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Cómo calcular el caudal de un ramal nuevo en una red existente, paso a paso
El caudal que un ramal nuevo saca de la red es el que consume, en pérdidas, la carga que sobra en la toma: H = P_toma - dz - P_req - h_eq, y v = sqrt(2 * g * H / (f * L / D + sumaK)). Para un ramal de 120 m en 1.1/2", con mínima registrada de 45 mca y margen de 10 %, H = 19,5 m y el caudal converge en 10,5 m3/h.
La red ya existe y el consumidor nuevo se va a conectar a ella. Lo que se conoce es la presión en el punto de toma, registrada durante un día. Se descuentan el desnivel, la presión que exige el consumidor y la pérdida en el equipo; lo que sobra se convierte en pérdida en el ramal, y el caudal es el que consume exactamente ese sobrante. Un ramal de 120 m en 1.1/2" saldrá de un cabezal de agua industrial hacia un consumidor 4 m más alto, que necesita 15 mca en la entrada y tiene un filtro de 2 mca. ¿Cuánto puede sacar de la red?
- Paso 1 de 10
Leer el registro de presión
El registro de 24 h en el punto de toma da dos números. La máxima ocurre en el valle de demanda de la red, la mínima en el pico. El pico es el peor momento para el ramal nuevo; el valle es cuando la velocidad en el ramal es mayor.
Pmáx = 62 mca · Pmín = 45 mca
Fórmulas en texto
- Presión de proyecto en la toma
P_proy = P_min * (1 - margen)- P_min = presión mínima registrada, en el pico de demanda (mca, manométrica) · margen = caída estimada cuando entra el consumidor nuevo (-)
- Carga disponible para las pérdidas del ramal
H = P_toma - dz - P_req - h_eq- P_toma = presión manométrica en la toma (mca) · dz = desnivel de la toma al consumidor (m), positivo hacia arriba · P_req = presión requerida en la entrada del consumidor (mca) · h_eq = pérdida en el equipo del consumidor (mca)
- Velocidad por el balance del ramal
v = sqrt(2 * g * H / (f * L / D + sumaK)), Q = (pi * D^2 / 4) * v- f = factor de fricción de Darcy (-) · L = longitud del ramal (m) · D = diámetro interno (m) · sumaK = suma de los K de los accesorios, incluida la te de derivación (-)
- Factor de fricción de Swamee-Jain (iterado)
f = 0.25 / (log10(eps / (3.7 * D) + 5.74 / Re^0.9))^2, Re = rho * v * D / mu- eps = rugosidad absoluta (m) · se empieza con f = 0,02 y se repite hasta que f deje de cambiar
Preguntas frecuentes
¿Por qué usar el registro de un día y no una lectura de manómetro?
La presión en la toma cambia con el consumo de los demás. La mínima del registro es el pico de demanda, el peor momento para el ramal nuevo; la máxima es el valle, cuando la velocidad en el ramal es mayor.
¿Para qué sirve el margen de caída?
La mínima registrada es la de antes de la conexión. Cuando el consumidor nuevo abre, el caudal de la red aumenta y la presión en la toma cae más; el margen estima esa caída. Si se conoce el caudal de la red, se puede reemplazar por la curva de la fuente.
¿El caudal calculado es el que recibirá el consumidor?
Es el caudal potencial, con la válvula del ramal totalmente abierta. Si es mayor que el deseado, la válvula estrangula la diferencia; si es menor, el ramal no cumple y hay que aumentar el diámetro o reducir pérdidas.