los siguientes requisitos : a) Los que se instalen en recámaras y dormitorios deberán ser de “tipo venti-lado”,

cuyo diseño permita desalojar al exterior los gases de combustión

b) Los movibles se conectarán a la tubería fija con rizo de cobre flexible de 1

Podrán conectarse con la manguera adecuada para conducir gas L

cuya longitud no sea mayor de 1

Tratándose de estufas domésticas no fijas,

será obligatoria la instalación de un rizo de tubo de cobre flexible cuya longitud mínima será de 1

Si las condiciones de la habitación de tipo popular hacen indispensable que la estufa tipo doméstico se instale en recámara,

será obligatorio proveer ventilas permanentes abiertas hacia el exterior a nivel del piso y a nivel superior al de la cubierta de la estufa

En las instalaciones de aparatos de consumo se atenderán las instrucciones del fabricante que no se opongan a este instructivo y en defecto de ellas,

se adoptarán las medidas de seguridad que aconseje la técnica aceptada como buena para estos trabajos,

a juicio del técnico responsable

Factores del costo de una instalación de gas La sencillez de los diferentes sistemas de unión : por soldadura capilar para tuberías rígidas

compresión y abocinado a 45º,

elimina el uso de costosas y pesadas herramientas a la vez que ahorra tiempo de instalación con mayor rendimiento de mano de obra

Las longitudes de los rollos y tramos rectos,

permiten el ahorro de conexiones además de que pueden librarse en líneas ocultas distancias reglamentarias sin ningún ensamble

La natural formación de la capa de óxido de cobre,

que con el tiempo se convierte en carbonato básico de cobre (pátina)

le da una extremada resistencia a la corrosión y por consiguiente un mayor tiempo de servicio eficiente

Para construcciones en serie realizadas sobre prototipos,

de modelos repetitivos las tuberías de cobre son las más indicadas para prefabricar la red de servicio,

que por su ligereza en el manejo y transpor-tación resulta económico

Simbología para planos de instalaciones de gas

Tanque Fijo

Equipo portátil

Tubería oculta

Regulador baja

Regulador alta

Parrilla 4 quemadores

Estufa 4 quemadores

Calentador almacenamiento menor 110 Lts

Estufa 4 quemadores y horno

Calentador almacenamiento mayor 100 Lts S/A

Calentador triple Calefactor al paso

Vaporera o baño maría

Tortilladora doble Quemador bunsen

Caldera con quemador atmosférico

Vaporizador

Válvula de globo

Válvula de 3 vías Válvula de 3 usos

Manómetro

Válvula de ángulo

Llave de paso

Ventilador

Medidor de vapor

Tubería Visible

Parrilla 1 quemador

Parrilla 2 quemadores

Parrilla 3 quemadores

Estufa 4 quemadores y rosticero

Estufa 4 quemadores horno y comal

Estufa 4 quemadores horno rosticero y comal

Calentador almacenamiento automático

Calentador de agua al paso

Calentador doble al paso

Incinerador

Tortilladora sencilla

Cafetera

Horno industrial con Aparato industrial con quemador atmosférico quemador aire

Quemador

Válvula de seguridad o Retorno automático relevo de presión

Válvula de aguja

Reducción

Medidor venturi

Medidor de orificio

Compresora

Extinguidor

Simbología (continuación)

Hidrante

Llave de cuadro

Válvula de no retroceso sencilla

Unión bridada

Llovizna contra incendio

Llave de cuadro con orejas

Válvula de exceso de flujo

Tuerca unión

Conexión abocinada

Válvula bridada

Válvula solenoide

Válvula de no retroceso doble

Unión soldada

Conexión ACME

Válvula de 4 pasos

Válvula macho lubricada

Válvula de corte automática y manual

Punta taponada

Conexión pol

Válvula de cierre rápido

Unión roscada

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