UNIVERSIDAD DE MENDOZA Facultad de Arquitectura y Urbanismo
CONSTRUCCIONE CONSTRU CCIONES S 3 “A”– “A”– Turno Tarde Tarde 3err. Año 3e Año – Ca Carre rrera ra Arq Arquit uitect ectura ura Ciclo Lectivo 2005 UNID UN IDAD AD N° N° 4: Inst Instal alaci acione oness de Ga Gass Profesor Titular: Mg. Arq. Oscar Alberto ATENCIA ATENCIA
INTRODUCCIÓN La Ley 24.076 del 20/05/92, ha establecido en nuestro país el marco regulatorio para la transporte te y dis distrib tribució ución n del gas gas natural, que constituye un servicio actividad del transpor público nacional, mediante concesión, licencia o permiso a Compañías privadas. La Ley 24.076 determina la privatización del Gas del Estado, fijando la creación del ENTE NACIONAL REGULADOR DEL GAS (ENERGAS). Algunos Algun os de los objet objetivos ivos del mencionado mencionado ENTE ENTE son los siguientes: siguientes: ‐ Controlar la prestación de los servicios
- Dictar reglamentos reglamentos en materia de seguridad, normas y procedimientos procedimientos técnicos, de medición y facturación de los consumos - Fijar las bases bases de cálculo cálculo de las tarifa tarifass - Establecer las bases y condiciones de selección para otorgar las habilitaciones habilitaciones mediante Licitación Pública - Velar por la protección protección de la propiedad, propiedad, el medio ambiente y la seguridad seguridad pública en la construcción y operación en los sistemas - Efectuar inspecciones inspecciones de verificación y publicar informaciones informaciones y asesorar a los sujetos de la industria del gas
INTRODUCCIÓN La Ley 24.076 del 20/05/92, ha establecido en nuestro país el marco regulatorio para la transporte te y dis distrib tribució ución n del gas gas natural, que constituye un servicio actividad del transpor público nacional, mediante concesión, licencia o permiso a Compañías privadas. La Ley 24.076 determina la privatización del Gas del Estado, fijando la creación del ENTE NACIONAL REGULADOR DEL GAS (ENERGAS). Algunos Algun os de los objet objetivos ivos del mencionado mencionado ENTE ENTE son los siguientes: siguientes: ‐ Controlar la prestación de los servicios
- Dictar reglamentos reglamentos en materia de seguridad, normas y procedimientos procedimientos técnicos, de medición y facturación de los consumos - Fijar las bases bases de cálculo cálculo de las tarifa tarifass - Establecer las bases y condiciones de selección para otorgar las habilitaciones habilitaciones mediante Licitación Pública - Velar por la protección protección de la propiedad, propiedad, el medio ambiente y la seguridad seguridad pública en la construcción y operación en los sistemas - Efectuar inspecciones inspecciones de verificación y publicar informaciones informaciones y asesorar a los sujetos de la industria del gas
Compañías de transporte y distribución de gas natural en la República Argentina Transportadoras TRANSPORTADORA DE GAS DEL SUR TRANSPORTADORA S UR S.A. Gasoducto Gaso ductoss troncales: troncales: Tierra Tierra del del Fuego-Bu Fuego-Buenos enos Aire Airess (San Martín) Martín) – Neuq Neuquén uén Buenos Bue nos Air Aires es (Neub (Neubaa 1) – Neu Neuqué quén n - Bue Buenos nos Air Aires es (Neub (Neubaa 11). 11). Cuencas de producción: Neuquina; Santa Cruz; Tierra del Fuego TRANSPORTADORA DE GAS DEL NORTE TRANSPORTADORA NORT E S.A. Gasoductos troncales: Campo Campo Durán-Buenos Durán-Buenos Aires (Norte) Neuquén-San Jerónimo (Centro Oeste). Cuencas de producción: Noroeste; Neuquina; Cuyana; Bolivia.
Mapa de transporte del gas natural en la República Argentina
Distribuidoras
DISTRlBUlDORA DE GAS CUYANA S.A. Zonas abastecidas Provincias de Mendoza - San Luis - San Juan DISTRIBUlDORA DE GAS METROPOUTANA S.A. Zona abastecida Capital Federal - Pdo. de Avellaneda - Pdo. de Alte. Brown - Pdo. E. Echeverría - Pdo. de F. Varela - Pdo. de Lanús - Pdo. de Lomas de Zamora - Pdo. de Quilmes - Pdo. de San Vicente DISTRlBUlDORA DE GAS PAMPEANA S.A. Zona abastecida Pcia. de La Pampa - Pcia. de Buenos Aires DISTRlBUlDORA DE GAS DEL SUR S.A. Zona abastecida Pcias. de T. del Fuego Santa Cruz – Chubut - Río Negro – Neuquén - Buenos Aires (Sur) DISTRlBUlDORA DE GAS DEL LITORAL S.A. Zona abastecida Pcia. de Santa Fe - Pcia. de Buenos Aires (Noreste) DISTRlBUlDORA DE GAS NOROESTE S.A. Zona abastecida Pcia. de Salta DISTRlBUlDORA DE GAS NOROESTE S.A. Zona abastecida Pcia. de Salta
DlSTRIBUDORA DE GAS BUENOS AIRES NORTE S.A. (GAS BAN) Zona abastecida Partidos de Campana Capitán Sarmiento Carmen de Areco - Exaltación de la Cruz, Escobar - Gral. Rodríguez - Gral. Sarmiento - Gral. Las Heras - La Matanza – Luján - Marcos Paz - Mercedes DlSTRIBUIDORA DE GAS DEL CENTRO S.A. Zona abastecida Pcias. de Córdoba La Rioja Catamarca
Mapa de distribución del gas natural en la República Argentina
GASES COMBUSTIBLES Clasificación de los gases combustibles Se pueden clasificar los gases usados como combustibles, ya sea para aplicaciones domésticas o industriales, de la siguiente manera: . Gas natural. . Gas licuado o envasado. . Gas manufacturado. . Bio-gas. . Otros gases combustibles. Gas natural Como gas natural se define la mezcla de hidrocarburos livianos en estado gaseoso, donde la mayor proporción corresponde al metano (CH4) en un valor que oscila entre el 80 al 95 %. El porcentaje restante está constituido por etano (C2 H6), propano, butano y superiores, pudiendo contener asimismo en proporciones mínimas, vapor de agua, anhídrido carbónico, nitrógeno, hidrógeno sulfurado, etc. El gas natural proviene de yacimientos subterráneos que pueden ser de gas propiamente dicho o de petróleo y gas, según que en su origen se encuentre o no asociado al petróleo. El gas natural procede generalmente de las perforaciones que se realizan en los yacimientos petrolíferos, de la descomposición de la materia orgánica con el tiempo.
En dichos yacimientos, el petróleo más liviano que el agua, suele flotar sobre lagos subterráneos de agua salada. En la parte superior se encuentra el gas, que ejerce enormes presiones, con lo cual hace fluir el petróleo hacia la superficie.
Yacimiento de petróleo y gas
El empleo del gas natural del cual la República Argentina cuenta con grandes reservas, representa un sinnúmero de ventajas con respecto al uso de combustibles líquidos. Así se puede mencionar: ‐ Economía, dado que al encontrarse en estado natural no requiere grandes procesos de depuración. ‐ Transporte directo mediante redes de la zona de producción a la de consumo. - El gas natural no es tóxico, contiene metano que es inodoro y para detectarlo se le agregan mercaptanes, que son compuestos de azufre de olor fuerte, con el fin de constatar las pérdidas. ‐ Facilidad de medición. ‐ No requiere almacenado de reservas de combustible por parte del usuario. ‐ La combustión, prácticamente, no produce contaminación atmosférica. ‐ La producción de llama es inmediata y directa, sin ninguna transformación previa. ‐ Los equipos son de sencilla manutención. ‐ La llama es fácilmente regulable en los artefactos. Como inconvenientes puede mencionarse el mayor peligro, debido a la formación de mezclas explosivas y problemas de asfixia por falta de oxígeno, en caso de pérdidas.
Gas licuado El propano C3 y el butano C4 H10 si bien en condiciones normales de temperatura y presión están en estado gaseoso, al comprimirse se licuan, lo que se logra a presiones moderadas, permitiendo su almacenamiento en tanques o cilindros, para su utilización en estado gaseoso a presión ligeramente superior a la atmosférica. Ello constituye lo que se conoce como gas envasado cuyas características se verán posteriormente. El metano o el etano no. se utilizan porque no se licuan fácilmente. El propano y el butano derivan de: - Procesamiento del gas natural, por separación de los componentes más pesados del metano y luego fraccionados y separados en torres depropanizadoras y debutanizadoras. ‐ De destilerías, derivados de los distintos procesamientos a que se somete al petróleo en las mismas.
Gas manufacturado Los gases manufacturados son los que se obtienen por procesos de fabricación, partiendo de materias combustibles sólidas o líquidas debido a diferentes tratamientos técnicos. Bio-gas El bio-gas proviene de la descomposición de la materia orgánica por medio de las bacterias, estando compuesto básicamente por metano (50 a 70 %) y dióxido de carbono (30 a 45 %), con pequeñas proporciones de oxígeno, hidrógeno y nitrógeno. El bio-gas es producido por la putrefacción de residuos fósiles, vegetales y materia orgánica en ausencia de oxígeno, por parte de las bacterias anaeróbicas. Otros gases combustibles Se pueden mencionar los gases de refinerías, constituidos por mezclas gaseosas derivadas de los diferentes procesos, que se encaran en una destilería, cuya composición es muy variada. Los gases residuales que son obtenidos en industrias metalúrgicas y que se utilizan para su propio consumo interno. El hidrógeno es un gas que puede utilizarse como combustible, cuya disponibilidad prácticamente es ilimitada en la naturaleza.
DISTRIBUCIÓN DEL GAS NATURAL Se denomina captación la extracción y recolección del gas natural de los yacimientos, ya sea de reservas gasíferas o el originado en las explotaciones petrolíferas. Con posterioridad a la extracción del yacimiento, el gas natural debe ser sometido a procesos de deshidratación, mediante separadores de petróleo - gas. Con posterioridad a la captación y tratamiento depurador previo, indicado precedentemente, el gas se lo almacena en centros de recolección, ubicados cerca de las cabeceras de los gasoductos. Los gasoductos están constituidos por las cañerías que unen los yacimientos con los centros de consumo. En dichas cabeceras se efectúa una depuración de gasolinas, propano y butano, que puede traer el gas, a fin de evitar inconvenientes del transporte a los centros de consumo.
En el siguiente mapa se indican los principales gasoductos de la República Argentina. En todo gasoducto destinado a la distribución del gas de las fuentes de captación hasta los consumos se deben realizar una serie de funciones que se detallan seguidamente: . Transporte. . Almacenamiento. . Distribución a los medios de consumo.
Transporte Para el transporte del gas por cañerías en grandes extensiones es necesario trabajar a presiones elevadas, de manera de vencer las resistencias por frotamiento. Estas altas presiones se logran con el diseño y aplicación de compresores, que comunican al gas la presión adecuada para lograr su desplazamiento a distancia. Además, la compresión del gas se efectúa en otras oportunidades, por ejemplo, en el almacenamiento cuando el mismo se realiza a alta presión, o en la utilización cuando la demanda industrial requiere una presión superior a la de distribución, etc. El número de plantas compresoras y su potencia, dependerá del tipo de gas a transportar, la distancia a cubrir, así como de las presiones de trabajo y el diámetro de cañería seleccionado, para lograr la solución técnico - económica más satisfactoria. En el trayecto del gasoducto se proyectan centros de distribución donde se regula y mide el consumo de gas, que luego sigue por la canalización principal del gasoducto.
Almacenamiento El almacenamiento del gas representa uno de los elementos más importantes en la distribución de los consumos de una red. En efecto, nunca existe coincidencia entre los consumos previstos con los reales caudales entregados para un período determinado, dado que van a depender de muchos factores entre los que podemos mencionar: . Zonas. . Estaciones del año. . Horas del día. Por ejemplo, para uso doméstico se consume en la época de invierno, una mayor cantidad de gas natural que en verano. En el análisis de las redes de distribución se tiene en cuenta el consumo aproximado del combustible durante las distintas horas del día.
En los gráficos, se representa el consumo de distintos artefactos durante las diferentes horas del día de una familia tipo, en la temporada de invierno. Se han considerado los valores promedios del consumo de los siguientes artefactos: Calefón de 12 litros. Cocina con quemadores medianos. Estufa de 3.500 kcal/h.
Distribución del gas a los medios de consumo El gas debe experimentar una serie de operaciones de acondicionamiento para ser utilizado por los usuarios. Al llegar el gas a los centros de consumo, razones operativas y de seguridad en la distribución de las redes domiciliarias e industriales, obligan a establecer presiones menores que las utilizadas en los grandes sistemas de conducción. En los gasómetros, el gas acumulado se encuentra a presiones superiores a las de distribución, siendo necesario, entonces, un proceso intermedio de regulación y, además, una estabilización de la presión de salida.
Para ello se utilizan a la salida reguladores de distrito o gobernadores. Desde estos gobernadores o reguladores de distrito se distribuye el gas a la población
En la figura se muestra un esquema de un centro de distribución, donde el gas se mide, almacena, se regula a la salida y se distribuye al consumo
En general, el proyecto de la red se efectúa a presiones altas y se van reduciendo gradualmente, hasta llegar a la pequeña presión que requieren los artefactos de consumo domiciliario. Las instalaciones deben dimensionarse en función de la presión máxima que pueden alcanzar, que se denomina presión de diseño, para la cual se seleccionan los materiales y aparatos de la misma. Se pueden clasificar los sistemas en función de dicha presión de diseño de la siguiente manera: ‐ Redes de alta presión: más de 2 kg/cm2; ‐ Redes de media presión: 0,5 a 2 kg/cm2; ‐ Redes de baja presión: 0,016 a 0,020 kg/cm 2
Para el consumo domiciliario, la distribución del gas se efectúa directamente a baja presión, o eventualmente a media presión. Las redes de media presión requieren para cada suministro domiciliario, un regulador de presión, como se verá posteriormente. En las instalaciones en las que la distribución se efectúa a baja presión, los usuarios siempre están supeditados a la presión establecida por las condiciones de consumo de la red.
Generalmente, las redes se construyen formando mallas cuadradas, originando una especie de reticulado de cañerías, según se indica en el esquema de la figura. Con dicha distribución, si se produce un corte en las tuberías, no se afecta el suministro al sistema, dado que las mismas se alimentan desde ambos extremos.
Los caños circulan por veredas o calles efectuándose la conexión domiciliaria mediante una llave ubicada en caja vereda, de acuerdo a la figura
Las cañerías de media presión son de acero soldado o de PVC (policloruro de vinilo).
Instalación domiciliaria interna Se considera como instalación interna, a los tramos de cañerías comprendidos entre 0,20 m fuera de la línea municipal, hasta los artefactos de consumo. La instalación interna se divide en dos partes fundamentales: - Prolongación domiciliaria - Cañería interna La prolongación domiciliaria, comprende las partes de cañerías desde 0,20 m fuera de la línea municipal, hasta el o los medidores. La cañería interna comprende las partes de cañerías de los medidores a los artefactos de consumo. Los medidores deben ser suministrados por la Compañía distribuidora e instalados por la misma o personal habilitado.
Instalación de servicios domiciliarios de PE (polietileno) El servicio domiciliario (tramo comprendido entre la tubería de distribución y el sistema de regulación – medición) será realizado íntegramente en PE, con excepción del elemento de transición entre el servicio y la válvula de corte en gabinete, y el colocado entre el servicio y la tubería de distribución.
Esquema general de un servicio domiciliario de PE, conectado a una red de PE hasta 4 bar de presión
Esquema general de un servicio domiciliario de PE conectado a una red de acero hasta 4 bar de presión
Esquema general de un servicio domiciliario de PE conectado a una red de fundición de hierro a 0,022 bar de presión
INSTALACIONES DOMICILIARIAS DE GAS NATURAL Prolongación domiciliaria La prolongación domiciliaria consiste en una cañería que debe salir perpendicularmente a la línea municipal con una pendiente mínima hacia la mísma del 1 % sobresaliendo 0,20 m, hasta los medidores de consumo y su ejecución está a cargo del propietario. La profundidad a que debe quedar con respecto al nivel definitivo del cordón vereda se adecua a los requisitos de establecidos por la característica de la red de distribución, estableciéndose como mínimo una profundidad de 0,20 m. De acuerdo a la presión de la red de suministro la prolongación domiciliaria puede ser: - Prolongación de baja presión - Prolongación de media tensión. La prolongación domiciliaria de media tensión requiere la instalación de un regulador de presión domiciliario que debe instalar ei propietario cuya misión es la de reducir y. regular la presión de consumo de los elementos de la instalación que están diseñados para operar a con baja presión. por ello la prolongación en estos casos se compone de dos partes: - Tramo conexión de la red al regulador en media presión ubicado en la línea municipal, en un travecto que debe ser el mas corto posible. ‐ Tramo del regulador al medidor en baja presión.
Dichos reguladores son del tipo a diafragma, siendo el gas a media presión regulado por una válvula de admisión, que está vinculado por una parte a un diafragma flexible de goma sintética resistente a la acción de los hidrocarburos y por otra a un resorte, de manera que sobre una de las caras actúa la presión del gas y sobre la otra la del resorte, cuya presión puede regularse mediante un tornillo ubicado en la parte superior del aparato. Se efectúa la regulación de modo que cuando no hay consumó de los artefactos que constituyen la instalación interna, la válvula de admisión del gas a media presión permanezca cerrada como se indica en el esquema elemental de la figura.
Al abrir la llave de gas de algún artefacto de la instalación se produce una disminución de la presión o depresión en el sistema que provoca una defonnación del diafragma a por efecto de la presión del resorte y este efecto provoca mediante una palanca de vinculación la apertura de la válvula de adnúsión según se detalla en la figura.
Característica de las prolongaciones domiciliarías
Se puede ejecutar en caño de hierro con o sin costura con protección anticorrosiva normalmente con revestimiento de cobertura epoxi o polietileno extruido. Actualmente se exige cuando se coloca el nicho o gabinete al frente del edificio el empleo de caños de polietileno (amariIIo) en diámetros de 25 y de 32 mm, lo que permite una simplificación en el montaje, evitando la propagación de corrientes parásitas por lo que en estos caso no es necesario colocar cuplas aislantes como es el caso de las prolongaciones construidas en hierro.
En caso de conexiones a profundidades menores de 55 cm deben protegerse mecánicamente en la acera el caño con ladrillos colocados longitudinalmente enteros y contiguos con una malla o elemento de advertencia , para mayor seguridad. La conexión no debe enfrentar columnas, árboles, etc. debiendo quedar expedito el extremo del caño de conexión con otras instalaciones y no estar ubicada debajo de conexiones de agua, electricidad, albañales, etc.
Prolongaciones con medidores al frente del edificio Cuando se trata de viviendas individuales. los medidores se colocan al frente, del edificio y los nichos deben ajustarse a ciertas condiciones para el adecuado montaje de los medidores debiéndose ejecutar de modo de poder ejecutar posteriormente el montaje de los medidores por la compañía distribuidora sin dificultad. En la figura se indica tas características de instalación del. medidor para prolongación domiciliaria con caño de hierro negro para redes de distribución en baja presión
En en la siguiente figura se plantea el caso de que se contemple la posibilidad de futura ampliación
Prolongaciones con medidores en el interior del edificio Para prolongaciones de cañerías de diámetro hasta 32 mm inclusive en suministro a baja presión, con medidores en el interior de los edificios se debe colocar un nicho en el frente de 25 x 35 cm de altura y 25 cm de profundidad, provista de ventilación en chapa de hierro N° 20 con llave de tubo para acceso, donde se vincula la cañería de polietileno con la interior. En la figura se indica el montaje de un gabinete con un regulador de media presión sobre línea municipal apto para dos medidores, uno de los cuales puede instalarse en el mismo gabinete, con acometida de politileno, de 45 x 65 cm de altura.
En la siguiente figura se indica el montaje de un gabinete con un regulador de media presión sobre línea municipal apto para cinco medidores con acometida de politileno, de 40 x 60 cm de altura.
A continuación se puede apreciar un detalle de una planat reguladora con dos reguladores sobre el frente
En la figura se muestra la conexión aun gabinete en el interior del edificio en caso de prolongación con cañería de hierro de baja presión, para el caso de prolongaciones de mas de 32 mm donde como la llave de corte se ubica en la vereda, no es necesario el gabinete sobre la línea municipal, donde se ha previsto un T para abastecer un futuro aumento de consumo futuro.
En el siguiente esquema se indica una variante en caso de no preveerse ampliaciones. Cuando se desplazan por el interior de los edificios, las cañerías de la prolongación son de hierro con protección epoxi, no debiendo pasar por pasillos de entrada, circulaciones, etc., instalándose bajo tierra, en sótanos o embutidos en las paredes. No se admite el tendido de cañerías por dormitorios o ambientes habitables, por razones de seguridad.
En caso de pasar las cañerías por locales de negocios, cocinas, etc. cuando resulta inevitable efectuada por insaIvables razones constructivas, la prolongación debe efectuarse encamisada o se aloja en una cámara de ladrillos revocada interiormente y ventilada en ambos extremos de acuerdo a lo indicado en la figura
Cuando la prolongación se efectúa en sótanos y locales sin acceso directo desde el exterior o que no permitan su visualización, debe ser revestida y embutida en todos los casos.
Prolongaciones para baterías de medidores domésticos Las baterías de medidores se ejecutan con cañerías verticales denominadas montantes y horizontales, denominadas colectores o barrales; que .son las prolongaciones que abastecen a los medidores instalados de acuerdo!al esquema de la siguiente figura .
Pueden ser de hierro negro, con tomas soldadas de 0,019 m de diámetro y 50 mm de longitud y una separación entre sÍ de 385 mm. La separación de filas para montante ascendente, como mínimo, se establece en 550 mm, no debiéndose colocar mas de cuatro para facilitar la lectura. La separación de la pared de los barrales no debe ser mayor de 220 rnm.
En el caso de montantes descendentes a baja presión, según se indica en la figura, se instala un sifón del mismo diámetro del montante, con una longitud mínima de 400 mm, con llave tipo candado en su extremo y tapón roscado de bronce de 13 mm de diámetro para su desagüe.
Como se observa en la figura, al primer barral se lo debe elevar 200 mm, para evitar que los medidores de esa fila se llenen de agua, en caso que se colme el sifón. Los montantes y barrales de hierro negro deben unirse al montante mediante roscado o soldado, siendo protegidos con dos manos de pintura anticorrosiva, al cromato de zinc, debido a que los mismos no se empotran en la mampostería. Los barrales deben fijarse con grapa cada 1,50 m, con un mínimo de 2 grapas para longitud inferiores, las que se aíslan del caño con 2 medias cañas de material aislante (micarta) con el fin de prevenir contra la corrosión, como se verá posteriormente. En el barral y en correspondencia con cada toma se marca el número o letra que
MEDIDORES DE GAS La necesidad de facturación de los consumos ha promovido el desarrollo de artefactos de medición, que se instalan de acuerdo a normas establecidas. La selección del instrumento de medición queda condicionado a la variable del consumo, su magnitud y las condiciones de presión regulada. Se define al medidor como el instrumento destinado a registrar el volumen de gas que consumen los artefactos de una instalación. Básicamente se utilizan los medidores, según se detalla en la figura que sea aplican para pequeños caudales y bajas presiones.
La Norma IRAM 2717 establece las características que deben cumplir los medidores de gas para uso doméstico, para caudales hasta 9 m3/h. Los mismos son del tipo a diafragma, consistente en un dispositivo que mide el volumen de gas que pasa a través del medidor, por medio de diafragmas flexibles, los cuales son alternativamente desplazados por el flujo de gas circulante. El aparato contiene un mecanismo integrador compuesto por un dispositivo indicador con visor, para una lectura adecuada. Se deben ubicar sobre la línea municipal, salvo excepciones debidamente justificadas, como el caso de baterías de medidores. Modelos de medidores de gas
El medidor se aloja en nichos, destinados a él en forma exclusiva, construidos en material incombustible, provisto de puerta construida de chapa de hierro de 1,27 mm (N° 18) de espesor, con llave de cuadro. Debe ser debidamente ventilado y aislado de instalaciones eléctricas e inflamables por razones de seguridad.
Los nichos deben estar alojados 0,50 m como mínimo de toda instalación eléctrica que entrañe riesgo de chispas, por ejemplo tablero, medidor, etc. Puede reducirse esa distancia a 0,30 m en el caso en que el nicho disponga de ventilación al exterior o esté ubicado en un espacio exterior. En las figuras se indica dicha instalación.
Sin ventilación
Conventilaci ón
CAÑERÍA INTERNA Comprende los tramos de cañerías desde el medidor a los artefactos de consumo. Se establece que las cañerías deben responder a la Norma IRAM 2502, construidas de hierro galvanizado. Para la conexión de artefactos y con una longitud máxima de 0,50 m pueden utilizarse caños de cobre, los que deben responder a la Norma IRAM 2568. Para la conexión de artefactos no es admitido el uso de caños de goma u otros materiales similares, por razones de seguridad. Cuando las cañerías van bajo tierra, se colocan como mínimo a una profundidad de 0,30 m, pudiendo descansar sobre el terreno cuando el mismo tenga suficiente consistencia. En caso contrario, deben apoyarse sobre un lecho de ladrillos comunes en todo su recorrido o en su defecto sobre pilares a una distancia no mayor de 1,50 m entre sí. Deben ser de hierro negro con protección. Cuando se coloquen bajo piso de mosaico, cemento, etc., los caños pueden disponerse en los contrapisos de los mismos. En caso de edificios de varios pisos, los caños que no pertenecen a una vivienda, deben recorrer preferentemente lugares de uso común como palieres, pasillos, etc.
Las cañerías no deben estar expuestas a la humedad por proximidad de canillas y alejadas de caños de agua, albañales y de todo conductor eléctrico. Además, no deben pasar dentro de chimeneas y las que corran adosadas a la misma o a las cañerías de calefacción tienen que tener aislación térmica.
PENDIENTE DE LA CAÑERÍA
En el caso de redes de baja presión, como el gas tiene cierta cantidad de humedad, las cañerías tienen que tener pendiente para escurrir cualquier condensación que se produzca. La pendiente mínima debe ser del 1 % dirigida en lo posible hacia el medidor, donde se instala un sifón.
Cuando la pendiente va hacia los artefactos, se ubica junto a los mismos el sifón correspondiente.
SIFONES EN CAÑERÍAS
Si la pendiente va hacia el medidor, el sifón se instala en la cañería interna a la salida del mismo, contando con cierre hidráulico en la parte superior y tapón de 13 mm de diámetro para desagüe, tal cual se indica en la figura.
Sifones instalados junto a artefactos
Se debe colocar sifón junto a los artefactos, cuando la cañería que los alimenta tenga pendiente hacia ellos, en una longitud mayor de 1,50 m. El sifón debe tener el mismo diámetro del caño, con una longitud mínima de 0,20m con tapón de 13 mm de diámetro. El sifón debe quedar bloqueado con la llave de paso del artefacto, y el tapón de drenaje debe ser fácilmente accesible, según se consigna en la figura .
SOPORTES DE CAÑERÍAS Las cañerías deben ir soportadas en partes estables rígidas y seguras del edificio. Si corren adosadas a mampostería o tabiques de madera, deben ir aseguradas con grapas o atornilladas con soportes, respectivamente. Si corren sobre techo son apoyadas sobre pilares separados cada 2 m, perfectamente aseguradas. LLAVES DE PASO
En cada artefacto de consumo se debe colocar una llave de paso de igual diámetro al de la cañería que 10 alimenta, en el mismo local, accesible, a la vista y de fácil accionamiento. Deben ser de cierre a 1/4 de vuelta con tope, del tipo denominada "macho" que se indica en la figura. Se deben lubricar con grasa adecuada resistente al gas natural.
ACCESORIOS Todas las piezas de conexión deben ser de fundición maleable. Para efectuar los distintos cambios de dirección se puede emplear curvas o codos indistintamente.
Todo artefacto después de la llave de paso, debe estar conectado, con una unión doble de asiento cónico, que permita su desvinculación No deben emplearse uniones dobles en el recorrido de la cañería. Además el asiento debe hallarse limpio al efectuarse el ajuste, no debiéndose utilizar pastas fraguantes. Las conexiones de caños con sus accesorios, deben efectuarse con roscado cónico, filetes bien tallados, en número que se indica en la siguiente tabla.
INSTALACIONES DE GAS ENVASADO Características del gas envasado El gas envasado es una mezcla de propano y butano , constituyendo lo que se llama gas licuado. Estos elementos se los lleva al estado líquido bajo cierto régimen de presión. El metano que compone básicamente el gas natural, no puede ser usado a este efecto, ya que se necesitan grandes presiones para su licuación, o eventualmente temperaturas exageradamente bajas, lo que resultaría antieconómico y peligroso. La composición del gas envasado varía de acuerdo a la disponibilidad, utilizándose, en nuestro país, los siguientes tipos: Grado 1: propano 95 %; butano 5 %. Grado 2: butano 80 %; propano 20 %. Si bien el gas envasado se encuentra en forma de líquido para. conseguir ventajas económicas en la distribución de los cilindros, el mismo es usado por el consumidor en estado gaseoso. La característica de un equipo individual para gas individual se indica en la figura contando de: ‐ Dos cilindros (uno en uso y uno en reserva). ‐ Un regulador de presión con sus accesorios.
Equipo individual de gas envasado
La gasificación se efectúa aprovechando las características físicas de la composición de la mezcla. Para conseguir que el gas se mantenga en estado líquido en el interior del cilindro, debe estar sometido a presiones que varían en función de la temperatura. El gas en estado gaseoso pasa a través de la válvula del cilindro, sigue por la conexión flexible y entra al regulador por el colector y de allí va a la cañería de consumo. Sólo se utiliza un cilindro a la vez, manteniendo el otr o en reserva para hacer que el servicio sea ininterrumpido. El regulador de presión trabaja con una presión de régimen de 28 cm de columna de agua. De esa forma si, por ejemplo, hubiera en la línea una presión de 28 cm de columna de agua, el regulador permanecerá cerrado, pero en el mismo instante en que la presión disminuye, por ejemplo por una abertura de un grifo de consumo, el regulador se abre automáticamente, para permitir la salida del gas, de modo de mantener constante la presión mencionada. Las características del regulador son las indicadas en la figura.
La instalación debe estar protegida por una válvula de seguridad contra cualquier exceso de presión, la cual tiene por objeto evitar que por un eventual desperfecto del regulador pase gas a la línea de consumo, con una presión mucho mayor que la de régimen normal. Esta válvula se abre en forma automática a una presión equivalente a 70 cm de columna de agua, cerrándose del mismo modo cuando aquélla vuelva a ser normal. Según se observa en la figura, a los cilindros y al regulador se los protege mediante un gabinete que debe ser incombustible. Las puertas deben ser de cierre rápido debiendo contar con ventilación en la parte superior e inferior, con una superficie mínima de cm 2 cada una, construidas de material resistente. Los cilindros deben instalarse sobre una base firme y nivelada, la que debe sobreelevarse entre 5 y 10 cm sobre el nivel del piso.
Ubicación del equipo El equipo de gas envasado debe estar ubicado en lugares descubiertos, como el caso de patios, jardines, etc. La superficie de cielo abierto para un equipo individual se establece como mínimo en 6m2, debiendo quedar frente al equipo un espacio libre mínimo de 0,80 m, siendo el lado menor de la superficie de 6m2 de 1,30 m. El equipo. puede instalarse bajo escalera debiendo contar con gabinete, cuyo frente debe encontrarse coincidente con la proyección del borde externo de la escalera, según se indica en la figura.
El equipo individual debe hallarse a más de 1 m de toda abertura del edificio, como ser: puertas, ventanas, rejillas de ventilación, piletas de desagües sin sifón, tabiques de madera o chapa, cuyas partes no estén unidas, etc. Además todo artefacto eléctrico debe estar alejado 2 m como mínimo, según se indica en el detalle de la figura. Según se indica en la, si no fuera posible conservar la distancia de 1 m a las aberturas o 2 m a los artefactos eléctricos, se hace necesario colocar un caño de 6 mm de diámetro, que a partir de la descarga de la válvula de seguridad del regulador y vinculada a él por medio de una unión doble, se eleve por lo menos 0,80 m sobre el gabinete, terminando en un doble codo invertido, con una distancia mayor de 1,50 m y 2 m respectivamente de las aberturas y los artefactos eléctricos citados.
CÁLCULO DE CAÑERÍAS DE GAS A BAJA PRESIÓN Planteo general del cálculo de las canalizaciones Para la determinación de las dimensiones de las cañerías de gas, es necesario definir dos aspectos fundamentales, que hacen al escurrimiento del fluido que son: ‐ Caudal circulatorio. ‐ Caída de presión.
Caudal circulatorio Si se supone el gas en movimiento dentro de una cañería, a través de una sección transversal S cualquiera, normal al eje, según se observa en la figura, pasará en un lapso determinado, una cierta cantidad de fluido.
Se denomina caudal, a la cantidad de fluido que pasa a través de la sección de cañería en la unidad de tiempo y se expresa con la ecuación: c = S. v, donde: C: caudal de gas (m3 /h); v: velocidad de circulación (m/h); S: sección transversal de la cañería (m 2). Caída de presión Se define la presión, como la fuerza que se ejerce por unidad de superficie, la que se mide en kg/cm2 o kg/m2. La presión se la expresa también en milímetro de columna de agua. Así 1 mmca = 1 kg/m2. La presión manométrica, es, entonces, la presión que acusa el instrumento medidor o manómetro, mientras que la presión absoluta es igual a la presión manométrica más la presión atmosférica, cuyo valor aproximado es 1,033 kg/cm2. Los fluidos, al desplazarse por las cañerías, encuentran resistencias que son de dos tipos: ‐ Frotamiento del fluido con las paredes de la canalización. ‐ Frotamiento interno de las partículas del mismo fluido o viscosidad.
Estos frotamientos producen una caída de presión a lo largo de la red de cañerías, que suele denominarse también pérdida de carga. Si se analiza un tubo recto de sección constante, por la que circula el gas, puede considerarse que esa pérdida de presión o pérdida de carga es proporcional al largo del mismo, según se indica en la figura.
Si p1 la presión en el punto inicial y p2 en el final del tramo de conducto, puede decirse que: p1 – p2
1lR
en la que: p1: presión inicial (kg/m2 o mmea); P2: presión final (kg/m2 o mmca); R: pérdida de carga por metro o gradiente (mmca/m); l: longitud del tramo de cañería (m).
A R se lo denomina gradiente, dependiendo de las características físicas del gas utilizado, longitud y diámetro, así como del material de la cañería y de la velocidad de circulación. Sin embargo, en la red, también se producen pérdidas de carga en los distintos accesorios que la componen, como codos, tes, curvas, cambios de sección y dirección, etc., denominadas resistencias individuales o resistencias aisladas. La caída de presión por dicho efecto, depende, fundamentalmente, de la forma o característica particular del accesorio o elemento de que se trate. . Hay una forma sencilla de estimar dichos frotamientos, y es establecer una relación entre la caída de presión de cada accesorio con respecto al que tendría una determinada longitud de caño del mismo diámetro, denominado longitud equivalente. Así se incluye la tabla práctica que se muestra en el cuadro en la que se expresa la longitud equivalente de accesorios de cañerías en función del diámetro.
Así, por ejemplo, si se tiene una curva de 25 mm (1") de diámetro, la caída de presión será equivalente a la de un caño de 25 mm (1") de diámetro de la siguiente longitud: 1 curva: 20 d = 20 x 0,025 m = 0,50 m. De esa manera, puede expresarse la caída de presión de un accesorio en función de la siguiente ecuación: p1 – p2 1 leq R donde: leq: longitud equivalente (m). Cálculo de cañerías de gas a baja presión La circulación del gas por las cañerías, presupone, de acuerdo a lo indicado, la existencia de un gradiente o pérdida de presión por metro (R), en el sentido de avance del fluido. Al circular el gas por las cañerías, adquieren fundamental importancia en la determinación de las caídas de presiones, la característica del fluido, como ser: viscosidad, peso específico, temperatura, presión de trabajo, etc., así como la rugosidad de las paredes de las conducciones y el régimen de escurrimiento. Para su determinación se emplean fórmulas matemáticas establecidas sobre la base de las leyes de la dinámica de los fluidos.
Cálculo de los diámetros de cañerías en instalaciones domiciliarias El cálculo de las cañerías de gas en el interior de los edificios se lo encara en dos partes fundamentales: ‐ Cálculo de la cañería interna: que comprende la cañería desde el medidor hasta los
artefactos de consumo.
‐ Cálculo de las prolongaciones domic iliarias: comprende las cañerías desde la conexión a la
red hasta el medidor.
Cálculo de la cañería interna El cálculo se basa en el supuesto de suministrar el suficiente gas como para cubrir la demanda máxima, sin superar una pérdida de presión admisible entre el medidor y el artefacto más alejado. Para el cálculo se emplean las tablas confeccionadas con la fórmula del doctor Poole. El diámetro necesario de cañería para suministrar el máximo caudal de gas correspondiente a una instalación, depende de los siguientes factores: - Caudal máximo de gas a consumir. - Longitud de la cañería y longitud equivalente por accesorios. - Pérdida de carga admitida: - Densidad del gas. - Factor de simultaneidad.
Caudal máximo de gas a consumir
El volumen de gas a suministrar en la unidad de tiempo (en m3 /h o l/h), se obtiene del consumo total de los artefactos a instalar. En la siguiente tabla, se dan los valores de consumo promedio estimados, de los artefactos de usos domésticos, más comúnmente utilizados.
Se define kilocaloría a la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de 1 kg de agua de 14,5 a 15,5 C, a presión atmosférica normal (760 mmca.o 1,033 kg/cm2). De esa manera, para hallar el caudal de gas a suministrar, se aplica la fórmula: C Q / η Pc donde: C: caudal de gas a presión atmosférica normal (m3 /h); Q: cantidad de calor a suministrar por el aparato (kcal/h); η: rendimiento o factor de funcionamiento del aparato (%); Pc: poder calorífico del combustible (kcal/m3). El poder calorífico es la cantidad de calor en kcal que produce el combustible por m 3 de gas a 15 °C y a presión atmosférica normal.
Ejemplo: Determinar el consumo en m3 /h de una calefón de 8 l/minuto, para un gas deun poder calorífico de 9.000 kcal/m3.
En la tabla, se establece que el consumo para un calefón de estas características es de 11.500 a 12.500 kcal/h, valores en los que ya se ha estimado un rendimiento del 80 %. Por ello el caudal de gas a utilizar valdrá, adoptando 12.500 kcal/h: C
12.500 kcal/h = 1,388 m3 /h (1.388 l/h) 9.000 kcal/m3
Para la determinación de los consumos, es conveniente tener en cuenta su posible aumento, por el agregado o cambio futuro de algún artefacto. Como mínimo, las instalaciones de uso doméstico, se proyectan teniendo en cuenta la instalación de cocina y calefón (2 m3 /h), efectuándose el cálculo como si todos los artefactos estuvieran colocados.
Longitud de la cañería y número y tipo de accesorios (longitud equivalente)
Para calcular el diámetro de los distintos tramos que constituyen una instalación, la longitud a considerar va a depender del trayecto a recorrer por el gas, desde el medidor hasta el artefacto más alejado que alimenta. La longitud, así determinada, se debe incrementar con la longitud equivalente de los distintos accesorios que la componen. Se define longitud. equivalente de un accesorio a la longitud de caño recto, del mismo diámetro que éste, que ofrece igual resistencia al paso del gas, es decir, que provoca igual caída de presión, de acuerdo a lo explicado precedentemente. Para el cálculo de cañerías se emplea la siguiente tabla práctica.
De esta manera, la longitud de cálculo será la suma de la longitud real de la canalización, y la longitud equivalente en metros, por los distintos accesorios que la componen. Sin embargo, según se observa en el cuadro anterior, la longitud equivalente depende del diámetro de la canalización, dato todavía no conocido, por lo que no se puede determinar a priori ese valor. Por ello, la manera práctica de encarar el cálculo, es efectuar el predimensionamiento de la instalación directamente, empleando la longitud real de las cañerías, sin considerar la longitud equivalente y de esa manera establecer los diámetros de la canalización. Luego, conocidos los diámetros, puede efectuarse el cálculo de verificación de los mismos, incrementando a la longitud real, la longitud equivalente de los distintos accesorios que componen la instalación. La experiencia de cálculos realizados en instalaciones domésticas demuestran que la diferencia entre el cálculo de predimensionamiento y v erificación no es representativo, por lo que en la práctica sólo se suele realizar el cálculo sin considerar la longitud equivalente.
Pérdida de carga admitida
La pérdida de carga o caída de presión entre el artefacto y el medidor, funcionando la totalidad de los artefactos a instalar, no debe exceder de 10 mm de columna de agua. Densidad del gas
Depende del tipo y característica del gas a utilizar. Los valores de densidad se dan relacionados con el aire igual a 1. En la siguiente tabla del cuadro se establecen los valores de densidad, de los gases utilizados en nuestro país.
Factor de simultaneidad
El factor de simultaneidad es la relación de la demanda máxima probable con la demanda máxima posible. Esta relación depende del uso de la instalación y la característica del proyecto. Para el uso doméstico se fija en 1 dicha relación, lo que implica calcular la instalación como si todos los
Ejemplo de cálculo de cañerías internas Supóngase calcular los diámetros de la cañería de la figura, compuesta por una cocina con un consumo de 0,8 m 3/h (800 l/h) y un calefón de 2 m3 /h (2.000 l/h). Se utiliza gas natural de 9.000 kcal/m3 y la pérdida de carga no debe ser mayor de 10 mmca. Para la realización del cálculo, como no se conocen los diámetros de cañerías, no se puede determinar a priori la longitud equivalente debido a los accesorios. Por ello, se efectúa el diseño sin tener en cuenta dicha longitud equivalente, lo que permite determinar los diámetros de las cañerías. Luego, teniendo en cuenta esos diámetros se efectúa la verificación o cálculo definitivo.
Cálculo de las cañerías sin tener en cuenta la longitud equivalente
El cálculo comienza desde el artefacto más alejado, hacia el medidor. Tramo calefón - A Longitud a considerar, desde el calefón al medidor: 35 + 6 = 41 m. Consumo: 2 m3 /h. En la tabla, con la longitud 42 m (la tabla no da 41 m), con un caudal de 2,155 m3 /h (mayor que 2 m3 /h), se adopta el diámetro 19 mm (3/4").
Tramo cocina - A Longitud a considerar, desde la cocina al medidor: 5 + 6 = 11 m. Consumo: 0,8 m3 /h. En la tabla, con la longitud de 11 m, con un caudal de 1,46 m3 /h (mayor que 0,8 m3 /h), se adopta el diámetro 13 mm (1/2").
Tramo A - medidor Longitud a considerar, el del artefacto más alejado, en este caso, el calefón: 41 m. Consumo: es la suma de los consumos de los artefactos que debe alimentar la cañería, en este caso calefón y cocina: 2 + 0,8 = 2,8 m 3 /h.
En la tabla, con la longitud de 42 m (la tabla no da 41 m) y un consumo de 4,42 m3 /h (mayor que 2,8 m3 /h), se adopta el diámetro de 25 mm (1"). Los valores obtenidos se resumen en:
Verificación del cálculo teniendo en cuenta la longitud equivalente Tramo calefón - A En la tabla se indica que las longitudes equivalentes, son: Codo a 90. = 30 diámetros. Te a través = 20 diámetros. Te flujo a 90. = 60 diámetros. Codo a 45. = 14 diámetros. Válvula macho = 100 diámetros. Reducción = se desprecia.
Se calcula la longitud equivalente de acuerdo a la instalación: 1 Válvula macho 19 mm = 100 x 0,019 m = 1,9 m. 3 Codos a 90. de 19 mm = 3 x 30 x 0,019 m = 1,71 m 2 Codos a 45. de 19 mm = 2 x 14 x 0,019 m = 0,53 m 1 Reducción 19 x 25 = se desprecia 1 Te a través 25 mm = 1 x 20 x 0,025 m = 0,5 m 2 Codos a 90. de 25 mm = 2 x 30 x 0,025 m = 1,50 m. La longitud equivalente en los accesorios es de 6,14 m. La longitud total a considerar será de 41 m + 6,14 m = 47,14 m.
Tramo cocina - A En este caso el tramo es de 11 m reales. Se calcula la longitud equivalente de acuerdo a los accesorios instalados. 1 Válvula macho 13 mm = 100 x 0,013 m = 1,3 m 2 Codos a 90. de 13 mm = 2 x 30 x 0,013 m = 0,78 m 1 Reducción 13 x 25 = se desprecia 1 Te flujo a 90. de 25 mm = 1 x 60 x 0,025 = 1,50 m 2 Codos a 90. de 25 mm = 2 x 30 x 0,025 m = 1,50 m La longitud total es de 11 m + 5,08 m = 16,08 m. Tramo A - medidor El tramo es de 41 m reales y para el cálculo de longitud equivalente se considera el artefacto más ,alejado del medidor y todos los accesorios que están incluidos en él, que en este caso son los del tramo calefón - A.
Por lo tanto, la longitud equivalente es de 6,14 m y la longitud total a considerar será de 47,14 m. Con los datos obtenidos y la tabla se obtienen los diámetros definitivos, que son similares a los obtenidos anteriormente, consignándose los valores en el siguiente cuadro
Los planos deben establecer la ubicación de los artefactos y el listado de los materiales, indicando el recorrido en planta pl anta en las cañería cañerías interna in ternass con co n sus su s diá di ámetros re r espectivos spectivos.. Los planos deben ser efectuados en escala 1: 100 y los detalles se confeccionan a escala adecuada, Normas as IRAM. con dimensiones de acuerdo a Norm recorri rido do de las cañería cañeríass se indic indica a en en rojo r ojo y la l as ventilaciones v entilaciones en verde. verde. Los tramos existentes se El recor marcan con líneas de trazos de los mismos colores.
EVACUACIÓN DE LOS PRODUCTOS DE LA COMBUSTiÓN Clasificación de los sistemas Los sistemas de evacuación de los productos de la combustión pueden ser agrupados de la siguiente manera: Sistemas para artefactos no conectados a conductos: ‐ Cocinas, estufas a rayos infrarrojos, etc.
Sistemas conectados a conductos individuales: ‐ Artefactos de cámara estanca (tiro balanceado). ‐ Artefactos de cámara abierta (tiro natural). Sistemas conectados a conductos colectivos: ‐ Artefactos de cámara abierta (tiro natural). Los conductos pueden ejecutarse en chapa galvanizada, material cerámico y/o cualquier otro material incombustible, aptos para temperaturas mínimas de 200 °C. Las conexiones a los conductos de humo deben ser lo más cortas y directas posibles, debiéndose evitar los codos y curvas pronunciadas. El interior de los conductos individuales y colectivos debe ser liso, sin solución de continuidad, evitando rebabas o escalonamientos que dificulten la normal n ormal circulación de los gases.
Los conductos deben ser estancos, no permitiendo la fuga de los gases quemados, y resistente a la corrosión, además de perfectamente soportados. Además no deben existir obstrucciones ni figuras a lo largo de todo su recorrido. Sistemas para artefactos no conectados a conductos Estos sistemas son de aplicación para aquellos artefactos que no tienen conductos de alimentación de aire, ni de salida de los productos de combustión, como en el caso de las cocinas, o de estufas de rayos infrarrojos. Es obligatorio, en el caso de cocinas, dejar dos aberturas, una de ingreso de aire y otra preferentemente opuesta a la anterior o bien a diferentes alturas, alturas, para la salida de los productos de la combustión. Para la eliminación de los gases de la combustión del local pueden utilizarse conductos, en los que se instalarán en sus extremos rejillas fijas que impidan ser obstruidos con residuos, u otros elementos.
El conducto de salida del aire viciado se inicia a una altura mínima de 1,80 m: del piso de la habitación, debiendo descargar directamente al exterior, ya sea a través de una pared, como se puede observar en la figuras, o de un conducto colector del tipo derivación que sirva a varias unidades de vivienda en un edificio de departamento, como se verá posteriormente, que debe ser exclusivo para este fin.
Sistemas conectados a conductos individuales Artefactos de tiro natural o cámara abierta El diámetro del conducto debe ser siempre igual al de salida de los gases quemados del artefacto a instalar, no debiendo en ningún punto, como el caso de curvas, acoples, etc., experimentar angostamientos o escalonamientos.
Cuando es indispensable ejecutar tramos horizontales, se coloca en vertical una longitud de por lo menos 1,5 veces la horizontal.
Para artefactos cuyas características de funcionamiento son discontinuas, la proyección del plano inclinado no debe superar los 2 metros, debiendo, en este caso, a la salida del artefacto y previo al tramo inclinado, instalar uno vertical no menor de 0,50 m. Los tramos horizontales deben tener una pendiente mínima de 4 %, en forma ascendente desde el artefacto a la salida de los gases de la combustión.
