2. Conèixer els tres tipus de sistemes de fontaneria: HVAC (hidràulic), lampisteria (aigua domèstica, clavegueram i ventilació) i sistemes químics i especials de fontaneria (sistemes d'aigua de mar i productes químics perillosos).
Els sistemes de fontaneria i lampisteria existeixen en molts elements de la construcció.Molta gent ha vist una trampa en P o una canonada de refrigerant sota l'aigüera que condueix a i des d'un sistema dividit.Poca gent veu la fontaneria principal d'enginyeria a la planta central o el sistema de neteja química a la sala d'equips de la piscina.Cadascuna d'aquestes aplicacions requereix un tipus específic de canonada que compleixi les especificacions, les restriccions físiques, els codis i les millors pràctiques de disseny.
No hi ha una solució de fontaneria senzilla que s'adapti a totes les aplicacions.Aquests sistemes compleixen tots els requisits físics i de codi si es compleixen criteris de disseny específics i es fan les preguntes adequades als propietaris i operadors.A més, poden mantenir els costos adequats i els terminis de lliurament per crear un sistema d'edificació amb èxit.
Els conductes HVAC contenen molts fluids, pressions i temperatures diferents.El conducte pot estar per sobre o per sota del nivell del sòl i recórrer l'interior o l'exterior de l'edifici.Aquests factors s'han de tenir en compte a l'hora d'especificar les canonades d'HVAC al projecte.El terme "cicle hidrodinàmic" es refereix a l'ús de l'aigua com a mitjà de transferència de calor per a la refrigeració i la calefacció.En cada aplicació, l'aigua es subministra a un cabal i una temperatura determinats.La transferència de calor típica en una habitació és mitjançant una bobina aire-aigua dissenyada per retornar l'aigua a una temperatura determinada.Això condueix al fet que una certa quantitat de calor es transfereix o elimina de l'espai.La circulació d'aigua de refrigeració i calefacció és el principal sistema utilitzat per a la climatització de grans instal·lacions comercials.
Per a la majoria d'aplicacions d'edificis de poca alçada, la pressió de funcionament del sistema esperada sol ser inferior a 150 lliures per polzada quadrada (psig).El sistema hidràulic (aigua freda i calenta) és un sistema de circuit tancat.Això significa que la capçalera dinàmica total de la bomba té en compte les pèrdues per fricció en el sistema de canonades, les bobines associades, les vàlvules i els accessoris.L'alçada estàtica del sistema no afecta el rendiment de la bomba, però sí la pressió de funcionament necessària del sistema.Els refrigeradors, les calderes, les bombes, les canonades i els accessoris tenen una pressió de funcionament de 150 psi, que és habitual per als fabricants d'equips i components.Quan sigui possible, aquesta classe de pressió s'ha de mantenir en el disseny del sistema.Molts edificis que es consideren de baixa o mitjana alçada entren a la categoria de pressió de treball de 150 psi.
En el disseny d'edificis de gran alçada, cada cop és més difícil mantenir els sistemes de canonades i equips per sota de l'estàndard de 150 psi.El capçal de la línia estàtica per sobre d'uns 350 peus (sense afegir pressió de bomba al sistema) superarà la classificació estàndard de pressió de treball d'aquests sistemes (1 psi = 2,31 peus de capçal).El sistema probablement utilitzarà un interruptor de pressió (en forma d'intercanviador de calor) per aïllar els requisits de pressió més alts de la columna de la resta de canonades i equips connectats.Aquest disseny del sistema permetrà dissenyar i instal·lar refrigeradors de pressió estàndard, així com especificar canonades i accessoris de pressió més alta a la torre de refrigeració.
Quan s'especifica la canonada per a un projecte de campus gran, el dissenyador/enginyer ha d'identificar conscientment la torre i la canonada especificada per al podi, reflectint els seus requisits individuals (o requisits col·lectius si no s'utilitzen intercanviadors de calor per aïllar la zona de pressió).
Un altre component d'un sistema tancat és la purificació de l'aigua i l'eliminació de qualsevol oxigen de l'aigua.La majoria dels sistemes hidràulics estan equipats amb un sistema de tractament d'aigua que consisteix en diversos productes químics i inhibidors per mantenir l'aigua fluint per les canonades a un pH òptim (al voltant de 9,0) i nivells microbians per combatre els biofilms i la corrosió de les canonades.Estabilitzar l'aigua del sistema i eliminar l'aire ajuda a allargar la vida útil de la canonada, les bombes, les bobines i les vàlvules associades.Qualsevol aire atrapat a les canonades pot causar cavitació a les bombes d'aigua de refrigeració i calefacció i reduir la transferència de calor al refrigerador, caldera o serpentins de circulació.
Coure: tubs estirats i endurits tipus L, B, K, M o C d'acord amb ASTM B88 i B88M en combinació amb accessoris i accessoris de coure forjat ASME B16.22 amb soldadura o soldadura sense plom per a aplicacions subterrànies.
Tub endurit, tipus L, B, K (generalment utilitzat només sota el nivell del sòl) o A segons ASTM B88 i B88M, amb accessoris i accessoris de coure forjat ASME B16.22 connectats mitjançant soldadura sense plom o sobre el sòl.Aquest tub també permet l'ús de accessoris segellats.
El tub de coure tipus K és el tub més gruixut disponible, proporcionant una pressió de treball de 1534 psi.polzada a 100 F per ½ polzada.Els models L i M tenen pressions de treball més baixes que K, però encara són molt adequats per a aplicacions de climatització (la pressió oscil·la entre 1242 psi a 100F i 12 polzades i 435 psi i 395 psi).
Aquestes pressions de funcionament són per a trajectes rectes de canonades, que normalment no són trajectes de pressió limitada del sistema.Els accessoris i connexions que connecten dues longituds de canonada tenen més probabilitats de filtrar o fallar sota la pressió de funcionament d'alguns sistemes.Els tipus de connexió típics per a canonades de coure són la soldadura, la soldadura o el segellat a pressió.Aquests tipus de connexions s'han de fer amb materials sense plom i estar classificats per a la pressió esperada al sistema.
Cada tipus de connexió és capaç de mantenir un sistema sense fuites quan l'accessori està correctament segellat, però aquests sistemes responen de manera diferent quan l'accessori no està completament segellat o estampat.La soldadura i les juntes de soldadura tenen més probabilitats de fallar i filtrar quan el sistema s'omple i es prova per primera vegada i l'edifici encara no està ocupat.En aquest cas, els contractistes i els inspectors poden determinar ràpidament on es filtra l'articulació i solucionar el problema abans que el sistema estigui completament operatiu i els passatgers i l'interior es danyin.Això també es pot reproduir amb accessoris estancs si s'especifica un anell o un conjunt de detecció de fuites.Si no premeu cap avall per identificar l'àrea problemàtica, l'aigua es pot filtrar de l'accessori igual que la soldadura o la soldadura.Si no s'especifiquen accessoris estancs al disseny, de vegades romandran sota pressió durant les proves de construcció i només poden fallar després d'un període de funcionament, provocant més danys a l'espai ocupat i possibles lesions als ocupants, especialment si les canonades calentes escalfades passen per les canonades.aigua.
Les recomanacions de mida de canonades de coure es basen en els requisits de la normativa, les recomanacions del fabricant i les millors pràctiques.Per a aplicacions d'aigua refrigerada (temperatura de subministrament d'aigua normalment entre 42 i 45 F), el límit de velocitat recomanat per als sistemes de canonades de coure és de 8 peus per segon per reduir el soroll del sistema i reduir el potencial d'erosió/corrosió.Per als sistemes d'aigua calenta (normalment de 140 a 180 F per a la calefacció d'espais i fins a 205 F per a la producció d'aigua calenta sanitària en sistemes híbrids), el límit de velocitat recomanat per a canonades de coure és molt menor.El manual de tubs de coure enumera aquestes velocitats de 2 a 3 peus per segon quan la temperatura del subministrament d'aigua és superior a 140 F.
Les canonades de coure solen tenir una mida determinada, fins a 12 polzades.Això limita l'ús de coure a les utilitats principals del campus, ja que aquests dissenys d'edificis sovint requereixen conductes de més de 12 polzades.Des de la central fins als intercanviadors de calor associats.Els tubs de coure són més freqüents en sistemes hidràulics de 3 polzades o menys de diàmetre.Per a mides superiors a 3 polzades, s'utilitza més habitualment tubs d'acer ranurats.Això es deu a la diferència de cost entre l'acer i el coure, la diferència de mà d'obra per a la canonada corrugada versus la canonada soldada o soldada (el propietari o l'enginyer no permet ni recomana els accessoris de pressió) i les velocitats i temperatures de l'aigua recomanades a l'interior de cadascuna de les canonades de materials.
Acer: canonada d'acer negre o galvanitzat segons ASTM A 53/A 53M amb accessoris de ferro dúctil (ASME B16.3) o ferro forjat (ASTM A 234/A 234M) i accessoris de ferro dúctil (ASME B16.39).Les brides, els accessoris i les connexions de classe 150 i 300 estan disponibles amb accessoris roscats o amb brides.La canonada es pot soldar amb metall d'aportació d'acord amb AWS D10.12/D10.12M.
Compleix amb ASTM A 536 Classe 65-45-12 Ferro dúctil, ASTM A 47/A 47M Classe 32510 Ferro dúctil i ASTM A 53/A 53M Classe F, E o S d'acer de muntatge de grau B, o ASTM A106, acer de grau B. Racores per a fixació extrems.
Com s'ha esmentat anteriorment, les canonades d'acer s'utilitzen més habitualment per a canonades grans en sistemes hidràulics.Aquest tipus de sistema permet diferents requisits de pressió, temperatura i mida per satisfer les necessitats dels sistemes d'aigua refrigerada i escalfada.Les designacions de classe per a brides, accessoris i accessoris es refereixen a la pressió de treball del vapor saturat en psi.polzada de l'element corresponent.Els accessoris de classe 150 estan dissenyats per funcionar a una pressió de treball de 150 psi.polzades a 366 F, mentre que els accessoris Classe 300 proporcionen una pressió de treball de 300 psi.a 550 F. Els accessoris de classe 150 proporcionen una pressió d'aigua de treball de més de 300 psi.polzades a 150 F, i els accessoris de classe 300 proporcionen una pressió d'aigua de treball de fins a 2.000 psi.polzades a 150 F. Hi ha altres marques d'accessoris disponibles per a tipus de tubs específics.Per exemple, per a brides de tubs de ferro colat i accessoris amb brides ASME 16.1, es poden utilitzar els graus 125 o 250.
Els sistemes de canonades i connexió acanalades utilitzen ranures tallades o formades als extrems de canonades, accessoris, vàlvules, etc. per connectar entre cada llarg de tub o accessoris amb un sistema de connexió flexible o rígid.Aquests acoblaments consisteixen en dues o més peces cargolades i tenen una rondella al forat de l'acoblament.Aquests sistemes estan disponibles en tipus de brides de classe 150 i 300 i materials de juntes EPDM i són capaços de funcionar a temperatures de fluid entre 230 i 250 F (segons la mida de la canonada).La informació de les canonades ranurades s'ha extret dels manuals i la literatura de Victaulic.
Les canonades d'acer Schedule 40 i 80 són acceptables per als sistemes de climatització.L'especificació de la canonada es refereix al gruix de la paret de la canonada, que augmenta amb el número d'especificació.Amb un augment del gruix de la paret de la canonada, també augmenta la pressió de treball admissible de la canonada recta.El tub Schedule 40 permet una pressió de treball de 1694 psi per ½ polzada.Tub, 696 psi polzades per a 12 polzades (-20 a 650 F).La pressió de treball permesa per a tubs Schedule 80 és de 3036 psi.polzada (½ polzada) i 1305 psi.polzades (12 polzades) (tots dos -20 a 650 F).Aquests valors s'han extret de la secció de dades d'enginyeria de Watson McDaniel.
Plàstics: canonades de plàstic de CPVC, accessoris de presa segons l'especificació 40 i l'especificació 80 segons ASTM F 441/F 441M (ASTM F 438 a l'especificació 40 i ASTM F 439 a l'especificació 80) i adhesius dissolvents (ASTM F493).
Tubs de plàstic de PVC, accessoris de presa segons ASTM D 1785, programa 40 i 80 (ASM D 2466, quadern 40 i ASTM D 2467, 80) i adhesius dissolvents (ASTM D 2564).Inclou imprimació segons ASTM F 656.
Tant les canonades de CPVC com de PVC són adequades per a sistemes hidràulics sota el nivell del sòl, encara que fins i tot en aquestes condicions s'ha de tenir cura a l'hora d'instal·lar aquestes canonades en un projecte.Les canonades de plàstic s'utilitzen àmpliament en sistemes de clavegueram i conductes de ventilació, especialment en entorns subterranis on les canonades nues entren en contacte directe amb el sòl circumdant.Al mateix temps, la resistència a la corrosió de les canonades de CPVC i PVC és avantatjosa a causa de la corrosivitat d'alguns sòls.Les canonades hidràuliques solen estar aïllades i cobertes amb una funda protectora de PVC que proporciona un amortidor entre la canonada metàl·lica i el sòl circumdant.Les canonades de plàstic es poden utilitzar en sistemes d'aigua refrigerada més petits on s'esperen pressions més baixes.La pressió màxima de treball per a canonades de PVC supera els 150 psi per a totes les mides de canonades de fins a 8 polzades, però això només s'aplica a temperatures de 73 F o inferiors.Qualsevol temperatura superior a 73 °F reduirà la pressió de funcionament del sistema de canonades a 140 °F.El factor de reducció és 0,22 a aquesta temperatura i 1,0 a 73 F. La temperatura màxima de funcionament de 140 F és per a les canonades de PVC Schedule 40 i Schedule 80.La canonada de CPVC és capaç de suportar un rang de temperatures de funcionament més ampli, la qual cosa la fa apta per utilitzar-se fins a 200 F (amb un factor de reducció de 0,2), però té la mateixa pressió que el PVC, la qual cosa permet que s'utilitzi en aplicacions de refrigeració subterrània a pressió estàndard.sistemes d'aigua de fins a 8 polzades.Per als sistemes d'aigua calenta que mantenen temperatures més altes de l'aigua fins a 180 o 205 F, no es recomanen les canonades de PVC o CPVC.Totes les dades s'han extret de les especificacions de canonades de PVC de Harvel i de les especificacions de canonades de CPVC.
Tubs Les canonades transporten molts líquids, sòlids i gasos diferents.En aquests sistemes flueixen tant líquids potables com no potables.A causa de la gran varietat de fluids transportats en un sistema de fontaneria, les canonades en qüestió es classifiquen com a canonades d'aigua domèstica o canonades de drenatge i ventilació.
Aigua domèstica: canonada de coure suau, ASTM B88 tipus K i L, ASTM B88M tipus A i B, amb accessoris de pressió de coure forjat (ASME B16.22).
Tubs de coure dur, ASTM B88 tipus L i M, ASTM B88M tipus B i C, amb accessoris de soldadura de coure fos (ASME B16.18), accessoris de soldadura de coure forjat (ASME B16.22), brides de bronze (ASME B16.24) i accessoris de coure (MCS SP-123).El tub també permet l'ús de accessoris segellats.
Els tipus de canonades de coure i els estàndards relacionats es prenen de la secció 22 11 16 de la MasterSpec.El disseny de canonades de coure per al subministrament d'aigua domèstica està limitat pels requisits de cabals màxims.S'especifiquen a l'especificació de la canonada de la següent manera:
La secció 610.12.1 del Codi uniforme de fontaneria de 2012 estableix: La velocitat màxima en sistemes de canonades i accessoris de coure i aliatge de coure no ha de superar els 8 peus per segon en aigua freda i 5 peus per segon en aigua calenta.Aquests valors també es repeteixen al Copper Tubing Handbook, que utilitza aquests valors com a velocitats màximes recomanades per a aquest tipus de sistemes.
Tubs d'acer inoxidable tipus 316 d'acord amb ASTM A403 i accessoris similars que utilitzen acoblaments soldats o moletejats per a canonades d'aigua domèstiques més grans i substitució directa de canonades de coure.Amb l'augment del preu del coure, les canonades d'acer inoxidable són cada cop més habituals als sistemes d'aigua domèstics.Els tipus de canonades i els estàndards relacionats són de la Secció 22 11 00 de MasterSpec de l'Administració de Veterans (VA).
Una nova innovació que s'implementarà i s'aplicarà el 2014 és la Llei federal de lideratge en aigua potable.Aquesta és una aplicació federal de les lleis actuals a Califòrnia i Vermont pel que fa al contingut de plom a les vies fluvials de qualsevol canonada, vàlvula o accessoris utilitzats en sistemes d'aigua domèstics.La llei estableix que totes les superfícies mullades de canonades, accessoris i accessoris han d'estar "sense plom", el que significa que el contingut màxim de plom "no supera una mitjana ponderada del 0,25% (plom)".Això requereix que els fabricants produeixin productes de fosa sense plom per complir amb els nous requisits legals.Els detalls els proporciona UL a les Directrius per als components de plom en aigua potable.
Drenatge i ventilació: canonades i accessoris de clavegueram de ferro colat sense mànigues conformes a ASTM A 888 o al Institut de canonades de clavegueram de ferro colat (CISPI) 301. Es poden utilitzar accessoris de clavegueram d'acord amb ASME B16.45 o ASSE 1043 amb un sistema sense parades.
Les canonades de clavegueram de ferro colat i els accessoris amb brides han de complir la norma ASTM A 74, les juntes de goma (ASTM C 564) i el segellador pur de plom i fibra de roure o cànem (ASTM B29).
Els dos tipus de conductes es poden utilitzar en edificis, però els conductes i els accessoris sense conductes s'utilitzen amb més freqüència sobre el nivell del sòl en edificis comercials.Les canonades de ferro colat amb accessoris sense taps CISPI permeten una instal·lació permanent, es poden reconfigurar o s'hi pot accedir eliminant les pinces de banda, alhora que conserven la qualitat d'una canonada metàl·lica, la qual cosa redueix el soroll de ruptura en el corrent de residus a través de la canonada.L'inconvenient de la fontaneria de ferro colat és que la fontaneria es deteriora a causa dels residus àcids que es troben a les instal·lacions típiques del bany.
Les canonades i accessoris d'acer inoxidable ASME A112.3.1 amb extrems acampanats i acampanats es poden utilitzar per a sistemes de drenatge d'alta qualitat en lloc de canonades de ferro colat.La fontaneria d'acer inoxidable també s'utilitza per a la primera secció de la fontaneria, que es connecta a una pica de terra on el producte carbonatat drena per reduir els danys per corrosió.
Tub de PVC sòlid segons ASTM D 2665 (drenatge, derivació i ventilació) i canonada de niu d'abella de PVC segons ASTM F 891 (annex 40), connexions acampanades (ASTM D 2665 a ASTM D 3311, desguàs, residus i ventilacions) aptes per a canonada Schedule 40), imprimació adhesiva (AST26M) i dissolvent F65 (AST26M).Les canonades de PVC es poden trobar per sobre i per sota del nivell del sòl als edificis comercials, tot i que s'enumeren amb més freqüència sota el nivell del sòl a causa de l'esquerda de les canonades i dels requisits especials de les normes.
A la jurisdicció de construcció del sud de Nevada, l'esmena del Codi Internacional de la Construcció (IBC) de 2009 estableix:
603.1.2.1 Equips.Es permet instal·lar canonades combustibles a la sala de màquines, tancades per una estructura resistent al foc de dues hores i totalment protegides per ruixadors automàtics.Les canonades combustibles es poden conduir des de la sala d'equips fins a altres estances, sempre que la canonada estigui tancada en un conjunt especial aprovat i resistent al foc de dues hores.Quan aquestes canonades combustibles travessen parets de foc i/o sòls/sostres, s'ha d'especificar la penetració per al material de canonada específic amb graus F i T no inferiors a la resistència al foc requerida per a la penetració.Les canonades combustibles no han de penetrar més d'una capa.
Això requereix que totes les canonades combustibles (plàstiques o altres) presents en un edifici de classe 1A, tal com defineix l'IBC, s'embolicaran en una estructura de 2 hores.L'ús de canonades de PVC en sistemes de drenatge té diversos avantatges.En comparació amb les canonades de ferro colat, el PVC és més resistent a la corrosió i l'oxidació causades pels residus del bany i la terra.Quan es col·loquen sota terra, les canonades de PVC també són resistents a la corrosió del sòl circumdant (tal com es mostra a la secció de canonades HVAC).Les canonades de PVC que s'utilitzen en un sistema de drenatge estan subjectes a les mateixes limitacions que un sistema hidràulic HVAC, amb una temperatura màxima de funcionament de 140 F. Aquesta temperatura també està obligada pels requisits del Codi de canonades uniformes i el Codi internacional de canonades, que estipulen que qualsevol descàrrega als receptors de residus ha de ser inferior a 140 F.
La secció 810.1 del Codi uniforme de fontaneria de 2012 estableix que les canonades de vapor no s'han de connectar directament a una canonada o sistema de drenatge, i que l'aigua per sobre de 140 F (60 C) no s'ha de descarregar directament a un desguàs a pressió.
La secció 803.1 del Codi Internacional de Fontaneria de 2012 estableix que les canonades de vapor no s'han de connectar a un sistema de drenatge ni a cap part del sistema de fontaneria, i que l'aigua per sobre de 140 F (60 C) no s'ha d'abocar a cap part del sistema de drenatge.
Els sistemes de canonades especials estan associats amb el transport de líquids no típics.Aquests fluids poden anar des de canonades per a aquaris marins fins a canonades per subministrar productes químics als sistemes d'equips de piscines.Els sistemes de fontaneria d'aquaris no són habituals als edificis comercials, però s'instal·len en alguns hotels amb sistemes de fontaneria remots connectats a diverses ubicacions des d'una sala central de bombes.L'acer inoxidable sembla un tipus de canonada adequat per als sistemes d'aigua de mar a causa de la seva capacitat per inhibir la corrosió amb altres sistemes d'aigua, però l'aigua salada pot corroir i erosionar les canonades d'acer inoxidable.Per a aquestes aplicacions, les canonades marines de CPVC de plàstic o coure-níquel compleixen els requisits de corrosió;en col·locar aquestes canonades en una gran instal·lació comercial, s'ha de tenir en compte la inflamabilitat de les canonades.Com s'ha indicat anteriorment, l'ús de canonades combustibles al sud de Nevada requereix que es sol·liciti un mètode alternatiu per demostrar la intenció de complir amb el codi de tipus d'edifici rellevant.
La canonada de la piscina que subministra aigua purificada per a la immersió corporal conté una quantitat diluïda de productes químics (es pot utilitzar lleixiu amb hipoclorit de sodi i àcid clorhídric al 12,5%) per mantenir un pH i un equilibri químic específics tal com ho requereix el departament de salut.A més de les canonades químiques diluïdes, el lleixiu amb clor i altres productes químics s'han de transportar des de les àrees d'emmagatzematge de material a granel i les sales d'equips especials.Les canonades de CPVC són resistents als productes químics per al subministrament de lleixiu amb clor, però les canonades d'alt ferrosilici es poden utilitzar com a alternativa a les canonades químiques quan passen per tipus d'edificis no combustibles (per exemple, el tipus 1A).És fort però més fràgil que la canonada de ferro colat estàndard i més pesada que les canonades comparables.
Aquest article tracta només algunes de les moltes possibilitats per dissenyar sistemes de canonades.Representen la majoria dels tipus de sistemes instal·lats en grans edificis comercials, però sempre hi haurà excepcions a la regla.L'especificació mestra global és un recurs inestimable per determinar el tipus de canonada per a un sistema determinat i avaluar els criteris adequats per a cada producte.Les especificacions estàndard compliran els requisits de molts projectes, però els dissenyadors i els enginyers haurien de revisar-los quan es tracta de torres de gran alçada, altes temperatures, productes químics perillosos o canvis en la legislació o la jurisdicció.Obteniu més informació sobre les recomanacions i restriccions de fontaneria per prendre decisions informades sobre els productes instal·lats al vostre projecte.Els nostres clients confien en nosaltres com a professionals del disseny per oferir als seus edificis la mida adequada, dissenys ben equilibrats i assequibles on els conductes assoleixin la vida esperada i mai experimentin fallades catastròfiques.
Matt Dolan és enginyer de projectes a JBA Consulting Engineers.La seva experiència rau en el disseny de sistemes complexos de climatització i fontaneria per a diversos tipus d'edificis, com ara oficines comercials, instal·lacions sanitàries i complexos d'hostaleria, incloses torres de convidats de gran alçada i nombrosos restaurants.
Tens experiència i coneixements dels temes tractats en aquest contingut?Hauríeu de plantejar-vos contribuir al nostre equip editorial de CFE Media i obtenir el reconeixement que vostè i la seva empresa mereixen.Feu clic aquí per iniciar el procés.