Instalaciones Básicas de la Vivienda

COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE SONORA Director General Mtro. Jorge Luis Ibarra Mendívil Director Académico Profr. Julio Alfonso Martínez Romero Director de Administración y Finanzas C.P. Jesús Urbano Limón Tapia Director de Planeación Mtro. Pedro Hernández Peña

INSTALACIONES BÁSICAS DE LA VIVIENDA Módulo de Aprendizaje. Copyright ©, 2010 por Colegio de Bachilleres del Estado de Sonora todos los derechos reservados. Primera edición 2011. Impreso en México. DIRECCIÓN ACADÉMICA Departamento de Desarrollo Curricular Blvd. Agustín de Vildósola, Sector Sur Hermosillo, Sonora. México. C.P. 83280 COMISIÓN ELABORADORA: Elaborador: Jesús Alfonso Gil Armenta Revisión Disciplinaria: Jacinto Álvarez Ayala Corrección de Estilo: Jesús Alfonso Velasco Núñez Apoyo Metodológico: Alma Lorenia Valenzuela Chávez Supervisión Académica: Luz María Grijalva Díaz Equipo Técnico RIEMS Diseño: Joaquín Rivas Samaniego María Jesús Jiménez Duarte Grupo Editorial: Francisco Peralta Varela Coordinación Técnica: Claudia Yolanda Lugo Peñúñuri Diana Irene Valenzuela López Coordinación General: Profr. Julio Alfonso Martínez Romero

Esta publicación se terminó de imprimir durante el mes de diciembre de 2010. Diseñada en Dirección Académica del Colegio de Bachilleres del Estado de Sonora Blvd. Agustín de Vildósola; Sector Sur. Hermosillo, Sonora, México La edición consta de 642 ejemplares.

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PRELIMINARES

DATOS DEL ALUMNO Nombre: _______________________________________________________________ Plantel: __________________________________________________________________ Grupo: _________________ Turno: _____________ Teléfono:___________________ E-mail: _________________________________________________________________ Domicilio: ______________________________________________________________

_______________________________________________________________________

Ubicación Curricular

COMPONENTE:

HORAS SEMANALES:

CAPACITACIÓN PARA EL TRABAJO: TÉCNICAS DE CONSTRUCCIÓN

CRÉDITOS:

FORMACIÓN PARA EL TRABAJO

PRELIMINARES

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08

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PRELIMINARES

Índice Presentación ......................................................................................................................................................... 7 Mapa de asignatura .............................................................................................................................................. 8 BLOQUE 1: DISEÑA INSTALACIONES HIDRÁULICAS ......................................................................... 9 Secuencia Didáctica 1: Conoce las partes de una instalación hidráulica .........................................................10 • Condiciones de una red hidráulica en un edificio o casa-habitación .......................................................11 • Elementos que forman una instalación hidráulica .....................................................................................11 • Manejo del agua en la red de distribución interna .....................................................................................13 Secuencia Didáctica 2: Conoce los materiales que se utilizan en una instalación hidráulica ..........................16 • Materiales para la instalación hidráulica ....................................................................................................17 • Usos y aplicaciones de la tubería de cobre ...............................................................................................21 • Características y ventajas de las tuberías de cobre de temple rígido .......................................................21 Secuencia Didáctica 3: Determina el diámetro de las tuberías de una instalación hidráulica .........................29 • Determinación del diámetro de una tubería ...............................................................................................30 • Diámetros comerciales más comunes en tuberías....................................................................................31 Secuencia Didáctica 4: Determina el sistema hidroneumático apropiado a las necesidades de una vivienda ..........................................................................................36 • Determinación del equipo de bombeo ......................................................................................................37 • Determinación del tanque hidroneumático ................................................................................................38 BLOQUE 2: DISEÑA UNA INSTALACIÓN SANITARIA ........................................................................ 47 Secuencia Didáctica 1: Conoce las partes que forman una instalación sanitaria de una casa habitación .....48 • Condiciones que deben reunir la red .........................................................................................................49 • Partes de una red sanitaria .........................................................................................................................49 Secuencia Didáctica 2: Determina el diámetro de las tuberías de una instalación sanitaria ...........................54 • Tuberías utilizadas en instalaciones sanitarias ..........................................................................................55 • Obtención del diámetro de las tuberías en una instalación sanitaria de una casa habitación ................57 • Cálculo de instalación sanitaria ..................................................................................................................57 BLOQUE 3: DISEÑA INSTALACIONES DE GAS .................................................................................. 63 Secuencia Didáctica 1: Conoce las partes que integran una instalación de gas ............................................64 • Instalaciones de gas ...................................................................................................................................65 • Partes de una instalación de gas ...............................................................................................................67 Secuencia Didáctica 2: Determina los elementos de una instalación de gas ..................................................71 • Tuberías utilizadas en instalaciones de gas ..............................................................................................72 • Calculo de instalaciones de gas ................................................................................................................74 BLOQUE 4: DISEÑA INSTALACIONES ELÉCTRICAS ........................................................................ 83 Secuencia Didáctica 1: Conoce los elementos que forman una instalación eléctrica .....................................84 • Instalaciones eléctricas. .............................................................................................................................85 • Tuberías y canalizaciones...........................................................................................................................90 • Conductores eléctricos ...............................................................................................................................94 • Tipos de cobre para conductores eléctricos .............................................................................................94 • Partes que componen los conductores eléctricos ....................................................................................95 Secuencia Didáctica 2: Determina las partes de una instalación eléctrica ....................................................101 • Simbología de un sistema eléctrico .........................................................................................................102 • Cuadro de cargas .....................................................................................................................................103 • Conexión de los circuitos de un sistema eléctrico ...................................................................................104 Bibliografía ........................................................................................................................................................118

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PRELIMINARES

Presentación “Una competencia es la integración de habilidades, conocimientos y actitudes en un contexto específico”. El enfoque en competencias considera que los conocimientos por sí mismos no son lo más importante, sino el uso que se hace de ellos en situaciones específicas de la vida personal, social y profesional. De este modo, las competencias requieren una base sólida de conocimientos y ciertas habilidades, los cuales se integran para un mismo propósito en un determinado contexto. El presente Módulo de Aprendizaje de la asignatura Instalaciones Básicas de la Vivienda, es una herramienta de suma importancia, que propiciará tu desarrollo como persona visionaria, competente e innovadora, características que se establecen en los objetivos de la Reforma Integral de Educación Media Superior que actualmente se está implementando a nivel nacional. El Módulo de aprendizaje es uno de los apoyos didácticos que el Colegio de Bachilleres te ofrece con la intención de estar acorde a los nuevos tiempos, a las nuevas políticas educativas, además de lo que demandan los escenarios local, nacional e internacional; el módulo se encuentra organizado a través de bloques de aprendizaje y secuencias didácticas. Una secuencia didáctica es un conjunto de actividades, organizadas en tres momentos: Inicio, desarrollo y cierre. En el inicio desarrollarás actividades que te permitirán identificar y recuperar las experiencias, los saberes, las preconcepciones y los conocimientos que ya has adquirido a través de tu formación, mismos que te ayudarán a abordar con facilidad el tema que se presenta en el desarrollo, donde realizarás actividades que introducen nuevos conocimientos dándote la oportunidad de contextualizarlos en situaciones de la vida cotidiana, con la finalidad de que tu aprendizaje sea significativo. Posteriormente se encuentra el momento de cierre de la secuencia didáctica, donde integrarás todos los saberes que realizaste en las actividades de inicio y desarrollo. En todas las actividades de los tres momentos se consideran los saberes conceptuales, procedimentales y actitudinales. De acuerdo a las características y del propósito de las actividades, éstas se desarrollan de forma individual, binas o equipos. Para el desarrollo del trabajo deberás utilizar diversos recursos, desde material bibliográfico, videos, investigación de campo, etc. La retroalimentación de tus conocimientos es de suma importancia, de ahí que se te invita a participar de forma activa cuando el docente lo indique, de esta forma aclararás dudas o bien fortalecerás lo aprendido; además en este momento, el docente podrá tener una visión general del logro de los aprendizajes del grupo. Recuerda que la evaluación en el enfoque en competencias es un proceso continuo, que permite recabar evidencias a través de tu trabajo, donde se tomarán en cuenta los tres saberes: el conceptual, procedimental y actitudinal con el propósito de que apoyado por tu maestro mejores el aprendizaje. Es necesario que realices la autoevaluación, este ejercicio permite que valores tu actuación y reconozcas tus posibilidades, limitaciones y cambios necesarios para mejorar tu aprendizaje. Así también, es recomendable la coevaluación, proceso donde de manera conjunta valoran su actuación, con la finalidad de fomentar la participación, reflexión y crítica ante situaciones de sus aprendizajes, promoviendo las actitudes de responsabilidad e integración del grupo. Nuestra sociedad necesita individuos a nivel medio superior con conocimientos, habilidades, actitudes y valores, que les permitan integrarse y desarrollarse de manera satisfactoria en el mundo laboral o en su preparación profesional. Para que contribuyas en ello, es indispensable que asumas una nueva visión y actitud en cuanto a tu rol, es decir, de ser receptor de contenidos, ahora construirás tu propio conocimiento a través de la problematización y contextualización de los mismos, situación que te permitirá: Aprender a conocer, aprender a hacer, aprender a ser y aprender a vivir juntos.

PRELIMINARES

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BLOQUE 1 Diseña instalaciones hidráulicas

BLOQUE 4 Diseña instalaciones eléctricas

Instalaciones Básicas de la Vivienda

BLOQUE 2 Diseña una instalación sanitaria

BLOQUE 3 Diseña instalaciones de gas

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PRELIMINARES

Diseña Instalaciones Hidráulicas

Competencias profesionales: 1. 2. 3.

Elabora representaciones de edificaciones mediante maquetas y planos arquitectónicos, estructurales y de instalaciones, considerando las especificaciones de diseño y utilizando software de dibujo asistido por computadora o los medios materiales correspondientes. Supervisa la aplicación de tecnologías de desarrollo sustentable para el cuidado del medio ambiente en la industria de la construcción, en los procesos constructivos de casa habitación. Supervisa y ejecuta trabajos de instalaciones hidrosanitarias, de gas, eléctricas y especiales, aplicando tecnologías de desarrollo sustentable para el cuidado del medio ambiente en la industria de la construcción.

Unidad de competencia:   

Identifica las partes que integran un sistema de distribución de agua en una casa habitación. Determina los diámetros de las tuberías que se encargaran de conducir el agua en la red de distribución de una casa habitación. Determina el sistema hidroneumático adecuado a las necesidades de la casa habitación.

Atributos a desarrollar en el bloque:

4.1 Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, matemáticas o gráficas. 4.5 Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener información y expresar ideas. 5.1 Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo como cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo. 5.3 Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenómenos. 5.4 Construye hipótesis y diseña y aplica modelos para probar su validez. 5.5 Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular nuevas preguntas. 5.6 Utiliza las tecnologías de la información y comunicación para procesar e interpretar información. 6.1 Elige las fuentes de información más relevantes para un propósito específico y discrimina entre ellas de acuerdo a su relevancia y confiabilidad. 6.4 Estructura ideas y argumentos de manera clara, coherente y sintética. 7.3 Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana. 8.1 Propone maneras de solucionar un problema o desarrollar un proyecto en equipo, definiendo un curso de acción con pasos específicos. 8.2 Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva. 8.3 Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo.

Tiempo asignado: 20 horas

Secuencia didáctica 1. Conoce las partes de una instalación hidráulica. Inicio

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Actividad: 1 Responde las siguientes preguntas:

1.

¿Qué es una instalación hidráulica?

__________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________ 2.

¿Qué partes de una instalación hidráulica conoces?

__________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________ 3.

¿De dónde proviene el agua que entra a los diferentes muebles sanitarios de tu casa? a) Directamente de la red. b) De un tanque elevado. c) De un sistema hidroneumático.

Actividad: 1 Conceptual Comprende que es una instalación hidráulica. Reconoce algunas partes que forman una instalación hidráulica. Reconoce las formas de suministrar el agua a una casa habitación. Autoevaluación

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Evaluación Producto: Cuestionario. Saberes Procedimental

Puntaje: Actitudinal

Indaga sobre las funciones, partes y tipos de suministrar el agua de una instalación hidráulica de una casa habitación. C

MC

NC

Valora las ventajas que se tienen al contar con una instalación hidráulica que dote de agua una casa habitación.

Calificación otorgada por el docente

DISEÑA INSTALACIONES HIDRÁULICAS

Desarrollo A partir de la red general urbana de agua potable, se hace necesaria la distribución del agua hasta los puntos de consumo, instalados en el interior de los edificios. Dentro de estos, el agua puede alcanzar una altura, fijada por la presión que lleve en la conducción general, medida en metros columna de agua. De la presión de llegada habrá que reducir las pérdidas de carga producidas a lo largo del circuito y las debidas a las resistencias de tuberías, codos y cambios de nivel. En ocasiones se pueden hacer modificaciones, como por ejemplo para mejorar la calidad del agua se pueden colocar filtros y plantas de tratamiento, si el suministro no es continuo o le falta presión, se harán cisternas y se colocaran bombas, etc.

Condiciones de una red hidráulica en un edificio o casa-habitación. Para poder obtener un buen rendimiento tanto a nivel de consumo como de mantenimiento, es necesario cumplir con una serie de requisitos:  Diseñar las instalaciones para que éstas no sean ruidosas, no tengan una excesiva presión y evitar el problema tan generalizado de la variación del caudal que experimenta una llave al estar utilizando otro mueble.  Evitar el contacto de las líneas de agua con el resto de las instalaciones, sobre todo con las de drenaje, a fin de impedir su contaminación.  Revisar periódicamente las instalaciones para prever deterioros y posibles fugas.  Independizar por medio de una llave de paso.  Situar tuberías de alimentación en zonas comunes y de fácil acceso para su mantenimiento y reparación.

Elementos que forman una instalación hidráulica: 1. Acometida. Es el conducto que enlaza la instalación privada del inmueble con la red general de distribución de agua. 2. Llave de toma. Se encuentra colocada sobre la tubería de distribución de la red y abre paso a la acometida. 3. Llave de banqueta. Se sitúa sobre la acometida en la vía pública próxima al edificio o vivienda; donde generalmente puede acceder el organismo operador de agua potable. 4. Llave de paso. Es la conexión entre la acometida y el tubo de alimentación, se encuentra situada en la parte inferior del inmueble. Todos estos elementos son los que componen la acometida de la vivienda o el edificio; las partes más importantes que conforman la instalación interior son: 5. Tubo de alimentación. Es el que enlaza la llave de paso del inmueble con el ramal del edificio o vivienda; este tramo de tubería se recomienda que este accesible para reparación o mantenimiento en caso necesario. 6. Ramales de la instalación. Son las tuberías que partiendo del tubo alimentador llevan el agua hasta los aparatos.

BLOQUE 1

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Actividad: 2 Investiga en el internet o en el organismo operador de agua de tu comunidad, cómo está formada una acometida hidráulica, dibújala y describe cada una de sus partes.

Actividad: 2 Conceptual Identifica las partes que forman una acometida hidráulica. Autoevaluación

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Evaluación Producto: Descripción de la acometida hidráulica, dibujo. Saberes Procedimental Describe las partes que forman una acometida para una instalación hidráulica de casa habitación. C

MC

NC

Puntaje: Actitudinal Aprecia la función que realiza la acometida en la instalación hidráulica de una casa habitación.



Manejo del agua en la red de distribución interna. Suministro directo. Se conoce así al sistema que opera de forma directa de la red exterior a la red interior. Ventajas:  No requiere bombas ni depósitos.  Menor costo inicial.  No se contamina el agua como consecuencia de tanques mal lavados. Desventajas:  Si se suspende el suministro no hay servicio hidráulico en el edificio.  La presión en la red interior varía de acuerdo a la diferencia de altura que hay entre los pisos de un edificio o casa habitación, a los pisos superiores les llega el agua con menor presión que los inferiores. Suministro por gravedad. El almacenamiento se hace en un tanque elevado, desde el cual se surte por gravedad a la red de distribución; es conveniente completar el sistema con una cisterna que reciba el agua, y desde ella enviarla al tanque elevado mediante una bomba eléctrica, que arranque y pare automáticamente, por medio de un juego de electro niveles colocados en el tanque y la cisterna. Ventajas:  Se proporciona una presión regulada.  Se independiza el servicio interior del municipal.  Se asegura una reserva de agua.  Se puede satisfacer la demanda en horas de máximo requerimiento. Desventajas:  Sobrecarga de techos.  Existen mayores posibilidades de contaminación.  Hay un incremento en el costo con respecto a la alimentación directa. Suministro por medio de un sistema hidroneumático. Es el sistema más completo, consta de un tanque hermético presurizado, al que se le suministra agua de la cisterna a presión mediante una bomba. Ventajas:  Proporciona una presión uniforme y regulada a las necesidades del edificio.  No se recargan las azoteas con peso adicional. Desventajas:  Tiene mayor costo de adquisición y mantenimiento.  Es forzoso contar con una cisterna.  Generalmente su ubicación bloquea espacios útiles de planta baja o de alguno de los niveles.  Su descompostura requiere de técnicos especializados y refacciones suministradas de inmediato.

   BLOQUE 1

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 Cierre Actividad: 3 Realiza una investigación de campo, bibliográfica o en internet y resuelve lo siguiente.

1.

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Dibuja un sistema hidráulico por gravedad indicando claramente cada una de las partes que los forman.


Actividad: 3 (continuación) 2.

¿Qué tipos de tanques hidroneumáticos existen en el mercado y cuáles son sus capacidades?

3.

¿Qué tipos de bombas pueden ser utilizadas en un sistema hidroneumático y cuáles son sus capacidades más comunes para una casa habitación?

4.

Dibuja un sistema hidráulico con un sistema hidroneumático indicando claramente cada una de las partes que los forman.

Actividad: 3 Conceptual Conoce las partes que forman los diferentes sistemas de suministro de agua en una instalación hidráulica de una casa habitación. Autoevaluación

BLOQUE 1

Evaluación Producto: Ilustración y cuestionarios. Saberes Procedimental

Puntaje:

Investiga las partes que forman los sistemas de suministro de agua en una instalación hidráulica de una casa habitación. C

MC

NC

Actitudinal Se interesa por conocer los diferentes sistemas de suministro de agua, en una instalación hidráulica de una casa habitación.


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Secuencia didáctica 2. Conoce los materiales que se utilizan en una instalación hidráulica. Inicio



Actividad: 1 Responde las siguientes preguntas:

1.

¿Qué elementos intervienen en la formación de una red hidráulica de una casa habitación?

2.

¿De qué materiales se pueden fabricar los elementos que forman la red hidráulica de una casa habitación?

3.

¿De qué material están fabricadas las tuberías que más se utilizan en la formación de una red hidráulica de una casa habitación?

Actividad: 1 Conceptual Reconoce los materiales que se emplean para fabricar las tuberías y accesorios que se utilizan para formar una instalación hidráulica de una casa habitación. Autoevaluación

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Puntaje:

Indaga sobre los materiales con que se fabrican las tuberías y accesorios que se utilizan para formar una red hidráulica de una casa habitación. C

MC

NC

Actitudinal Aprecia las características de los diferentes materiales que se utilizan para la fabricación de tuberías y accesorias para la formación de una red hidráulica de una casa habitación.



Desarrollo Materiales para la instalación hidráulica. Esta parte se refiere a las tuberías o conducciones, para lo cual es necesario conocer las particularidades de la instalación como: clase y naturaleza del agua, temperatura de consumo, valoración económica de la instalación y finalmente diseño y funcionalidad, Es importante conocer la naturaleza química del agua por si sus componentes no son compatibles con los materiales que forman la instalación, teniendo en cuenta que el agua caliente acelera la corrosión de los materiales. En general, las tuberías que transportan agua potable deberán estar formadas por materiales estables que no modifiquen las propiedades del agua. Las tuberías de plomo con agua fría no ofrecen mayor problema, ya que se forma una capa de sales calcáreas insolubles que las protegen contra la corrosión; pero con agua caliente, éstas se disuelven con ella, pudiendo ser nocivas para el consumo humano. Con el cobre, el oxígeno forma carbonato de cobre, que protege el tubo y permite su utilización para conducción de agua potable. Con el hierro, la acción del oxígeno disuelto en el agua provoca la corrosión acelerada por la presencia del ácido carbónico; las sales férricas no son nocivas para el consumo humano, pero su problemática es la coloración rojiza que adopta el agua de consumo. Los materiales más usados en las tuberías de agua son el acero, cobre y plástico, sobresaliendo las tuberías de cobre en las instalaciones hidráulicas. Las tuberías plásticas, sobre todo las del tipo CPVC están ganando mucho terreno en esta área, y no es extraño que en unos cuantos años sea el material más utilizado para este tipo de instalaciones.

Tuberías de Acero Estas tuberías están constituidas por acero dulce con bajo contenido de carbono y mínima resistencia a los esfuerzos mecánicos. Se clasifican en tres grandes grupos: acero galvanizado, acero negro y acero inoxidable; en la práctica se denominan tuberías de hierro. Acero Galvanizado. Este material es todavía muy empleado en las instalaciones hidráulicas. Su protección consiste en un baño electrolítico con una solución de zinc que se deposita en las paredes con un recubrimiento de 0.10 mm.

Tubería de acero galvanizado

La nomenclatura de las tuberías de acero galvanizado se basa en las dimensiones de su diámetro interior, en pulgadas, variando la tabla de denominación de 3/8” hasta 4”, siendo la longitud del tubo de 4 a 6 m. La unión de tuberías se realiza mediante accesorios roscados, para lo cual se corta el tubo a su medida y con una tarraja se forma la rosca; se procede de igual manera con el otro tubo a emplear y, entre ello, el accesorio; se tendrá que extender una capa de pintura antioxidante en la zona roscada y se enrollará la rosca con cinta de teflón.

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También se pueden ejecutar las uniones de prolongación de tramos rectos; el curvado se efectuara en frió mediante máquinas de encorvar o tornillo de banco. Acero Negro. No se utilizara para agua potable, si no que se reserva prácticamente para calefacción; el curvado se puede hacer igual que el galvanizado, en frió, pero también en caliente y las uniones podrán ser con accesorios o con soldadura autógena.

Tubería de acero negro

Acero inoxidable. Son las de máxima resistencia entre los materiales férricos; se emplea de una forma bastante restrictiva debido a su costo; la principal característica es su gran resistencia a la corrosión y su mayor capacidad mecánica. Comercialmente se presenta en dos variables: sin pulir, para instalaciones empotradas, y pulido, para instalaciones aparentes.

Tubería de acero inoxidable

Actividad: 2 Cuando se realiza la instalación hidráulica de una casa habitación con tubería de acero galvanizado, para cambiar de dirección, de diámetro, etc., se utilizan conexiones roscables, por lo tanto, cuando se corta la tubería al largo adecuado, ésta debe de tener rosca en los extremos para poder unir cada tramo. Después de observar el video “Tubería de acero galvanizado, rosca manual”, describe el procedimiento necesario para sacar la rosca en una tubería de acero galvanizado.

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Actividad: 2 Conceptual Comprende el proceso que se sigue para sacar rosca a las tuberías de acero galvanizado que se utilizan para formar una instalación hidráulica de una casa habitación. Autoevaluación

Evaluación Producto: Reporte de investigación. Puntaje: Saberes Procedimental Actitudinal Describe el procedimiento que se Respeta a sus compañeros al sigue para obtener las roscas de momento de la presentación del una tubería de acero galvanizado, video. utilizado para formar una Se interesa por conocer el instalación hidráulica de una casa proceso para sacar rosca a una habitación. tubería de acero galvanizado. C MC NC Calificación otorgada por el docente

Tuberías de plástico Dentro de las denominadas tuberías plásticas, se deben distinguir dos categorías: Termoendurecibles: Pierden la plasticidad inicial, endureciéndose en un proceso irreversible. Termoplásticos: No pierden la plasticidad inicial y la forma se modifica en caliente y bajo los efectos de presión; estos son los que se emplean normalmente en la fabricación de tubos. Entre los productos termoplásticos se citan: el cloruro de polivinilo (PVC), el polietileno (Pe) y el polibutilo. Los tubos de plástico se obtienen por inyección, es decir, haciendo pasar el material reblandecido por el calor. Estos pueden ser: flexibles, semi-rígidos y rígidos. Las principales ventajas del PVC frente a los demás plásticos es su poco peso y menor costo de mano de obra, se puede trabajar dándole diversas formas y no le afectan de agarre como el yeso, la cal o el cemento; posee una elevada resistencia a la reacción de los productos químicos y no admite incrustaciones, con la cual no disminuye su sección hidráulica; su mayor inconveniente es la falta de resistencia a la elevada temperatura. Se fabrican para diversas presiones, de 12 a 16 atmósferas, y existen en el mercado toda clase de accesorios. En la actualidad existe en el mercado una material denominado CPVC, el cual está siendo muy utilizado en las instalaciones hidráulicas de una casa habitación, tanto para conducir agua fría como caliente. La tubería de CPVC está hecha de un termoplástico especial, conocido químicamente como Poli-Cloruro de Vinilo Clorado (CPVC). Este material se instala de una manera sencilla y con herramienta usual.

Tubería de PVC

La tubería de CPVC fabricada de ½" a 2" en espesores RD-11 y dimensiones exteriores CTS (tamaño de tubo de cobre). El RD nos indica que el espesor de pared es directamente proporcional al diámetro exterior, como resultado de esto obtenemos que todos los diámetros soporten la misma presión de trabajo. La tubería de CPVC está fabricada de acuerdo a ASTM D-2846. El sistema, incluyendo la unión, está especificado para una presión de trabajo de 7 kg/cm2 a 82ºC (28 kg/cm2 a 23ºC), además los sistemas de CPVC tienen la capacidad de soportar variaciones de presión/temperatura.

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Tubería de CPVC

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Actividad: 3 Investiga en internet o consulta las fichas descriptivas que proporcionan los proveedores de las tuberías de CPVC y elabora un reporte donde describas las principales características de este material y las ventajas que ofrece con respecto a otros materiales.

Actividad: 3 Conceptual Reconoce las características de las tuberías de CPVC, utilizadas para la formación de una instalación hidráulica de una casa habitación. Autoevaluación

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Evaluación Producto: Reporte de investigación. Saberes Procedimental Investiga las características de las tuberías de CPVC y las compara con las tuberías fabricadas con otros materiales. C

MC

NC

Puntaje: Actitudinal Aprecia la utilidad de las tuberías de CPVC en las instalaciones hidráulicas de una casa habitación.



Usos y aplicaciones de la tubería de cobre. Tuberías de temple rígido Las tuberías de cobre tienen la característica de ser ideales en la conducción de fluidos en las instalaciones fijas; se fabrican 4 tipos, que ofrecen una gama de servicios que van desde las redes de drenaje o ventilación hasta redes de tipo industrial que conduzcan líquidos o gases a temperaturas y presiones considerablemente elevadas. A continuación se describen cada uno de los 4 tipos: Tubería tipo “M”.- Se fabrican par ser usada en instalaciones hidráulicas de agua fría y caliente para casas habitación y edificios, en general donde las presiones de servicios son bajas. El color de identificación de esta tubería es el rojo y se fabrica en diámetros comerciales de 3/8” a 4”. Tubería tipo “L”.- Es un tipo de tubería a usarse en instalaciones hidráulicas en condiciones más severas de servicio y seguridad que las de tipo “M”; ejemplo: en las instalaciones de gas domiciliario y servicios subterráneos (tomas domiciliarias), calefacción, refrigeración, etc. Se identifica por el color azul y se fabrica en diámetros comerciales de 3/8” hasta 6”. Tubería tipo “K”.- Es la denominación de tuberías que por sus características se recomienda usar en instalaciones de tipo industrial, conduciendo líquidos y gases en condiciones más severas de presión y temperatura. El color verde identifica a este tipo de tubería y se fabrica desde 3/8” hasta 6” de diámetro nominal. Tubería tipo “DWV”.- se recomienda usar en instalaciones sanitarias y ventilación en donde no existen presiones internas en el servicio, dando una gran eficacia y duración en este tipo de instalaciones. Su color de identificación es el color amarillo y los diámetros en que se fabrica son 1 ¼” a 5”.

Características y ventajas de las tuberías de cobre de temple rígido. La tubería de cobre y su uso en las instalaciones hidrosanitarias presentan las siguientes características: 

Resistencia a la corrosión: Presenta un excelente comportamiento frente a la totalidad de los materiales de construcción y de los fluidos a transportar, asegurando así una larga vida útil a la instalación.



Se fabrica sin costura por lo cual resiste sin dificultad las presiones internas de trabajo, permitiendo el uso de tubos de pared delgada e instalándose en espacios reducidos.



Continuidad del flujo; debido a que en su interior es liso y terso admite un mínimo de pérdidas por fricción al paso de los fluidos a conducir, manteniendo los flujos constantes.



Facilidad de unión; el sistema por soldadura capilar permite efectuar con rapidez y seguridad las uniones de tubería.



La sencillez del proceso para cortar el tubo y efectuar las uniones, así como la ligereza del material, permite la fabricación de gran parte de las instalaciones, obteniéndose rapidez y calidad de trabajo, así como mayor control de los materiales pudiendo reducir los costos.

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Tuberías de temple flexible Las características de las tuberías de cobre flexible difieren de las tuberías rígidas, precisamente en el temple dado en su proceso de fabricación; por lo tanto, las condiciones de uso serán distintas aun cuando las tuberías de los dos temples sea parte de una misma instalación. Los dos tipos de tuberías de cobre que se fabrican en temple flexible, difieren tanto en los espesores de pared con que se fabrican como en sus diámetros. Las tuberías de cobre flexible a diferencia de las rígidas se identifican solo por el grabado, el color en este caso no se usa ni se marca, solamente el tipo de tubería, su diámetro, la marca; la leyenda hecho en México y el sello de la DGN. La tubería de tipo "L" flexible se fabrica en rollos de 18.30 mts. de diámetros nominales de 1/4" a 1". La tubería para gas "uso generales", se fabrica en rollos de 15.24 mts. de longitud en diámetros de 1/8" a 3/4" siendo la medida real exterior y para obtener el diámetro interior se le resta dos veces su espesor de pared. Los usos para estos tipos de tuberías son dados por la capacidad de movimiento de estas, sin retar ventajas a las instalaciones en cuestión; las instalaciones de gas, tomas domiciliarias, aparatos de refrigeración y aire acondicionados son solamente algunas de las formas de su uso, sin embargo en cualquier instalación que requiera de movilidad o en donde se requieran de curvados especiales, las tuberías de cobre están presentes. Características y ventajas de las tuberías de cobre de temple flexible. 1) La longitud de los rollos con que se fabrican estos tipos de tubería elimina, en la mayoría de las instalaciones, las uniones de acoplamiento, creando así una instalación continua y de una sola pieza. El sistema de unión de estas tuberías es variado y da siempre flexibilidad a la misma, sin restar hermeticidad y resistencia a la presión. 2) Todas las tuberías de cobre tanto rígidas como flexibles resisten perfectamente a la corrosión, lo que les permite un excelente comportamiento frente a la totalidad de los materiales tradicionales de construcción y de los fluidos a transportar; así asegurando una larga vida útil a la instalación. Aclarando que esto es debido gracias a la capa protectora que se forma en las paredes de la tubería denominada platina. 3) Las propiedades físicas del cobre con que se fabrican las tuberías, permiten tener características, como son paredes interiores completamente lisas, que dan al fluido una uniformidad al no existir disminución de su diámetro interior por adherencias o incrustaciones.

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Actividad: 4 Observa el video “Unión de Tuberías de Cobre” y contesta lo que se te indica: A) Durante la presentación del video. 1.

Menciona tres métodos de unión de tuberías de cobre.

2.

¿Cuáles son los tipos o clasificaciones de tuberías de cobre que se fabrican en México?

3.

¿A qué se refiere el estándar norteamericano ASTM B88 y que se indica con ello?

4.

¿Cómo debe ser el corte de una tubería de cobre y por qué, con qué herramientas se puede realizar?

5.

¿Por qué es necesario limpiar perfectamente tanto la tubería de cobre como el accesorio de unión antes de soldarlo?

6.

¿Con base en qué se decide utilizar una soldadura convencional o una soldadura fuerte?

BLOQUE 1

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¿Para qué se utiliza el término soldadura en la unión de tuberías de cobre?

8.

Menciona una aleación de soldadura que se utilice para unir tuberías de cobre.

9.

¿Cuál es la función de la pasta fundente al momento de realizar la soldadura en tuberías de cobre?

10. ¿Qué cantidad de soldadura debe emplearse en la unión de tuberías de cobre?

11. ¿Cuál es la temperatura de fusión para una soldadura fuerte?

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Actividad: 4 (continuación) 12. ¿Cuándo es recomendable utilizar la soldadura fuerte en la unión de tuberías de cobre?

13. ¿Cuáles son las principales diferencias entre los empalmes soldados convencionalmente y la soldadura fuerte?

14. ¿Qué tipo de soplete se recomienda utilizar para realizar una soldadura fuerte?

15. ¿Cuál es el color que toma el área de la tubería que se está calentando, que nos indica que se ha llegado al punto de fusión de la soldadura fuerte?

B) Después de observar el video: Describe cada uno de los pasos que se siguen para realizar la unión de tuberías de cobre.

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25

Actividad: 4 (continuación)

Actividad: 4 Conceptual Reconoce los métodos utilizados para la unión de tuberías de cobre, para la formación de una instalación hidráulica de una casa habitación.

Autoevaluación

26


Puntaje:

Distingue los métodos utilizados para la unión de tuberías de cobre, en la instalación hidráulica de una casa habitación.

C

MC

NC

Actitudinal Muestra interés por conocer el contenido del video. Aprecia el procedimiento de soldadura de las tuberías de cobre. Es respetuoso de sus compañeros, al no causar interrupciones durante la presentación del video.



Cierre Actividad: 5 Para realizar la siguiente actividad deberán formar equipos, siguiendo las instrucciones del profesor. La actividad consiste en formar el mono de una regadera (cuerpo de la misma), para lo cual algunos equipos la deberán de formar utilizando tubería y conexiones de cobre, otros trabajaran utilizando el CPVC (el profesor deberá indicarte el material que te corresponde). El material que se requiere es el siguiente, todo en ½ pulgada: Cobre Material Tubo Codos de 90 Tee Llaves soldables (pueden ser de paso) Codo 90 soldar-rosca interior

Cantidad 3 m. 2 pz 1 pz 2 pz 1 pz

Soldadura 50-50

1m

Lija Cortador de tubos o segueta de dientes finos Soplete

1 pz 1pz 1pz

CPVC Material Tubo Codos de 90 Tee Llaves rosca interior (pueden ser de paso) Conexiones cementar-rosca exterior Conexión cementar-rosca interior Lija Cortador de tubos o segueta de dientes finos Cemento para CPVC

Cantidad 3 m. 3 pz 1 pz 2 pz 4 pz 1 pz 1 pz 1pz 1/8 lt

Al realizar tu práctica deberás tomar fotografías en cada paso que realices y también elaborarás un reporte donde describas cada paso el cual ilustraras con las fotos. Preséntale el informe al profesor.

BLOQUE 1

27

Actividad: 5 (continuación) Reporte de evidencias aquí.

Actividad: 5 Conceptual Reproduce el procedimiento para realizar la unión de tuberías de cobre y CPVC, para ser utilizadas en la instalación hidráulica de una casa habitación. Autoevaluación

28

Evaluación Producto: Reporte escrito. Saberes Procedimental

Puntaje:

Emplea el procedimiento al unir tuberías de cobre y CPVC, en la instalación hidráulica de una casa habitación. C

MC

NC

Actitudinal Se organiza con el resto del equipo para realizar la práctica. Participa activamente en el desarrollo de la práctica. Respeta las aportaciones de sus compañeros en el desarrollo de la práctica.



Secuencia didáctica 3. Determina el diámetro de las tuberías de una instalación hidráulica. Inicio



Actividad: 1 Responde las siguientes preguntas: 1.

¿Por qué es importante utilizar el diámetro apropiado en la tubería de una instalación hidráulica?

2.

¿Cuál es el gasto que debe proporcionar una llave en una instalación eléctrica de una casa habitación?

3.

¿Con qué presión debe salir el agua en una llave de una casa habitación?

Actividad: 1 Conceptual Reconoce los principales factores a considerar en el cálculo del diámetro de una tubería para conducir agua. Autoevaluación

BLOQUE 1


Puntaje:

Indaga sobre los principales factores a considerar en el cálculo del diámetro de una tubería para la conducción de agua. C

MC

NC

Actitudinal Valora la importancia de utilizar los diámetros adecuados en las tuberías de una instalación hidráulica de una casa habitación.


29

Desarrollo En una instalación hidráulica existen muchos elementos que los forman y que deberían ser calculados para su óptimo servicio, en el caso de una casa habitación, en la mayoría de los casos, no se hacen cálculos para determinar las magnitudes de estos elementos, esto es debido a que por lo general son instalaciones pequeñas y es suficiente con las dimensiones mínimas utilizadas. Para que los aparatos hidráulicos funcionen óptimamente, debe de llegarles el agua suficiente y a una presión adecuada, y para esto, se debe de utilizar el diámetro de tubería apropiado. Para determinar el diámetro de una tubería, utilizaremos la formula Q=AV, donde: Q=Gasto A=Área de la tubería V=Velocidad del agua Normalmente el gasto lo manejamos en

el área en m² y la velocidad en m/s. Aunque pueden manejarse otro tipo

de unidades equivalentes, estas son las unidades que nos ayudaran a lograr un resultado que podamos comprender mucho mejor. Es importante aclarar que la velocidad del agua deberá estar en un rango de 0.5 m/s a 1.5 m/s, esto con la finalidad, primeramente, de evitar que se asienten partículas que con el tiempo obstruyan el área efectiva del tubo, y en segundo término, evitar ruidos y desgastes prematuros en las tuberías. A continuación se resuelve el siguiente ejemplo: Se calcula el diámetro para una tubería que conducirá 10 lt de agua por segundo, a una velocidad de 0.8 m/s. Primeramente se obtienen los datos del problema: Q=10 lt/s V= 0.8 m/s Se quiere calcular D. El segundo paso sería proponer la o las fórmulas a emplear:

o De estas fórmulas se puede despejar ya sea r y se multiplica por 2 para obtener el diámetro o bien se utiliza la otra fórmula para obtener directamente D. Ahora se hace la sustitución de valores y despeje de fórmulas.

De aquí se despeja

, quedando de la siguiente forma

, pero, esta ecuación no puede resolverse, ya que

se tienen unidades diferentes, por lo que es necesario realizar conversión de unidades, y lo más conveniente en este caso es pasar los litros a m³, ya que la velocidad no se puede convertir a litros. Aplicando una regla de 3 simple, esto quedaría de la siguiente manera. 1 m³ -----------------------------------------------------X ------------------------------------------------------

1000 lts 10 lts

Se tiene como resultado 0.01 m³/s, el tiempo sigue siendo el mismo, ya que sólo se convirtió el volumen de agua. Ahora si se puede efectuar la operación anterior: 30


A continuación se sustituye el resultado (que representa el área de la tubería) en la ecuación

, quedando

de la siguiente manera: Al despejar se obtiene: Para eliminar el cuadrado de D, sacamos raíz cuadrada. √

(

)

El diámetro del tubo apropiado para conducir 10 lts de agua por segundo a una velocidad de 0.8 m/s es de 0.0159 m, pero, no se puede llegar a la ferretería a pedir un tubo con este diámetro, ya que los diámetros comerciales se manejan en pulgadas, para lo cual se tiene que hacer otra conversión de unidades, quedando de la siguiente manera: 1 pulgada--------------------------------------- 0.0254 m X ---------------------------------------------- 0.0159 m El resultado es 0.626 pulgada, y el diámetro comercial equivalente es 0.75 pulgadas (3/4). Los diámetros comerciales más comunes son: ½ ¾ 1 1¼ 1½ 2 2½ 3

0.5 0.75 1.0 1.25 1.5 2.0 2.5 3.0

En este caso se elige el de ¾ de pulgada ya que es el inmediato superior, porque éste garantizará el gasto que se requiere, si se elige un diámetro menor, éste no garantiza que cumpla con el gasto. Existen diversos instrumentos que se utilizan para estimar el consumo de agua en los diferentes aparatos que forman un sistema hidráulico, tablas, nomogramas, etc., en este caso y para no entrar en complicaciones, para determinar el gasto en una vivienda, la estimación de la demanda se hará de acuerdo a la fórmula presentada a continuación: Q = (Np) * 0.83 = (Lpm) dónde: Q = Gasto o caudal de demanda en litros por minuto. Np = Número de piezas o aparatos sanitarios servidos. Esta fórmula abarca un rango de cinco (5) hasta un máximo de treinta (30) piezas, puesto que las viviendas unifamiliares con más de treinta piezas son casos atípicos. Todos estos cálculos son recomendables cuando tenemos un suministro ya sea por gravedad o por un sistema hidroneumático, ya que para el suministro directo, debemos ajustarnos al diámetro de la toma autorizada por el organismo operador de agua de la localidad.

BLOQUE 1

31

Actividad: 2 Resuelve los siguientes ejercicios:

32

1.

¿Cuál es el gasto, en litros por segundo, que sale de una tubería que conduce agua a una velocidad de 1.2 m/s?

2.

Calcular el diámetro comercial, para una tubería que conducirá un gasto de 10 galones por minuto (gpm), con una velocidad de 1.3 m/s.


Actividad: 2 (continuación) Resuelve el siguiente ejercicio: ¿Cuál es el diámetro comercial de una tubería que suministrará agua a una casa que cuenta con un baño completo, un fregadero en la cocina, un lavadero, una lavadora y una llave de jardín? La velocidad del agua es de 1.3 m/s. Nota: Un baño completo tiene 3 piezas, regadera, lavabo y excusado.

Actividad: 2 Conceptual Comprende el procedimiento para resolver un problema de instalaciones hidráulicas. Analiza un problema y obtiene la información necesaria para darle solución. Autoevaluación

 BLOQUE 1

Evaluación Producto: Problemas de aplicación. Saberes Procedimental Resuelve problemas relacionado con instalaciones hidráulicas, que pueden ser utilizadas en una casa habitación. C

MC

NC

Puntaje: Actitudinal Se interesa por resolver problemas relacionados con instalaciones hidráulicas.




33

Cierre Actividad: 3 Determina el Diámetro de la tubería principal que deberá ser utilizada para suministrar agua a la vivienda que se muestra en el siguiente plano. La velocidad del agua, para este caso es de 1.1 m/s.

34


Actividad: 3 (continuación) Realiza tus cálculos en esta parte.

Actividad: 3 Conceptual Ubica en el plano de una casa habitación, la información necesaria para calcular el diámetro de la tubería principal de la red de agua potable. Autoevaluación

BLOQUE 1

Evaluación Producto: Cálculos para estimación Puntaje: de diámetro comercial de tubería. Saberes Procedimental Actitudinal Calcula el diámetro de la tubería Se interesa por calcular el principal de la instalación hidráulica diámetro de una tubería, a partir de una casa habitación, utilizando de información recabada de un la información mostrada en un plano. plano. C MC NC Calificación otorgada por el docente

35

Secuencia didáctica 4. Determina el sistema hidroneumático apropiado a las necesidades de una vivienda. Inicio



Actividad: 1 Responde lo que se indica: I.

Describe las ventajas y desventajas del uso de un sistema hidroneumático en una casa habitación.

II.

Enlista las partes que forman un sistema hidroneumático.

Actividad: 1 Conceptual Reconoce las ventajas y desventajas de utilizar un sistema hidroneumático en una casa habitación. Conoce las partes que forman un hidroneumático. Autoevaluación

36

Evaluación Producto: Descripción. Saberes Procedimental


Describe las ventajas y desventajas de la utilización de un sistema hidroneumático y sus principales componentes. C

MC

NC

Valora la importancia del uso de un sistema hidroneumático en una casa habitación.



Desarrollo Como ya se mencionó anteriormente, la mejor forma de suministrar agua a una casa habitación, es por medio de un sistema hidroneumático, pero para que éste pueda ser efectivo, deberá de seleccionarse el equipo adecuado a las necesidades de la vivienda. Un hidroneumático está formado por un tanque presurizado, una bomba, un interruptor de presión y un manómetro; de estas partes el tanque y la bomba deben ser calculados. Primeramente debe de calcularse la bomba, y para ello se necesita conocer el gasto (Q) y la presión requerida en la vivienda. El gasto puede calcularse empleando la misma fórmula que se utilizó en la secuencia anterior: Q = (Np) * 0.83 = (Lpm), Dónde: Q = Gasto o caudal de demanda en litros por minuto. Np = Número de piezas o aparatos sanitarios servidos. Recuerden que esta fórmula abarca un rango de cinco (5) hasta un máximo de treinta (30) piezas, puesto que las viviendas unifamiliares con más de treinta piezas son casos atípicos. Otra regla válida para la determinación del gasto en un sistema hidráulico, es considerar un galón por minuto por cada salida de agua o pieza que se tenga en la instalación. Por ejemplo, si una casa cuenta con 2 baños, un fregadero en la cocina, una lavadora, un lavadero y una llave en el jardín; se tienen 3 salidas de agua en cada baño (regadera, lavabo y excusado), en total serian 6 salidas, una en la cocina, una para la lavadora, otra para el lavadero y otra en el jardín, en total serian 10 salidas, lo que nos da Q=10 Gal/min. En el caso de la presión se majan normalmente 30 psi (libras por pulgadas cuadradas), para el caso de una casa habitación, aunque pueden utilizarse 40 psi cuando se trate de residencias grandes y hasta 50 psi cuando son instalaciones comerciales o industriales. Una vez que se tienen el gasto se hace uso de tablas o gráficas proporcionadas por los fabricantes de bombas, las cuales permitirán seleccionar la más adecuada para el sistema hidráulico. Existen diferentes tipos de bombas, para un sistema hidroneumático se recomiendan las bombas tipo jet (inyectoras), aunque también suelen usarse las del tipo sumergible. Las tipos jet se utilizan cuando se tiene una fuente de agua superficial o poco profunda (menor a 7 metros) y la bomba sumergible se recomienda cuando el agua se encuentra a profundidades mayores a 7 metros.

Bomba tipo Jet (inyectora)

BLOQUE 1

Bomba tipo sumergible

37

A continuación se muestra una tabla, de rendimiento de una bomba jet, la cual servirá para seleccionar el equipo más adecuado a las diferentes necesidades, para lo cual se requieren conocer el gasto (Q) y la presión de trabajo. Tabla: Rendimiento de operación de Bomba Quick Draw marca Myers para pozo poco profundo Presión Capacidad en galones por minuto (GPM) Modelo a la Profundidad de succión (Ft) de HP salida bomba 0 5 10 15 20 25 (PSI) 20 12.5 11.5 10.5 9 7.5 6 30 11 10 9.5 8 6.5 5 QD50S ½ 40 9 8 7.5 6 4.5 3 50 6.5 5.5 5 4 3 2 20 20 18 16.5 15 13 10 30 19 17 15.5 14 12 9 QD75S ¾ 40 16 14.5 12 11 9 8 50 9.5 8.5 7.5 6.5 4.5 3.5 20 26.5 24 22 19 16 13 30 25 23 21 18 15 11 QD100S 1 40 20 18.5 16 13 10.5 7 50 12.5 11 9.5 7 5 --Por ejemplo, si el Q=9 GPM, la presión de 30 psi y la profundidad a la que se encuentra el agua es de 5 ft.

Modelo de bomba

HP

QD50S

½

QD75S

¾

QD100S

1

Presión a la salida (PSI) 20 30 40 50 20 30 40 50 20 30 40 50

Capacidad en galones por minuto (GPM) Profundidad de succión (Ft) 0

5

10

15

20

25

12.5 11 9 6.5 20 19 16 9.5 26.5 25 20 12.5

11.5 10 8 5.5 18 17 14.5 8.5 24 23 18.5 11

10.5 9.5 7.5 5 16.5 15.5 12 7.5 22 21 16 9.5

9 8 6 4 15 14 11 6.5 19 18 13 7

7.5 6.5 4.5 3 13 12 9 4.5 16 15 10.5 5

6 5 3 2 10 9 8 3.5 13 11 7 ---

El modelo a elegir es QD50S, ya que proporciona un gasto de 10 gpm, un galón más de lo necesario. No se debe elegir una bomba que dé menos gasto, ya que no satisface la demanda requerida. El gasto de 10 gpm es con el que se seguirá trabajando en adelante. Una vez seleccionada la bomba, el siguiente paso es seleccionar el tanque presurizado, para esto se emplea la fórmula: Dónde: Vt = Volumen del tanque Q = Gasto de la bomba seleccionada T = Tiempo en que la bomba llenara el tanque (entre 1 y 2 minutos)

38


MD= Multiplicador de descarga (se obtiene de la tabla) Para obtener el multiplicador de descarga se requiere conocer la presión de trabajo de la Tanque presurizado bomba, con el cual se establece el rango de operación del sistema, el cual quedara 10 psi arriba de la presión de trabajo, la cual permitirá que la bomba se apague de forma automática; y 10 psi abajo, lo que permitirá que la bomba encienda. Por ejemplo si la presión de trabajo de la bomba es 30 psi, el rengo de operación será 20-40 psi. Los rangos de operación más comunes son 20-40, 30-50 y 40-60 psi, los interruptores de presión comúnmente vienen ajustados a estos rangos de trabajo. Con la siguiente tabla se puede obtener el multiplicador de descarga, esto se logra mediante el rango de presión. Por ejemplo, si la presión de trabajo es de 30 psi, el rango será 20-40 y con estas se puede obtener la información de la siguiente tabla.

Presión en el tanque para apagado psi 20 30 40 50 60 70 80 90

Tabla: Multiplicadores de descarga Presión en el tanque para encendido psi 10

20

30

40

50

60

.26 .41 .51 0.57 0.61 0.65 0.68 0.70

0.20 0.35 0.42 0.49 0.54 0.58 0.61

0.17 0.29 0.37 0.43 0.52 0.56

0.14 0.25 0.32 0.39 0.44

0.12 0.22 0.29 0.35

0.10 0.19 0.26

En este caso se utilizan las columnas y se coloca en la que está etiquetada con 20 psi, ya que es la presión más baja o de encendido del equipo, al bajar por dicha columna hasta la fila etiquetada con 40 que es la presión más alta o de apagado, lo que da un MD=0.35. Presión en el tanque para apagado psi 20 30 40 50 60 70 80 90

Presión en el tanque para encendido psi 10

20

30

40

50

60

.26 .41 .51 0.57 0.61 0.65 0.68 0.70

0.20 0.35 0.42 0.49 0.54 0.58 0.61

0.17 0.29 0.37 0.43 0.52 0.56

0.14 0.25 0.32 0.39 0.44

0.12 0.22 0.29 0.35

0.10 0.19 0.26

En el caso del tiempo que la bomba debe de utilizar para llenar el tanque, éste debe de estar entre uno o dos minutos, un minuto porque es el tiempo mínimo que recomiendan los fabricantes de motores para que esté encendido y así se energice completamente y tenga una vida útil más larga. Si el tiempo pasa de dos minutos, eso indica que el tanque seleccionado es demasiado grande para la bomba. Por lo tanto cuando se evalúe la fórmula el tiempo a emplear siempre será un minuto (1 min). Considerando el ejemplo anterior donde se selecciona la bomba QD50S, a continuación se elige el tanque apropiado.

BLOQUE 1

39

Los datos que se tienen son los siguientes: Q = 10 gpm (gasto de la bomba) Presión=30 psi Anteriormente se observó que con la presión de 30 psi, se obtiene el rango de operación de 20-40, con ello obtenemos el MD: MD = 0.35 Y el tiempo es igual a un minuto. T = 1 min. Se resuelve de la siguiente manera: Se debe encontrar un tanque de 28.6 galones, pero no existe esa capacidad en el mercado, se selecciona el más cercano a esa capacidad, y para ello se utiliza la siguiente tabla.

Modelo MIL 2 MIL 5 MIL 7 MPD 14 MPD 20 MPD 31 MPD 36 MPD 52 MPD 86 MPD 96 MPD 119

Tabla: Volumen y almacenamiento de tanques presurizados. Almacenamiento en galones Volumen en galones 20-40 Psi 30-50 Psi 40-60 Psi 2 4.6 7.3 14.0 20.0 31.0 36.0 52.0 86.0 96.0 119.0

0.7 1.7 2.7 5.2 7.4 11.5 13.3 19.2 31.8 35.5 44.2

0.6 1.4 2.3 4.3 6.2 9.6 11.2 16.1 26.7 29.7 37

---3.8 5.4 8.4 9.7 14.0 23.2 25.9 32.3

Para este caso el tanque que más se aproxima a 28.6 gal, es el de 31 gal, con el modelo MPD 31. Para saber si el tanque seleccionado es el correcto, se ubica en la columna correspondiente al rango de operación del sistema, el cual es 20-40 psi. Para el tanque MPD31 operando a un rango de 20-40 psi, el tanque almacena 11.5 galones, mayor al gasto de 10 gpm que da la bomba, esto indica que la bomba trabajará más de un minuto. Hay que asegurarse que la bomba no trabaje más de dos minutos, esto se puede resolver mediante una regla de tres simple. 10.0 gal---------------------11.5 gal--------------------

1 min X 1.15 min Si el tiempo de operación es mayor de dos minutos, eso nos indica que el tanque es muy grande para el sistema, por lo que se deberá seleccionar un tanque más pequeño. Para este ejemplo, el equipo hidroneumático estará formado por las siguientes partes: Bomba modelo QD50S Tanque modelo MPD31 Nota: en estos ejemplo se utilizó información técnica de la bomba quick draw y el tanque presurizado de la marca Myers, pero existen en el mercado varias marcas que podrían ser útiles, y en dado caso, se tendría que hacer uso de la información que proporcionen dichos fabricantes, ya que, la operación cambia, incluso en la misma marca de un modelo a otro, esto debido a la eficiencia del equipo.

40


Actividad: 2 Resuelve los siguientes ejercicios: 1.

Selecciona el equipo hidroneumático que puede suministrar 14 gpm de agua a 30 psi, estando el agua a una profundidad de 3.0 m.

2.

Selecciona un sistema hidroneumático que pueda suministrar 7 gpm de agua con una presión de 50 psi, considerando que el agua se encuentra en una cisterna a una profundidad de 3 m.

Actividad: 2 Conceptual Comprende el procedimiento para seleccionar un sistema hidroneumático. Autoevaluación

BLOQUE 1

Evaluación Producto: Problemas de aplicación. Puntaje: Saberes Procedimental Actitudinal Utiliza las formulas y tablas Se interesa en determinar el adecuadas para seleccionar el sistema hidroneumático que se equipo hidroneumático más ajusta a las necesidades de una adecuado a las necesidades de instalación hidráulica. una instalación hidráulica. C MC NC Calificación otorgada por el docente

41

A continuación se presentan las siguientes tablas de operación de otros modelos de bombas que también puedes utilizar en los sistemas hidroneumáticos. Tabla: Rendimiento de operación de Bomba HJ marca Myers para pozo poco profundo Capacidad en galones por minuto (GPM) Modelo Presión a de HP la salida Profundidad de succión (pies) bomba (PSI) 5 15 25 20 14.5 11.5 7 30 14.5 11.5 7 HJ50S ½ 40 10 8 6 50 5.5 3.5 2 20 23.5 17.5 10.5 30 23.5 17.5 10.5 HJ75S ¾ 40 19.5 16.5 10.5 50 12.5 9 5 20 27.5 21 13 30 27.5 21 13 HJ100S 1 40 25.5 21 13 50 19 15.5 12

Tabla: Rendimiento de operación de Bomba PL Series marca Sta Rite para pozo poco profundo Capacidad en galones por minuto (GPM) Modelo Presión a de HP la salida Profundidad de succión (pies) bomba (PSI) 5 10 15 20 25 20 9.5 8.2 7.2 5.7 4.3 30 9.2 8.0 6.8 5.7 4.3 PCL 40 9.0 7.8 6.8 5.7 4.3 ½ 50 5.8 5.2 4.5 3.8 3.2 60 3.0 2.3 1.8 --20 16.2 14.2 12.2 9.7 7.2 30 15.8 14.0 12.0 9.7 6.8 PLD 40 15.3 13.8 11.8 9.2 6.8 ¾ 50 8.7 7.2 5.3 3.7 -60 1.3 ----20 21.3 18.8 16.8 12.8 8.5 30 21.0 18.7 15.8 12.7 8.5 PLE 40 20.7 15.8 15.7 12.3 8.5 1 50 13.2 15.7 8.9 5.7 -60 4.2 8.9 ---20 26.3 23.7 20.3 16.2 11.5 30 26.2 23.3 20.2 16.0 11.3 PLF 40 26.2 23.2 20.0 15.8 11.3 1½ 50 21.3 19.2 16.3 11.2 -60 7.7 3.5 ----

42


Actividad: 3 Resuelve el siguiente ejercicio: Considera un casa que tiene 3 ½ baños, en la cocina tiene un fregadero y una máquina lavavajillas, en el cuarto de lavado tiene el lavadero y una lavadora y una llave en el jardín. Además cuenta con una cisterna, en la cual el agua se encuentra a una profundidad de 1.5 m. Calcula el equipo hidroneumático (Bomba y tanque presurizado) adecuado, que pueda dotar de agua a esta casa. Nota: Recuerda que la presión del agua en una casa habitación es de 30 psi, al menos que se indique alguna otra.

Actividad: 3 Conceptual Identifica el procedimiento para seleccionar los equipos que forman un sistema hidroneumático, utilizado en la instalación hidráulica de una casa habitación. Autoevaluación

 BLOQUE 1

Evaluación Producto: Problemas de aplicación. Saberes Procedimental Aplica las tablas de operación de bombas para seleccionar los equipos que forman un sistema hidroneumático, en la instalación hidráulica de una casa habitación. C

MC

NC

Puntaje: Actitudinal Se interesa seleccionar el mejor sistema hidroneumático para ser utilizado en la instalación hidráulica de una casa habitación.




43

Cierre Actividad: 4 Con ayuda de tu maestro, localiza todas las salidas de agua indicadas en el siguiente plano. Una vez determinadas las salidas, encuentra el gasto que demanda dicha vivienda. Calcula el sistema hidroneumático que pueda suministrar agua a esta construcción, considerando una presión de 40 psi y una profundidad del agua de 1.5 m.

44


Actividad: 4 (continuación) Realiza tus cálculos en esta parte.

BLOQUE 1

45


Actividad: 4 Conceptual Identifica el procedimiento para seleccionar los equipos que forman un sistema hidroneumático, utilizado en la instalación hidráulica de una casa habitación. Autoevaluación

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Evaluación Producto: Problemas de aplicación. Saberes Procedimental Calcula el sistema hidroneumático, utilizado en la instalación hidráulica de una casa habitación. C

MC

NC

Puntaje: Actitudinal Se interesa seleccionar el mejor sistema hidroneumático para ser utilizado en la instalación hidráulica de una casa habitación.



Diseña una instalación sanitaria




Describe las partes que integran un sistema evacuación de las aguas servidas en una casa habitación. Identifica los tipos de muebles que se pueden utilizan en una instalación sanitaria de una casa habitación. Diseña una instalación sanitaria de una casa habitación.




Secuencia didáctica 1. Conoce las partes que forman una instalación sanitaria de una casa habitación. Inicio



Actividad: 1 Responde lo que se te pide. 1.

¿Qué es una instalación sanitaria?

2.

Enlista las partes de una instalación sanitaria que conozcas.

3.

¿Qué beneficios se tienen en una casa habitación cuando se cuenta con una instalación sanitaria?

Actividad: 1 Conceptual Reconoce la función que realiza una instalación sanitaria en una casa habitación. Autoevaluación

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Evaluación Producto: Cuestionario. Puntaje: Saberes Procedimental Actitudinal Indaga el funcionamiento de una Valora la importancia de una instalación sanitaria de una casa instalación sanitaria en una casa habitación. habitación. C MC NC Calificación otorgada por el docente

DISEÑA UNA INSTALACIÓN SANITARIA

Desarrollo Indudablemente es necesario el sistema que nos dote de agua potable en nuestros domicilios, pero también, y en un mismo nivel de igualdad, lo es el sistema sanitario. Todos los líquidos que se consumen deben ser evacuados. Además deben ser desalojados todos los residuos orgánicos, los que son producidos por la limpieza corporal, lavado de ropas, vajilla, etc. Se le llama instalaciones sanitarias al conjunto de conducciones encargadas de evacuar las aguas servidas de una edificación hacia la red municipal de alcantarillado. Vemos que las instalaciones sanitarias deben ser cuidadosamente realizadas por los peligros que acarrea. Una instalación sanitaria mal hecha puede representar una serie de trastornos bastante considerable.

Las condiciones que deben reunir la red son:    

Evacuar a la máxima rapidez las aguas de los distintos aparatos sanitarios. Evitar la entrada da malos olores procedentes de las alcantarillas al inmueble. Tener una durabilidad elevada, evitar la pérdida o fuga de fluidos. Las conducciones serán impermeables y podrán resistir la acción corrosiva de los residuos vertidos.

Una red sanitaria generalmente está formada por: 

Acometida a la alcantarilla.- Su función es transportar las aguas servidas del edificio a la alcantarilla y unir el registro de terminación del albañal con la red pública; se construye con tubo de concreto simple o con tubería de PVC tipo sanitario, con una pendiente mínima del 2%.



Albañal colector.- Conducto colocado en el nivel más bajo del edificio y al que se conectan todos los bajantes. Tendrá una pendiente entre 1.5 y 3% y el material con que esté construido dependerá de la durabilidad que se le desee dar; en su parte exterior puede ser de concreto. 

Bajantes: Son tuberías verticales que conducen las aguas pluviales, las aguas servidas o ambas. a) Los bajantes de aguas pluviales conectan las coladeras de la azotea a los ramales de planta baja que van al colector del edificio, aunque esto no es recomendable, ya que los sistemas de drenaje municipal están diseñados solo para transportar las aguas sucias producidas en los edificios y no están calculados para añadirles las aguas de lluvia. b) Los bajantes de aguas servidas conducen el agua que vierten los muebles sanitarios, los cespoles o las coladeras llevándolas al albañal.  Albañal pluvial: Desaloja el agua de las lluvias.  Tubo de ventilación: Sirven para tomar el aire necesario para evitar efectos de succión y sifonajes, así como taponamiento y acumulación de gases fundamentalmente de metano. Esto producirá una red en paralelo que unirá muebles, coladeras y llegadas de otros tubos con el exterior permitiendo que a través de ellos circulen aire y gases.  Ramales: Son la tubería que une los muebles y las coladeras con los céspoles y a su vez estos con los bajantes, los cuales pueden quedar ocultos debajo del piso y colgantes en la parte inferior de la losa.

BLOQUE 2

49



Muebles y accesorios sanitarios: Son aquellos que permiten proporcionar los servicios sanitarios específicos que requiere un edificio su boca de desagüé no será menor de 32 mm.



Sifón: Tiene por objeto poner un cierre hidráulico al paso de gases y olores. Los principales tipos de sifón son: k, s, 3/4 s y 1/2 s.



Registro: Aberturas que se preparan en una interior y están dotadas de un tapa móvil.



Areneras: se colocaran cuando sea necesario detener el material sedimentable, para evitar taponamiento y desgaste por rozamiento en las paredes del tubo.



red para inspeccionar su

Muebles Sanitarios

Trampas de grasa: permite eliminar la grasa. Su diseño aprovecha que la grasa al ser más ligera que el agua, flota en esta, al poner pantallas elevadas se obliga a pasar el agua por debajo y la grasa queda retenida en la pared superior. Se consiguen en el mercado trampas prefabricadas de acero inoxidable o en su defecto se pueden fabricar en obra.

Sifón

Registro sanitario Trampa de grasa

50


Actividad: 2 Realiza una investigación bibliográfica o en internet sobre lo siguiente:

1.

¿Cuáles son las características que deben cumplir los bajantes de aguas servidas, en una instalación sanitaria?

2.

¿A qué condiciones se debe ajustar la ubicación de los registros?

3.

¿Cuáles son las características que deben tener los tubos de ventilación?

BLOQUE 2

51

Actividad: 2 (Continuación) 4. Dibuja todas las conexiones que se utilizan para unir las tuberías que forman una instalación sanitaria.

Actividad: 2 Conceptual Identifica las partes que forman una instalación sanitaria de una casa habitación. Autoevaluación

52

Evaluación Producto: Reporte de investigación. Puntaje: Saberes Procedimental Actitudinal Distingue las características de las Se interesa por conocer la diferentes partes que forman una función que realiza cada parte de instalación sanitaria de una casa una instalación sanitaria de una habitación. casa habitación. C MC NC Calificación otorgada por el docente


Cierre Actividad: 3 Realiza una investigación de mercado, de campo o en internet, sobre los diferentes muebles sanitarios que se utilizan en una instalación sanitaria de una casa habitación, obtén imágenes de cada uno de ellos y describe su función. Con esta información elabora una presentación en PowerPoint y preséntalo ante el grupo.

Actividad: 2 Conceptual Autoevaluación

Actividad: 3 Conceptual Describe los muebles que se utilizan en la instalación sanitaria de una casa habitación. Autoevaluación

BLOQUE 2

Evaluación Producto: Reporte de investigación Saberes Procedimental C

MC

NC



Evaluación Producto: Presentación electrónica. Puntaje: Saberes Procedimental Actitudinal Investiga cuales son los muebles Se interesa por conocer los sanitarios y su función dentro de muebles sanitarios y su una instalación de una casa funcionamiento dentro de la red habitación. de drenaje sanitario. C MC NC Calificación otorgada por el docente

53

Secuencia didáctica 2. Determina el diámetro de las tuberías de una instalación sanitaria. Inicio



Actividad: 1 Responde lo que se te pide.

1.

¿Por qué es importante utilizar el diámetro adecuado en las tuberías de una instalación sanitaria?

2.

¿Quién le da velocidad a las aguas servidas que se conducen por las tuberías de drenaje sanitarios?

3.

¿Cuál es la pendiente que debe utilizarse en las tuberías de una instalación sanitarias?

4.

¿En alguna ocasión has visto cuando están haciendo el tendido de tuberías de una instalación sanitaria?, en caso afirmativo, ¿Qué diámetro de tubería se utilizó?

5.

¿Todas las tuberías de la instalación sanitaria tienen el mismo diámetro? ¿Por qué?

Actividad: 1 Conceptual Reconoce la conveniencia de utilizar el diámetro adecuado en una instalación sanitaria. Autoevaluación

54

Evaluación Producto: Cuestionario. Puntaje: Saberes Procedimental Actitudinal Indaga sobre el uso del diámetro Valora la importancia de utilizar el adecuado en las tuberías de una diámetro adecuado en una instalación sanitaria de una casa instalación sanitaria de una casa habitación. habitación. C MC NC Calificación otorgada por el docente


Desarrollo Tuberías utilizadas en instalaciones sanitarias. Una de las partes más importantes en una instalación sanitaria, son las tuberías que se encargan de conducir las aguas servidas hacia la alcantarilla pública. Es de suma importancia que estas sean lo suficientemente resistentes a los agentes corrosivos que vierten en ella, por lo tanto debemos elegir el material adecuado, que garantice que una larga vida útil y evitar la pérdida de fluidos. En la historia de las instalaciones sanitarias, se han utilizado diferentes materiales para fabricar las tuberías que aquí se utilizan, cada vez se utilizan materiales que sean más económicos y resistentes. En la actualidad se utilizan las tuberías de PVC, que han demostrado ser muy eficientes en la conducción de este tipo de fluidos. Dentro de los tubos de PVC para conducción de aguas negras a gravedad sin presión, existen dos tipos, según su tipo de unión. El tubo sanitario de Norma o Normal, en PVC con extremos lisos, se fabrica conforme a la norma mexicana NMX-E-199/1 vigente y se utiliza para la conducción de aguas negras dentro de las viviendas o edificaciones.

 Sanitaria cementar.Tubería con extremos lisos y conexiones con casquillo o boquilla para su unión, utilizando cemento y limpiador. 

Sanitaria multicampana. Tubería con extremos lisos y conexiones inyectadas con campana en todos sus extremos. El anillo viene integrado en cada campana y esta prelubricado. Todos sus extremos tienen campana para recibir cualquiera de los 3 tubos.

Independientemente del sistema de unión, las tuberías siempre vienen en extremos lisos y por su uso se subdividen en:

 Tubería sanitaria de norma: fabricada conforme a la norma mexicana NMX-E-199/1

vigente, y se utiliza para la descarga de aguas negras domesticas (muebles sanitarios) e industriales y/o bajadas de agua pluvial. Tubería sanitaria ligera: sólo para bajadas de agua pluvial (B.A.P) y/o sistemas de ventilación.

BLOQUE 2

55

Actividad: 2 Realiza una investigación de campo, de mercado o en internet sobre las ventajas que ofrecen las tuberías de PVC cementar y las de multicampana. Preséntale el reporte a tu profesor.

Actividad: 2 Conceptual Identifica las ventajas de los diferentes tipos de tuberías de PVC que se utilizan en las instalaciones sanitarias de una casa habitación. Autoevaluación

56

Evaluación Producto: Reporte de investigación. Puntaje: Saberes Procedimental Actitudinal Distingue las ventajas de los Aprecia las ventajas que ofrecen diferentes tipos de tuberías de PVC los diferentes tipos de tuberías de que son utilizados en las PVC utilizados en la instalación instalaciones sanitarias de una sanitaria de una casa habitación. casa habitación. C MC NC Calificación otorgada por el docente


Obtención del diámetro de las tuberías en una instalación sanitaria de una casa habitación. Las necesidades fisiológicas y de aseo del ser humano, producen necesariamente una gran cantidad de aguas sucias con materiales inorgánicos de fácil descomposición que las instalaciones de desagüe o sanitarias desalojan inmediatamente mediante canalizaciones verticales y horizontales, diseñadas considerando ciertas exigencias higiénicas, empleando materiales eficientes, durables, resistentes al desgaste, a la corrosión y a las adherencias previendo un mínimo de mantenimiento. Conviene señalar que existen otros tipos de tuberías para el desagüe de aguas negras al interior de la casa habitación como son las tuberías DWV, aseguran estas disposiciones y aunque su costo inicial es elevado. Conviene señalar además, en nuestra localidad, las bajadas de aguas pluviales o los desagües de los patios de las viviendas, no se permiten conectar estas descargas al alcantarillado sanitario, ya que no están diseñadas para recibir esas cantidades de agua. Si se conectaran este tipo de drenaje el agua sucia de la alcantarilla buscaría un lugar por donde salir, ya que la presión aumentaría y posiblemente estaría saliendo por alguno de los muebles sanitarios de tu casa.

Cálculo de instalación sanitaria. Para cálculo de diámetros en la instalación se requiere conocer la cantidad de agua que se desaloja en cada mueble, y para ello se hace uso de las tablas de que nos proporcionan las unidades de descarga de cada mueble, y con ello podemos determinar el diámetro adecuado de la tubería. Se define como unidad de descarga a un número abstracto a través del cual se mide la descarga probable de varios tipos de piezas sanitarias al correspondiente sistema de desagüe. Se expresa mediante una escala de valores relativos obtenidos experimentalmente en función del gasto requerido para el funcionamiento de la pieza, la duración de su descarga y la frecuencia de su uso. Los diámetros de los conductos y ramales de desagüe, bajantes y cloacas de aguas servidas se calculan de acuerdo, con el número total de unidades de descarga de las piezas sanitarias servidas Tabla: Unidades de descarga de los muebles sanitarios

BLOQUE 2

Diámetro Mínimo del Tubo de Desagüe mm

Pulgadas

Unidades de Descarga (Ud.)

Baño completo

76

3

6.0

Bebedero

25

1

0.5

Coladera de piso

51

2

1.0

W.C.

76

3

4.0

Fregadero

38

1-1/2

3.0

Lavabo

32

1-1/4

1.0

Regadera3+

51

2

2.0

Tipo de Mueble Sanitario

Lavadero

32

1-1/4

1.0

Mingitoria

38

1-1/2

4.0

Lavadora

38

1-1/2

3

Lavavajillas

38

1-1/2

3

Tina con o sin regadera

38

1-1/2

3

57

Tabla: Diámetros de los ramales en instalaciones sanitarias, de acuerdo a las unidades por transportar Diámetro del Ramal Unidades de Descarga Instaladas (Ud.) mm Pulgadas 32 1-1/4 1 38 1-1/2 2 51 2 6 64 2-1/2 9 76 3 16 101 4 90 127 5 200 152 6 350 203 8 600 254 10 1000 305 12 1500

La siguiente imagen muestra el isométrico de una instalación sanitaria, con la información proporcionada en ella, se calculara el diámetro de las tuberías de los tramos del 1 al 8.

Isométrico de instalación sanitaria

58


Se puede organizar la información en una tabla como la siguiente, donde para cada tramo obtenemos los muebles sanitarios enlazados a él, sus respectivas unidades para poder con ellas determinar el tramo de la tuberías analizada. Tramo 1 2 3 4 5 6 7 8

Muebles Lavabo Tina WC Regadera Tramo 1 Lavadora Lavadero Tramo 2 Lavabo Tramo 3 Regadera WC Lavabo Regadera WC Lavabo Tramo 5 Tramo 6 Tramo 4 Tramo 7

Unidades de descarga 1 3 4 2 4 3 1 10 1 15 2 1 1 2 1 1 4 4 16 8

Unidades totales

Diámetro en pulgadas

4

2

10

3

14

3

16

3

4

2

4

2

8

2-1/2

24

4

 Cierre Actividad: 3 Utiliza el isométrico de la instalación sanitaría mostrada en la siguiente página para obtener la información necesaria y a partir de ella determinar el diámetro de cada tramo de tubería.

BLOQUE 2

59

Actividad: 3 (continuación) .

60


Actividad: 3 (continuación) Organiza tus resultados aquí.

BLOQUE 2

61

Actividad: 3 (continuación) Organiza tus resultados aquí.

Actividad: 3 Conceptual Conoce el procedimiento para determinar los diámetros en una instalación sanitaria. Autoevaluación

62

Evaluación Producto: Ejercicio práctico. Saberes Procedimental Determina el diámetro de las tuberías a utilizar en una instalación sanitaria de una casa habitación. C

MC

NC

Puntaje: Actitudinal Valora la importancia de utilizar los diámetros adecuados en una instalación sanitaria de una casa habitación.



Diseña instalaciones de gas




Identifica las partes que integran una instalación de gas en una casa habitación. Reconoce el consumo de gas de cada uno de los muebles que forman una instalación. Diseña una instalación de gas de una casa habitación.




Secuencia didáctica 1. Conoce las partes que integran una instalación de gas. Inicio



Actividad: 1 Contesta lo siguiente: 1.

¿Qué es una instalación de gas?

2.

¿Qué tipos de gas se pueden utilizar en una casa para combustión?

3.

¿Por qué es importante realizar una buena instalación de gas?

4.

¿Por qué es importante contar con una buena ventilación cuando se tiene una instalación de gas?

Actividad: 1 Conceptual Reconoce la importancia de una instalación de gas en una casa habitación. Autoevaluación

64

Evaluación Producto: Cuestionario. Puntaje: Saberes Procedimental Actitudinal Argumenta sobre la importancia de tener una buena instalación de gas Se interesa en la importancia de en una casa habitación, así como contar con una instalación de gas también los tipos de gases que se en una casa habitación. pueden utilizar. C MC NC Calificación otorgada por el docente

DISEÑA INSTALACIONES DE GAS

Desarrollo El aire es una mezcla de gases que rodea la tierra y permite la vida, lo respiramos y lo necesitamos para producir calor por combustión. La combustión del gas es un proceso de oxidación mediante el cual se libera la energía contenida en el combustible produciendo calor. El gas está principalmente compuesto por moléculas que contienen carbono e hidrógeno, las cuales necesitan oxígeno para su combustión. La combustión del gas puede desarrollarse en forma óptima en cuyo caso se denomina “combustión completa”. Y si esto no ocurre se denomina “combustión incompleta” y constituye un grave riesgo para la vida por que se genera Monóxido de Carbono (CO) Los artefactos en mal estado producen Monóxido de Carbono (CO), el cual es altamente toxico. En una habitación no ventilada, con una estufa encendida u otro artefacto de gas, el oxígeno del ambiente va disminuyendo con el tiempo, y los peligros de esto se llaman Anoxia (falta de oxígeno en el aire que respiramos) y Asfixia por CO (Envenenamiento de los seres humanos por inhalación de monóxido de carbono). Se conoce como instalación de gas, a la red de tanques, tuberías, válvulas y aparatos de consumo, que permiten almacenar, medir, conducir y consumir el gas propano, el gas butano, y los gases licuados del petróleo. Su uso, selección de los materiales y construcción de la instalación se debe supeditar a lo especificado por la secretaria de comercio y fomento industrial. El empleo seguro del gas requiere de un conjunto de condiciones adecuadas relacionadas con:    

Las instalaciones para el suministro del gas. Elementos para el suministro del aire. Dispositivos para la evacuación de los gases resultantes de la combustión. El estado de mantención de sus artefactos a gas.

BLOQUE 3

65

Actividad: 2 Realiza una investigación sobre las principales características de los siguientes tipos de gases. Elabora tus conclusiones y coméntalo ante el grupo. 

Propano___________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________



Butano____________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________



Natural:___________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________



Ciudad:___________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________

Conclusiones:_____________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ 66


Actividad: 2 Conceptual Reconoce los diferentes tipos de gases que se pueden utilizar como combustibles para la generación de energía calorífica en una casa habitación. Autoevaluación

Evaluación Producto: Conclusión Grupal. Puntaje: Saberes Procedimental Actitudinal Inspecciona sobre las Acepta lo peligroso del manejo características de los diferentes de un combustible. tipos de gases que se pueden Expresa la importancia de realizar utilizar como combustibles en una una buena instalación de gas en casa habitación. una casa habitación. C MC NC Calificación otorgada por el docente

Partes de una instalación de gas. Como ya te diste cuenta por medio de la investigación anterior, existen diferentes tipos de gases que se pueden utilizar en una casa habitación para la generación de energía calorífica. En el caso del gas natural, este llega a nuestras casas por medio de tuberías que están situadas en la vía pública, al igual que el agua; en el caso del gas LP, este es suministrado por compañías que nos lo entregan por medio de tanques. Las partes que forman la instalación de gas, son las siguientes:  

Acometida: Es la parte de la instalación que une a la instalación pública con la instalación privada, y está formada por la toma de la acometida, tubo de acometida y válvula de acometida. Medidor: Es el instrumento colocado en un lugar al cual pueden tener acceso los empleados de la compañía suministradora de gas, y es utilizado para medir el volumen de gas consumido en un determinado periodo de tiempo, y así determinar el pago correspondiente.

Las partes anteriormente mencionadas, serán utilizadas sólo cuando se esté utilizando gas natural. 

Tanque de almacenamiento: Pueden ser estacionarios o portátiles (cilindros), estos tienen la finalidad almacenar el gas que se utilizará en la vivienda y desde aquí se enviará a los diferentes aparatos que lo requieran. En el caso de los cilindros, sus capacidades más comunes son de 30 y 45 Kg, aunque hay de 20, 15 y 10 Kg, los cuales también se usan para servicio doméstico. En el caso de los tanques estacionarios existen de muchas capacidades y para seleccionar el adecuado se tienen que considerar varios factores, como el consumo de los muebles a que dará servicio y el periodo de llenado. Este dispositivo sólo será necesario cundo no se cuente con gas natural.



Llave de paso general: Esta llave está destinada a interrumpir el paso de gas a edificio o vivienda, está ubicada en la parte exterior. En una instalación de gas natural se situara después del medidor y en una instalación de gas LP, después del tanque.



Regulador: Estará situado después de la llave de paso general y su función es regular la presión de entrada del gas a la instalación, para el correcto funcionamiento de los aparatos.



Ramal distribuidor: Es la tubería que va desde la llave de paso general y que lleva el gas al interior de la vivienda.



Montante: Es la tubería de distribuir el gas en el interior de la vivienda.

BLOQUE 3

67



Derivaciones: Es la tubería que lleva el gas directamente a los aparatos.



Válvula de corte individual: Permite interrumpir o admitir el suministro de gas a cada aparato. Esta es muy útil sobre todo cuando se tenga que hacer alguna reparación o cambiar algún aparato. No será necesario interrumpir el servicio a toda la casa.

Cierre Actividad: 3 Elabora un mapa conceptual utilizando como tema central las instalaciones de gas.

Actividad: 3 Conceptual Comprende la utilidad de una instalación de gas en una casa habitación. Reconoce cada una de las partes que forman una instalación de gas de una casa habitación. Autoevaluación

68

Evaluación Producto: Mapa conceptual Saberes Procedimental Organiza los conceptos de instalaciones de gas en un mapa conceptual. C

MC

NC

Puntaje: Actitudinal Se interesa por comprender el funcionamiento de una instalación de gas en una casa habitación.



Actividad: 4 Observa el video “instalaciones de gas natural” y responde lo siguiente: 1.

¿Cómo se construye la red de distribución? __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________

2.

¿Cómo es la instalación interior desde la acometida? __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________

BLOQUE 3

69


¿Cómo cuidar la instalación interior? __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________

Actividad: 4 Conceptual Describe la construcción de una red de distribución gas natural y la instalación interior de una casa habitación. Comprende los riesgos que implica contar con una instalación de gas en una casa habitación. Autoevaluación

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Evaluación Producto: Reporte de video Puntaje: Saberes Procedimental Actitudinal Analiza el proceso de construcción Respeta a sus compañeros al de una red de distribución de gas momento de la observación del natural, así como el de la video. instalación interior de una casa Muestra interés por conocer el habitación. procedimiento de construcción Explica los riesgos que se pueden de una instalación de gas. tener al contar con una instalación Acepta que una instalación de de gas en una casa habitación, así gas descuidada puede causar como la forma de prevenir algún daños a una casa habitación y a inconveniente con la misma. sus ocupantes. C MC NC Calificación otorgada por el docente


Secuencia didáctica 2. Determina los elementos de una instalación de gas. Inicio



Actividad: 1 Contesta lo siguiente: 1.

¿Por qué es importante que las tuberías de una instalación de gas tengan el diámetro adecuado?

2.

¿De qué materiales pueden ser las tuberías que se pueden utilizar en una instalación de gas?

3.

¿Cuáles son los beneficios que se tienen en una instalación de gas, cuando se cuenta con un tanque de tamaño apropiado?

Actividad: 1 Conceptual Reconoce la importancia de contar con una instalación de gas que pueda satisfacer las necesidades de una casa habitación. Autoevaluación

BLOQUE 3

Evaluación Producto: Cuestionario. Puntaje: Saberes Procedimental Actitudinal Argumenta sobre los materiales Admira los materiales que son con que se fabrican las tuberías utilizados para transportar el gas, que pueden ser utilizadas en en una instalación de una casa instalaciones de gas de una casa habitación. habitación. C MC NC Calificación otorgada por el docente

71

Desarrollo Tuberías utilizadas en instalaciones de gas. El gas es un fluido, por lo cual para su transportación y por su naturaleza, requieren de un conducto cerrado, en este caso, se requiere el uso de tubos que nos garanticen una buena conducción, además que sea capaz de soportar las presiones con que se conduce este combustible. Para el uso exclusivo en la conducción, distribución y aprovechamiento del Gas L.P. o Gas Natural, se dispone comercialmente de los siguientes tipos de tuberías:       

Galvanizada cédula 40. De fierro negro cédula 80. De cobre rígido tipo "L". De cobre rígido tipo "K". De cobre flexible. Manguera especial de neopreno. Extrupak (de polietileno de alta densidad).

Tubería galvanizada cédula 40. Este tipo de tubería sólo se usa por lo general en instalaciones que por limitaciones económicas requieran de poca inversión inicial, debido a su bajo costo, ya que la mano de obra es más laboriosa y comparado con otros materiales su tiempo de vida es reducido. Tubería de fierro negro cedula 80. Este tipo de tuberías se usa normalmente en redes de distribución de gas natural o gas L.P., para el suministro de unidades o conjuntos habitacionales, bien, para alimentar fábricas. Tubería de cobre. Las tuberías de cobre usadas para conducción de gas deben ser resistentes a los efectos corrosivo, por lo que su grado de pureza debe ser hasta del 99.9% y se les agrega fósforo en una proporción del 0.02% para dar mayor resistencia a la corrosión. Las tuberías de este material pueden ser: 

Tubería de cobre rígido tipo “L": Es permitido su uso en todo tipo de instalaciones de gas L.P. de gas natural, exceptuando los casos siguientes:  

72

En líneas (tuberías) de llenado, por estar expuestas a sobrepresiones. En instalaciones en que deban permanecer expuestas a esfuerzos mecánicos, sin posibilidad de una protección adecuada al aplastamiento, corte o penetración. Cuando no puedan ser ahogadas en concreto, en patios de servicio, pasillos, jardines, etc. Sin exponerlas a un aplastamiento por el paso continúo de personas, equipo rodante o por cargas muertas de gran peso.



Tubería de cobre rígido tipo "k": Estas tuberías tienen alta consistencia mecánica, debido al grueso de su pared, por lo que su uso se recomienda utilizarla para líneas de llenado, previendo las altas presiones interiores que en un momento dado deben soportar.



Tubería de cobre flexible: Este tipo de tubería se usa en instalaciones para cilindros portátiles, donde son sencillas y económicas, y en los que la mayoría de las uniones a las conexiones correspondientes y a los aparatos de consumo se hacen por compresión. Se especifican en las instalaciones en donde prevean movimientos de equipo, esfuerzos por trabajo de mantenimiento, cambio de posición de muebles como estufas, hornos, calentadores, etc.


Tubería especial de neopreno. Por su máxima flexibilidad, su uso es común en la conexión final de planchas, mecheros, en instalaciones de gas provisional o temporal como en puestos ambulantes o fijos desmontables, exposiciones, etc. Tubería de extrupak. Actualmente su uso se está generalizando en redes de distribución de gas natural en unidades habitacionales. La unión de esta tubería es por termofusión, a temperatura promedio de 250c.

Actividad: 2 Después de leer el tema “Tuberías utilizadas en instalaciones de gas”, organiza la información en un cuadro sinóptico.

BLOQUE 3

73

Actividad: 2 Conceptual Reconoce diferente tipos de tuberías que se utilizan en las instalaciones de gas de una casa habitación. Autoevaluación

Evaluación Producto: Cuadro sinóptico. Puntaje: Saberes Procedimental Actitudinal Organiza información sobre Aprecia la utilidad de las tuberías tuberías utilizadas en instalaciones utilizadas en una instalación de de gas de una casa habitación, en gas de una casa habitación. un cuadro sinóptico. C MC NC Calificación otorgada por el docente

Calculo de instalaciones de gas. Al igual que las instalaciones hidráulicas y las sanitarias, las instalaciones de gas deben ser calculadas con el objeto de que funcione lo mejor posible. Si el cálculo no se realiza adecuadamente, los muebles a los cuales se les surtirá el gas, no generarán la energía calorífica necesaria para satisfacer nuestras necesidades, debido a que la mezcla de gas y aire no tendrán la presión o gasto suficientes. Cuando se trata de una instalación de gas L.P, se deberán calcular los diámetros de las tuberías y la capacidad de los tanques; en el caso de utilizarse gas natural, sólo será necesario calcular las tuberías. Cualquiera que sea el caso, siempre contaremos con dos datos, estos son, el gasto requerido y la longitud de las tuberías. La longitud de las tuberías la podemos obtener de los planos del proyecto y estará dada en metros; para el determinar el gasto de todo el sistema utilizamos la tabla siguiente, dado en m3/h:

74

Aparato

Gas l. P. M3/h

Estufa doméstica, Comal o Quemador (Sólo uno) Horno, Asador o Rosticero 4QH 4QHC 4 Q H C A ó 4Q H C R Estufa restaurante quemador Plancha o asador Horno Parrilla o cafetera Conservador de alimentos calientes /q Calefactor para : 120 m3 240 m3 360 m3 Calentador de agua con almacenamiento hasta 110 lts. Hasta 240 lts. Infrarojo por quemador Refrigerador doméstico Incinerador Calentador de agua al paso sencillo Al paso doble Al paso triple Mechero bunsen Máquina tortilladora

0.062 0.170 0.418 0.480 0.650 0.086 0.170 0.388 0.062 0.040 0.102 0.170 0.318 0.239 0.479 0.133 0.0166 0.170 0.930 1.500 2.100 0.023 2.200


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 = 0.062 x 4 = 0.248 + 0.170 = 0.418 m3/h



Estufa con 4 quemadores, horno y comal: 4QHC = 0.062 x 4 = 0.248 + 0.062 + 0.170 = 0.480 m3/h



Estufa con 4 quemadores, horno, comal y rosticero: 4QHCR = 0.062x4 = 0.248 + 0.062 + 0.170 + 0.170 =0.650 m3/h

Actividad: 3 Resuelve los que se pide. 1.

Determina el gasto de gas que deberá suministrar una instalación que cuenta con una estufa con 4 quemadores, comal y un horno; además de un calentador de agua de 110 lts y una parrilla.

2.

Determina el gasto que debe suministrar una instalación de gas que cuenta con una estufa de restaurant con 6 quemadores, una plancha y un horno

Actividad: 3 Conceptual Reconoce el consumo de cada uno de los aparatos que se conectan a una instalación de gas de una casa habitación. Autoevaluación

BLOQUE 3

Evaluación Producto: Problemas aplicados. Saberes Procedimental Determina el gasto que debe suministrar una instalación de gas de una casa habitación. C

MC

NC

Puntaje: Actitudinal Se interesa por determinar el gasto en una instalación de gas de una casa habitación.


75

Para determinar el diámetro de las tuberías, se hace uso de la fórmula del Dr. Pole:

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.

Según el diámetro comercial y con su factor real, 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. Una vez que se ha determinado el “f” y con ayuda de las siguientes tablas, se obtiene el diámetro de la tubería necesaria.

D. N. (mm) 10 13 19 25 32 38 51

D. N. (mm) 6.350 9.500 12.700 15.785 19.00

Factores “f” para tuberías de cobre tipo “L” rígido D. N. (in) D. E. (mm) D. I. (cm) 3/8 12.700 1.0922 ½ 15.875 1.3843 ¾ 22.225 1.9939 1 28.575 2.6035 1¼ 34.925 3.2131 1½ 41.275 3.8227 2 53.975 5.0419 Factores “f” para tuberías de cobre tipo “L” flexible D. N. (in) D. E. (mm) D. I. (cm) 3/8 9.525 0.8001 ½ 12.700 1.0922 ¾ 15.875 1.384 1 19.050 1.6916 1¼ 22.225 1.9939 1½ 2

f 0.980 0.297 0.048 0.0127 0.0044 0.00186 0.00046

f 4.600 0.970

Ejemplo: Para hacer más comprensible el cálculo se anexan el plano (planta e isométrico) de una casa habitación tipo, en la cual ha sido diseñada la instalación de gas.

76


BLOQUE 3

77

Los tramos se enumeran de la siguiente manera:

AB, BC, CD Los aparatos instalados son: Calentador de almacenamiento de 110 Lts., consume 0.239 m3/h Estufa de 4 quemadores y horno, consume 0.418 m3/h Para el tramo AB o principal: L=3m G = 0.239 + 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. Sin embargo se propone utilizar una tubería de 3/8” cuyo factor es de 0.980. con este valor se obtiene la caída de presión (H) según la fórmula

El cálculo de los tramos siguientes se hará basándose en este diámetro. Sus diámetros serán igual o menores a éste. Para el tramo BC

Tramo CD:

Sumando las caídas de presión se tiene:

Como H<5%, se considera que el diámetro de 3/8” es correcto para todas las tuberías.

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Actividad: 4 Realiza una investigación bibliográfica o de internet sobre las siguientes partes de una instalación de gas. Línea de servicio

Línea de llenado

Línea de retorno de vapores



 Actividad: 4 Conceptual Describe las diferentes usos que se le pueden dar a una tubería en una instalación de gas de una casa habitación. Autoevaluación

BLOQUE 3

Evaluación Producto: Reporte de investigación. Puntaje: Saberes Procedimental Actitudinal Indaga sobre las diferentes partes Se interesa por conocer los usos en que se puede utilizar una tubería que se le pueden dar las tuberías en una instalación de gas de una de a una instalación de gas de casa habitación. una casa habitación. C MC NC Calificación otorgada por el docente

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Cierre Actividad: 5 Determina el diámetro de la tubería principal de una instalación de gas que debe alimentar una estufa de restaurant con 6 quemadores, una plancha y un horno. La longitud de esta tubería es de 5.5 metros.

Actividad: 5 Conceptual Identifica el procedimiento para determinar el diámetro de una tubería para instalación de gas. Autoevaluación

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Evaluación Producto: Ejercicio práctico. Saberes Procedimental

Puntaje:

Actitudinal Se interesa por comprender el Utiliza fórmulas y tablas para procedimiento para determinar el determinar el diámetro de una diámetro de la tubería de una tubería de instalación de gas. instalación de gas. C MC NC Calificación otorgada por el docente


Actividad: 6 La siguiente imagen representa la sección de la cocina de un restaurant. Determina el diámetro de la tubería principal para alimentar los muebles que ahí se indican.

BLOQUE 3

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Actividad: 6 (continuación) Realiza tus cálculos aquí.

Actividad: 6 Conceptual Identifica los diferentes muebles en un plano de instalación de gas. Reconoce los consumos de los diferentes muebles de una instalación de gas. Autoevaluación

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Evaluación Producto: Ejercicio práctico. Saberes Procedimental Determina el diámetro de una instalación de gas, utilizando la información de un plano. C

MC

NC

Puntaje: Actitudinal Se interesa por determinar el diámetro adecuado para una instalación de gas.



Diseña instalaciones eléctricas




Identifica las partes que integran un sistema eléctrico en una casa habitación. Representa mediante símbolos un sistema eléctrico de una casa habitación. Divide en circuitos un sistema eléctrico y elabora el cuadro de cargas para una casa habitación.




Secuencia didáctica 1. Conoce los elementos que forman una instalación eléctrica. Inicio



Actividad: 1 Contesta lo que se te indica. 1.

¿Cómo sería tu vida si en tu casa no tuvieras energía eléctrica?

2.

¿Por qué es importante contar con un buen sistema de distribución de la energía eléctrica, dentro de un edificio o casa habitación?

3.

¿Qué riesgos existen en un edificio o casa habitación por una instalación eléctrica mal diseñada?

4.

¿Qué es un conductor eléctrico?

5.

¿Cuál es el mejor conductor de la electricidad?

Actividad: 1 Conceptual Reconoce los beneficios de contar con una buena instalación eléctrica en una casa habitación. Autoevaluación

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Puntaje:

Indaga sobre los beneficios que una instalación eléctrica puede provocar a los habitantes de una casa habitación. C

MC

NC

Actitudinal Valora la importancia de contar con una buena instalación eléctrica para beneficio de los ocupantes de una casa habitación.


DISEÑA INSTALACIONES ELÉCTRICAS

Desarrollo Instalaciones Eléctricas. Descripción Se entiende por instalación eléctrica al conjunto de tuberías conduit o tuberías y canalizaciones de otros tipos, cajas de conexión, registros, elementos de unión entre tuberías y entre los conductores eléctricos, accesorios de control y protección, entre otros, necesarios para conectar o interconectar una o varias fuentes o tomas de energía eléctrica con los receptores. Los receptores de energía eléctrica son de tan diversa índole, que tratando de englobarlo en forma rápida y sencilla se puede decir que son los siguientes: Todo tipo de lámparas, radios, televisores, refrigeradores, licuadoras, extractores, lavadoras, planchas, es decir, todos los aparatos electrodomésticos, y equipos electromagnéticos de oficina, de comercio, aparatos de calefacción, intercomunicación, señales luminosas, señales audibles, elevadores, montacargas, motores y equipos eléctricos en general. Objetivos de una instalación Una instalación eléctrica debe de distribuir la energía eléctrica a los equipos conectados de una manera segura y eficiente, además algunas de las características que deben de poseer son:       

Confiables, es decir que cumplan el objetivo para lo que son, en todo tiempo y en toda la extensión de la palabra. Eficientes, es decir, que la energía se transmita con la mayor eficiencia posible. Económicas, o sea, que su costo final sea adecuado a las necesidades a satisfacer. Flexibles, se refiere a que sea susceptible de ampliarse, disminuirse o modificarse con facilidad, y según posibles necesidades futuras. Simples, o sea, que faciliten la operación y el mantenimiento sin tener que recurrir a métodos o personas altamente calificados. Agradables a la vista, pues hay que recordar que una instalación bien hecha simplemente se ve “bien”. Seguras, o sea, que garanticen la seguridad de las personas y propiedades durante su operación común.

Partes de una instalación eléctrica Acometida eléctrica: Es la parte de la instalación que una a la red pública con la red privada. Puede ser aérea, subterránea o híbrida. 

Acometida aérea: a la entrada del predio se colocará un tubo conduit de pared gruesa, galvanizado y rematado con una "mufa", que es un codo que queda abierto al otro extremo, y colocado a 4.50 m de altura, por ella se introducirá el cable de la acometida que viene desde el poste que se encuentra en la vía pública y de ahí se conectaran a los muebles.

BLOQUE 4

85



Acometida subterránea: la entrada de los cables es por medio de tuberías alojadas por debajo del suelo, los cuales llegan al predio directamente a un murete, donde se encuentra el centro de medición y el interruptor general.



Acometida Híbrida: se da cuando el tubo que recibe los cables de la acometida se encuentra situado muy dentro del predio. Es necesario que los cables regresen al límite del terreno donde los recibirá el murete que contendrá el centro de medición y el interruptor general, después los cables regresan al interior de la vivienda.

Centro de medición: Elemento suministrado por la compañía suministradora del servicio (CFE) para registrar el consumo de electricidad que se haga en el predio y según se requiera puede ser para alta o para baja tensión. En el caso que el suministro sea en baja tensión pero de tipo trifásico, la empresa puede decidir, poner un medidor, por cada fase o colocar uno de tipo trifásico.

Interruptor general: Dispositivo que permite abrir o cerrar a voluntad o por motivos de seguridad (proteger al cableado de una sobrecarga), un circuito eléctrico. Este dispositivo puede ponerse de cuchillas y fusibles o los más modernos, de térmicos o interruptores termomagnéticos.

Centro de carga: Dispositivo que reparte todas las cargas dentro de la construcción, este dispositivo debe indicar el número de circuitos (el cableado se divide en zonas, ejemplo sala-comedor, recamara principal-baño, a estas zonas se le llaman circuitos, esto ayuda en caso de tener algún problema en uno de los circuitos, no tener que dejar de nutrir de electricidad las otras áreas de la constricción), la capacidad del interruptor termo magnético, y las salidas.

Circuitos: Son cada una de las partes en que se divide el sistema eléctrico, con el propósito de independizar cada una de ellas, además de utilizar materiales más pequeños. Los circuitos se clasifican de acuerdo al servicio que estos prestan, su clasificación es la siguiente:

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

De entrada: Conducirá la energía eléctrica desde los medidores hasta los interruptores de entrada. La magnitud del consumo de energía eléctrica indicará el número de fases necesarias, cada una de las cuales se suministrará a través de un hilo, al total necesario se añadirá otro con el neutro.



Derivados: Los circuitos básicos derivados son aquellos que llevan directamente la energía del último tablero al sitio donde es necesario su empleo para alumbrado o fuerza.



De fuerza mayor: Conjunto de conductores, registros, salidas, interruptores y arrancadores que integrado a una red parten del tablero o del centro de control para alimentar a motores hornos, resistencias, soldadoras, equipos de cómputo, de aire acondicionado, entre otros, necesarios en edificios y fábricas.



De fuerza menor: Estos circuitos se derivan de los tableros de alumbrado a través de los contactos y alimentan de carga eléctrica aparatos domésticos, equipos pequeños de laboratorio, máquinas electrónicas, calentadores chicos etc. Generalmente requieren un neutro aislado y están diseñados en circuitos de 15, 30 y 50 Amp de acuerdo con las necesidades previstas. Se limita al número de salidas a 15 unidades. El número de hilos que se deben colocar será de acuerdo con lo indicado en tablas, en donde se establece que se acepta una caída de potencia de 1% desde el tablero hasta el último contacto.



De alumbrado: Son aquellos que a partir del tablero correspondiente alimentan al equipo de iluminación. La carga eléctrica de cada uno de estos circuitos estará constituida por un máximo de 13 unidades o el número que permitan limitarla a 2400 w. El subsistema de distribución quedará integrado por el número de circuitos que será necesarias para satisfacer los requerimientos de iluminación del edificio. Cada uno de ellos se protegen con interruptores termo magnéticos de 15, 20, 30, y 50 Amp. La carga de operación de los circuitos de alumbrado no debe exceder del 30% la capacidad normal que los protege.

BLOQUE 4

87

Actividad: 2 Lee el texto “Instalaciones Eléctricas” y organiza la información en un cuadro sinóptico.

Actividad: 2 Conceptual Comprende la función y los objetivos de una instalación eléctrica de una casa habitación. Conoce las partes que forman una instalación eléctrica de una casa habitación. Autoevaluación

88

Evaluación Producto: Cuadro sinóptico. Saberes Procedimental Jerarquiza las funciones de los elementos de una instalación eléctrica. C

MC

NC

Puntaje: Actitudinal Admira la función que realiza cada una de las partes que integran una instalación eléctrica de una casa habitación.



Actividad: 3 Realiza una investigación bibliográfica o en internet, sobre una acometida eléctrica para una casa habitación. Elabora un dibujo de ella donde se muestren claramente cada una de sus partes y describe cada una de ellas.

Conceptual

Evaluación Producto: Reporte de investigación. Saberes Procedimental

Describe cada una de las partes que integran una acometida eléctrica, de una instalación eléctrica de casa habitación.

Investiga y dibuja las partes que forman una acometida eléctrica de una instalación eléctrica de casa habitación.

Actividad: 3

Autoevaluación

BLOQUE 4

C

MC

NC

Puntaje: Actitudinal Se interesa por conocer las partes que integran una acometida eléctrica, para la instalación eléctrica de una casa habitación.


89

Tuberías y canalizaciones. Estos dos términos incluyen a todos los tipos de tuberías, conductos, charolas, trincheras, etc. Que se utilizan para introducir, colocar o simplemente apoyar los conductores eléctricos para protegerlo contra esfuerzos mecánicos y medios ambientales desfavorables, como lo son húmedos, corrosivos, oxidantes, explosivos etc. Tuberías de uso común:    

 

Conduit de pvc flexible: conocido como conduit plástico no rígido o también como manguera roja. Conduit de pvc rígido. Conduit flexible de acero. Conduit de acero galvanizado o esmaltado:  Pared delgada.  Pared gruesa. Ducto. Charolas.

Conduit Flexible de PVC. Este tubo se fabrica con distintas denominaciones comerciales como son: polyductos, duraducto, etc, tiene las propiedades de ser ligero y resistente a la acción del agua, su empleo se ha incrementado mucho en instalaciones eléctricas de edificios, comercio y casa habitación, tiene la limitante de que no se es recomendable usarlo en lugares con temperaturas que excedan a los 60°C. para su conexión entre sí y con cajas de conexión se requiere accesorios especializados de plástico. El pvc por ejemplo se emplea en lozas en lugares húmedos o corrosivos.

Conduit de PVC Rígido. Este tubo está fabricado de policloruro de vinilo (PVC), junto con las tuberías de polietileno se clasifican como tubos conduit no metálicos. Este tubo debe ser autoextinguible, resistente a la compresión, a la humedad y a ciertos agentes químicos. Su uso se permite en:  Instalaciones ocultas.  Instalaciones visibles donde el tubo no se encuentre expuesto a daño mecánico.  Ciertos lugares donde se encuentren agentes químicos que no afecten al tubo y a sus accesorios.  Locales húmedos o mojados instalados de manera que no les penetren los líquidos y en lugares donde no les afecte la corrosión que pudiera existir.  Directamente enterrados a una profundidad no menor de 0.50 metros, a menos que se proteja con un recubrimiento de concreto de 5 centímetros de espesor como mínimo. El tubo rígido de PVC no debe ser usado en las siguientes condiciones:  Locales o áreas considerados como peligrosos.

90


 

Soportando luminarias y otros equipos. En lugares en donde la temperatura del medio ambiente más la producida por los conductores exceda los 70ºC.

Conduit Flexible de acero. En esta designación se conoce al tubo flexible común fabricado con cinta engargolada (en forma helicoidal), sin ningún tipo de recubrimiento. A este tipo de tubo también se le conoce como Greenfield. Se recomienda su uso en lugares secos y donde no se encuentre expuesto a corrosión o daño mecánico. Puede instalarse embutido en muro o ladrillo, así como en ranuras. No se recomienda su aplicación en lugares en los cuales se encuentre directamente enterrado o embebido en concreto. Tampoco se debe utilizar en lugares expuestos a ambientes corrosivos, en caso de tratarse de tubo metálico. Su uso se acentúa en las instalaciones de tipo industrial como último tramo para conexión de motores eléctricos. En el uso de tubo flexible el acoplamiento a cajas, ductos y gabinetes se debe hacer utilizando los accesorios apropiados para tal objeto. Asimismo, cuando este tubo se utilice como canalización fija a un muro o estructura, deberá sujetarse con abrazaderas que no dañen al tubo, debiendo colocarse a intervalos no mayores a 1.50 metros. Conduit de acero galvanizado o esmaltado. Pared Gruesa Estos tubos conduit se encuentran en el mercado ya sea en forma galvanizada o bien con recubrimiento negro esmaltado, normalmente en tramos de 3.05 metros de longitud con rosca en ambos extremos. Se usan como conectores para este tipo de tubo los llamados coples, niples (corto y largo), así como niples cerrados o de rosca corrida. El tipo de herramienta que se usa para trabajar en los tubos conduit de pared gruesa es el mismo que se utiliza para tuberías de agua en trabajos de plomería. Estos tubos se fabrican en secciones circulares con diámetros que van desde los 13 mm (0.5 pulgadas) hasta 152.4 mm (6 pulgadas). La superficie interior de estos tubos como en cualquiera de los otros tipos debe ser lisa para evitar daños al aislamiento o a la cubierta de los conductores. Los extremos se deben limar para evitar bordes cortantes que dañen a los conductores durante el alambrado. Los tubos rígidos de pared gruesa del tipo pesado y semipesado pueden emplearse en instalaciones visibles u ocultas, ya sea embebido en concreto o embutido en mampostería, en cualquier tipo de edificios y bajo cualquier condición atmosférica. También se pueden usar directamente enterrados, recubiertos externamente para satisfacer condiciones más severas. En los casos en que sea necesario realizar el doblado del tubo metálico rígido, éste debe hacerse con la herramienta apropiada para evitar que se produzcan grietas en su parte interna y no se reduzca su diámetro interno en forma apreciable. Para conductores con aislamiento normal alojados en tubo conduit rígido, se recomienda que el radio interior de las curvas sea igual o mayor que el diámetro exterior del tubo multiplicado por seis. Cuando los conductores poseen cubierta metálica, el radio de curvatura debe ser hasta 10 veces el diámetro exterior del tubo.

BLOQUE 4

91

El número de curvas en un tramo de tubería colocado entre dos cajas de conexiones consecutivas o entre una caja y un accesorio, o bien, entre dos accesorios, se recomienda que no exceda a dos de 90º (180º en total). Pared Delgada. A este tubo se le conoce también como tubo metálico rígido ligero. Su uso es permitido en instalaciones ocultas o visibles, ya sea embebido en concreto o embutido en mampostería en lugares de ambiente seco no expuestos a humedad o ambiente corrosivo. No se recomienda su uso en lugares en los que, durante su instalación o después de ésta, se encuentre expuesto a daños mecánicos. Tampoco debe usarse directamente enterrado o en lugares húmedos, así como en lugares clasificados como peligrosos. El diámetro máximo recomendable para esta tubería es de 51 mm (2 pulgadas) y debido a que la pared es muy delgada, en estos tubos no debe hacerse roscado para atornillarse a cajas de conexión u otros accesorios, de modo que los tramos deben unirse por medio de accesorios de unión especiales. Ductos Estos son otros medios para la canalización de conductores eléctricos. Se usan solamente en las instalaciones eléctricas visibles ya que no pueden montarse embutidos en pared, ni dentro de lazos de concreto. Los ductos se fabrican en lámina de acero acanalada de sección cuadrada o rectangular. Las tapas se montan atornilladas. Su aplicación más común se encuentra en instalaciones industriales y laboratorios. Los conductores se colocan dentro de los ductos en forma similar a los tubos conduit. Pueden utilizarse tanto para circuitos alimentadores como para circuitos derivados. Su uso no está restringido a los que se mencionaron en el párrafo anterior, ya que también pueden emplearse en edificios multifamiliares y oficinas, por ejemplo. La instalación de ductos debe hacerse tomando algunas precauciones, como evitar su cercanía con tuberías transportadoras de agua o cualquier otro fluido. Su uso se restringe para áreas consideradas como peligrosas. Charolas El uso de charolas se tiene aplicaciones parecidas a las de los ductos con algunas limitaciones propias de los lugares en que se hace la instalación. En cuanto a la utilización de charolas se dan las siguientes recomendaciones. 1) Procurar alinear los conductores de manera que guarden siempre la misma posición relativa en todo el trayecto de la charola, especialmente los de grueso calibre. 2) En el caso de muchos conductores delgados es conveniente hacer amarres a intervalos de 1.5 a 2.0 m aproximadamente, procurando colocar etiquetas de identificación cuando se traten de conductores de varios circuitos, en el caso de conductores de calibre grueso los amarres se pueden hacer cada 2.0 o 3.0 m. 3) En la fijación de conductores que vayan a través de charolas por trayectorias verticales muy largas es recomendable que los amarres se hagan con abrazaderas especiales en lugar de usar hilo de cáñamo.

92


Actividad: 4 Utiliza la información referente a “Tuberías y canalizaciones “y completa la siguiente tabla:

Tipo de tubería o canalización

Casos en los que se recomienda su uso

Casos en los que no se recomienda su uso

Conduit Flexible de PVC

Conduit de PVC Rígido

Conduit Flexible de acero.

Conduit de acero galvanizado o esmaltado. Pared Gruesa

Pared Delgada

Ductos

Charolas

BLOQUE 4

93

Actividad: 4 Conceptual Describe las características de las tuberías empleadas en una instalación eléctrica de una casa habitación. Autoevaluación

Evaluación Producto: Complementación de la Puntaje: tabla. Saberes Procedimental Actitudinal Clasifica información referente a las Admira los beneficios que tuberías empleadas en una aportan las tuberías en una instalación eléctrica de casa instalación eléctrica de una casa habitación. habitación C MC NC Calificación otorgada por el docente

Conductores eléctricos. Son aquellos materiales que ofrecen poca oposición o resistencia al paso de la corriente eléctrica por o a través de ellos. Todos los materiales son buenos conductores de la electricidad, sin embargo unos son mejores que otros, entre los mejores tenemos: 

Plata: Es el mejor conductor, pero su uso es reducido debido a su alto costo.



Cobre: después de la plata el cobre es el mejor conductor eléctrico. Se emplea en más del 90% en la fabricación de conductores eléctricos, porque reúne las condiciones deseadas para tal fin, tales como, alta conductibilidad, resistencia mecánica, flexibilidad y bajo costo. Dentro de los mismos conductores de cobre existen 3 tipos dependiendo de su clasificación según su temple: o o o

Conductores de cobre suave recosido. Conductores de cobre semiduro. Conductores de cobre duro.



Oro: Su alto precio adquisitivo limita e impide su empleo.



Aluminio: Es otro buen conductor eléctrico sólo que por ser menos conductor que el cobre (61% respecto al cobre suave o recosido), para una misma cantidad de corriente se necesita una sección transversal mayor en comparación con conductores de cobre, además tiene desventajas de ser quebradizo, se usa con regularidad en líneas de transmisión reforzado en su parte central interior con una guía de acero.

Tipos de cobre para conductores eléctricos. El tipo de cobre que se utiliza en la fabricación de conductores es el cobre electrolítico de alta pureza, 99,99%. Dependiendo del uso que se le vaya a dar, este tipo de cobre se presenta en los siguientes grados de dureza o temple: duro, semiduro y blando o recocido. Cobre de temple duro: 

Conductividad del 97% respecto a la del cobre puro.



Resistividad de



Capacidad de ruptura a la carga, oscila entre 37 a 45 kg/mm2.

a 20 ºC de temperatura.

Por esta razón se utiliza en la fabricación de conductores desnudos, para líneas aéreas de transporte de energía eléctrica, donde se exige una buena resistencia mecánica.

94


Cobre recocido o de temple blando: 

Conductividad del 100%



Resistividad de



respecto del cobre puro, tomado este como patrón. 2

Carga de ruptura media de 25 kg/mm .

Como es dúctil y flexible se utiliza en la fabricación de conductores aislados. El conductor está identificado en cuanto a su tamaño por un calibre, que puede ser milimétrico y expresarse en mm2, o americano y expresarse en AWG o MCM con una equivalencia en mm2.

Partes que componen los conductores eléctricos. El alma o elemento conductor. El aislamiento. Las cubiertas protectoras. 

El alma o elemento conductor. Se fabrica en cobre y su objetivo es servir de camino a la energía eléctrica desde las centrales generadoras a los centros de distribución (subestaciones, redes y empalmes), para alimentar a los diferentes centros de consumo (industriales, grupos habitacionales, etc.). De la forma cómo esté constituida esta alma depende la clasificación de los conductores eléctricos. Así tenemos: 

BLOQUE 4

Según su constitución. o

Alambre: Conductor eléctrico cuya alma conductora está formada por un solo elemento o hilo conductor. Se emplea en líneas aéreas, como conductor desnudo o aislado, en instalaciones eléctricas a la intemperie, en ductos o directamente sobre aisladores.

o

Cable: Conductor eléctrico cuya alma conductora está formada por una serie de hilos conductores o alambres de baja sección, lo que le otorga una gran flexibilidad.

95



Según el número de conductores. o

Monoconductor: Conductor eléctrico con una sola alma conductora, con aislación y con o sin cubierta protectora.

o

Multiconductor: Conductor de dos o más almas conductoras aisladas entre sí, envueltas cada una por su respectiva capa de aislación y con una o más cubiertas protectoras comunes.



El aislamiento. El objetivo de la aislación en un conductor es evitar que la energía eléctrica que circula por él, entre en contacto con las personas o con objetos, ya sean éstos ductos, artefactos u otros elementos que forman parte de una instalación. Del mismo modo, la aislación debe evitar que conductores de distinto voltaje puedan hacer contacto entre sí. Los materiales aislantes usados desde sus inicios han sido sustancias poliméricas, que en química se definen como un material o cuerpo químico formado por la unión de muchas moléculas idénticas, para formar una nueva molécula más gruesa. Antiguamente los aislantes fueron de origen natural, gutapercha y papel. Posteriormente la tecnología los cambió por aislantes artificiales actuales de uso común en la fabricación de conductores eléctricos. Los diferentes tipos de aislación de los conductores están dados por su comportamiento técnico y mecánico, considerando el medio ambiente y las condiciones de canalización a que se verán sometidos los conductores que ellos protegen, resistencia a los agentes químicos, a los rayos solares, a la humedad, a altas temperaturas, llamas, etc. Entre los materiales usados para la aislación de conductores podemos mencionar el PVC o cloruro de polivinilo, el polietileno o PE, el caucho, la goma, el neopreno y el nylon. Si el diseño del conductor no requiere otro tipo de protección se le denomina aislación integral, porque el aislamiento cumple su función y la de revestimiento a la vez. Cuando los conductores tienen otra protección polimérica sobre la aislación, esta última se llama revestimiento, chaqueta o cubierta.



Las cubiertas protectoras. El objetivo fundamental de esta parte de un conductor es proteger la integridad de la aislación y del alma conductora contra daños mecánicos, tales como raspaduras, golpes, etc. Si las protecciones mecánicas son de acero, latón u otro material resistente, a ésta se le denomina armadura. La armadura puede ser de cinta, alambre o alambres trenzados. Los conductores también pueden estar dotados de una protección de tipo eléctrico formado por cintas de aluminio o cobre. En el caso que la protección, en vez de cinta esté constituida por alambres de cobre, se le denomina pantalla o blindaje. Alma conductora

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Aislante

Cubierta protectora


Actividad: 5 Realiza las siguientes actividades. I.

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Completa el siguiente cuadro sinóptico.

97

Actividad: 5 (continuación) II. Responde lo que se te indica. 1.

Escribe el nombre de los cuatro materiales considerados como mejores conductores, ordenados de forma descendente. _____________________________ _____________________________ _____________________________ _____________________________

2.

¿Cuál es el tipo de cobre que se utiliza para fabricar los cables que se emplean en aquellos lugares donde el propio cable debe soportar, por lo menos, la carga de su propio peso?

3.

¿Cuál es el tipo de cobre con el que se fabrican los cables que se utilizan en la mayor parte de las instalaciones eléctricas de nuestras casas?

Actividad: 5 Conceptual Indica la clasificación y los componentes de los conductores eléctricos que se utilizan en una casa habitación. Autoevaluación

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Evaluación Producto: Cuestionario y cuestionamientos. Saberes Procedimental

Puntaje:

Ubica la información relacionada con conductores eléctricos utilizados en las instalaciones de una casa habitación. C

MC

NC

Actitudinal Valora las propiedades eléctricas del cobre, que permiten considéralo como la mejor opción en la fabricación de conductores eléctricos empleados en una casa habitación.



Cierre Actividad: 6 Realiza una investigación bibliográfica, en internet o de campo con proveedores de conductores eléctricos y completa las siguientes tablas. Capacidad de conducción de corriente en amperes Área de la Temperatura máxima de operación sección 60 C 75 C 90C 75 C 90C Calibre transversal Cobre Aluminio mm2 18 16 14 12 10 8 6 4 2 1 1/0 2/0 3/0 4/0

Diámetro de tubo conduit en pulgadas, de acuerdo al número de conductores Número de conductores Calibre 1 2 3 4 5 6 18 16 14 12 10 8 6 4 2 1 1/0 2/0 3/0 4/0

BLOQUE 4

7

8

9

99

Actividad: 6 Conceptual Conoce las características de conducción de los cables utilizados en las instalaciones eléctricas de una casa habitación. Asocia el diámetro de los tubos conduit con el número de conductores que pueden alojar y el diámetro de los mismos. Autoevaluación

100

Evaluación Producto: Tabla Saberes Procedimental


Ubica las características de conducción de los conductores eléctricos así como también las capacidades de los tubos conduit, obtenida mediante un proceso de investigación. C

MC

NC

Aprecia las características de conducción de corriente eléctrica en los conductores eléctricos, así como también las capacidades de alojar cables de los tubos conduit.



Secuencia didáctica 2. Determina las partes de una instalación eléctrica. Inicio



Actividad: 1 Contesta lo que se te indica. 1.

¿Qué es un circuito eléctrico en una instalación de una casa habitación?

2.

¿Qué es un cuadro de cargas?

3.

¿Qué calibre de cable es el más utilizado en una instalación eléctrica de una casa habitación?

4.

¿Cómo se determina la capacidad del interruptor térmico que controla un circuito eléctrico?

Actividad: 1 Conceptual Reconoce las partes que forman un circuito eléctrico en una instalación de una casa habitación. Autoevaluación

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Puntaje:

Establece las partes que forman una instalación eléctrica de una casa habitación. C

MC

NC

Actitudinal Aprecia la importancia que tiene cada una de las partes que forman una instalación eléctrica de una casa habitación.


101

Desarrollo Cuando se tiene un proyecto de construcción, en el paquete de planos con que se cuenta, se tiene un plano de instalaciones eléctrica, dentro de este encontraremos el cuadro de cargas, el cual proporciona al constructor información valiosa acerca de cómo debe ser la instalación eléctrica de esa edificación. Para formar el cuadro de cargas la instalación se debe de dividir en circuitos, definiendo a estos como una sección de la instalación encargada de satisfacer las necesidades eléctricas de los elementos que están conectados a ellos. Para hacer la división del sistema en circuitos, de una casa habitación, se debe hacer un análisis de cargas y dividirlo entre 1500 W, esto debido a que la mayor parte de la instalación eléctrica de este tipo, se utiliza cable calibre número 12, y por lo tanto este valor es válido únicamente para este caso. Para hacer el análisis de cargas se toman en cuenta los consumos de los diferentes elementos que la forman y para ellos se utilizan los siguientes símbolos: Simbología eléctrica de uso común.

Símbolo

Descripción

Consumo en Watt (W)

Contacto doble

250

Lámpara incandescente

100

Arbotante

75

Motor Eléctrico

Depende del tamaño

Interruptor simple o de dos polos

--

Interruptor triple, de tres polos o de escalera

--

Centro de carga Tubería empotrada en pared o techo

---

Tubería subterránea

--

Para dividir un sistema eléctrico en circuitos utilizaremos la siguiente fórmula:

Dónde: NC=Número de circuitos en que se dividirá el sistema. WTS= Carga total del sistema (en watts). 1500 W=La carga máxima que puede tener un circuito en una casa habitación (siempre y cuando se utilice cable #12) El número de circuitos debe ser un número entero, además de ser múltiplo del número de fases () al que será conectado el sistema, este dato es conocido y pueden ser una, dos o tres fases (). Este valor lo puedes constatar en la acometida, cada cable con aislante que entra por ella, es una fase, el cable desnudo es el que se conoce con el nombre de neutro o tierra. Una vez que se determina el número de circuitos en que se divide el sistema eléctrico, se puede construir el cuadro de cargas, que puede quedar de la siguiente forma:

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No. de Circuito

Carga por circuito (Wc)

Fase A

A

Fase B

B

Fase C

C

Totales En la construcción del cuadro de cargas, las columnas 2, 3, 4 y 5 sólo se incluirán si existe el elemento dentro del sistema eléctrico, mientras que las columnas 8 y 9 se incluirán cuando se esté considerando ese tipo de corriente. En el cuadro de cargas se deberá indicar el número de elementos que se conectan a cada circuito, en la columna Wc se indica la suma de las cargas de cada uno de los circuitos. Una vez que se tiene todas las Wc, estas se distribuyen en las fases correspondientes, procurando que al final cada fase cuente con una carga similar. Para comprobar que el cuadro de cargas es correcto, se debe calcular el desbalanceo de fases, y esto es mediante la siguiente fórmula:

Dónde: Df es el desbalanceo de fases  mayor Es la fase que suma la mayor carga  menor Es la fase que suma la menor carga Df debe ser menor de 3%, de lo contrario se tendrá que buscar una estrategia que permita bajar ese valor A continuación se presenta un sistema eléctrico, para el cual se determinara su cuadro de cargas.

BLOQUE 4

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La información que el sistema eléctrico proporciona es la siguiente: Corriente en dos fases (2), y se puede tener en 110 V o en 220 V (se observa abajo del centro de cargas). Los elementos que lo forman y que consumen energía eléctrica son: Elemento

Consumo (w)

No. de elementos

Consumo total

100

6

600 W

75

2

150 W

250

17

4250 W

Carga total del sistema (WTS)

5000 W

A continuación se determina el número de circuitos (NC) en que se dividirá el circuito:

El NC debe ser un número entero, y por seguridad no podemos seleccionar un número menor al obtenido, y además el NC debe ser múltiplo del número de fases y como el sistema es en 2 fases (2), por lo tanto: El siguiente paso es dividir el sistema eléctrico entre el NC, procurando que la carga en cada circuito no sea mayor a 1500 W. Dependiendo de la habilidad de cada persona, la separación del sistema en circuitos puede ser diferente. A continuación presentamos una propuesta de para el sistema que se está trabajando:

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El cuadro de cargas para esta propuesta queda de la siguiente forma:

No. de Circuito 1 2 3 4 Totales

3 2 1 0 6

3 5 4 5 17

0 0 2 0 2

Carga por circuito (Wc) 1050 1450 1250 1250 5000

Fase A

A

Fase B

B

1050 1450 1250 2300

1250 2700

Para comprobar que el cuadro de cargas es correcto, se calcula el desbalanceo de fases:

Se observa que Df es mayor que el 3% que se debe aceptar, por lo que es necesario buscar una solución. Antes de ir a diagrama y cambiar cada circuito, primeramente se busca mover las cargas de cada circuito dentro de las fases, esto en el cuadro de cargas. Una propuesta sería la siguiente: Mover la carga del circuito 2 a A y la carga del circuito 3 a B: No. de Circuito 1 2 3 4 Totales

3 2 1 0 6

3 5 4 5 17

0 0 2 0 2

Carga por circuito (Wc) 1050 1450 1250 1250 5000

Fase A

A

Fase B

B

1050 1450

2500

1250 1250 2500

Ahora el cuadro de cargas es correcto, puesto que el Df es 0 (cero), menor al 3% de puede aceptarse, de hecho esta sería el Df ideal al momento de hacer este tipo de cálculo. Si después de haber hecho movimientos con las cargas de los circuitos en las columnas correspondientes a las fases, y el cuadro de cargas sigue con un Df mayor al 3%, se tendrá que buscar otra forma de distribuir los circuitos dentro del sistema, procurando siempre que los elementos que formen un circuito estén lo más cerca posible para evitar el desperdicio de cable. Nota: Para el cálculo del cuadro de cargas, solamente de toman en cuenta los elementos que consumen energía eléctrica, como lámparas, contactos dobles (tomas de corriente), arbotantes, etc., los demás elementos sólo se utilizan para dar paso a la corriente eléctrica.

BLOQUE 4

105

Actividad: 2 Elabora el cuadro de cargas para el siguiente sistema eléctrico.

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Actividad: 2 (continuación) Realizas tus cálculos y cuadro de cargas aquí:

Actividad: 2 Conceptual Comprende el procedimiento para determinar el cuadro de cargas de una instalación eléctrica de una casa habitación. Autoevaluación

BLOQUE 4

Evaluación Producto: Ejercicio práctico. Saberes Procedimental Determina el cuadro de cargas de un sistema eléctrico de una instalación de una casa habitación. C

MC

NC

Puntaje: Actitudinal Se interesa por determinar el cuadro de cargas de una instalación eléctrica de una casa habitación.


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Resulta también importante, saber conectar un elemento del sistema eléctrico, los que comúnmente encontramos en nuestras casas son lámparas, y contactos. En el caso de las lámparas estas pueden ser conectadas con interruptores de dos vías o tres vías. La siguiente figura muestra un sistema eléctrico formado por una lámpara con un interruptor simple o de dos vías o polos.

Todo aparato eléctrico requiere que se le conecten dos cables, uno de ellos lleva la corriente o fase y el otro es llamado neutro o tierra. En el caso de una lámpara se conecta el cable neutro, directamente, y la fase se lleva hasta el interruptor o apagador y desde ahí se lleva el cable con corriente a la lámpara, el cable que va del interruptor a la lámpara se llama regreso de fase. En la siguiente figura se presenta el sistema mostrado anteriormente, pero ahora con las conexiones correspondientes: La línea continua representa el cable que lleva la corriente o fase (), la línea de trazos cortos representa el cable que lleva la tierra o neutro, y la línea de trazos largos representa el regreso de fase, es decir es la que lleva la corriente desde el interruptor o apagador hasta la lámpara.

Cuando se trata de un interruptor de tres vías o de escalera, la conexión se hace de forma similar, es decir, se conecta el neutro directamente a la lámpara y la fase se lleva uno de los interruptores, es importante aclarar que el interruptor de escalera tiene tres polos y la fase debe de conectarse en el polo del centro, en los polos de los extremos se conectan cables que comunican con el otro interruptor, los cuales también se conectaran con los polos extremos, y el polo central del interruptor 2 se conecta a la lámpara. La siguiente figura muestra el diagrama de conexión de un sistema de interruptores de escalera o de tres vías.

108


En las siguientes figuras, se muestra un sistema eléctrico con una lámpara y dos interruptores de escaleras o de tres vías, la figura de la izquierda muestra el sistema sin conectar y en la derecha se presenta el sistema ya está conectado.

En el caso de que se trate de conectar un contacto doble, tanto el cable que lleva la fase ( ) como el neutro (N), se conectan directamente. En la siguiente figura se muestra un sistema eléctrico formado por dos contactos dobles, la figura de la izquierda muestra el sistema sin conectar y en la figura de la derecha se muestra el sistema ya conectado.

BLOQUE 4

109

A continuación presentamos un sistema eléctrico que contiene más elementos, y se presenta su conexión.

A continuación se presenta el diagrama con las conexiones correspondientes:

110


Actividad: 3 Realiza la conexión del siguiente sistema eléctrico.

Actividad: 3 Conceptual Reconoce el procedimiento para realizar las conexiones de los elementos que intervienen en una instalación eléctrica de una casa habitación. Autoevaluación

BLOQUE 4

Evaluación Producto: Ejercicio práctico. Saberes Procedimental Ilustra la conexión de las partes que integran una instalación eléctrica de una casa habitación, en un diagrama eléctrico. C

MC

NC

Puntaje: Actitudinal Valora la importancia de realizar una correcta conexión de cada uno de los elementos que forman una instalación eléctrica de una casa habitación.


111

Actividad: 4 Las siguientes imágenes muestran el plano de instalaciones eléctricas de una casa habitación de dos plantas. Elabora el cuadro de cargas y conexión del siguiente sistema eléctrico. Nota: Dibuja cada circuito por separado para que realices la conexión de cada circuito, no utilices las imágenes para hacer conexiones.

112



BLOQUE 4

113

Actividad: 4 (continuación) Realiza tu procedimiento en este espacio.

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Actividad: 4 Conceptual Identifica el procedimiento para determinar el cuadro de cargas y diagramas eléctricos partiendo de la información proporcionada por el plano de instalaciones eléctricas de una casa habitación. Autoevaluación

BLOQUE 4

Evaluación Producto: Ejercicio práctico. Saberes Procedimental Diseña el cuadro de cargas y diagramas de cada circuito, de un sistema eléctrico de una casa habitación. C

MC

NC

Puntaje: Actitudinal Se interesa por determinar el cuadro de cargas y diagrama de los circuitos de un sistema eléctrico de una casa habitación.


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Cierre Actividad: 5 Para realizar la siguiente actividad, deberás formar a un equipo de 5 integrantes. Se requiere elaborar una maqueta de un sistema eléctrico formado por una lámpara con interruptor simple, una lámpara con interruptor de escalera y un contacto doble. El material que deberán conseguir es el siguiente:

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Cantidad 1

Unidad Pza

2 2 1 2 1 4 2 2 1 1 6 12 1 1 1 1 1

Pza Pza Pza Pza Pza Pza Pza Pza Pza Pza m Pza Rollo Pza Pza Pza Pza

Descripción Madera de 50 cm X 50 cm, de triplay de ½ pulgada de espesor. Foco domestico Roseta Interruptor simple Interruptor de escalera Contacto doble Caja chalupa Caja para roseta Tapa para interruptor Tapa para contacto doble Clavija Cable calibre 14 Chilillo de ¼ de pulgada Cinta aislante Desarmador de cruz Desarmador de paleta Pinza para cortar alambre Cinta métrica


Actividad: 5 (continuación) La figura anterior muestra la forma en que deberán se acomodadas cada una de las partes. La actividad deberá ser supervisada por tu profesor. 1. Coloca las cajas chalupas y las cajas de rosetas en los lugares correspondientes y atornillarlas. 2. Corta 6 tramos de cable de 50 cm. 3. Corta 2 cables de 1.5 m. 4. En los cables de 1.5 m, en uno de sus extremos conecta la clavija y las otras dos puntas pásalas por los 3 orificios de las cajas chalupas. Uno de los cables será el que lleve la corriente o fase, el otro llevara el neutro, para que identifiques cada uno de ellos, enrolla a uno de los cables un trozo de cinta aislante, ese será el de fase. 5. Has una unión en la primera chalupa con el cable de fase y conéctalo al interruptor. 6. Utiliza un cable de 50 cm, un extremo lo conectas al interruptor y el otro a la roseta. 7. Has una unión con un cable de 50 cm con el cable neutro y el otro al otro polo de la roseta. 8. En la siguiente chalupa, repite el paso 5, sólo asegúrate de que la conexión sea en el polo central del interruptor. 9. Utiliza dos cables de 50 cm y conéctalos en los polos extremos del interruptor, las otras puntas las conectas en los polos extremos del interruptor de enfrente. 10. Utiliza un tramo de 50 cm y conéctalo al polo central del interruptor, y el otro a la roseta. 11. Utiliza un tramo de cable de 50 cm y conecta el neutro a la roseta. 12. Conecta la fase y el neutro en el contacto doble. 13. Conecta tu circuito en una toma de corriente y prueba que todo funcione bien. Escribe tus conclusiones y preséntaselas a tu profesor. _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________

Actividad: 5 Conceptual Reproduce el procedimiento para conectar los diferentes componentes de una instalación eléctrica de una casa habitación. Autoevaluación

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Evaluación Producto: Maqueta instalación Puntaje: eléctrica. Saberes Procedimental Actitudinal Construye la conexión de cada una Se interesa por hacer una buena de las partes que forman un conexión de los diferentes sistema eléctrico de una casa componentes de una instalación habitación. eléctrica de una casa habitación. C MC NC Calificación otorgada por el docente

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Bibliografía  Enriquez Harper, Gilberto, El ABC de las instalaciones eléctricas residenciales, Limusa S.A. de C.V. Editorial 2010.  Enríquez Harper, Gilberto, El ABC de las instalaciones de gas, hidráulicas y sanitarias. Editorial Limusa-wiley, 2004.  Enríquez Harper, Gilberto, Cálculo de instalaciones hidráulicas y sanitarias, residenciales y comerciales. Editorial Limusa, 2009.  Becerril López, Diego Onésimo, Datos prácticos de instalaciones hidráulicas y sanitarias, Editorial Ing. Diego O. Becerril l. (me), 2009  Díaz infante de la M., Luís Armando. Curso de edificación. 1ª. Ed. México. Editorial Trillas, 1995.  Rodríguez R., Carlos. Manual de autoconstrucción. 2ª. Ed. México. Editorial Árbol, 1995.

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http://www.electricidadbasica.net/inst-domiciliaria.htm http://www.mailxmail.com/curso-introduccion-instalaciones-electricas http://www.arqhys.com/ http://www.construyetucasa.net http://www.arq.com.mx/


Instalaciones Básicas de la Vivienda

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