Cálculo y dimensionado de instalaciones de gas centralizado para edificios

CAPITULO III
2. TEORÍA DE CÁLCULO Y DIMENSIONADO DE INSTALACIONES DE GAS
CENTRALIZADO PARA EDIFICIOS
Al ser de nueva tecnología, y sobre todo de gran utilidad para la ciudad de Cuenca en el
sector residencial edificios, se expone a continuación el tema de cálculo y dimensionado
de instalaciones de gas centralizado. Se hace énfasis en éste tipo de instalaciones, ya que
basados en la investigación de campo realizada en la visita a la Feria de la Construcción
en Cuenca a diciembre de 2008, se puedo constatar (ANEXO XVIII) la aplicación de
las instalaciones centralizadas en la totalidad de los proyectos de edificación (15
edificios), siendo éste un indicador fiable del crecimiento de la demanda para éste tipo
de instalaciones. Lo cual no ocurre con las urbanizaciones (ANEXO XIX), que al existir
proyectos en menor cantidad (11 urbanizaciones), aun no han incursionado con el uso
de instalaciones centralizadas, y no dejan de ser interesantes, ya que se vuelven en
Cuenca una plaza de negocio esperando por ser explotada.
Ahora bien, estos antecedentes dan la pauta para enfocarnos en el cálculo y
dimensionado de instalaciones centralizadas, tomando en cuenta los requisitos técnicos
que solicita la norma INEN 2233:2002 para instaladores autorizados con categoría tres y
cuatro (“IG-3” e “IG-4”), en donde se establece tener los siguientes conocimientos para
realizar las actividades de instalación de gas centralizado:
 Teoría del Gas Licuado de Petróleo
 Materiales para instalación de gas centralizado:
Tuberías, Accesorios y Equipos
 Componentes de la instalación de gas centralizado
 Teoría de cálculo y dimensionado de instalaciones de gas centralizado
 Prevención y Control de accidentes
1.1. MARCO TEORICO

1.1.1. EL AIRE Y LA COMBUSTIÓN
Como ya lo hemos venido mencionando GLP es el acrónimo de los gases licuados de
petróleo butano y propano comerciales, que en adelante se los nombrará como butano y
propano. Los GLP son hidrocarburos combustibles que en estado normal se encuentran
en fase gaseosa.
El aire es una mezcla de gases que rodea la tierra (21% O2, 78% N2) y permite la vida,
lo respiramos y lo necesitamos para producir calor por combustión. La combustión es
sinónimo de oxidación y consiste en la unión del oxigeno con la sustancia combustible,
así entonces, la combustión del hidrocarburo gaseoso (GLP) es un proceso de oxidación
mediante el cual se libera la energía contenida en el mismo produciendo calor y
radiación luminosa. Para que la combustión tenga lugar han de coexistir tres factores;
Combustible (GLP), Comburente (Oxigeno) y la Energía de activación, que es el
elemento desencadénate de la reacción de combustión, que en la actualidad, suele
obtenerse mediante una chispa eléctrica. De esta manera se conforma entonces el
denominado triangulo de la combustión (GRAFICO XVIII), en el cual si falta alguno de
los vértices la combustión no puede llevarse a cabo.
GRAFICO XVIII
COMBUSTIBLE
“GLP”
ENERGIA DE
ACTIVACIÓN
“CHISPA
ELCTRICA”
COMBURENTE
“OXIGENO”
Para una combustión perfecta del oxigeno con el carbono, hidrogeno, azufre, y demás
compuestos del combustible gaseoso, son necesarios por cada átomo de carbono, dos

átomos de oxigeno, formando el gas anhídrido carbónico (CO2), así entonces, la
combustión del gas puede desarrollarse en forma óptima en cuyo caso se denomina
“combustión completa”. Y si esto no ocurre se denomina “combustión incompleta” y
constituye un grave riesgo para la vida porque se genera Monóxido de Carbono (CO),
que es la combinación de un átomo de carbono con un átomo de oxigeno, el cual es
toxico.
Los artefactos que consumen gas doméstico (cocina, calefón, secadora) y se encuentran
en mal estado producen una combustión incompleta y en consecuencia generan
Monóxido de Carbono (CO), el que es altamente toxico.
En un espacio no ventilado, con un elemento u otro artefacto de consumo de gas, el
oxigeno del ambiente va disminuyendo en el tiempo, y el peligro va incrementando,
esto se llaman Anoxia (falta de oxigeno en el aire que respiramos), lo que provocará
asfixia por inhalación de Monóxido de Carbono (CO).
1.1.2. EL GAS LICUADO DE PETRÓLEO “GLP”
La extracción del GLP se efectúa en los campos de explotación o pozos gasíferos y en
los yacimientos de petróleo e incluso se obtienen del refinado del petróleo por
destilación fraccionada del mismo modo que se obtienen otros derivados del petróleo
como la gasolina. Se almacenan y distribuyen en estado líquido en recipientes
herméticos a presión.
El gas licuado de petróleo o GLP es un compuesto formado por mezclas de los
hidrocarburos Propano y Butano, siendo estos compuestos orgánicos permanentes de la
familia de los carburos de hidrógeno saturados (CnH2n+2), lo que permite obtener
Propano (C3H8) y Butano (C4H10).

Los GLP más comunes son entonces, el propano y el butano comerciales. Ambos se
comercializan cumpliendo especificaciones establecidas por la norma. Y sus mezclas de
manera proporcional, como vemos en forma resumida a continuación son:
TABLA III
*Fuente: El GLP, Cepsa
El propano comercial se usa principalmente como combustible en instalaciones
centralizadas para el sector residencial, industrial, comercial y automotriz. El bajo punto
de ebullición (-45O
C) del propano hace posible utilizarlo en las condiciones más frías
del invierno.
Inflamabilidad y combustión.- Ambos gases forman con el aire mezclas inflamables y
necesitan una gran cantidad de aire para su combustión. Resultan inflamables en el aire
solo cuando se mezclan en una cierta proporción:
Propano: entre el 2.2 y el 9.5 % de propano
Butano: entre el 1.9 y el 8.5 % de butano
Presiones de consumo más usuales de los GLP
Propano comercial: entre 37 y 50 mbar
Butano comercial: 28 mbar
Densidad.- El butano y el propano líquidos son más ligeros que el agua. Por
consiguiente, cuando un depósito o botella de GLP contiene agua, ésta se deposita en su
fondo. En estado gaseoso son más pesados que el aire y, por lo tanto, cuando se fugan
se depositan en las zonas más bajas.

Corrosión.- Los GLP no corroen al acero, ni al cobre o sus aleaciones y no disuelven los
cauchos sintéticos por lo que estos materiales pueden ser usados para construir las
instalaciones. Por lo contrario disuelven las grasas y el caucho natural, por esta razón las
juntas, conducciones flexibles, etc., no pueden ser de este último producto.
Toxicología.- Los GLP no son tóxicos. La inhalación del GLP puede producir una ligera
acción anestésica. El riesgo de asfixia sólo sobreviene cuando existe falta de oxigeno,
para producir la combustión completa. La combustión directa de los GLP, cuando se
realiza de forma incompleta, (sin el aporte necesario de oxigeno) al igual que sucede en
otros combustibles, puede producir monóxido de carbono (CO), una vez desprendido
este componente, se vuelve toxico para el entorno.
Olor.- Los GLP carecen de color y olor natural por lo que, para poder detectar por el
olfato las eventuales fugas que pudieran ocasionarse, se les añade antes de su
distribución un odorizante peculiar a base de mercaptanos. El olor es sentido cuando
todavía se encuentra la mezcla muy por debajo del límite inferior de inflamabilidad.
Contaminación.- El GLP es el combustible ecológicamente más respetuoso con la
naturaleza pues su combustión no contamina la atmosfera. Al estar estos gases exentos
de azufre, plomo y sus óxidos, la combustión es limpia, no produce olores ni residuos
(hollín, ni humos). Los productos de la combustión (PDC) del GLP, son solamente el
anhídrido carbónico (CO2) y el vapor de agua (H2O). Los GLP no se disuelven en el
agua ni la contaminan por lo que se pueden utilizar en embarcaciones como carburantes
y como combustible.
Poder Calorífico.- El poder calorífico es la capacidad que tiene un combustible de ceder
calor cuando está ardiendo. Siendo uno de los productos de la combustión PDC el
vapor de agua (H2O) cuando éste se condensa lo hace cediendo calor, cuando se tiene en
cuenta este calor añadido al propio del combustible se llama Poder Calorífico Superior
(P.C.S.) y su valor para el propano es 11900 Kcal/Kg, en caso contrario se lo denomina
Poder Calorífico Inferior (P.C.I.), y es 11082 Kcal/Kg para el caso del gas propano
comercial.

1.2.MATERIALES PARA INSTALACIÓN DE GAS CENTRALIZADO
1.2.1. TUBERÍAS
Se utilizan tuberías rígidas o flexibles, metálicas o no metálicas para llevar o conducir
gas combustible desde un punto a otro, y según NORMA 2260:
a) Estas deben resistir la acción del gas combustible y del medio exterior, al que
deben estar protegidas, mediante un sistema eficaz.
b) Los espesores de las paredes de las tuberías, deben cumplir como mínimo con
las condiciones de ensayo de presión impuestas a estas instalaciones, y deben
tener una resistencia mecánica que cumpla con los requisitos de las normas de
cada tipo de tubería.
c) Las tuberías vistas deben ser señaladas e identificadas con los colores de acuerdo
a la NTE INEN 440 (blanco para conducción de GLP en estado liquido y
amarillo para la conducción en estado gaseoso) y las ocultas (embebidas,
enterradas o por ductos) señalizadas.
Entonces, los tipos de tubería que se pueden utilizar según la NTN INEN 2260, son
metálicas y plásticas, siendo estas:
 TUBERÍA DE ACERO AL CARBONO, mínimo cédula 40 y de acuerdo
con las normas ASTM A53 ó ISO 65; negra o galvanizada por inmersión en
caliente.
 TUBERÍA DE COBRE, Rígida o flexible, sin costura, de tipo K o L, según
normas: ISO 1635 ó ASTM B 88. “K” espesor de pared > “L”
 TUBERÍA DE POLIETILENO, De calidad PE 80 ó PE 100, deben ser
utilizadas exclusivamente en instalaciones enterradas.

1.2.2. ACCESORIOS Y VÁLVULAS
Las uniones de los tubos entres sí y de éstos con los accesorios y elementos de las
instalaciones, se deben hacer de forma que el sistema utilizado asegure la estanqueidad,
sin que esta sea afectada por las distintas presiones de gas que se puedan suministrar, ni
por el medio exterior con el que se encuentre en contacto.
1.2.2.1.UNIONES MEDIANTE SOLDADURA
Uno de los aspectos de destacada importancia en una instalación de gas domiciliaria es
el procedimiento de unir las tuberías y accesorios mediante soldadura. Las técnicas de
soldadura y en su caso, los materiales, de aportación para su ejecución, deben cumplir
con las características mínimas de temperatura y tiempo de aplicación, resistencia a la
tracción, resistencia a la presión y al gas distribuido y deben ser adecuadas a los
materiales a unir.
Según la norma NTE INEN 2260:2008
 El proceso de Soldadura y los soldadores, deben estar certificados según Código
ASME Sección IX o ANSI/AWS A 5.8 o NTN INEN 128.
 En la realización de las soldaduras, se deben seguir las instrucciones del
fabricante de los tubos, de los accesorios y del material de aporte, teniendo
especial precaución en la limpieza previa de las superficies a soldar, en la
utilización del decapante adecuado al tipo de soldadura y en la eliminación de
los residuos del fundente.
 Las uniones soldadas deben ser siempre por capilaridad y soldadura fuerte, de
las cuales hablaremos más adelante, y para presiones de operación de hasta 400
kPa.

1.2.2.1.1. UNIÓN ACERO-ACERO
Las uniones de los tubos y accesorios de acero, según INEN 2260, deben realizarse
mediante soldadura eléctrica al arco. Para diámetros nominales (DN), inferiores o
iguales a 50 mm, es posible utilizar soldadura oxiacetilénica.
1.2.2.1.2. UNIÓN COBRE-COBRE
Las uniones de tubos de cobre se deben realizar mediante soldadura por capilaridad, a
través de accesorios de cobre o de aleación de cobre y utilizando materiales de aporte
clasificados como soldadura fuerte.
1.2.2.1.3. SOLDADURA POR CAPILARIDAD EN TUBERÍAS Y ACCESORIOS
DE COBRE
Por efecto del fenómeno de la capilaridad, la soldadura en estado líquido, penetra y se
extiende entre las piezas de una unión, del mismo modo que para el caso en que la tinta
impregna el papel secante.
La representación esquemática del fenómeno de la capilaridad es la que se muestra en el
siguiente gráfico a continuación:
GRAFICO XVIX
Fuente: “Usos del Cobre” Pro-Cobre Edición 2002

La capilaridad se produce cuanto menor y más regular es el espacio anular (intersticio)
que queda entre el tubo y el fitting (accesorio de unión). Por lo tanto, el perfecto ajuste
entre tubo y fitting es de fundamental importancia para la obtención de una unión bien
soldada.
La fuerza de atracción capilar es tal que hace que la soldadura fundida penetre en la
juntura, cualquiera sea la posición de ésta. La soldadura sube o baja sin la menor
dificultad.
Es una gran ventaja este procedimiento. Especialmente cuando se tienen que efectuar
uniones en sitios difíciles o de poca accesibilidad.
1.2.2.1.4. SOLDADURA FUERTE
La soldadura fuerte consiste en la unión de los metales a través del uso del calor y de
una aleación de aporte cuyo punto de fusión supera los 500 °C. No obstante, el punto
de fusión mencionado es más bajo que el punto de fusión de los metales a unir.
En el comercio, la soldadura fuerte en los tubos de cobre, se encuentra en forma de
varillas, desnudas o revestidas de desoxidante.
Estas se pueden dividir en dos clases:
 Aleación con elevados porcentajes de plata y
 Aleaciones cobre-fósforo.
Ambas clases de aleaciones tienen características muy diferentes. Especialmente en lo
que se refiere a fluidez y temperatura de fusión.

La primera de las aleaciones nombradas (con elevados porcentajes de plata) tiene un
intervalo de fusión según las aleaciones: Cu, Ag, Zn, Cd ó Cu, Ag, Zn de entre 600 °C
a 775 °C.
La segunda clase de las aleaciones de Cu, Ag P, Cu P, tiene un intervalo de fusión entre
650 °C - 820 °C.
Es necesario indicar que la plata, aleada con otros materiales igualmente vírgenes,
produce aleaciones de aporte, que sueldan:
 Con segura y altísima confiabilidad y
 A una bajísima temperatura de trabajo.
Las aleaciones comerciales con porcentajes de plata y temperaturas de trabajo son las
siguientes:
TABLA IV

1.2.2.1.5. FUNDENTES
Fundente es el nombre metalúrgico que reciben algunos materiales con capacidad de
acelerar el bañado de los metales cuando son calentados, por la aleación de aporte. El
objetivo de los fundentes es remover y eliminar los óxidos y otras impurezas de las
áreas y juntas expuestas a la acción de la soldadura y favorecer la fusión del material de
aporte.
Cuando se trabaja con tuberías de cobre, se considera adecuado depositar sobre su
superficie lijada, una pasta de soldar. Esta pasta de soldar está compuesta, por lo
general, de cloruro de zinc.
1.2.2.2.ACCESORIOS PARA UNIONES
Los accesorios de uniones para tuberías de cobre se conocen como conexiones o
fittings. Estas conexiones o fittings son fabricados cumpliendo normas internacionales
regidas por la ANSI B 16.15, ANSI B 16.18, ANSI B 16.26, DIN 28.56 y la norma
chilena NCH 396, por ser estos los fabricantes y mayores productores.
Los sistemas empleados para las uniones de tuberías de cobre son de dos tipos:
 Permanentes, referidas a los extremos a soldar.
 Desmontables, referidas a los extremos roscados.
1.2.2.2.1. DENOMINACIÓN COMERCIAL
Los extremos de los accesorios, en función de su conexión, se denominan:
 “SI”: Extremo para Soldar Interior. Estos accesorios reciben la tubería de cobre
en su interior. También se le designa por “SO”.
 “SE”: Extremo para soldar exterior. Estos se conectan al diámetro interior de la
tubería de cobre.

 “HI”: Extremo roscado interior. Se emplean para uniones con accesorios o
tuberías roscadas.
 “HE”: Extremo roscado exterior. Se emplean para uniones con accesorios o
tuberías roscadas.
Las conexiones con extremos de igual dimensión se designan con la medida nominal
que caracteriza a la tubería con que han de usarse, de acuerdo con la norma chilena
NCH 951.
En el gráfico a continuación se presentan algunos accesorios de cobre para uniones de
tuberías; roscados y para soldar, con su denominación comercial:
GRAFICO XX

GRAFICO XX (Continuación)

1.2.2.3.VÁLVULAS
Las válvulas de uso corriente se agrupan en cuatro grandes tipos:
a) Globo c) Bola
b) Compuerta d) Retención
A su vez, cada tipo de válvula se puede dividir según su presión de trabajo, que es la
que más se debe tomar en cuenta al momento de seleccionarla, y según sus extremos,
pudiendo ser de soldar o roscada.
1.2.2.3.1. VÁLVULAS DE GLOBO
Las válvulas de globo son altamente eficientes para el servicio de regulación o
estrangulamiento del flujo conducido por una tubería. Ello se debe al diseño del disco
de obturación y del asiento, lo que permite controlar de forma adecuada el caudal; por
tal razón las válvulas de globo existen en una amplia gama de asientos y discos de
obturación, así como de rangos de presión de trabajo, los que fluctúan desde 862 kPa,
1034 kPa, 1379 kPa, 2068 kPa y 2758 kPa.
Las válvulas de globo se encuentran en el comercio, principalmente para ser empleadas
en la conducción de agua, aceite, gas, vapor y oxígeno.
GRAFICO XXI

1.2.2.3.2. VÁLVULAS DE COMPUERTA
Las válvulas de compuerta presentan un paso directo del flujo. Se utilizan como
válvulas de corte, con el flujo en cualquier dirección y con una mínima caída de presión
debido a su diseño de línea recta en el paso del fluido. Las válvulas de compuerta
ofrecen poca resistencia al flujo y una mínima pérdida de carga cuando éstas se
encuentran completamente abiertas.
Las válvulas de compuerta ofrecen un servicio eficiente cuando se requiere de un
control del tipo abierto o cerrado. En este control, el disco debe estar completamente
abierto o cerrado. Estas válvulas no se recomiendan para la regulación del caudal.
GRAFICO XXII
Fuente: Pro-cobre Ed. 2002

1.2.2.3.3. VALVULAS DE BOLA
Las válvulas de bola, incorporan los últimos adelantos en materia de diseño. Están
construidas para dar un servicio óptimo y perdurable. Sus características principales
son:
 Presentan un paso recto y completo del flujo; por este motivo no provocan
turbulencias y permiten la mínima pérdida de carga.
 Son de cierre rápido. Para la abertura y posterior cierre, sólo basta con 1/4 de
giro de la manilla. En la manilla se indica la dirección del paso del flujo.
 Requieren de un mínimo de espacio de instalación.
 Poseen asientos de teflón auto-lubricante, lo que proporciona un ajuste y cierre,
suave y rápido.
 Son durables, pues conservan sus condiciones aún después de miles de
accionamientos, incluyendo aplicaciones críticas.
 Funcionan en cualquier posición de instalación.
 Se pueden utilizar para: Gas de ciudad, gas licuado, gas natural, etc.
GRAFICO XXIII

1.2.3. EQUIPOS
1.2.3.1.REGULADORES DE PRESIÓN
La regulación de la presión es un proceso que permite reducir y controlar la presión del
gas en un sistema de tubería, hasta una presión específica para el suministro. La
regulación puede efectuarse en una o varias etapas.
El regulador de presión es un dispositivo que permite abatir y controlar la presión del
gas en un sistema de tubería; y puede ser ajustable o fijo.
El regulador es una válvula automática accionada por el movimiento de un diafragma o
membrana que sigue los efectos de la presión del gas.
El cuerpo del regulador está dividido por un diafragma (D) o membrana, en dos
cámaras. La cámara superior está en comunicación directa con la atmósfera a través del
orificio (F); el gas pasa de la entrada (E) a la salida (S), a través de la válvula de
regulación (VR). Un muelle tiende a abrir el obturador de la válvula VR, mientras que
la presión del gas se opone a la ejercida por el muelle. Así el obturador sigue los
movimientos del diafragma.
GRAFICO XXIV
Fuente: Manual de Instalaciones Cepsa, Edición 2001

En todo momento se establece equilibrio en ambos lados del diafragma, Por la parte
superior actúa la presión atmosférica más la producida por el muelle; por la inferior; la
del gas. La presión de salida será, por tanto, relativa.
Para dificultar la manipulación de los reguladores por personas no autorizadas, los
reguladores serán pre-cintables y se colocará una llave de corte previa si es que no la
llevara incorporada.
Las características fundamentales que definen a los reguladores son:
TABLA V
Fuente: Manual de Instalaciones Cepsa, Edición 2001
Según norma INEN 2260, los elementos de regulación que se utilizan en instalaciones
de gas combustible, deben ser seleccionados tomando en cuenta los valores máximos
del rango de la Presión Máxima de Operación (PMO manométrica), a tenerse en cuenta:
TABLA VI
AP (Alta presión) 140 kPa < PMO ≤ 200 kPa “GLP”
MP (Media Presión) 16 kPa < PMO ≤ 140 kPa
BP (Baja presión) PMO ≤ 16 kPa
Fuente: NTE INEN 2260:2008
De esta forma los reguladores quedan definidos como reguladores de tipo “AP”, “MP”
y “BP”, dependiendo del rango de presión máxima de operación (PMO).
Entonces:

 El regulador de presión “AP”, me permite reducir la presión, desde una AP a
una presión inferior.
 El regulador de presión “MP”, me permite reducir la presión, desde una MP a
una presión inferior.
 El regulador de presión “BP”, me permita reducir la presión, desde una BP a una
presión inferior.
Los tipos de regulación están determinados básicamente por las necesidades de
reducción de presión que se presente en la instalación, por la condiciones de consumo y
para garantizar un suministro seguro del gas combustible.
Teniendo en cuenta las limitaciones de máxima presión permisible en las edificaciones,
se puede controlar el gas en las siguientes etapas:
 Regulación de única etapa
 Regulación en dos etapas
 Regulación en tres etapas
Las condiciones en las que debe efectuar cada regulación, se establecen en la norma
NTE INEN 2260:2008, ANEXO XVI.
En el GRAFICO XXV se presentan a continuación, algunos tipos de reguladores
existentes en el comercio tomados del catalogo L-102-SV, de la marca española REGO.
GRAFICO XXV
 Regulador compacto de primera etapa de alta presión, Fuente: Catálogo

L-102-SV REGO Ed. 2003
 Regulador de segunda etapa de baja presión
 Regulador de etapa única de baja presión
1.2.3.2.CONTADORES Ó MEDIDORES DE GLP

Los contadores son instrumentos destinados para medir la cantidad de gas suministrada
a una instalación de gas del usuario, en volumen. Se utilizan normalmente en las
instalaciones de gas centralizado para el reparto de los gastos originado por el consumo
de gas. Están regulados según norma UNE 60 510, y en nuestro país, para su utilización,
nos remitiremos a la norma ecuatoriana NTE INEN 2260:2008, en donde se citan los
tipos de contadores, la forma de instalarlos y la ubicación en las edificaciones
residenciales.
Los contadores se designan por la letra G seguida del valor del caudal nominal (Qn). El
que se designa por los valores del caudal máximo (Qmáx) y mínimo (Qmín), del
contador.
En el siguiente gráfico, se pueden observar dos contadores de procedencia colombiana,
instalados en un edificio residencial en la ciudad de Cuenca.
GRAFICO XXVI

1.3.CÁLCULO Y DIMENSIONADO DE INSTALACIONES DE GAS
CENTRALIZADO PARA EDIFICIOS
Antes de iniciar con los cálculos se expondrán una serie de conceptos necesarios que se
requieren en el proceso:
1.3.1. CAUDALES
Con el gas licuado de petróleo GLP se trabaja normalmente con caudales expresados en
[Kg/h]. Tan solo cuando se han de calcular las conducciones, se han de expresar los
caudales en [m3
/h].
La transformación de la expresión másica a volumétrica se realiza dividiendo el caudal
en masa o flujo másico para la masa en volumen o densidad del gas en fase gaseosa. La
masa en volumen o densidad del propano comercial en fase gaseosa es de 2,095 Kg/m3
que para los cálculos se puede tomar 2 Kg/m3
.
1.3.2. CONSUMO NOMINAL
Es el caudal nominal o flujo másico que depende de la razón entre la potencia nominal
total de los aparatos de consumo del edificio y el poder calorífico superior del GLP
[13.95 Kw h / Kg] ó [29.23 Kw h / m3
], es decir:
 Caudal Nominal o flujo másico “Q” expresado en [Kg/h]
 Potencia Nominal Total expresado en [Kw] ó [Kcal/h]
 Poder Calorífico Superior del GLP “P.C.S.” expresado en [Kcal/Kg] ó [kW
h / Kg]
Fuente: Instalaciones de GLP, Cepsa Ed. 2001

1.3.3. FACTOR DE SIMULTANEIDAD
Para el cálculo del caudal nominal o el caudal máximo probable se requiere la potencia
nominal total o el consumo calorífico de todos los artefactos a gas del edificio.
Es importante entonces, tener en cuenta un “Factor de Simultaneidad” que es el que
permite considerar un porcentaje del consumo total de la instalación ya que es posible
que no todos los aparatos o gasodomésticos funcionen al mismo tiempo.
El valor del factor de simultaneidad puede obtenerse a través de la aplicación de:
 La Formula General, o
 La tabla de “Factores de Simultaneidad”
De la formula general, se sabe:
Fuente: Instalaciones de Gas Pro-cobre, Ed. 2001
Donde:
 “FS” = Factor de Simultaneidad
 “PIT” = Potencia Instalada Total
 “a, b, c” = Parámetros dependientes de los gasodomésticos conectados
Se establecen entonces las siguientes formulas, según el artefacto instalado:
COCINA
COCINA + CALEFÓN

Para artefactos cuya “PIT” sobrepase los 38000 Kcal/h
Por otro lado, para aplicar la tabla II de “Factores de Simultaneidad”, se debe indicar la
cantidad de instalaciones interiores o el número de viviendas, y el tipo de artefactos
conectados en cada vivienda; por ej., si tengo 10 instalaciones (o 10 viviendas) que
tienen cocina y calefón dentro de cada vivienda, el “FS” = 0,34.
TABLA VII

1.3.4. CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO
Según norma INEN 2260, los depósitos de GLP no se llenaran por encima del 85 % del
volumen total del depósito. La carga nominal o máxima del depósito se calcula en
función de la capacidad o volumen total del mismo, esto es:
 Capacidad Nominal o máxima “Ca” expresada en [m3
]
 Volumen Total del Depósito “Vt” expresado en [m3
]
 Factor de multiplicación [0.85] (NFPA 58)
Que para obtener en [Kg] se tendrá que multiplicar por la masa en volumen o densidad
del propano comercial en fase líquida, es decir por 506,09 Kg/m3
que para los
cálculos se puede tomar 500 Kg/m3
.
1.3.5. VAPORIZACIÓN DEL TANQUE
En un depósito o tanque estacionario, coexisten dos fases, es decir la de líquido y vapor.
Cuando del depósito se va extrayendo gas para su consumo, se va reduciendo la presión
de la fase vapor rompiéndose el equilibrio entre las dos fases. Como consecuencia de
ello se produce la vaporización de la fase líquida para tender a recuperar el equilibrio
perdido y facilitar el consumo de gas subsiguiente.
La vaporización en el depósito o el cambio de fase de estado líquido a vapor se produce,
primero tomando energía o calor del propio líquido y luego absorbiendo el calor a través
de las paredes del propio envase, exactamente de las paredes mojadas por el líquido,
pues al enfriarse el líquido este roba calor a las paredes que moja.

Si se realiza una toma de gas moderada, el líquido mantiene su temperatura pues todo el
calor necesario para la vaporización se va tomando del exterior.
Sin embargo al extraerse del recipiente un caudal excesivo, el enfriamiento del líquido
no podrá ser compensado por el calor procedente del exterior, pues éste resultaría
insuficiente. Aun más si la toma de gas es de larga duración la fase liquida puede
enfriarse tanto que la presión del gas que salga del recipiente va a resultar inferior a lo
requerido, llegando al punto de no vaporizar y en consecuencia dejar un remanente en el
depósito; lo que hará que el sistema sea ineficiente.
LA VAPORIZACION DEL GLP DEPENDE DE:
La Superficie Exterior del depósito, Aumentando a Mayor Superficie
La Superficie Mojada por el Líquido, Aumentando a Mayor Superficie
La Temperatura Exterior, Aumentando con ésta
Para determinar el caudal que un depósito puede vaporizar de forma natural, se utiliza la
siguiente fórmula:
En donde:
 Capacidad o Flujo Másico de Vaporización “Vap” expresado en [Kg/h]
 Superficie mojada “p”, es la superficie del depósito en contacto con el líquido. Y
sea calculado un valor de 0,336 para cuando el depósito está a un 20 % lleno.
(Fuente: Instalaciones de GLP, Cepsa Ed. 2001)
 Superficie del depósito “S” expresada en [m2
], es la superficie exterior total del
depósito y viene indicada por el fabricante.

 Coeficiente de Transmisión de Calor “K”, es el coeficiente de transmisión de
calor a través de las paredes del depósito. Y sea calculado un valor de K= 0.014
Kw/ m2 o
C, para situación normal y viento en calma. (Fuente: Instalaciones de
GLP, Cepsa Ed. 2001)
 Temperatura exterior mínima del ambiente “Te”, es la temperatura exterior
mínima del ambiente en el que está instalado el depósito, se estima 8 o
C para la
ciudad de Cuenca.
 Temperatura de equilibrio líquido-gas “Tg”, Es la temperatura del gas en el
interior del depósito, que depende de la temperatura de vaporización y la presión
de trabajo o de servicio en la red, es decir, la presión de salida del regulador
situado a la salida del depósito, según norma INEN 2260 la presión máxima de
trabajo será de 1.73 MPa, a la que corresponde una Tg = -20 o
C. (Fuente:
Instalaciones de GLP, Cepsa Ed. 2001)
 Calor latente de Vaporización “CLV” del propano comercial, se considera un
valor de [0.11 Kw h/Kg] ó [94 Kcal/Kg]
En el gráfico a continuación se muestra una placa, misma que viene colocada en el
tanque estacionario o depósito de GLP, en donde se encuentra las especificaciones
técnicas del tanque.
GRAFICO XXVII

1.3.6. AUTONOMIA DEL DEPÓSITO
Es el tiempo mínimo que debe transcurrir entre dos llenados sucesivos del tanque
estacionario o depósito de GLP.
La autonomía puede fijarse en quince (15) o treinta (30) días, dependiendo del diseño y
sobre todo del costo de la instalación (tanques estacionarios).
Para calcular la autonomía de una instalación hay que tener en cuenta la cantidad
máxima de producto GLP que se puede consumir de un depósito, que será la cantidad
que se restituye en cada llenado, es decir el consumo diario útil o consumo nominal
total dependiendo de la autonomía (Tiempo de Retanqueo en días) que se le quiera dar
al sistema.
La norma INEN 2260 dice que un depósito no puede ser llenado más del 85 % de su
volumen total y de igual forma no puede ser vaciado más del 20 % de dicho volumen,
por lo que se considera como Volumen Útil a la diferencia de estos dos porcentuales, es
decir el 65 % del volumen geométrico total del depósito.
Para determinar el volumen total del depósito en función a la autonomía que se le quiera
dar al sistema se sabe:
]
 Capacidad Útil o Consumo Nominal “Cu” expresada en [Kg]
 Volumen Útil de Almacenamiento “Vu” expresado en [m3
]
 Factor de multiplicación [0.65]

 Se considera la masa en volumen o densidad del propano comercial en fase
liquida 506,09 Kg/m3
que para los cálculos se puede tomar 500 Kg/m3
Fuente: Instalaciones de GLP, Repsol Ed. 2000
1.4.DIMENSIONADO DE LAS TUBERIAS DE CONDUCCIÓN
Para determinar los diámetros de las tuberías de transporte de gas licuado de petróleo,
tanto de distribución como hacia los puntos de consumo, se deben considerar los
siguientes datos:
 Caudal Nominal o Caudal Máximo [kg/h]
 Longitud Equivalente de la instalación [m]
 Perdida de Carga Admitida ó Diferencia de Presiones [kPa]

1.4.1. PRESIONES DE SERVICIO
Las presiones de servicio son las presiones a las que se encuentran las instalaciones o
redes de distribución y consumo. Y que según la norma INEN 2260:2008, en su primera
revisión, se clasifican en:
 Media Presión (MP), de 0,16 bar a 1,4 bar ≈ 16 kPa - 140 kPa
 Baja Presión (BP), hasta 0,16 bar ≈ 16 kPa
Estas a su vez dan nombre a las tuberías o líneas de transporte de GLP, quedando como
Líneas de Media Presión y Líneas de Baja Presión.
Las Líneas de Media Presión son un sistema de tuberías de distribución y suministro
con máxima presión de operación permisible entre las presiones antes mencionadas.
Las Líneas de Baja Presión consisten en un sistema de tuberías de suministro a los
puntos de consumo con una presión máxima permisible de hasta 16 kPa.
1.4.2. LONGITUD EQUIVALENTE
Al conducir o transportar gas licuado de petróleo a través de tuberías se produce una
disminución de presión del gas transportado, a la que se denomina Pérdida de Carga.
Esta pérdida de carga es consecuencia o se debe al roce o fricción del GLP con las
paredes de la tubería y a los cambios de dirección de la misma provocada por los
accesorios (codos, llaves, derivaciones, etc.). Para compensar la Pérdida de Carga se ha
definido de forma conveniente como longitud de transporte de gas a la Longitud Real de
transporte de gas más un 20 %, la cual se conoce como Longitud Equivalente de
transporte de gas.

Para el uso de la longitud equivalente, hay que tener presente, lo siguiente:
 LE = Longitud Equivalente de Transporte de gas
 LR = Longitud Real de transporte de gas
 Factor de multiplicación [1,2]
Fuente: Instaladores Autorizados de GLP, Sedigas T1 Ed. 1998
LONGITUD EQUIVALENTE POR ACCESORIOS
Otra alternativa basada en el cálculo, es la de reemplazar los accesorios por tramos de
tubería de igual diámetro y que ocasionen una caída de presión igual a los accesorios. El
parámetro utilizado para hacer esta sustitución es la relación longitud/diámetro,
característica de cada accesorio (fuente: Ing. Roberto Silva Zea). Quedando la formula
de la longitud equivalente por accesorio de la siguiente manera:
 LE-accesorio = Longitud Equivalente por accesorio
 D = Diámetro de la tubería
 LR/D = Relación longitud diámetro
Fuente: Ing. Roberto Silva Zea, Información del Curso “Instalaciones de gas”, 2008
Al realizar el cálculo con este procedimiento, se requieren los factores de relación
“LR/D”, que se presentan a continuación:
TABLA VIII
ACCESORIO RELACIÓN “LR/D”
CODO A 45O
14
CODO A 90O
30
TEE CON FLUJO A 90O
60
TEE A FLUJO 20
Fuente: Ing. Roberto Silva Zea, Información del Curso “Instalaciones de gas”, 2008

1.4.3. PERDIDA DE CARGA ADMITIDA [∆P]
La pérdida de carga admitida [∆P] en una instalación receptora de gas, es la máxima
disminución o caída de presión que puede producirse a lo largo de las tuberías
distribuidoras que alimentan a los aparatos de consumo; es decir:
∆P = Pi – Pf
Lo anterior, indica que la caída de presión es la diferencia de las presiones en el origen
de la tubería (Pi) y en el extremo de la misma (Pf).
En lo general el valor de la pérdida de carga admitida o diferencia de presiones es un
dato designado por la empresa comercializadora que suministra el GLP, y se ha
establecido que para el caso de media presión puede tomarse hasta el 25% de la presión
inicial y no sobrepasar un ∆P = 0,5 kPa; en cambio para baja presión es conveniente
considerar hasta el 5 % de la presión inicial.
(Fuente: Instaladores Autorizados de GLP, Sedigas T2 Ed. 1998).
Por otro lado, la norma INEN 2260, establece, que la presión en el origen o presión
inicial de la tubería matriz o red de distribución, es la presión en el primer regulador
ubicado a la salida del tanque estacionario; que al ser primera etapa en media presión,
tendrá que estar entre 16 kPa y 140 kPa.
Para el caso del regulador de segunda etapa en baja presión, ésta presión inicial en la
acometida interna, no deberá sobrepasar los 16 kPa, según lo establece la norma INEN
2260:2008

1.4.4. FORMULA DE RENOUARD PARA BAJA Y MEDIA PRESIÓN
La fórmula para baja presión nos permite calcular el diámetro de la tubería a usar para
llegar a los aparatos de consumo es decir tuberías que corresponde a una presión de
servicio de hasta 0,16 bar ó 16 kPa Y la fórmula para media presión da la pauta para
calcular el diámetro de las tuberías de distribución de GLP, con una presión de servicio
de entre 0,16 bar y 1,4 bar ó 16 kPa y 140 kPa.
Para el uso de la formula de Renouard, hay que tener presente, lo siguiente:
 Pérdida de carga “∆P” expresada en [bar] ó [mm c. a.]
 Presión de gas en el origen de la tubería “Pi” expresada en [bar] ó [mm c. a.]
 Presión en el extremo final de la tubería “Pf” expresada en [bar] ó [mm c. a.]
 Densidad ficticia, que para el propano comercial tiene un valor de 1,16
 Longitud equivalente “Le” expresada en [m]
 Caudal de gas “Q” expresado en [m3
/h] ó [Kg/h]
 Diámetro interior de la conducción “D” expresado en [mm]
Fuente: Instalaciones de GLP, Repsol Ed. 2000

Para el efecto es importante mencionar que para el cálculo y dimensionado de los
diámetros como es general en la mayoría de las situaciones de ingeniería los libros
concernientes al estudio de los combustibles gaseosos cuentan con tablas que facilitan la
selección de los diámetros pertinentes en el diseño de los sistema de gas a la vez que
evitan el cálculo repetitivo para cada diseño.
Las tablas para el caso del Gas Propano Comercial en Media y Baja presión que son
objeto de nuestro estudio podemos encontrarlas en el ANEXO XX del presente
documento.
En el caso de selección de diámetros para tuberías en Baja Presión de gas Propano
Comercial se requiere conocer:
 Perdida de Carga en [mm c. a.]
 Presión de Ingreso en [mm c. a.]
 Caudal de gas en [Kg/h]
Y en el caso de selección de diámetros para tuberías en Media Presión de gas Propano
Comercial se requiere conocer:
 Presión inicial [Kg/cm2
]
 Presión final en [Kg/cm2
]
 Longitud Equivalente en [m]
 Caudal de gas en [Kg/h]

CAPITULO IV
2. APLICACIÓN PRÁCTICA DEL CÁLCULO DE INSTALACIÓN DE GAS
CENTRALIZADO, DEL EDIFICO SAN ISIDRO DE CUENCA
Para la aplicación práctica de cálculo, se hace referencia al edificio residencial San
Isidro ubicado en la ciudad de Cuenca, del cual se lograron obtener datos y sobre todo
ingresar a observar la instalación de gas centralizado y agua caliente centralizada; que
es lo que marco la pauta al momento de ubicar el edifico sobre el cual se iba a realizar el
estudio, de ésta manera se procede en el cálculo partiendo de datos reales de un edificio
que está en pleno funcionamiento.
2.1.DATOS REALES DEL EDIFICIO EN ESTUDIO
 Nombre del Edificio: Edificio San Isidro
 Ubicación: Av. Agustín Cueva y Remigio Tamariz, Cuenca-Ecuador
 Número de pisos: Cinco (5) pisos
 Número de departamentos: Veinte y dos (22) departamentos
 Instalaciones de interés con las que cuenta:
 Instalación de gas centralizado
 Sistema de agua caliente centralizado
 Para el sistema de agua caliente, cuenta con:
 Cinco (5) calefones en serie, marca YANK
 Un (1) calentador de agua sin marca

 En la instalación de gas centralizado, cuenta con:
 Cuatro (4) tanques estacionarios de 0,5 m3
 Tuberías de cobre
 Regulación en dos etapas
Primera etapa: Pi = 0.7 bar ≈ 70 kPa
Segunda etapa: Pi = 0.028 bar ≈ 2.8 kPa
 Contadores para cada departamento
 Tomas de gas para, cocina y secadora en cada departamento
 Un (1) contador para los calefones y el calentador de agua
 Consumo promedio mensual de GLP, (Dato AUSTROGAS, ANEXO IV):
 499, 8 Kg de GLP al mes
Para respaldo en las gráficas a continuación se expone lo observado en la investigación:
GRAFICO XXVIII

Cinco calefones en serie, marca YANK, ubicados en la cubierta del Edificio San Isidro,
Cuenca-Ecuador
GRAFICO XXIX
Un calentador de agua, ubicado en la cubierta del Edificio San Isidro,
Cuenca-Ecuador

GRAFICO XXX
Cuatro tanques estacionarios de GLP, ubicados en la cubierta del Edificio San Isidro,
Cuenca-Ecuador
2.2.OBJETIVO DEL ESTUDIO TÉCNICO
 Calcular y Dimensionar una instalación centralizada de GLP (gas licuado de
petróleo) para el edificio San Isidro, de la ciudad de Cuenca, mismo que cuenta
con cinco (5) plantas y veinte y dos (22) departamentos.
 Seleccionar los tanques de almacenamiento en función del consumo de GLP, de
los usuarios del edificio San Isidro.
 Realizar la selección de las tuberías de conducción de GLP y los demás
accesorios que conforman el sistema, de acuerdo a las normas establecidas.
 Realizar el análisis de los resultados obtenidos, con respecto a la instalación real
y en funcionamiento del edificio San Isidro.

2.3.DESCRIPCION DEL ESTUDIO
Para realizar la aplicación de cálculo de la instalación de gas centralizado para el
edificio San Isidro, se consideran entre otros aspectos, la aplicabilidad de las normas,
consumos nominales, autonomía y vaporización de los tanques; todo esto con el fin de
lograr la mayar seguridad y eficiencia en la instalación.
La instalación de gas centralizado consiste en un sistema de almacenamiento y
distribución de Gas Licuado de Petróleo, el cual se encargará de suministrar gas
combustible a las áreas de: cocinas y secadoras en cada uno de los veinte y dos (22)
departamentos ubicados en las cinco (5) plantas, así como al sistema centralizado de
agua caliente, el que cuenta para su funcionamiento con cinco (5) calefones y un (1)
calentador de agua, que están localizados en la cubierta del edificio.
El sistema ha de ser abastecido por tanques estacionarios o de almacenamiento, los
cuales suministraran gas por medio de tuberías ramificadas o redes de distribución que
aseguren la entrega continúa a cada uno de los departamentos y a la zona de los
calefones a una determinada presión y caudal. La presión se regula en dos etapas a las
condiciones de trabajo exigidas por los fabricantes de los equipos ya sean estos: cocina,
calefón y secadora. Para facilidad y control de los administradores y usuarios se han de
colocar contadores volumétricos individuales, los que indicarán el consumo en cada uno
de los departamentos. Los contadores se han de ubicar en gabinetes o armarios
construidos para el efecto, mismos que contarán con puerta de acceso restringido, con la
finalidad de evitar manipulación de personas no autorizadas.
2.4.COMPONETES DE LA INSTALACIÓN

En la instalación se cuentan con equipos que garanticen un adecuado funcionamiento,
proporcionando seguridad al sistema y a sus usuarios, así como al personal que esté a
cargo en obra. Los principales componentes del sistema son:
a) Tanques de almacenamiento, fabricados bajo las especificaciones del Código
ASME (American Society of Mechanical Engineers), Sección VIII, División 1,
NFPA 58.
b) Accesorios para los tanques que garanticen su hermeticidad.
c) Líneas de distribución del gas, en fase de vapor de media y baja presión, se
empleará tubería de cobre tipo L (sin costura) bajo norma ASTM.
d) Sistema de Regulación en dos etapas
e) Accesorios para cambio de dirección y unión de tuberías
f) Válvulas de cierre rápido
g) Contadores volumétricos de GLP
h) Elementos de seguridad de la instalación para cortes de emergencia
i) Conectores flexibles
2.5.CÁLCULO DEL CONSUMO NOMINAL DE GLP

EI proyecto Multifamiliar consta de 22 departamentos, cada departamento contará con
dos puntos de consumo de gas (cocina y secadora); además, este edificio residencial
tiene una instalación centralizada de agua caliente provista de un calentador de agua y
cinco calefones. En la tabla VIX se indica el consumo calorífico promedio de estos
artefactos.
TABLA VIX
CONSUMO CALORIFICO O POTENCIA DE LOS EQUIPOS
Artefacto Cantidad Consumo calorífico
BTU/h Kcal/h kW
Cocina 1 48000 12000 14
Secadora de Ropa 1 20800 5200 6
Calefón 1 39904 10000 11,6
Calentador de Agua 1 120056 30000 34,9
Factor de conversión: 1 kW ≈ 3440 BTU/h ó 1 kW ≈ 860 Kcal/h
A continuación en la TABLA XI se indica el consumo calorífico de los artefactos del
edificio y la potencia instalada total o consumo del edificio residencial. Para en la
TABLA XII, estimar el consumo calorífico total del edifico considerando el “Factor de
Simultaneidad”.
Antes, usando la TABLA VII (pg. 160 de este documento) seleccionamos el factor de
simultaneidad; al no existir columna para Cocina y Secadora (Co-Se), Calefón (Ca), y
Calentador (Ca), se estimaran los datos tomando como criterio el consumo calorífico de
los artefactos, por ejemplo, existe columna de Calefón y Cocina (Ca-Co); entonces es
permisible adoptar ésta, ya que el consumo calorífico de la secadora es 50% menor que
del calefón, lo que da un rango a favor para hacer la estimación. Así mismo existe
columna para cocina (Co), la que es permisible adoptar para calefón (Ca), ya que el
consumo calorífico de éste, es menor que el de la cocina (Co). Por último para el
calentador se adopta la columna de “otros”, quedando entonces la selección de la

siguiente manera:
TABLA X
TABLA XI
CONSUMO CALORIFICO DEL EDIFICO EN ESTUDIO
Artefacto Consumo
calorífico
individual
[Kcal/h]
Número
de
Cocinas
Número
de
Secadoras
Número
de
Calefones
Númer
o de
Calenta
dores
Consumo
calorífico
Total
[Kcal/h]
Cocina 12000 22 ---- ---- ---- 264000
Secadora 5200 ---- 22 ---- ---- 114400
Calefón 10000 ---- ---- 5 ---- 50000
Calentad 30000 ---- ---- ---- 1 30000
TABLA XII
CONSUMO CALORIFICO DEL EDIFICO EN ESTUDIO, CONSIDERANDO
“FACTOR DE SIMULTANEIDAD”
Consumo calorífico
total [Kcal/h]
Factor de Simultaneidad
[%]
Consumo calorífico total,
considerando “FS” [Kcal/h]
264000 24 63360
114400 24 +27456
50000 32 +16000
30000 38 +11400
TOTAL CONSUMO CALORIFICO DEL EDIFICO =118216 Kcal/h
Asumiendo los valores estimados y calculados se tiene:

 Potencia Nominal Total, 118216 Kcal/h
 Poder Calorífico Superior del GLP “P.C.S.” 11900 Kcal/Kg
Fuente: Instalaciones de GLP, Cepsa Ed. 2001, Véase pg. 158 de este documento
Por lo que el consumo o flujo másico nominal total que requieren los gasodomésticos
instalados en el proyecto será:
Considerando, que el promedio de habitantes por departamento (pg. 34 de este
documento) en los edificios de Cuenca es de tres (3) personas, se estiman los siguientes
datos para el cálculo del consumo de GLP al día:
TABLA XIII
USOS TIEMPO ESTIMADO [minutos al día]
Cocina 120
Secadora 5 (Considerando el uso, una veces x semana)
Ducha 45
Lo que da un consumo aproximado de tres horas (2.88 h) diarias, que al calcular el
consumo nominal de GLP por día, se tiene:
2.6.CALCULO DEL VOLUMEN DEL TANQUE Y ESTIMACIÓN DE LA
AUTONOMIA DEL SISTEMA

Para determinar el volumen total del depósito se ha visto conveniente considerar la
autonomía o regreso del camión cisterna una vez por mes (o cada 30 días), por la
investigación realizada se sabe que podrían existir variaciones a favor es decir que la
autonomía del sistema puede aumentar, debido a que los departamentos no son usados
todo el año (vacaciones, viajes de negocios, etc.) y por necesidad de tiempo, hoy en día
por lo general no se come en casa, esto sumado a los servicios que brindan ciertos
restaurantes (viandas).
Considerar la autonomía del sistema de treinta (30) días, es favorable ya que la
contaminación del ambiente por el traslado del camión cisterna disminuirá, debido a que
éste tendrá que ir al edificio una vez por mes.
Por lo que se consideran los datos siguientes para el cálculo del volumen geométrico del
depósito (ver teoría de cálculo en pg. 161 y 164 de este documento):
]
El volumen del tanque, para las condiciones de 85% lleno y límite de vaciado de 20%,
es decir con una capacidad útil del 65%, es de 2.64 m3
.
2.7.CALCULO DE VAPORIZACIÓN DEL DEPÓSITO

Una vez calculado el volumen del tanque estacionario es importante conocer si éste
vaporizará el GLP de forma eficiente para el consumo de los artefactos a gas instalados
en el proyecto, Confirmar este dato nos da la seguridad que en lo que al tanque le
corresponde el sistema funciona evitando combustiones incompletas y remanentes de
GLP líquido innecesarios.
Para determinar el caudal de vaporización del depósito, se hace referencia a la norma
INEN 2260, a las especificaciones técnicas del tipo de tanque estacionario utilizado en
el edificio San Isidro (GRAFICO XVII) y a la teoría de cálculo de vaporización (véase
pg. 161 a 163 de este documento). Estableciendo los siguientes parámetros:
 Capacidad o Flujo Másico de Vaporización “Vap” expresado en [Kg/h]
 Porcentaje de la superficie del depósito mojada “p”, 0.336
 Superficie del Depósito “S”, 3.25 m2
 Coeficiente de Transmisión de Calor “K”, 0.014 kW/ m2 o
C
 Temperatura exterior mínima del ambiente “Te”, 8 o
C en Cuenca
 Temperatura de equilibrio líquido-gas “Tg”, en el depósito, a presión máxima de
trabajo 1.73 MPa según norma INEN 2260, Tg = -20 o
C
 Calor latente de Vaporización “CLV” del propano comercial, [0.11 kW h/Kg]
El caudal de vaporización de un (1) tanque estacionario de 0.454 m3
, es de 4.17 kg/h, lo
cual no abastece, ya que se requiere de un caudal de vaporización de 9.934 kg/h, según

lo calculado; para lo que es pertinente incrementar el número de tanques en base a lo
siguiente:
 Al incrementar el número de tanques incremento el caudal de vaporización, es
decir para cubrir los 9.934 kg/h, se requieren de tres (3) tanques estacionarios.
 Además, si tomamos en cuenta el volumen del tanque calculado (2.64 m3
) y en
función a que se tienen depósitos de 0.454 m3
, deben estimarse la utilización de
seis (6) tanques estacionarios para condiciones de 85% lleno y límite de vaciado
de 20% en cada tanque; es decir con una capacidad útil del 65%, para un
consumo nominal diario de 28.6 Kg de gas y una autonomía de un (1) mes.
De éste modo, bajo las condiciones que impone la norma INEN 2260, los seis (6)
tanques estacionarios de GLP, vaporizarán el caudal requerido (9.934 kg/h) y
abastecerán el consumo diario (28.6 Kg/día) al sistema de instalación centralizada, de
tal forma que sea eficiente y logre la autonomía solicitada (30 días).
2.8.CALCULO Y DIMENSIONADO DE TUBERIAS DE CONDUCCIÓN
Las exigencias de seguridad estipuladas en las normas proponen la utilización de tubería
de cobre tipo “L” sin costura construida bajo la norma ASTM B-88 M. Esta tubería se
encuentran fabricada conforme a los requerimientos de lo establecido en la norma
internacional NFPA 58, tanto para las líneas de media y baja presión que transportaran
el GLP en fase vapor desde los tanques hasta los quemadores.
2.8.1. CALCULO DEL DIAMETRO DE LA TUBERIA MATRIZ

Para determinar el diámetro de la tubería matriz de transporte de gas licuado de petróleo
o línea de distribución de media presión, se considera lo establecido en la norma
ecuatoriana INEN 2260:2008, los datos del edifico en estudio y la teoría de cálculo para
el efecto (véase pg. 165 a 174); detallando los siguientes datos:
 Flujo Másico o Caudal Nominal “Q” 9.934 kg/h ó 4.97 m3
/h
 Longitud Real “LR” de la tubería matriz 45.8 m (Ver ANEXO XX, PLANOS)
 Presión inicial “Pi” en la red de distribución (Dato edifico, véase pg. 172)
Primera etapa: Pi = 0.7 bar ≈ 70 kPa
∆P = 0.07 bar ≈ 7 kPa (10% de la Pi, ver pg. 168)
 Densidad ficticia, “ρ” 1.16
 Longitud equivalente “LE”
Cálculo de la longitud equivalente (Véase pg. 166)
LE = Longitud Equivalente de Transporte de gas
LR = Longitud Real de transporte de gas
Factor de multiplicación [1,2]
 Cálculo del diámetro de la tubería para la red de distribución
Para lo cual, aplicamos la fórmula de Renouard, es decir:
Fuente: Instalaciones de GLP, Repsol Ed. 2000 (Véase pg. 169)
Que al despejar el diámetro “D” nos queda:

Y al sustituir los valores da:
Resolviendo la ecuación anterior se obtiene un diámetro en milímetros (mm) de:
Obteniendo de esta forma el diámetro estimado para la tubería matriz o de línea de
distribución a media presión. Es necesario entonces acudir a la tabla XIV, en donde
podemos observar los diámetros existentes de la tubería de cobre tipo “L” sin costura,
como es lógico esta tabla nos ayudara a definir el diámetro de la tubería a ser usada en
la instalación.
Al observar la tabla XIV se puede notar que el diámetro exterior real en milímetros del
inmediato superior al calculado (16.86 mm) es de veinte y dos punto veinte y tres
milímetros (22.23 mm), esto nos lleva a obtener un diámetro nominal de tres cuartos
(3/4 pulg.) de pulgada que sería el diámetro a ser usado en la instalación de media
presión.
Ahora bien, previniendo futuras ampliaciones tanto en cuestión a departamentos como
en equipos de consumo de gas, a criterio podemos estimar y considerar usar para la
tubería matriz un diámetro nominal de una pulgada (1 pulg). Pues como observamos en
la tabla XIV la diferencia en milímetros es pequeña, pero será de gran utilidad al
momento de considerar futuras ampliaciones. No está por demás indicar que el factor
“costo” influirá y tendrá gran peso en esta decisión.
TABLA XIV
DIAMETROS COMERCIALES TUBERIAS DE COBRE TIPO “L”

Fuente: Instalaciones de Gas, Pro-cobre Ed. 2001
Por otro lado, es necesario indicar que la tubería matriz se tenderá desde los tanques de
almacenamiento hasta los contadores de ingreso a cada departamento. Para esto tendrá
que pasar por el regulador de primera etapa y llegar al de segunda etapa, tal como se
ilustra en el siguiente esquema:
GRAFICO XXXI
LINEA DE SERVICIO DE MEDIA PRESIÓN
2.8.2. CALCULO DEL DIAMETRO DE LA TUBERIA PARA ACOMETIDA A
LOS DEPARTAMENTOS

Para determinar el diámetro de la tubería interna de transporte de gas licuado de
petróleo o línea de distribución de baja presión para un (1) departamento, se precisan los
siguientes datos:
Cálculo del Flujo Másico o Caudal Nominal “Q” para un departamento, tomando en
cuenta la tabla XV se tiene que:
DETALLE DE TABLA XV
CONSUMO CALORIFICO DE LOS GASODOMÉSTICOS
Artefacto Cantidad Consumo calorífico
BTU/h Kcal/h kW
Cocina 1 48000 12000 14
Secadora de Ropa 1 20800 5200 6
 Potencia Nominal de un departamento, 17200 Kcal/h
 Poder Calorífico Superior del GLP “P.C.S.” 11900 Kcal/Kg
 Flujo Másico o Caudal Nominal “Q” 1.44 kg/h ó 0.723 m3
/h
 Longitud Real “LR” de la tubería matriz 21 m (Ver ANEXO XX, PLANOS)
 Presión de gas en el origen de la tubería “Pi” 0.028 bar ≈ 280 mm c. a. (Dato del
edificio, véase pg. 172)

 Pérdida de carga “∆P” 0.0014 bar ≈ 14 mm c. a. (5% de la Pi, ver pg. 168)
 Densidad ficticia, “ρ” 1.16
 Longitud Equivalente “LE”
Cálculo de la longitud equivalente (Véase pg. 166)
LE = Longitud Equivalente de Transporte de gas
LR = Longitud Real de transporte de gas
Factor de multiplicación [1,2]
 Que al aplicar la fórmula de Renouard, tenemos:
Fuente: Instalaciones de GLP, Repsol Ed. 2000 (Véase pg. 169)
Que al despejar el diámetro “D” nos queda:
Y al sustituir los valores da:

Resolviendo la ecuación anterior se obtiene un diámetro en milímetros (mm) de:
De igual forma, al observar la tabla XIV, vemos que el diámetro exterior real e
inmediato superior más aproximado al calculado es de quince punto ochenta y ocho
milímetros (15.88 mm) lo que corresponde a una tubería de cobre tipo “L” sin costura
de media pulgada (1/2 pulg) y seis metros de longitud según lo especifica la tabla de
tuberías comerciales. Tubería que se usara para la instalación de la línea de servicio de
baja presión.
Las tuberías de las acometidas irán desde la salida del contador hasta los puntos de
consumo o gasodomésticos, a la vez que pasarán por las válvulas de corte colocadas
luego del contador y antes de los aparatos de consumo, como se indica a continuación:
GRAFICO XXXII
LINEA DE SERVICIO DE BAJA PRESIÓN
2.9.LÍNEA DE CARGA

La línea de carga para el tanque estacionario de GLP será con tubería de acero cedula 80
con diámetro exterior de 1 ¼ plg, uniones soldadas, válvula de llenado check, válvula de
cierre rápido, y válvula de alivio de presión externa. Pues la línea de carga viene
determinada por la empresa instaladora y las normas pertinentes en función al volumen
del tanque estacionario.
2.10. PLANOS
Los planos del edificio (ANEXO XX), se consideran como parte integral de la
aplicación práctica en el proyecto, pues estos siempre deberán incluirse en las memorias
técnicas a ser presentadas a los distintos entes fiscalizadores.
En el PLANO I, se observa la elevación posterior, lateral derecha y frontal, todo esto
con el fin de visualizar la ubicación de los tanques estacionarios, del recorrido de la
línea de carga de GLP en fase líquida y del ducto principal por donde descenderá la
tubería matriz que lleva el GLP en fase gas; ducto que lleva consigo las puertas de
acceso a los contadores ubicados en cada planta.
En el PLANO II, tenemos la vista superior de la cubierta, en donde se visualiza de
mejor forma la disposición de los tanques estacionarios y del cuarto de calefones, así
como la línea de alimentación o carga de GLP y el punto de distribución de éste.
En el PLANO III, se representa la quinta planta y en ésta se observa el punto de
distribución que baja de los tanques estacionarios, el punto de distribución que
desciende por el ducto y las líneas de acometida que van hacia los departamentos.
Por último, en el PLANO IV, se expone un Diagrama del Sistema de Gas Centralizado
desde el punto de carga hasta los puntos de consumo.
Al momento de la instalación el numero de tanques, así como los diámetros de las
tuberías especificados en los planos tienen que cumplirse de conformidad a lo

establecido y todos los accesorios deberán ser del mismo diámetro que el de la tubería,
permitiéndose únicamente reducción de diámetro en el punto de conexión de los
gasodomésticos y reducción o aumento de diámetro a la entrada de los reguladores y/o
contadores. Para el efecto se exponen los planos al final del documento (ANEXO
XXII).
2.11. ANÁLISIS DE LA APLICACIÓN DE CALCULO VS EDIFICIO REAL
Los resultados obtenidos de los cálculos realizados del edificio que se tomo para
estudio, se apegan en buena manera a la realidad, ya que al tener datos del edifico real,
nos permite referenciarnos en éste para señalar dicha observación y a la vez realizar
algunos análisis.
El número de tanques con el que funciona el edificio San Isidro, es de cuatro (4) tanques
de 0.454 m3
, en tanto que los cálculos realizados, dieron como resultado la utilización
de seis (6) tanques de la misma capacidad, antes mencionada. Esto puede deberse a
varias situaciones, como son:
Existe la probabilidad de que los tanques se calcularon para llenados del 95% de su
capacidad, y de igual forma se pudo haber tomado un límite de vaciado de los tanques
del 10%, esto ayuda a incrementar la capacidad útil a un 85%, lo que influye
directamente y en gran manera a disminuir la cantidad de tanques estacionarios, pues
hay que recordar que al requerir un caudal de vaporización de 9.934 kg/h, basta con
tener tres (3) tanques estacionarios de 0,454 m3
, para poder vaporizar el caudal
requerido, y una vez pasado este número de tanques, es posible manipular los
porcentajes de llenado y vaciado, pero se encuentra fuera de norma.
Otras, de las causas para la diferencia de los números de tanques de lo real con lo
calculado, se puede deber a que los tiempos de consumos estimados, pueden variar, lo
que repercute directamente en obtener una potencia total instalada o consumo total del
edificio, bastante menor a la calculada con los tiempos estimados en esta tesis.

Por otro lado, el dimensionado de tuberías nos deja conformes ya que el edifico se
encuentra usando tuberías, de las medidas aquí calculadas, es importante mencionar que
en la tubería matriz se observo la acotación antes hecha, que es la de incrementar el
diámetro al inmediato superior por la situación de ampliaciones en el número de
apartamentos o incremento de aparatos gasodomésticos en cada apartamento.
2.12. ESTIMACIÓN DE COSTOS DE LA INSTALACIÓN
Para el análisis de los costos en los que incurre la instalación de gas centralizado, se
consideran los elementos de suma importancia para solicitar la cotización a la casa
comercial pertinente; que en Cuenca es una de las que mayor disponibilidad presenta en
cuestión a los elementos para instalación de gas pues es impreciso solicitar cotizaciones
a nivel de ferreterías o comerciales
Los elementos que se consideran como principales son los tanques estacionarios, las
tuberías de carga, distribución y servicio, las llaves de corte de flujo, los reguladores de
presión y los contadores o medidores de consumo de GLP. Esto nos da noción del costo
de la inversión que presupone la instalación de un sistema de gas centralizado para un
edificio residencial de veinte y dos (22) departamentos; es lógico que este monto
incremente en cierto porcentaje debido a la utilización de accesorios en las conexiones.
En cuanto al costo mano de obra, según la norma INEN 2333:2002 (ANEXO XV), para
este tipo de instalaciones se debe contratar una empresa instaladora certificada “EG-4” ó
un instalador autorizado “IG-4”. Como esta normado, si se contrata una empresa
instaladora “EG-4”, ésta tendrá en su personal un instalador autorizado (IG-4) de igual
categoría, quien realizará el diseño de la instalación de gas centralizado y tendrá a cargo
a los instaladores autorizados (IG-3, IG-2, IG-1) de menor categoría que realizarán la
parte operativa dentro de la instalación.

2.12.1. COSTO MATERIAL
Asunto: PROFORMA (Véase original en el ANEXO XXI)
Solicitada a: “Centro de Aire y Mangueras” Ruc.:0102841277001
Dirección: Manuel Vega 9-21 y Bolívar, Cuenca-Ecuador
DESCRIPICIÓN CANT. P./ UND P./ TOTAL
Tubo Acero Cedula 80 Ø 1 ¼ ” 7 68.80 481.60
Tubo Cobre Tipo L Ø ½ ” 66 39.38 2599.08
Tubo Cobre Tipo L Ø ¾ ” 1 61.25 61.25
Tubo Cobre Tipo L Ø 1” 8 89.38 715.04
Regulador 1ra Etapa de 15 kg/h 1 36.96 36.96
Regulador 2ra Etapa de 10 kg/h 5 27.44 137.20
Contador de GLP de 0.016 a 2.5 m3
/h 23 65.18 1501.44
Llave de Corte de ½ ” GLP 90 7.67 690.30
Llave de Corte de ¾ ” GLP 5 8.40 42.00
Llave de Corte de 1 ” GLP 6 14.26 85.56
Llave de Corte de 1 ¼ ” GLP 6 31.00 186.00
Válvula Check 150 psi 1 ¼ ” 1 99.00 99.00
Manómetro de o a 30 psi 1 7.00 7.00
Tanque Estacionario 0.5 m3
6 1200.00 7200.00
TOTAL INCLUIDO IVA 13842.43
De la proforma obtenida podemos mencionar que el costo de los principales elementos
para la instalación centralizada de gas del edificio residencial San Isidro que cuenta con
cinco (5) plantas y veinte y dos (22) departamentos; llegan a un total de trece mil
ochocientos cuarenta y dos dólares con cuarenta y tres centavos, el mismo que como
indica en la proforma original (ANEXO XXI), tiene una validez de quince días.
(Véase además, los planos de la instalación en el ANEXO XXII)
2.12.2. COSTO MANO DE OBRA

Como ya se menciono, se contratara una empresa instaladora certificada “EG-4”,
considerando la contratación de instaladores autorizados para el efecto, la empresa
instaladora, en base al código de trabajo, pagará un sueldo por mes a sus empleados,
mismo que se estimara en función al salario mínimo vital y las categorías de
instaladores autorizados (IG-4, IG-3, IG-2, IG-1), para lo que se observará las
capacidades y requisitos que debe tener cada instalador de acuerdo a la norma
ecuatoriana INEN 2333:2002.
Por otro lado al respecto, también se investigo en la Dirección de Trabajo, en donde
cuentan con tablas que establecen los sueldos y/o salarios a pagar dependiendo de la
profesión y tipos de trabajo, aquí se pudo constatar que no existe rubro establecido para
el pago de instaladores autorizados de gas. Así mismo en el Colegio de Ingenieros
Mecánicos del Azuay “CIMA”, no se ha establecido ningún tipo de salario estándar o
nominal que debe percibir un profesional de esta rama.
Así pues, al no existir salarios establecidos por organismo alguno, es recomendable
considerar estos y sobre todo estimarlos en base a las capacidades de cada categoría de
instalador. En fin el salario quedará conciliado el momento en que se llague a un mutuo
acuerdo de las partes, es importante mencionar que dicho salario no podrá ser menor al
mínimo vital establecido en la ley de trabajo.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Con la realización de esta tesis investigativa, realizada en la zona urbana de la ciudad de
Cuenca, se han podido detectar a través del diagnóstico varias anomalías que afectan a
los habitantes y concretamente a los usuarios de gas doméstico y sus instalaciones.
Debido a que hoy en día al uso de GLP en la ciudad de Cuenca para el sector
residencial, no se la ha prestado la importancia requerida. Y que dentro de las
aplicaciones, los cilindros tienen instalaciones defectuosas y el gas a granel cuenta con
instalaciones relativamente nuevas; son peligros potenciales que ha futuro podrían
agravarse; con lo que es concluyente buscar un mecanismo que minimice los problemas
diagnosticados y sobre todo brinde seguridad a los usuarios.
Este mecanismo, es plantear entonces, una gestión que viabilice la aplicación de GLP en
las instalaciones residenciales; es decir establecer los procedimientos logísticos y de
cálculo, que coadyuven al buen manejo del GLP en la ciudad de Cuenca, y que a su vez
garanticen la seguridad en el almacenamiento, transporte, distribución y consumo de gas
licuado de petróleo.
Para el planteamiento de la gestión, esta tesis establece principalmente autoridad
competente y los organismos de control y fiscalización, como actores que deberán
imponer las disposiciones pertinentes para los procedimientos a seguir al momento de
realizar las instalaciones de GLP en el sector residencial; y que para esto se basarán, y
darán aplicabilidad a las normas y leyes establecidas; pues dentro del planteamiento que
se propone es uno de los factores principales a tomarse en cuenta.
Es recomendable que ésta propuesta arranque con el principal apoyo del Ilustre
Municipio de Cuenca, es decir la aplicabilidad deberá ser ejecutada por ésta entidad,
que a través de una Ordenanza Municipal establezca los parámetros necesarios que
pongan en marcha el proyecto.
Por otro lado, es importante establecer que el eje transversal y principal sobre el cual
deberán transitar e interactuar todos los actores y organismos que se encuentran

involucrados en la aplicación de GLP para la ciudad de Cuenca, es el de tener la
capacidad de integrase unos con otros, es decir trabajar de manera conjunta, de tal forma
que los procedimientos propuestos en éste documento alcancen los objetivos planteados
llegando a los resultados requeridos y que de ninguna manera colapsen debido al
incumplimiento de ciertos organismo o de los mismos usuarios.
Ahora bien, para lograr lo anterior es importante e imprescindible mantener siempre la
capacitación de todos los que estamos inmiscuidos en el desarrollo de la utilización de
GLP en instalaciones residenciales, es decir tanto profesionales como organismos de
control y usuarios, debemos tener conocimiento de causa, de cómo se están realizando
las instalaciones y cuáles son los procedimientos que brindan seguridad al momento de
su ejecución. Pues es la única forma de ser nosotros mismos los fiscalizadores y sobre
todo los veedores de todo el sistema integrado, pues al existir actores con conocimiento,
habrá menos probabilidad de que el uso del gas y las instalaciones sean realizados de
forma defectuosa.
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