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4 elementos de ingeniería de valor al elegir material para un sistema hidráulico

Por: FlowGuard Mx Fecha: 11 de marzo de 2021

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4 elementos de ingeniería de valor al elegir material para un sistema hidráulico

Rendimiento del CPVC  |  Diseño de Sistemas  |  Instaladores profesionales

En construcción, la ingeniería de valor (value engineering) es una metodología que ayuda a mejorar los requerimientos de desempeño y/o calidad de un diseño o sistema, así como a resolver problemas e identificar y reducir costos.

Cuando se aplica a un sistema hidráulico, el costo de los tubos y conexiones sólo es uno de varios factores que se deben considerar. Conoce a continuación los elementos clave de este proceso de análisis de ingeniería de valor, comparando las características de tubos en el mercado con la tecnología de la tubería de CPVC hidráulico FlowGuard®.

Elementos de ingeniería de valor aplicados a sistemas hidráulicos

Para determinar el valor de un sistema hidráulico, la evaluación debe tomar en cuenta tanto el costo como la funcionalidad. Así, para aumentar el valor del sistema se puede mejorar su función, disminuir su costo o, preferiblemente, ambas a la vez.

Por sí sola, la selección del material correcto de tubos y conexiones puede tener un gran impacto en ambas mitades de la ecuación, dadas las diferencias de precios y desempeño entre los materiales de tuberías disponibles en el mercado como son: cobre, PEX (polietileno reticulado), PPR (polipropileno) y CPVC (cloruro de polivinilo clorado).

Por eso, un análisis de ingeniería de valor debe considerar –e incorporar dentro del diseño– la manera en que un cambio de material puede afectar al sistema hidráulico en términos de:

  1. Cumplimiento de normas internacionales/ nacionales de instalaciones hidráulicas.
  2. Rendimiento óptimo del sistema.
  3. Fallas o degradación prematura del sistema.
  4. Costos ocultos/adicionales del sistema.

1. Cumplimiento de normas internacionales/nacionales de instalaciones hidráulicas

Por lo general, una de las primeras cosas que revisan los ingenieros hidráulicos es si el producto cumple o no con regulaciones aplicables de salud pública. En la mayoría de los casos, este proceso es bastante sencillo ya que basta con verificar las certificaciones que cumple el material seleccionado, y que usualmente vienen impresas en la tubería.

En el caso del CPVC, pruebas realizadas en laboratorios independientes, universidades y organismos internacionales como Kiwa Water Research y NSF International confirman que los compuestos utilizados en la fabricación de tubos y conexiones de CPVC FlowGuard® son superiores a los sistemas de cobre por soldadura, polipropileno y polietileno en términos de calidad del agua y formación de biopelículas.

Así, los productos FlowGuard® son evaluados y certificados bajo estrictos requisitos del estándar ANSI/NSF 61, una prueba que garantiza que el agua potable transportada por una tubería de plástico cumple con todas las normas de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA por sus siglas en inglés).

Adicionalmente, cumplen con la Norma Mexicana NMX-E-181-CNCP-2016 en tubos y conexiones para sistemas de distribución de agua caliente y fría, en condiciones máximas de operación temperatura de 82°C y con una presión constante de 9 kg.

2. Rendimiento óptimo del sistema

Cuando se habla del rendimiento de un sistema hidráulico, entre los factores que definen la capacidad de suministrar agua son los niveles adecuados de presión y volumen.

Así, cuando los sistemas se diseñan para materiales de cobre o CPVC se considera la caída de presión (conocida también como pérdida de altura manométrica), que influye tanto en el diámetro de la tubería como con el costo asociado a la misma.

Los cálculos para determinar el tamaño de la tubería y conexiones hidráulicas se hacen utilizando un Factor C de Hazen-Williams de 150 de acuerdo con la siguiente formula:

Fórmula para la pérdida de altura manométrica

FlowGuard-perdida-altura-manometrica

Aunque en sistemas nuevos tanto el tubo de cobre como de CPVC utilizan un Factor C de 150, al envejecer el cobre el diámetro interno del tubo sufre incrustaciones, lo que hace que la pérdida de presión aumente con el tiempo.

En cambio, como la tubería de CPVC hidráulico FlowGuard® no sufre estos efectos, el Factor C permanece constante conforme el sistema envejece.

En cuanto al volumen, fabricantes de PEX recomiendan un límite de velocidad de 1.5 metros por segundo (m/s) en sistemas de recirculación de agua caliente. En la mayoría de los casos, la única forma de garantizar un volumen de agua adecuado a esta velocidad es aumentar el tamaño del diámetro. En comparación, los sistemas de cobre soportan un rango de 1.5 a 2.4 m/s y los de CPVC FlowGuard® de 2.4 a 3 m/s, lo cual significa que las tuberÍas de CPVC pueden suministrar el mismo volumen de agua en diámetros mucho más pequeños.

3. Fallas o degradación prematura del sistema

La razón por la cual las velocidades de agua están tan limitadas en los sistemas PEX de recirculación de agua caliente es la posible incompatibilidad química entre este material y el agua clorada.

Comparativa de tubería de CPCV hidráulico FlowGuard® con una de PPR, antes y después de estar expuestas al cloro:esp_img_cpvc-ppr-chlorine-resistance

Y es que, si bien los tubos PEX –y también los de PPR– se evalúan según la norma ASTM F-2023 para determinar su resistencia oxidativa al agua clorada caliente, dicha norma tiene varios límites (analizados por la Nota técnica 53 del Plastics Pipe Institute) que deben tenerse en cuenta en el diseño. Entre los más destacados están:

  • Temperaturas superiores a 60 °C.
  • Presiones superiores a 80 psi (5.6 kg/cm2).
  • Agua con un potencial de reducción oxidativa superior a 825 mV.

Otro factor limitante para el PPR es su susceptibilidad a agrietarse por el estrés oxidativo, lo que hace que las piezas del tubo se desprendan y obstruyan el sistema. Con el tiempo, este perderá su capacidad de mantener la presión, lo que puede provocar fugas y con el tiempo la falla completa de la instalación.

4. Costos ocultos/adicionales del sistema

Como mencionamos antes, cuando existen límites de presión y velocidad la única solución viable para elevar la funcionalidad es aumentar el tamaño del diámetro, lo cual puede agregar costos significativos.

Así, si desde el inicio del diseño se tomaron en cuenta estos parámetros, el ahorro puede ser sustancial ya que el CPVC FlowGuard® ofrece una mayor salida de flujo y menor caída de presión en comparación con los demás sistemas de tuberías de plástico.

Esto significa que puede usar el mismo tamaño de diámetro para todas las líneas del sistema, o reducir un tamaño si la velocidad dentro de la tubería lo permite y no supera los 2.3 m/s.

Como pioneros en tubería de CPVC hidráulico, en FlowGuard® podemos asesorarte en la planeación de ingeniería de valor de tus sistemas hidráulicos. Además, contamos con soporte técnico continuo para apoyarte con el control de costos de tus proyectos, y al mismo tiempo mantener el rendimiento o incluso mejorarlo.

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