2. Coñecer os tres tipos de sistemas de fontanería: HVAC (hidráulico), fontanería (auga doméstica, sumidoiros e ventilación) e sistemas químicos e especiais (sistemas de auga de mar e produtos químicos perigosos).
Os sistemas de fontanería e fontanería existen en moitos elementos da construción.Moitas persoas viron unha trampa en P ou unha canalización de refrixerante baixo a pía que conduce a e dende un sistema dividido.Poucas persoas ven a fontanería de enxeñería principal na planta central ou o sistema de limpeza química na sala de equipos da piscina.Cada unha destas aplicacións require un tipo específico de canalización que cumpra especificacións, restricións físicas, códigos e mellores prácticas de deseño.
Non existe unha solución de fontanería sinxela que se adapte a todas as aplicacións.Estes sistemas cumpren todos os requisitos físicos e de código se se cumpren criterios de deseño específicos e se fan as preguntas correctas aos propietarios e operadores.Ademais, poden manter os custos e prazos adecuados para crear un sistema de construción exitoso.
Os condutos HVAC conteñen moitos fluídos, presións e temperaturas diferentes.O conduto pode estar por riba ou por debaixo do nivel do chan e atravesar o interior ou o exterior do edificio.Estes factores deben terse en conta á hora de especificar as tubaxes de climatización no proxecto.O termo "ciclo hidrodinámico" refírese ao uso da auga como medio de transferencia de calor para arrefriar e quentar.En cada aplicación, a auga é subministrada a un caudal e temperatura determinados.A transferencia de calor típica nunha habitación realízase mediante un serpentín aire-auga deseñado para devolver a auga a unha temperatura establecida.Isto leva ao feito de que unha certa cantidade de calor transfírese ou elimine do espazo.A circulación de auga de refrixeración e calefacción é o principal sistema empregado para a climatización de grandes instalacións comerciais.
Para a maioría das aplicacións de edificios de pouca altura, a presión de funcionamento do sistema esperada adoita ser inferior a 150 libras por polgada cadrada (psig).O sistema hidráulico (auga fría e quente) é un sistema de circuíto pechado.Isto significa que a cabeza dinámica total da bomba ten en conta as perdas por fricción no sistema de tubaxes, as bobinas asociadas, as válvulas e os accesorios.A altura estática do sistema non afecta o rendemento da bomba, pero si afecta a presión de funcionamento requirida do sistema.Os refrixeradores, caldeiras, bombas, tubaxes e accesorios están clasificados para unha presión de funcionamento de 150 psi, que é común para os fabricantes de equipos e compoñentes.Sempre que sexa posible, esta clasificación de presión debe manterse no deseño do sistema.Moitos edificios que se consideran de baixa ou media altura caen na categoría de presión de traballo de 150 psi.
No deseño de edificios de gran altura, é cada vez máis difícil manter os sistemas de tubaxes e equipos por debaixo do estándar de 150 psi.A cabeza estática da liña superior a uns 350 pés (sen engadir presión da bomba ao sistema) superará a clasificación estándar de presión de traballo destes sistemas (1 psi = 2,31 pés de cabeza).O sistema probablemente utilizará un interruptor de presión (en forma de intercambiador de calor) para illar os requisitos de presión máis elevados da columna do resto da tubaxe e do equipo conectado.Este deseño do sistema permitirá o deseño e instalación de refrixeradores de presión estándar, así como especificar tubos e accesorios de maior presión na torre de refrixeración.
Ao especificar tubaxes para un proxecto de campus grande, o deseñador/enxeñeiro debe identificar conscientemente a torre e as tubaxes especificadas para o podio, reflectindo os seus requisitos individuais (ou colectivos se non se usan intercambiadores de calor para illar a zona de presión).
Outro compoñente dun sistema pechado é a purificación da auga e a eliminación de calquera osíxeno da auga.A maioría dos sistemas hidráulicos están equipados cun sistema de tratamento de auga que consiste en varios produtos químicos e inhibidores para manter a auga fluíndo polos tubos a un pH óptimo (ao redor de 9,0) e niveis microbianos para combater os biofilmes e a corrosión das tubaxes.Estabilizar a auga do sistema e eliminar o aire axuda a prolongar a vida útil das tubaxes, as bombas asociadas, as bobinas e as válvulas.Calquera aire atrapado nos tubos pode causar cavitación nas bombas de auga de refrixeración e calefacción e reducir a transferencia de calor no refrixerador, caldeira ou serpentíns de circulación.
Cobre: ​​tipo L, B, K, M ou C tubos estirados e endurecidos segundo ASTM B88 e B88M en combinación con accesorios e accesorios de cobre forxado ASME B16.22 con soldadura ou soldadura sen chumbo para aplicacións subterráneas.
Tubo endurecido, tipo L, B, K (xeralmente usado só por debaixo do nivel do chan) ou A segundo ASTM B88 e B88M, con accesorios e accesorios de cobre forxado ASME B16.22 conectados por soldadura sen chumbo ou sobre o chan.Este tubo tamén permite o uso de accesorios selados.
O tubo de cobre tipo K é o tubo máis groso dispoñible, proporcionando unha presión de traballo de 1534 psi.polgada a 100 F por ½ polgada.Os modelos L e M teñen presións de traballo máis baixas que K, pero aínda son moi adecuados para aplicacións de climatización (a presión varía de 1242 psi a 100F a 12 in. e 435 psi e 395 psi).
Estas presións de operación son para tramos de tubos rectos, que normalmente non son tramos de presión limitada do sistema.Os accesorios e as conexións que conectan dous tramos de tubo teñen máis probabilidades de fugas ou fallas baixo a presión de funcionamento dalgúns sistemas.Os tipos de conexión típicos para tubos de cobre son a soldadura, a soldadura ou o selado a presión.Estes tipos de conexións deben estar feitas de materiais sen chumbo e clasificadas para a presión esperada no sistema.
Cada tipo de conexión é capaz de manter un sistema sen fugas cando o accesorio está correctamente selado, pero estes sistemas responden de forma diferente cando o accesorio non está totalmente selado ou estampado.A soldadura e as xuntas de soldadura teñen máis probabilidades de fallar e de fugas cando o sistema se enche e se proba por primeira vez e o edificio aínda non está ocupado.Neste caso, os contratistas e os inspectores poden determinar rapidamente onde se está filtrando a xunta e solucionar o problema antes de que o sistema estea totalmente operativo e se danen os pasaxeiros e o adorno interior.Isto tamén se pode reproducir con accesorios estancos se se especifica un anel ou conxunto de detección de fugas.Se non presionas ata abaixo para identificar a zona do problema, a auga pode saír da conexión igual que a soldadura ou a soldadura.Se no deseño non se especifican accesorios estancos, ás veces permanecerán baixo presión durante as probas de construción e poden fallar só despois dun período de funcionamento, o que provocará máis danos no espazo ocupado e posibles lesións aos ocupantes, especialmente se as tubaxes quentes quentes pasan polas tubaxes.auga.
As recomendacións de dimensionamento de tubos de cobre baséanse nos requisitos da normativa, as recomendacións do fabricante e as mellores prácticas.Para aplicacións de auga fría (temperatura do abastecemento de auga normalmente de 42 a 45 F), o límite de velocidade recomendado para os sistemas de tubaxes de cobre é de 8 pés por segundo para reducir o ruído do sistema e reducir o potencial de erosión/corrosión.Para os sistemas de auga quente (normalmente de 140 a 180 F para a calefacción de espazos e ata 205 F para a produción de auga quente sanitaria en sistemas híbridos), o límite de taxa recomendado para tubos de cobre é moito menor.O manual de tubos de cobre enumera estas velocidades de 2 a 3 pés por segundo cando a temperatura do abastecemento de auga é superior a 140 F.
Os tubos de cobre adoitan ter un tamaño determinado, ata 12 polgadas.Isto limita o uso de cobre nos principais servizos públicos do campus, xa que estes deseños de edificios requiren a miúdo dutos de máis de 12 polgadas.Desde a central ata os intercambiadores de calor asociados.Os tubos de cobre son máis comúns nos sistemas hidráulicos de 3 polgadas ou menos de diámetro.Para tamaños superiores a 3 polgadas, úsase máis habitualmente tubos de aceiro ranurados.Isto débese á diferenza de custo entre o aceiro e o cobre, a diferenza de man de obra para tubos corrugados fronte aos tubos soldados ou soldados (o propietario ou enxeñeiro non permite nin recomenda os accesorios de presión), e as velocidades e temperaturas da auga recomendadas nestas dentro de cada un dos materiais.
Aceiro: tubo de aceiro negro ou galvanizado segundo ASTM A 53/A 53M con accesorios de fundición dúctil (ASME B16.3) ou de ferro forxado (ASTM A 234/A 234M) e accesorios de fundición dúctil (ASME B16.39).Bridas, accesorios e conexións de clase 150 e 300 están dispoñibles con accesorios roscados ou con bridas.O tubo pódese soldar con metal de recheo segundo AWS D10.12/D10.12M.
Cumpre con ASTM A 536 Clase 65-45-12 Hierro dúctil, ASTM A 47/A 47M Clase 32510 Hierro dúctil e ASTM A 53/A 53M Clase F, E ou S Aceiro de montaxe de grao B, ou ASTM A106, aceiro grao B. Racores para acoplamento de extremos.
Como se mencionou anteriormente, os tubos de aceiro úsanse máis habitualmente para tubos grandes nos sistemas hidráulicos.Este tipo de sistema permite varios requisitos de presión, temperatura e tamaño para satisfacer as necesidades dos sistemas de auga fría e quente.As designacións de clase para bridas, accesorios e accesorios fan referencia á presión de traballo do vapor saturado en psi.polgada do elemento correspondente.Os accesorios de clase 150 están deseñados para funcionar a unha presión de traballo de 150 psi.polgadas a 366 F, mentres que os accesorios de clase 300 proporcionan unha presión de traballo de 300 psi.a 550 F. Os accesorios de clase 150 proporcionan unha presión de auga de traballo superior a 300 psi.polgadas a 150 F, e os accesorios de clase 300 proporcionan unha presión de auga de traballo de ata 2.000 psi.polgadas a 150 F. Hai outras marcas de accesorios dispoñibles para tipos específicos de tubos.Por exemplo, para bridas de tubos de fundición e accesorios con bridas ASME 16.1, pódense usar as calidades 125 ou 250.
Os sistemas de conexión e tubos con ranuras utilizan ranuras cortadas ou conformadas nos extremos de tubos, accesorios, válvulas, etc. para conectar entre cada lonxitude de tubo ou accesorios cun sistema de conexión flexible ou ríxido.Estes acoplamentos consisten en dúas ou máis pezas parafusadas e teñen unha arandela no orificio do acoplamento.Estes sistemas están dispoñibles en tipos de bridas de clase 150 e 300 e materiais de xunta EPDM e son capaces de funcionar a temperaturas de fluídos de 230 a 250 F (dependendo do tamaño da tubería).A información sobre tubos ranurados está extraída dos manuais e da literatura de Victaulic.
Os tubos de aceiro Schedule 40 e 80 son aceptables para os sistemas HVAC.A especificación do tubo refírese ao espesor da parede do tubo, que aumenta co número de especificación.Co aumento do espesor da parede do tubo, tamén aumenta a presión de traballo permitida do tubo recto.O tubo Schedule 40 permite unha presión de traballo de 1694 psi para ½ polgada.Tubo, 696 psi polgadas para 12 polgadas (-20 a 650 F).A presión de traballo permitida para o tubo Schedule 80 é de 3036 psi.polgada (½ polgada) e 1305 psi.polgadas (12 polgadas) (ambos de -20 a 650 F).Estes valores están tomados da sección de datos de enxeñería de Watson McDaniel.
Plásticos: tubos de plástico CPVC, accesorios de enchufe segundo a especificación 40 e a especificación 80 segundo ASTM F 441/F 441M (ASTM F 438 ata a especificación 40 e ASTM F 439 ata a especificación 80) e adhesivos disolventes (ASTM F493).
Tubo de plástico de PVC, accesorios de enchufe segundo as normas 40 e 80 de ASTM D 1785 (ASM D 2466 40 e ASTM D 2467 80) e adhesivos disolventes (ASTM D 2564).Inclúe imprimación segundo ASTM F 656.
Tanto as tubaxes de CPVC como de PVC son adecuadas para sistemas hidráulicos baixo o nivel do chan, aínda que aínda nestas condicións hai que ter coidado ao instalar estas tubaxes nun proxecto.Os tubos de plástico úsanse amplamente nos sistemas de sumidoiros e condutos de ventilación, especialmente en ambientes subterráneos onde os tubos espidos entran en contacto directo co chan circundante.Ao mesmo tempo, a resistencia á corrosión dos tubos de CPVC e PVC é vantaxosa debido á corrosividade dalgúns solos.A canalización hidráulica adoita estar illada e cuberta cunha funda protectora de PVC que proporciona un amortiguador entre a canalización metálica e o chan circundante.Os tubos de plástico pódense usar en sistemas de auga fría máis pequenos onde se esperan presións máis baixas.A presión de traballo máxima para tubos de PVC supera os 150 psi para todos os tamaños de tubos de ata 8 polgadas, pero isto só se aplica a temperaturas de 73 F ou inferiores.Calquera temperatura superior a 73 °F reducirá a presión de funcionamento no sistema de tubaxes a 140 °F.O factor de reducción é de 0,22 a esta temperatura e de 1,0 a 73 F. A temperatura máxima de funcionamento de 140 F é para tubos de PVC Schedule 40 e Schedule 80.A tubería de CPVC é capaz de soportar un rango de temperatura de funcionamento máis amplo, polo que é apta para o seu uso ata 200 F (cun ​​factor de reducción de potencia de 0,2), pero ten a mesma clasificación de presión que o PVC, o que permite que se use en aplicacións de refrixeración subterránea a presión estándar.sistemas de auga de ata 8 polgadas.Para sistemas de auga quente que manteñen temperaturas de auga máis altas ata 180 ou 205 F, non se recomendan tubos de PVC ou CPVC.Todos os datos están tomados das especificacións de tubos de PVC de Harvel e das especificacións de tubos de CPVC.
Tubos Os tubos levan moitos líquidos, sólidos e gases diferentes.Nestes sistemas flúen líquidos tanto potables como non potables.Debido á gran variedade de fluídos transportados nun sistema de fontanería, as canalizacións en cuestión clasifícanse como canalizacións de auga doméstica ou canalizacións de drenaxe e ventilación.
Auga doméstica: tubo de cobre brando, ASTM B88 tipos K e L, ASTM B88M tipos A e B, con accesorios de presión de cobre forxado (ASME B16.22).
Tubos de cobre duro, ASTM B88 Tipos L e M, ASTM B88M Tipos B e C, con accesorios de soldadura de cobre fundido (ASME B16.18), accesorios de soldadura de cobre forxado (ASME B16.22), bridas de bronce (ASME B16.24) e accesorios de cobre (MCS SP-123).O tubo tamén permite o uso de accesorios selados.
Os tipos de tubos de cobre e as normas relacionadas son tomadas da Sección 22 11 16 da MasterSpec.O deseño das tubaxes de cobre para o abastecemento de auga doméstico está limitado polos requisitos de caudal máximo.Están especificados na especificación do gasoduto do seguinte xeito:
A sección 610.12.1 do Código Uniforme de Fontanería de 2012 establece: A velocidade máxima nos sistemas de tubos e accesorios de cobre e aliaxe de cobre non debe exceder os 8 pés por segundo en auga fría e 5 pés por segundo en auga quente.Estes valores tamén se repiten no Manual de tubos de cobre, que utiliza estes valores como velocidades máximas recomendadas para este tipo de sistemas.
Tubería de aceiro inoxidable tipo 316 de acordo coa ASTM A403 e accesorios similares que utilizan acoplamentos soldados ou moleteados para tubos de auga domésticas máis grandes e substitución directa de tubos de cobre.Co aumento do prezo do cobre, os tubos de aceiro inoxidable son cada vez máis comúns nos sistemas de auga domésticos.Os tipos de tubos e as normas relacionadas son da sección 22 11 00 MasterSpec da Administración de Veteranos (VA).
Unha nova innovación que se implementará e aplicará en 2014 é a Lei Federal de Liderado de Auga Potable.Esta é unha aplicación federal das leis actuais en California e Vermont relativas ao contido de chumbo nas vías de auga de calquera canalización, válvula ou accesorios utilizados nos sistemas de auga domésticos.A lei establece que todas as superficies molladas de tubos, accesorios e accesorios deben estar "sen chumbo", o que significa que o contido máximo de chumbo "non supera unha media ponderada do 0,25% (chumbo)".Isto esixe que os fabricantes produzan produtos fundidos sen chumbo para cumprir cos novos requisitos legais.Os detalles son proporcionados por UL nas Directrices para compoñentes de chumbo en auga potable.
Drenaxe e ventilación: tubos e accesorios de sumidoiros de fundición sen mangas conforme á norma ASTM A 888 ou ao Instituto de tuberías de sumidoiros de ferro fundido (CISPI) 301. Pódense usar accesorios de sumidoiros conforme a ASME B16.45 ou ASSE 1043 cun sistema sen paradas.
Os tubos de sumidoiros de fundición e os accesorios con bridas deben cumprir coa norma ASTM A 74, as xuntas de goma (ASTM C 564) e o selante puro de chumbo e fibra de carballo ou cánabo (ASTM B29).
Ambos tipos de canalización pódense usar en edificios, pero os conductos e accesorios sen conductos úsanse máis comúnmente sobre o nivel do chan en edificios comerciais.Os tubos de fundición con accesorios CISPI Plugless permiten unha instalación permanente, pódense reconfigurar ou acceder mediante a eliminación das abrazaderas de banda, mantendo a calidade dun tubo metálico, o que reduce o ruído de rotura no fluxo de residuos a través da tubaxe.A desvantaxe da fontanería de ferro fundido é que a fontanería se deteriora debido aos residuos ácidos que se atopan nas instalacións típicas dos baños.
Os tubos e accesorios de aceiro inoxidable ASME A112.3.1 con extremos acampanados e acampanados pódense utilizar para sistemas de drenaxe de alta calidade en lugar de tubos de ferro fundido.A fontanería de aceiro inoxidable tamén se usa para a primeira sección da canalización, que se conecta a unha pía do chan onde drena o produto carbonatado para reducir os danos por corrosión.
Tubo de PVC sólido segundo ASTM D 2665 (drenaxe, derivación e ventilación) e tubo de PVC de panal segundo ASTM F 891 (Anexo 40), conexións abocinadas (ASTM D 2665 a ASTM D 3311, drenaxe, desagüe e ventilación) adecuados para tubos Schedule 40), imprimación adhesiva adhesiva (AST26M) e disolvente F6 (ASTM D66M).Os tubos de PVC pódense atopar por riba e por debaixo do nivel do chan en edificios comerciais, aínda que son máis comúnmente enumerados por debaixo do nivel do chan debido ás rachaduras dos tubos e aos requisitos especiais de regras.
Na xurisdición de construción do sur de Nevada, a emenda do Código Internacional da Construción (IBC) de 2009 indica:
603.1.2.1 Equipamento.Permítese a instalación de canalizacións combustibles na sala de máquinas, pechadas por unha estrutura resistente ao lume de dúas horas e totalmente protexidas por aspersores automáticos.As tubaxes de combustible poden dirixirse desde a sala de equipos a outras estancias, sempre que as tubaxes estean encerradas nun conxunto especial homologado resistente ao lume de dúas horas.Cando ditas tubaxes combustibles atravesen muros e/ou pisos/teitos contra incendios, deberase especificar a penetración para o material de tubaxe específico con graos F e T non inferiores á resistencia ao lume requirida para a penetración.Os tubos combustibles non deben penetrar máis dunha capa.
Isto require que todas as tubaxes combustibles (plásticas ou doutro tipo) presentes nun edificio de clase 1A segundo a definición do IBC estean envoltas nunha estrutura de 2 horas.O uso de tubos de PVC nos sistemas de drenaxe ten varias vantaxes.En comparación cos tubos de ferro fundido, o PVC é máis resistente á corrosión e á oxidación causada polos residuos do baño e a terra.Cando se colocan baixo terra, os tubos de PVC tamén son resistentes á corrosión do solo circundante (como se mostra na sección de tuberías HVAC).As tubaxes de PVC utilizadas nun sistema de drenaxe están suxeitas ás mesmas limitacións que un sistema hidráulico HVAC, cunha temperatura máxima de funcionamento de 140 F. Esta temperatura está obrigada ademais polos requisitos do Código Uniforme de Tuberías e o Código Internacional de Tuberías, que estipulan que calquera descarga aos receptores de residuos debe estar por debaixo de 140 F.
A Sección 810.1 do Código Uniforme de Fontanería de 2012 establece que as tubaxes de vapor non deben conectarse directamente a unha canalización ou sistema de drenaxe, e que a auga por encima de 140 F (60 C) non debe ser descargada directamente nun drenaxe presurizado.
A sección 803.1 do Código Internacional de Fontanería de 2012 establece que as tubaxes de vapor non deben conectarse a un sistema de drenaxe ou a ningunha parte do sistema de fontanería, e que a auga por riba de 140 F (60 C) non debe ser descargada en ningunha parte do sistema de drenaxe.
Os sistemas especiais de canalización están asociados ao transporte de líquidos non típicos.Estes fluídos poden ir desde tubaxes para acuarios mariños ata tubaxes para subministración de produtos químicos aos sistemas de equipos de piscinas.Os sistemas de fontanería do acuario non son comúns nos edificios comerciais, pero están instalados nalgúns hoteis con sistemas de fontanería remotos conectados a varios lugares desde unha sala de bombas central.O aceiro inoxidable parece ser un tipo de tubaxe axeitado para os sistemas de auga do mar debido á súa capacidade para inhibir a corrosión con outros sistemas de auga, pero a auga salgada pode corroer e erosionar os tubos de aceiro inoxidable.Para tales aplicacións, os tubos mariños de plástico ou cobre-níquel CPVC cumpren os requisitos de corrosión;ao colocar estas tubaxes nunha gran instalación comercial, débese ter en conta a inflamabilidade das tubaxes.Como se indicou anteriormente, o uso de tubaxes combustibles no sur de Nevada require que se solicite un método alternativo para demostrar a intención de cumprir o código de tipo de edificio relevante.
A canalización da piscina que fornece auga purificada para a inmersión corporal contén unha cantidade diluída de produtos químicos (pódese usar lixivia con hipoclorito de sodio e ácido clorhídrico ao 12,5%) para manter un pH e un equilibrio químico específicos segundo o requira o departamento de saúde.Ademais das tubaxes de produtos químicos diluídos, a lixivia con cloro completo e outros produtos químicos deben transportarse desde áreas de almacenamento de material a granel e salas de equipos especiais.Os tubos de CPVC son resistentes aos produtos químicos para o abastecemento de lixivia con cloro, pero os tubos de alto ferrosilicio pódense utilizar como alternativa aos tubos de produtos químicos cando pasan por tipos de edificios non combustibles (por exemplo, Tipo 1A).É forte pero máis fráxil que o tubo de fundición estándar e máis pesado que os tubos comparables.
Este artigo analiza só algunhas das moitas posibilidades para deseñar sistemas de tubaxes.Representan a maioría dos tipos de sistemas instalados en grandes edificios comerciais, pero sempre haberá excepcións á regra.A especificación xeral xeral é un recurso inestimable para determinar o tipo de tubaxe para un sistema determinado e avaliar os criterios axeitados para cada produto.As especificacións estándar cumprirán os requisitos de moitos proxectos, pero os deseñadores e enxeñeiros deberían revisalos cando se trate de torres de gran altura, altas temperaturas, produtos químicos perigosos ou cambios na lexislación ou xurisdición.Obtén máis información sobre as recomendacións e restricións de fontanería para tomar decisións informadas sobre os produtos instalados no teu proxecto.Os nosos clientes confían en nós como profesionais do deseño para proporcionar aos seus edificios o tamaño adecuado, deseños ben equilibrados e accesibles onde os condutos alcanzan a súa vida útil e nunca experimentan fallos catastróficos.
Matt Dolan é enxeñeiro de proxectos en JBA Consulting Engineers.A súa experiencia reside no deseño de complexos sistemas de climatización e fontanería para diversos tipos de edificios, como oficinas comerciais, instalacións sanitarias e complexos de hostalaría, incluíndo torres de hóspedes de gran altura e numerosos restaurantes.
Tes experiencia e coñecemento dos temas tratados neste contido?Deberías considerar contribuír ao noso equipo editorial de CFE Media e conseguir o recoñecemento que ti e a túa empresa mereces.Fai clic aquí para comezar o proceso.