expositor aldo torres modulo ii

E-mail: [email protected] /[email protected]éfonos: 719-0797 Nextel: 116*7744 RPM *549902

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EXPOSITOR : ING. ALDO TORRES LÓPEZCIP Nº: 89827IG-3 Nº: 00081

DISEÑO, CÁLCULO Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS EN INSTALACIONES DE GAS NATURAL EN EDIFICIOS MULTIFAMILIARES

mailto:[email protected]�

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DISEÑO, CÁLCULO EN INSTALACIONES DE GAS NATURAL EN EDIFICIOS MULTIFAMILIARES




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Tubería de conexión




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REGULADOR

MEDIDOR/CONTADOR

ACCESORIOS DE CONEXIÓN

VÁLVULA DE SERVICIO




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Instalaciones InternasInstalación interna a la vista:




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Instalación interna a la empotrada




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DISEÑO DE INSTALACIONES DE GAS




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CENTROS DE MEDICIÓN EN SÓTANOS

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CENTROS DE MEDICIÓN EN RAMPA

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CENTROS DE MEDICIÓN PISO POR PISO

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CENTRO DE MEDICION AZOTEA




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• Poder calorífico superior y/o inferior• Máxima cantidad de gas natural seco requerido por los artefactos• Mínima presión de gas natural seco requerido por los artefactos a gas.• Velocidad del gas • Longitud de la tubería por tramos • Presión de la red • Presión de entrega a usuarios (residenciales comerciales,industrias,EESS,GE)• Densidad relativa• La caída de presión en la instalación interna y el medidor• El factor de simultaneidad asociado al cálculo del consumo máximo probable interno y

montante • Las previsiones técnicas para atender demandas futuras.• Influencia de la altura (superior a los 10 metros).• Material de las tuberías y los accesorios.• Constantes • Otros.

CÁLCULO DE INSTALACIONES DE GAS




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Poder calorífico del gas

• Se adopta como poder calorífico para los finescorrespondientes el poder calorífico superiordel gas, o sea el número total de kW-h que seproducen por la combustión, a presiónconstante, de una cantidad de gas saturadocon vapor de agua, que ocupa 1 m3 a unatemperatura de 15,56 °C y a una presiónabsoluta de 1 013 mbar, con condensación delvapor de agua producido en la combustión (encondiciones estándar).




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Gravedad específica del gas

• La gravedad específica expresa la relaciónexistente entre el peso por unidad de volumendel gas con respecto al peso de un volumenigual de aire.




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• PRESIÓN DE USO DEL ARTEFACTO A GAS:

– Presión del gas natural seco medida en laconexión de entrada al artefacto a gas cuandoeste se encuentra en funcionamiento. En generallos artefactos para uso residencial tienen unapresión de uso del orden de 18-20 mbar.

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REGULACIÓN DE PRIMERA ETAPA PARA EDIFICIOS MULTIFAMILIARES

CENTRO DE REGULACIÓN DEPRIMERA ETAPA DE 4 bar a 140mbar




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CENTRO DE REGULACION DE PRIMERA ETAPA PARA COMERCIOS

DE 4 bar a 340 mbar




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RANGOS DE PRESIÓN EN RED DE DISTRIBUCIÓN

Rangos de Presión en Red de Distribución

Designación Presión de Diseño

Presión de Operación

Red Principal 50 bar 20 < P < 50 bar

Red de Media Presión 19 bar 11 < P < 19 bar

Red de Baja Presión – Acero 10 bar 0.5 < P < 10 bar

Red de Baja Presión – PE 5 bar 0.5 < P < 5 bar




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línea individual interior: Sistema de tuberías alinterior de la edificación

que permite la conducción de gas natural seco hacia los distintosartefactos de consumo de un mismo usuario. Está comprendida desde elregulador que regula hasta una presión máxima de 23 mbar hasta lospuntos de conexión de los artefactos de consumo.




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Presión mínima de 18 mbar y máxima de 23 mbar.

PRESIÓN DE INICIO 23-1.5 mbar PRESIÓN DE CONSUMO : 18 mbar

LOS PUNTOS DE CONSUMO ES EXCLUSIVO DE USO RESIDENCIAL COMO : COCINA , THERMA , SECADORA , ETC

RED INTERNA DE 23 A 18 mbar




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línea montante: Sistema de tuberías con recorridosgeneralmente verticales, por el exterior de la edificación, quepermite la conducción de gas natural hacia las residencias odepartamentos de edificios con presión máxima regulada de hasta 140mbar. Debe terminar en un regulador o sistema regulación-medición.




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REGULACIÓN DE LA LINEA MONTANTE




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línea matriz: Sistema de tuberías exterior a la residenciao edificio, comprendida entre la salida de la válvula de servicio de ladistribuidora hasta la base de la respectiva residencia o edificio y conpresión máxima regulada de hasta 340 mbar. Los recorridos quegeneralmente realizan este tipo de línea son horizontales y con elpropósito de pasar por amplios jardines, garajes, áreas comunes, másno como líneas montantes por el exterior de la edificación. Debeterminar en un regulador o sistema regulación-medición.




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EL CAUDAL DEL GAS

El caudal de gas se puede expresar en masa o en volumenpor unidad de tiempo (kilogramos , metros cúbicos) y seutilizan las siguientes magnitudes y unidades:• m:caudal masico, en kg/s o kg/h• v:caudal volumétrico en m3/s o m3/h

El caudal másico es independiente de las condiciones depresión y temperatura ,pero no así el volumétrico .Sidecimos que el caudal de gas es de 2,0m3/h y noindicamos la presión y temperatura ,estamos cometiendouna imprecisión




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Ejemplos aplicativos




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Este problema se resuelve indicando el caudal volumétrico referido aunas condiciones determinadas que en general son :

•Caudal normales :Se expresa con el símbolo (n) y equivalen a 0°C y una presión de 1atm ( 1,033 kg/Cm2 o 1 bar aproximadamente ) Ejemplo : 2.5m3(n)/h ,quiere decir 2,5 metros cúbicos por hora , en condicionesnormales , o sea a una temperatura de 0°C y a 1 atmosfera de presión.

•Caudal estándares :Se expresa con el símbolo (st) y equivalente a 15°C y a una presión de1 atm( 1,033 kg/ Cm2 o 1 bar aproximadamente ) Ejemplo : 2.75 m3(st)/h,quiere decir 2,75 metros cúbicos por hora , en condicionesestándares , o sea a una temperatura de 15°C y a 1 atmosfera.




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La trasformación del caudal de una condición a otra se hace de la siguiente manera :

Qst : Qn 0.948

La justificación es muy sencilla ,como veremos a continuación:

Estado 1: Condiciones normalesP1: 1atmT2emperatura absoluta: 0 + 273.18 = 273, 2 ºKEstado 2: Condiciones EstándaresP2: 1atmT2emperatura Absoluta: 15 + 273,2 = 288,2 ºK

Sustituyendo los valores

P1 V1 = P2V2T1 T2




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POTENCIA NOMINAL Y ÚTIL DE LOS APARATOS

La potencia nominal Pn y útil Pu ,son dos conceptos que no deben confundirse.Por ejemplo, un aparato necesita consumir una cantidad de energía para ,a suvez ,suministrar otra cantidad de energía en forma de calor, aire caliente etc. Laenergía recibida es siempre mayor que la cedida ,pues no existe aparato algunotan perfecto que sea capas de ceder la misma energía que recibe .La potencia nominal de aparato es la energía que este consume por unidad detiempo ,siempre y cuando funcione de la forma especifica en las instrucciones .La potencia útil es la energía por unidad de tiempo suministrada o cedida por elaparato , es decir realmente se aprovecha para los fines previstosEl rendimiento del aparto se simboliza con la letra n y se expresa así:

n = PuPn




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Directamente y con menos error, se puede obtener laPotencia Nominal de Utilización Simultánea (Potenciasuperior), sumando las potencias superiores de losaparatos, según la expresión

Psi = PA+PB+ PC+PD+………….PN

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Las potencias se miden en Kcal/h ( kilocaloría por hora) o en Kw1Kw: 860 Kcal/h1 Kcal: 1,163 kw1Kcal/h: 1,1634 W




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Siendo:

Psi= la potencia nominal de utilización simultánea de la instalación individual, en kW (Potencia de diseño).

Qsi= El caudal simultáneo individual en m3(s) /h o en kg/h

PC= el poder calorífico del gas en kWh/m3(s) o kWh/kg

Psi = Qsi.PC




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CAUDAL NOMINAL DE UN EQUIPO DE COMBUSTIÓN

Donde:

•Qn = Caudal nominal del equipo de consumo expresado en m3(s)/h

•Pn = Potencia referido al PCS y/o PCI expresado en Kw-Kcal./h

•PC = Poder calorífico superior y/o inferior del gas expresado en Kw- Kcal/m3(s)

PC: Según la NTP 111_011Poder Calorífico es 8450 Kcal/m3 medido a condiciones estándar.PC: Según CALIDDA :10.82 kw/m3…………………………………………………………

Qn = PnPC




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CAUDAL MÁXIMO DE SIMULTANEIDAD DE GAS A CONSUMIR O CAUDAL

PROBABLE POR TRAMOS

Donde:

Qsi = Caudal máximo de simultaneidad en m3(s)/h

A y B = Caudales de los dos gases domésticos de mayor consumoen m3(s)/h

C, D, ..., N = Caudales del resto de gases domésticos en m3(s)/h




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CAUDAL MÁXIMO DE SIMULTANEIDAD DE ACOMETIDAS INTERIORES E INSTALACIONES

COMUNES

La determinación del caudal máximo de simultaneidad de las acometidasinteriores o de las instalaciones comunes se efectuará sumando los caudalesmáximos de simultaneidad de cada una de las viviendas existentes en un edificiosusceptible de alimentarse de la misma acometida interior o de la mismainstalación común, asignando como mínimo el caudal de simultaneidad.

Donde:

Qsc = Caudal máximo de simultaneidad de la acometida interior o de la instalación común en m3(s)/h

Qsi = Caudal máximo de simultaneidad de cada vivienda o local en m3(s)/h

Sn = Factor de simultaneidad, función del número de viviendas que alimenta la instalación común y deque estén instaladas o no calderas de calefacción

Nv = Numero de Viviendas.

NvQsixSQsc ×∑=




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Factores de simultaneidad

.

Se escogerá el factor de simultaneidad S1 cuando no existan calderas de calefacción instaladas, y el factor S2 cuando sí existe




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El caudal máximo probable QSC de toda la instalación común será la suma de losQSC de cada grupo.

Ejemplo: En un bloque de viviendas existen 10 viviendas con un QSI = 2,87kg/h y 15 viviendas con QSI = 2,00 kg/h. El caudal máximo probable de lainstalación común será:

𝑄𝑄𝑆𝑆𝑆𝑆 = �(𝑁𝑁𝑁𝑁𝑄𝑄𝑆𝑆𝑆𝑆𝑁𝑁 𝑆𝑆2)

10x2,78x0,45+15x2,00x0,40 =12,9 + 12 = 24,9 kg/h

10x1,37x0,45 + 15x0,95x0,40

=6,17+5,7 = 11,87 m2/h




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LONGITUD DE TUBERIA

Longitud real de un tramo de tubería

La longitud real de un tramo de tubería es lacantidad en metros de tubería instalada endicho tramo




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LONGITUD TOTAL DE LA TUBERÍA, NÚMERO Y TIPO DE ACCESORIOS (LONGITUD EQUIVALENTE)

Al circular un gas por una conducción se produce una disminuciónde su presión, llamada pérdida de carga, que es debida en primerlugar por el roce del gas con las paredes de la canalización y ensegundo lugar por el roce en los diversos accesorios de la misma,como son codos, válvulas, derivaciones, etc.

Hay dos formas de calcular la longitud total de calculo para loscálculos, uno de ellos es el mas sencillo tomando como longitud deltramo de la instalación la longitud real (LR) incrementada en un20%, denominándose longitud equivalente (LE). La otra forma esde usar tablas de longitudes equivalentes para cada accesorio deacuerdo al diámetro de la tubería.




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LONGITUD TOTAL DE CÁLCULO :

LTC:

Resistencia de codos,accesorios, para gas naturalexpresada en longitudequivalente de tubería rectaen metros

Diámetro Codos 45

Codos 90

Tee 90 Tee 180

½” 1.384 0.24 0.46 0.92 0.30

¾” 1.995 0.34 0.61 1.22 0.431 2.604 0.43 0.76 1.52 0.52

1 ¼” 3.213 0.55 1.07 2.14 0.70

1 ½” 3.824 0.64 1.22 2.44 0.79

5.037 0.80 1.55 3.10 1.04




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TES DE 180




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TES DE 90




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CODO DE 90




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CODO DE 45




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Con el fin de facilitar los cálculos, se acostumbrareemplazar los accesorios por tramos de tubería deigual diámetro y que ocasionen una caída de presiónigual a los accesorios. El parámetro utilizado parahacer esta sustitución es la relaciónlongitud/diámetro, característica de cada accesorio.Conocido el diámetro de la tubería con que setrabaja, la longitud equivalente del accesorio secalcula multiplicando dicho diámetro por la relaciónlongitud/diámetro del accesorio.

Long. Equiv. por accesorio = ∅ Tubería x Relación Long/Diámetro




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VELOCIDAD DEL GAS EN UNA CONDUCCIÓN

El gas, al desplazarse a lo largo de una conducción, lo hace a una ciertavelocidad cuyo valor se calcula dividiendo el caudal circulante por la sección

La velocidad de circulación del gas natural seco que recomienda la normatécnica peruana (NTP111011) en la línea individual interior será menor oigual a 7 m/s, en la línea montante y líneas matrices será menor o igual a 20m/s, para evitar vibraciones, ruidos o erosión del sistema de tuberías.

Para calcular la velocidad máxima del gas dentro de un tramo de laconducción se aplicará dos formulas:

- Renoauard

- Dr. Pole.




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línea montante y líneas matrices será menor o igual a 20 m/s

Línea individual interior será menor o igual a 7 m/s




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FÓRMULA DE LA VELOCIDAD MÁXIMA PERMISIBLE DEL GAS

CON RENOAUARD

V = 354 x QP x φ2

V= Velocidad del gas en m/sQ = Caudal en m3(s)/hP= Presión absoluta al final del tramo.D =Diámetro interior de la conducción en mm.




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FÓRMULA DE LA VELOCIDAD MÁXIMA PERMISIBLE DEL GAS CON

POLE

V = PCT0.283 x φ2

V= Velocidad del gas en m/sD =Diámetro interior de la conducción en mm.PCT = Potencia de cálculo total en m3(s)/h




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Caída de presión admisible en la tubería

• La pérdida de carga o diferencia de presiones,entre el punto inicial de la red (a continuacióndel medidor) y los puntos de conexión deartefactos a gas será tal que, bajo las máximascondiciones probables de demanda, la presiónde suministro en el artefacto a gas esté dentrodel rango estipulado en las Normas Técnicasperuanas pertinentes




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Se define presión, como la fuerza que ejerce por unidad desuperficie.

La presión manométrica, es, entonces, la presión que acusa elinstrumento medidor o manómetro, mientras que la presiónabsoluta es igual a la presión manométrica mas la presiónatmosférica, cuyo valor aproximado es 1,033 ka/ cm2.

El gas, al desplazarse por las tuberías, encuentra resistenciasque son dos tipos:• Frotamiento del fluido con las paredes de la canalización• Frotamiento interno de las partículas del mismo fluido

Estos frotamientos producen una caída de presión a lo largode la red de tuberías, que suele dominarse también pérdida decarga.




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Si se analiza un tubo recto de sección constante, por la quecircula el gas, puede considerarse que esa pérdida depresión o pérdida de carga es proporcional al largo delmismo.

Sin embargo, en la red, también se producen perdidas decarga en los distintos accesorios que la componen, comocodos, tes, curvas, cambios de sección y dirección, etc.,denominadas resistencias individuales o resistenciasaisladas.

La caída de presión por dicho efecto, depende,fundamentalmente, de la forma o característica particulardel accesorio o elemento que se trate.




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FÓRMULA DE RENOUARD

ΔP = 22,759 x d x L x Q1.82

Φ4.82

∆P Pérdida de presión (mbar)

D Densidad gas natural seco

L Longitud (m)

Q Caudal m3/h a cond. estándar

φ Diámetro (mm)




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FÓRMULA DEL DR. POLE

2

5 .

=∆

FCoefPCTLP

φ

Diámetros (pulg.) K3/8 - 1 1800

11/4 - 11/2 19802 - 2 1/2 2160

3 23404 2420

Factor de fricción




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Φ Diámetro interior real (cm.)L Longitud(m)

ΔP Pérdida de presión (Pa)

PCT Potencia de calculo total (Mcal/hora)

K Factor de fricción según

Coeficiente Para el gas natural seco 0,0011916




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PROCESO DE CÁLCULO

Se seguirán los pasos que se indican a continuación para realizar eldimensionado de una instalación de gas:

1. Conocer las características del gas que se suministrará a lainstalación receptora, así como su presión de distribución.

2. Realizar el trazado de la instalación receptora según lascaracterísticas de la edificación, determinando la longitud de cadatramo de instalación y seleccionar la arteria principal.

3. Elegir el material con el que se construirá la instalaciónreceptora. Para los tramos de instalación receptora a partir delarmario de regulación se podrá utilizar cobre y acero.




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4. Determinar los caudales nominales de cada gas domésticoinstalado o previsto en cada instalación.

5. Determinar el caudal máximo de simultaneidad de lavivienda.

6. Determinar el caudal máximo de simultaneidad de laacometida interior, si existe, y de la instalación común,considerando los caudales máximos de simultaneidad de todaslas viviendas, estén conectadas a la instalación común o no.

7. Determinar la longitud equivalente de cada tramo deinstalación receptora de gas natural.




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8. Conocer la distribución de la pérdida de carga y el diámetromínimo en cada tramo de la instalación receptora de gas natural.

En aquellos casos en los que se haya asignado una pérdida decarga a una parte de la instalación que contenga más de untramo, se procederá a determinar la pérdida de carga de cadatramo utilizando el concepto de pérdida de carga por metrolineal según la siguiente expresión:

TOTAL

iTOTALi L

LxPP ∆=∆

iTOTAL LL ∑=




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9. Iniciar el proceso de cálculo determinando el diámetro teóricomínimo del primer tramo, utilizando para ello las fórmulasrecomendadas por la NTP 111-011, en la que LE es la longitudequivalente del tramo estudiado, ∆P la pérdida de carga, Q elcaudal máximo de simultaneidad que circulará por el tramo encondiciones de referencia y de la densidad relativa del gasrespecto del aire.

10. Elegir el diámetro comercial del tubo igual o el inmediatosuperior respecto al teórico obtenido mediante el caculoanterior.

11. Determinar la pérdida de carga real del tramo mediante lafórmula, tomando ahora como diámetro el correspondiente alinterior del tubo comercial, la longitud equivalente del tramo, elcaudal de circulación del mismo y la densidad relativa del gas.




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12. Determinar la nueva pérdida de carga a utilizar en eltramo siguiente (i+1) utilizando para ello la siguientefórmula:

*Debe utilizarse la pérdida de carga real.

13. Repetir el proceso descrito entre los puntos 9 al 12 hastallegar al tramo final de la arteria principal.

14. Seleccionar una arteria secundaria y adoptar comopérdida de carga máxima admisible la correspondiente alnudo donde enlaza con la arteria principal.

iTOTAL

iiTOTALi LL

LxPPP∑−

∆∑−∆=∆ ++

1(*)1 )(




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15. Repetir el proceso descrito en los puntos 9 al 12. Una vez se han determinadolos diámetros comerciales de todos los tramos de la instalación receptora, se realizaun cuadro resumen del diseño de la instalación receptora por tramos, en los que seincluirá, como mínimo, lo siguiente:

• Longitud real del tramo.

• Material de la conducción del tramo.

• Diámetro comercial del tramo.

• Pérdida de carga real del tramo.

• Caudal máximo del tramo.

• Presión inicial y final del tramo

• Velocidad del gas en el tramo

Nota:

Para los cálculos se tomara en cuenta la presión en las líneas de suministro querecomienda la NTP 111011(2006)




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Líneas para suministro de gas natural para uso

residencial

Presión máxima kPa(mbar)

Líneas matrices 34kPa (340 mbar)

Línea montante 14kPa (140 mbar)

Línea individual interior 2.3kPa (23mbar)

Los cálculos para el diseño y dimensionamiento de lainstalación interna residencial deberán garantizar lascondiciones de presión y caudal requerido por el artefactoa gas natural. La presión de uso para artefactos a gasnatural para uso residencial deberá tener una presiónmínima de 18 mbar y máxima de 23 mbar.




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GRACIAS POR SU ATENCIÓN

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