Memória de Cálculo Espanhol

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA
SEDE QUITO
FACULTAD DE INGENIERÍAS
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA
Tesis previa a la obtención del Título de: Ingeniero Mecánico
REDISEÑO DEL SISTEMA CENTRAL DE SUCCIÓN EN LA UNIDAD DE

TERAPIA INTENSIVA DEL HOSPITAL CARLOS ANDRADE MARÍN
JIMMY GABRIEL CARTAGENA ANGAMARCA Y
MIGUEL ÁNGEL LLAMUSUNTA RAMÍREZ
DIRECTOR: ING. LUIS ANDRANGO
QUITO – ECUADOR
Julio 2013
DECLARACIÓN
Certifico que el presente trabajo, previo a la obtención del título de Ingeniero

Mecánico ha sido realizado en su totalidad por los señores: Jimmy Gabriel
Cartagena Angamarca y Miguel Ángel Llamusunta Ramírez.
Los conceptos, análisis, cálculos realizados y conclusiones del presente trabajo son
de exclusiva responsabilidad de los autores.
Atentamente
________________________
ING. LUIS ANDRANGO
DIRETOR DE TESIS
DECLARATORIA
Nosotros, Jimmy Gabriel Cartagena Angamarca y Miguel Ángel Llamusunta

Ramírez, declaramos bajo juramento que el trabajo indicado es de nuestra completa
autoría y que no ha sido presentado para ninguna calificación profesional; que
todos los datos, análisis realizados y conclusiones obtenidas, son de nuestra
responsabilidad y que se han consultado todas las referencias bibliográficas
incluidas en el documento.
A través de la presente declaración cedemos nuestros derechos de propiedad

intelectual correspondientes a este trabajo a la Universidad Politécnica Salesiana,
según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su reglamento y por su
normativa institucional vigente.
Quito, 23 de Julio del 2013
_____________________________ ___________________________
Jimmy Gabriel Cartagena Angamarca Miguel Ángel Llamusunta Ramírez

DEDICATORIA
A Dios en primer lugar por permitirme llegar a la culminación de un trabajo que

empezó desde la niñez, llevando de la mano cada uno de mis pasos y mis proyectos.
A mi padre Gabriel, por todo el esfuerzo, dedicación, paciencia y confianza que me

ha mostrado durante todos los años de mi vida, dejándome así grandes lecciones de
progreso y de que en la vida se puede triunfar si así uno se lo propone.
A mi madre Liliana, por ser el pilar fundamental en mi vida, apoyándome

incondicionalmente en cualquiera de mis propósitos, dándome esa voluntad y fuerza
que solo una madre es capaz de transmitir a sus hijos.
A mis hermanas Karen y Melany, que con sus locuras, sonrisas y alegrías han
hecho que esta aventura de ser parte de una familia sea una experiencia maravillosa.
A cada una de las personas que en el transcurso de toda mi vida han hecho que cada
día sea una nueva experiencia, haciendo que valga la pena vivir.
Jimmy Cartagena
A dios por darme la paciencia y la virtud de cumplir mi sueño, a mis padres Elvia y
José por su comprensión, esfuerzo y cariño, a mis hermanos Ana, Isabel y José por
su cariño y apoyo absoluto. A mi esposa Pili y mi nena Ariana por su amor y
paciencia, a Jimmy y a mis verdaderos amigos y a toda mi familia por su apoyo
incondicional.
Miguel Llamusunta
AGRADECIMIENTO
Un profundo agradecimiento a mi familia por la confianza depositada en mi al

darme la posibilidad de demostrar que se puede llevar una gran responsabilidad sin
descuidar una vida personal. Muy agradecido con la Universidad Politécnica
Salesiana, por darme todos los conocimientos requeridos a través de los años para
llega a la culminación de tan grande meta. Un agradecimiento muy sincero a todas
las personas que colaboraron en la realización de este proyecto, de forma especial al
Ing. Luis Andrango, Director del Proyecto de Titulación.
Jimmy Cartagena
Agradezco a dios que está presente en cada respiro y momentos de nuestras vidas.
A mi familia, a mis amigos y a todas las personas que ayudaron para que este
proyecto se haga realidad.
Miguel Llamusunta
ÍNDICE DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN
Página
Planteamiento del problema………………………... I
Justificación………………………………………… II
Alcance……………………………………………... III
Objetivos……………………………………………. IV
Objetivo general…………………………….. IV
Objetivos específicos……………………….. IV
Hipótesis……………………………………………. V
Hipótesis general……………………………. V
Hipótesis específicas………………………… V
Resumen…………………………………………….. VI
Glosario……………………………………………... VII
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
Pagina
Introducción……………………………………………………………..…….. 1
1.1 Vacío…..………………......…...………………………………..…….. 2
1.1.1. Historia de la generación de vacío………………...……………. 2
1.1.2. Definición de vacío……………………………………...……… 4
1.1.3. Consideraciones entre vacío y sobrepresión………………….. 5
1.2 Consideraciones preliminares….....…...………………………..……… 7
1.2.1. Fluidos incompresibles…………………………………..…….. 7
1.2.2. Gases con flujo estacionario y adiabático………….....………. 9
1.2.3. Ecuación general para flujo de gas a través de tubería……… 9
1.2.4. Pérdidas de presión por fricción……………………………..... 12
1.2.4.1. Pérdidas mayores……………………………….. 12
1.2.4.2. Número de Reynolds…..……………………….. 14
1.2.4.3. Longitud equivalente…………………………… 16
1.2.4.4. Pérdidas menores……………………………….. 16
1.2.5. Presión atmosférica………………….…………………...…….. 19
1.2.6. Caudal………….…….…………….…………………....……… 20
1.2.7. Gasto de energía en diferentes grados de vacío…..….……..…… 22
1.2.8. Medición de vacío……...………….….…………………………. 23

1.3. Aplicaciones técnicas del vacío….......……………………………..…… 24
1.3.1. Uso medicinal del vacío………………………….…………..….. 26
1.3.2. Sistema de conducción de vacío medicinal………………….….. 28
1.3.3. Métodos para la obtención de vacío……………………....…….. 33
1.3.3.1. Bombas de desplazamiento positivo………...….. 34
1.3.3.2. Bombas dinámicas………...…………………….. 34
1.3.3.3. Curvas características de una bomba………...…. 35
1.3.4. Parámetros para el cálculo del consumo de vacío….…………… 36
1.3.5. Bombas de vacío……………………………………………….. 37
1.3.5.1. Clasificación de bombas de vacío………….…… 38
1.3.5.2. Descripción………………………...…………… 38
1.3.5.3. Requerimientos de las bombas según NFPA 99... 39
1.3.5.4. Bombas de paletas rotativas……......…………… 39
1.3.6. Tanque de reserva para vacío………...……………………….… 42
1.3.7. Sistema de filtrado………...……………………………….…… 43
1.3.7.1. Filtro bacteriológico………...……………..……. 43
1.3.8. Tuberías y accesorios………...................................…………. 45
1.3.8.1. Uniones soldadas……….....………………..…… 45
1.3.8.2. Localización de tubería………...………….…… 45
1.3.8.3. Soportes…………………………..……..……… 45
1.3.9. Componentes de control………...................................………. 47

1.3.9.1. Cajas de corte…………………………………… 48
1.3.9.2. Válvulas de corte………...………………...…… 49
1.3.9.3. Tomas de pared………...……………….………. 50
1.3.9.4. Vacuómetros……………………………..……… 52
1.3.9.5. Sistemas de alarmas……….......……...………… 53
1.3.10. Equipos………...………………………………………..……….. 54
1.3.10.1. Reguladores de succión………...……………….. 54
1.3.10.2. Canastilla para succión……….....…………..…… 55
CAPÍTULO II
RED ACTUAL DE VACÍO DEL ÁREA DE TERAPIA INTENSIVA DEL

HOSPITAL CARLOS ANDRADE MARÍN
Introducción…………………………………………………………………….. 57
2.1 Organigrama de planteamiento….....…………………………….…….. 58
2.2 Sistemas de vacío de Terapia Intensiva...….....................…...…...…… 59
2.2.1. Determinación de parámetro…………………………………….. 59
2.2.2. Generalidades de las bombas de vacío…………………………… 60
2.2.3. Depósito………………………………………………………….. 61
2.2.4. Red de tubería……………………………………………………. 62
2.2.5. Cálculo de la demanda…………………………………………… 63
2.2.6. Pérdidas de la presión por fricción en tuberías………………….. 66

2.2.7. Pérdidas de volumen a evacuar en el sistema……………………. 77
2.2.8. Características generales del sistema actual de vacío del HCAM. 80
2.2.9. Consumo energético actual…………………………………….. 81
2.2.10. Resultados de la red actual de vacío…………………………….. 81
CAPÍTULO III
REDISENO DE AREA DE TERAPIA INTENSIVA
Introducción……………………………………………………………………… 82
3.1. Organigrama de Planteamiento………………………………………….. 83
3.2. Rediseño de sistema de vacío en terapia intensiva HCAM……………… 84
3.2.1. Cálculo de consumo de la red norte y sur……………………… 84
3.2.2. Detalles de consideración para el rediseño…………………… 88
3.2.3 Cálculos de pérdidas por red de tubería y filtros………………... 92
3.2.4. Equipos Bacteriológico………………………………………… 106
3.2.5. Detalles de pérdidas…………………………………………….. 107
3.3. Diseño del depósito de almacenamiento……………………………….. 108
3.3.1. Deformaciones unitarias……………………………… 112
3.4. Consumo energético rediseño…………………………………………. 115
3.4. Resultados del rediseño…………………………………………………. 115

CAPÍTULO IV
CÁLCULO DE COSTOS
Introducción…………………………………………………………………….. 117
4.1. Cálculo de costos………………………………………………………. 118
4.1.1. Costos directos………………………………………………… 118
4.1.2. Costos indirectos………………………………………………. 120
Conclusiones…………..………………………………………………............ 122
Recomendaciones……………..…….……………………………………… 123
Bibliografía……………..……………………………………………………. 124
Consulta web…………..………………………………………………........... 125

ANEXOS
PLANOS
CÁLCULOS
 Cálculo. Procedimientos de cálculos de pérdidas de presión en tuberías
TABLAS
 TABLA 01. Factores de multiplicación para la conversión de caudales.

 TABLA 02. Factores de multiplicación para la conversión de presiones.
 TABLA 03. Diagrama de MOODY.
 TABLA 04. Pérdidas en accesorios.
 TABLA 05. Densidades y viscosidad de diferentes fluidos.
 TABLA 06. Propiedades del Aire.
 TABLA 07. Constante de los gases, exponente adiabático y relación de presión
critica para los gases seleccionados.
 TABLA 08. Presión barométrica a diferentes alturas.
ANEXOS
 ANEXO 1: Tubería de cobre norma ASTM 88-b.

 ANEXO 2: Manual de instalación.
 ANEXO 3: Datos técnicos reguladores de succión.
 ANEXO 4: Especificaciones del sistema de vacío centralizado de AMICO.
 ANEXO 5: Especificaciones de las bombas BUSCH de vacío.
 ANEXO 6. Fotografías del levantamiento de Sección Terapia Intensiva HCAM.
 ANEXO 7. Datos técnicos sobre filtros HEPA.
 ANEXO 8. Cotizaciones.
ÍNDICE DE ECUACIONES
Página
Ecuación 1.1 Ecuación de Mach (Velocidad de flujo)……… 7
Ecuación 1.2 Velocidad del sonido en gases ideales………… 8
Ecuación 1.3 Ecuación general para flujo de gas…………… 10
Ecuación 1.4 Ecuación para flujo incompresible…………… 11
Ecuación 1.5 Ecuación general en función de la altura……. .. 11
Ecuación 1.6 Ecuación general pérdidas de presión………… 11
Ecuación 1.7 Pérdidas mayores……………………..……..... 12
Ecuación 1.8 Número de Reynolds…………………………… 14
Ecuación 1.9 Caídas de presión………………………………. 15
Ecuación 1.10 Pérdidas menores……….…………………….. 16
Ecuación 1.11 Cálculo de diámetro………………………….. 17
Ecuación 1.12 Cálculo de velocidad….…..…………….….... 18
Ecuación 1.13 Cálculo de caudal…………...………….…….. 20
Ecuación 1.14 Tiempo de evacuación.…….……..………..... 21
Ecuación 1.15 Caudal total………………………………..…. 21
Ecuación 1.16 Caudal real de consumo…...……………..….. 27
Ecuación 1.17 Calculo de acfm……………...………..…….. 37
Ecuación 3.18 Pared delgada……………………..….....…… 109

Ecuación 3.19 Pared gruesa….………………................... 109
Ecuación 3.20 Esfuerzo transversal.………………............. 110
Ecuación 3.21 Esfuerzo longitudinal….………….............. 111
Ecuación 3.22 Deformación unitaria tangencial….……...... 112
Ecuación 3.23 Deformación untaría longitudinal….…........ 112
Ecuación 3.24 Deformación total tangencial….….……....... 113
Ecuación 3.25 Deformación total longitudinal….….……..... 113

ÍNDICE DE FIGURAS
Página
Figura 1.1 Bombas de aire de Von Guericke……….……… 3
Figura 1.2 Experimento de hemisferios de Magdeburgo…... 3
Figura 1.3 Representación gráfica de presión de aire…..….. 5
Figura 1.4 Resistencia al flujo……………………………… 6
Figura 1.5 Definición de gases incompresibles…………….. 7
Figura 1.6 Flujo estacionario y adiabático...………………. 9
Figura 1.7 Ecuación general de flujo………………………. 10
Figura 1.8 Figura rozamiento…………………………….. 13
Figura 1.9 Flujo laminar y turbulento……………………… 14
Figura 1.10 Accesorios que generan pérdidas……….……... 16
Figura 1.11 Relación entre presión y altitud……………… 19
Figura 1.12 Representación de flujo de volumen………….. 20
Figura 1.13 Bombas cilíndricas de pistón……...…………… 24
Figura 1.14 Aplicación técnica de vacío….………………... 25
Figura 1.15 Etapas de un sistema de vacío….……………… 28
Figura 1.16 Esquema del sistema generador de vacío……… 30
Figura 1.17 Esquema de instalación de vacío hospitalario….. 32
Figura 1.18 Clasificación de bombas……………….……… 33

Figura 1.19 Bombas de desplazamiento positivo……...…… 34
Figura 1.20 Bombas dinámicas………..…………………… 35
Figura 1.21 Curva general de una bomba volumétrica……… 36
Figura 1.22 Rangos de presión de bombas de vacío………… 38
Figura 1.23 Descrip. func. bomba de paletas rotativas…. 40
Figura 1.24 Depósito de almacenamiento………...……….. 42
Figura 1.25 Eficiencia de filtros HEPA…...………………. 43
Figura 1.26 Conformación de materiales HEPA…...……… 44
Figura 1.27 Distancia entre tuberías…...…………………… 46
Figura 1.28 Soportería de aluminio……...…………….…… 47
Figura 1.29 Cajas de corte……………………………..…… 48
Figura 1.30 Válvulas de corte………………………………. 49
Figura 1.31 Toma de pared Chemetron…………….……..... 51
Figura 1.32 Altura recomendada para tomas de gases……... .. 51
Figura 1.33 Vacuómetros…………………………………... ... 52
Figura 1.34 Alarma para diferentes gases………….…..…… 53
Figura 1.35 Regulador de succión……………….....……….. 55
Figura 1.36 Frasco para vacío 2L…………………………….. 55
Figura 2.37 Desarrollo del capítulo II……………………….. 58
Figura 2.38 Pantalla indicando nivel de vacío………………. 60
Figura 2.39 Placa de bomba BUSCH………………………… 61

Figura 2.40 Sistema centralizado de vacío……………………. 61
Figura 2.41 Curva de bombas de vacío………………………. 65
Figura 3.42 Desarrollo del capítulo III……………………….. 83
Figura 3.43 Factor de diversificación……………………….. 86
Figura 3.44 Grafica de consumos por grupo………………… 87
Figura 3.45 Curva de bombas de vacío BECKER….……….. 91
Figura 3.46 Figura velocidad vs diámetro...………………….. 93
Figura 3.47 Esfuerzos sobre un cilindro pared delgada.…….. 110
Figura 3.48 Representación de esfuerzo transversal………… 110
Figura 3.49 Representación de esfuerzo longitudinal………… 111

ÍNDICE DE TABLAS
Página
Tabla 1-1. Valores de rugosidad para tuberías……….…… 13
Tabla 1-2. Régimen de flujo………………………….…... 15
Tabla 1-3. Resistencia al caudal ocasionada por accesorios.. 17
Tabla 1-4. Designación estándar de colores……………...... 26
Tabla 1-5. Consumo de gases medicinales……………...... 27
Tabla 1-6. Distancia según norma NFPA 99 para soportería 46
Tabla 1-7. Válvula de bola tres cuerpos por ¼ vuelta...….. 50
Tabla 1-8. Hoja de datos vacuómetros………………...….. 52
Tabla 2-9. Cuadro de levantamiento sección sur……...….. 62
Tabla 2-10. Cuadro de levantamiento sección norte…...….. 63
Tabla 2-11. Cálculo de demanda requerida…….……...….. 64
Tabla 2-12 Cuadro consumos semanales por cama…...….. 67
Tabla 2-13. Fuentes de investigación….…….……...….. 67
Tabla 2-14. Cuadro de velocidades sección sur……………. 68
Tabla 2-15. Cuadro de velocidades sección norte…………. 69
Tabla 2-16. Reynold sección sur……………………….…... 70
Tabla 2-17. Reynold sección norte…………………….…... 70
Tabla 2-18. Factor de fricción sección sur…………….…... 71

Tabla 2-19. Factor de fricción sección norte………….…... 71
Tabla 2-20. Pérdidas sección sur…………………….…... 73
Tabla 2-21. Pérdidas sección norte………………….…... 74
Tabla 2-22. Pérdidas de presión sección sur………….…... 75
Tabla 2-23. Pérdidas de presión sección norte……….…... 76
Tabla 2-24. Pérdidas de presión general…………….…... 77
Tabla 2-25. Volumen en tuberías sección sur…………... 78
Tabla 2-26. Volumen en tuberías sección norte…….…... 79
Tabla 2-27. Parámetros del sistema de funcionamiento….... 80
Tabla 3-28. Unidades de medida de vacío…….……...….. 84
Tabla 3-29. Referencia para tomas por área………….…... 85
Tabla 3-30. Calculo de consumo para el rediseño…….…... 89
Tabla 3-31. Calculo velocidad de succión 1………….……. 93
Tabla 3-32. Calculo velocidad de succión 2………….……. 93
Tabla 3-33. Cuadro consumo semanal por cama……….... 94
Tabla 3-34. Cuadro de velocidades sección sur……….…... 95
Tabla 3-35. Cuadro de velocidades sección norte…….…... 96
Tabla 3-36. Reynolds rediseño sección sur...………….…... 97
Tabla 3-37. Reynolds rediseño sección norte..……….…... 97
Tabla 3-38. Factor de fricción rediseño sección sur……... 98
Tabla 3-39. Factor de fricción rediseño sección norte….... 98

Tabla 3-40. Pérdida en rediseño sección sur………….…... 99
Tabla 3-41. Pérdida en rediseño sección norte……….…... 100
Tabla 3-42. Pérdidas de presión rediseño sección sur…….. 101
Tabla 3-43. Pérdidas de presión rediseño sección norte…... 102
Tabla 3-44. Pérdida de presión general……………...…... 103
Tabla 3-45. Volumen de red en rediseño sección sur……... 104
Tabla 3-46. Volumen de red en rediseño sección norte…... 105
Tabla 3-47. Propi. acero inoxidables AISI 1010105.……… 108
Tabla 3-48. Valores de espesor de plancha….…….......... 114
Tabla 4-49. Materiales requeridos en rediseño…….…...... 118
Tabla 4-50. Costos del material…………………………... 119
Tabla 4-51. Costos de mano de obra……………………... 120
Tabla 4-52. Costos directos totales……………….………... 120
Tabla 4-53. Costos materiales indirectos…………………... 120
Tabla 4-54. Costo total del proyecto……………..………... 121

Planteamiento del problema
Tomando en cuenta que en el país se ha dado un importante crecimiento en lo que a

salud social se refiere, las demandas en los hospitales públicos han crecido
excesivamente y por lo tanto se ve la necesidad de actualizar todos los sistemas
tanto en la mano de obra como de los sistemas de operación. Debido a esto se
observa un gran requerimiento en una parte muy importante dentro de un hospital
referente al saneamiento del medio ambiente que es la producción de vacío con
fines medicinales ya sean estos: limpieza de vías respiratorias, drenajes generales de
sangre, secreciones, limpieza de heridas en cirugía y limpieza del campo de trabajo,
el cual se produce por medio de bombas existentes en el área de Terapia Intensiva
del Hospital Carlos Andrade Marín, pero debido al constante aumento de pacientes
en el área, produce que las alarmas se activen constantemente, lo cual ha estimulado
a un rediseño.
I
Justificación
La investigación y búsqueda de un procedimiento adecuado surge de la

observación de un funcionamiento inadecuado de las bombas al momento de un
abastecimiento integral de todo el área de terapia intensiva lo que produce una
constante activación de las alarmas, haciendo que se conviertan en problemas que
se muestran a diario sobre el sistema de vacío; la solución más adecuada que se
encontró para evitar que las alarmas del sistema sigan activándose, es el rediseño de
todo el sistema en el área, el cual consta de la bomba, filtros, sistemas de control,
puntos de supervisión, el sistema de conducción, sistemas de anclaje, etc. Además
se analizarán la existencia de fugas en la red, pérdidas provocadas por un mal
diseño, tiempo de vida útil de los accesorios internos que puedan incidir sobre el
sistema. Con este trabajo se planteará ideas y los procedimientos necesarios que
pueden ser implementados en el hospital para la mejora y beneficio de la
institución.
El proyecto se basa en un adecuado rediseño para generar la mínima cantidad de

pérdidas posibles y la mayor eficiencia.
II
Alcance
El rediseño que se presenta es para demostrar la instalación, sistema y la bomba que

se debería utilizar o si la existente actual con una capacidad de succión de 180 cfm
y 745 mm Hg es suficiente para abastecer el incremento de la demanda en el área de
terapia intensiva, el material que se necesitara en la línea, la capacidad de la tubería,
válvulas y accesorios, también el sistema de control de la línea.
Para el rediseño se tomará en consideración la existencia de un promedio de 38

camas con 114 tomas de pared específicamente para el sistema de succión.
Teniendo en cuenta que el mínimo de vacío que debe tener la válvula más alejada
del sistema es de 300 mm Hg (12 in Hg) con un activación de las alarmas a los 380
mm Hg (15 in Hg), de acuerdo a la norma NFPA 99 para una operación adecuada
de los equipos a instalarse, además de una demanda aproximada de 60 lts/min.
El rediseño propuesto estará orientado a dar una óptima solución en una posterior
remodelación con la elaboración de planos, análisis de las perdidas y de las caídas
de presión, además se trata de optimizar al máximo el rendimiento de la bomba que
se seleccionará o analizará.
III
Objetivos
Objetivo general
 Rediseño del sistema central de succión en la Unidad de Terapia Intensiva

del Hospital Carlos Andrade Marín.
Objetivos específicos
 Conocer en detalle el funcionamiento y las variables que intervienen en el

rediseño del sistema (línea) de vacío.
 Calcular las pérdidas generadas por el sistema existente y su mejora con el
nuevo diseño.
 Verificar si la bomba utilizada actualmente es la adecuada o se necesita la
selección de una nueva bomba.
 Seleccionar los elementos y materiales adecuados para el nuevo diseño.
 Elaboración de planos del sistema existente y del nuevo diseño.
IV
Hipótesis
Hipótesis general
 El rediseño permitirá el abastecimiento adecuado de vacío medicinal en el

área de terapia de una forma que la demanda quede completamente cubierta
bajo las consideraciones de la norma NFPA 99.
Hipótesis Específica
 Los elementos de funcionamiento del sistema estarán debidamente

seleccionados y evitando problemas que interfieran con la generación de
vacío.
 Las pérdidas con las que se diseñará son permisibles para un Área de
Terapia Intensiva basada en la normas NFPA 99 que definen cada lugar con
una cantidad específica de vacío medicinal.
 El rediseño permitirá comprobar si la bomba de 10 hp instalada es suficiente
para un abastecimiento primario de 114 tomas de pared para vacío.
 Los materiales de tuberías deberán ser instalados totalmente en cobre
electrolítico y sin costura según la norma ASTM B-88, al igual que los
accesorios y demás se basaran en la norma NFPA 99.
V
RESUMEN
El presente trabajo tiene por objetivo principal dar a conocer como se realiza un
rediseño mecánico del sistema de conducción de vacío para el área de terapia
intensiva del Hospital Carlos Andrade Marín.
Inicialmente se dan a conocer las propiedades del aire y sus condiciones en las que
se encuentra interviniendo en el sistema. Luego se pasa a detallar las ecuaciones
que serán necesarias para la obtención clara de datos utilizables en el desarrollo del
proyecto y todos los accesorios junto con los equipos que se incluyen dentro del
sistema, que se muestran estandarizados con lineamientos en las normas NFPA.
Se procede con la obtención de datos de las instalaciones actuales, planos de

recorrido de tuberías, normas empleadas en las actuales condiciones de la red y el
uso de los elementos matemáticos para los cálculos tanto de pérdidas de presión
como de caudal.
Una vez conocido la situación actual de la red, se procede con los parámetros
técnicos de un rediseño adecuado para dicho sistema de vacío, datos que incluyen:
condiciones de ubicación geográfica del equipo, instalaciones con tuberías
debidamente analizadas, reducción de pérdidas de presión y caudal al mínimo,
control de flujo para mantenimiento, un equipo con una generación suficiente para
una demanda total del área de terapia intensiva.
El proceso continúa con una selección técnica de los equipos que intervendrán en la
nueva red, la implementación especifica de la norma que se manejará, junto con
manuales de instalación de tuberías, siguiendo parámetros específicos para los
mismos.
Finalmente se realiza un análisis de costos directos e indirectos para obtener un

presupuesto estimado de lo que costaría la implementación del proyecto.
VI
GLOSARIO
Viscosidad.- Es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales.
Densidad.- Es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa contenida en un

determinado volumen de una sustancia.
Numero de mach.- Es una medida de velocidad relativa que se define como el

cociente entre la velocidad de un objeto y la velocidad del sonido en el medio en
que se mueve dicho objeto.
Numero de Reynolds.- Es un número adimensional utilizado en mecánica de

fluidos, diseño de reactores y fenómenos de transporte para caracterizar el
movimiento de un fluido.
Esfuerzo transversal.- Combinación de las fuerzas de tracción y de compresión

que se desarrollan en la sección transversal de un elemento estructural para resistir
una fuerza transversal.
Esfuerzo longitudinal.- Es el esfuerzo interno o resultante de las tensiones

perpendiculares (normales) a la sección transversal de un prisma mecánico.
Constante de gases.- Es una constante física que relaciona entre sí diversas

funciones de estado termodinámicas, estableciendo esencialmente una relación
entre la energía, la temperatura y la cantidad de materia.
Factor de fricción Darcy.- Es una ecuación empírica que relaciona la pérdida de

carga hidráulica (o pérdida de presión) debido a la fricción a lo largo de una tubería
dada con la velocidad media del flujo del fluido.
By pass.- Se refiere, en general, a una derivación, desvío o cortar una ruta
Módulo de elasticidad.- Es un parámetro que caracteriza el comportamiento de un

material elástico, según la dirección en la que se aplica una fuerza.
VII
Deformación tangencial.- Deformación lateral de un cuerpo causada por un
esfuerzo cortante, que se define como la tangente del ángulo de distorsión de la
deformación. También llamada deformación por cizallamiento, distorsión angular
unitaria.
Deformación Longitudinal.- Es cuando un cuerpo se dilata, este lo hace en todas

direcciones y sentidos.
Velocidad del sonido.- Es la dinámica de propagación de las ondas sonoras. En la

atmósfera terrestre es de 343 m/s (a 20 °C de temperatura, con 50% de humedad y a
nivel del mar). La velocidad del sonido varía en función del medio en el que se
trasmite. Dado que la velocidad del sonido varía según el medio, se utiliza el
número Mach = 1 para indicarla.
Peso específico.- Se le llama Peso específico a la relación entre el peso de una

sustancia y su volumen.
NPT.- Estándar para roscas cónicas se utiliza en tubos roscados y accesorios.
NFPA.- (National Fire Protection Association) (Asociación Nacional de Protección

contra el Fuego) es una organización creada en Estados Unidos, encargada de crear
y mantener las normas y requisitos mínimos para la prevención contra incendio,
capacitación, instalación y uso de medios de protección contra incendio, utilizados
tanto por bomberos, como por el personal encargado de la seguridad.
CGA.- Color Graphics Adapter (Adaptador de Gráficos de Color).
AIA.- Asociación profesional nacional de arquitectos.
Deformación tangencial.- Deformación lateral de un cuerpo causada por un

esfuerzo cortante, que se define como la tangente del ángulo de distorsión de la
deformación. También llamada deformación por cizallamiento, distorsión angular
unitaria.
Deformación Longitudinal.- Es cuando un cuerpo se dilata, este lo hace en todas

direcciones y sentidos.
VIII
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
Introducción
Los sistemas de vacío o de succión han sido desde la antigüedad un tema de mucha
trascendencia ya que son de gran utilidad para las pequeñas y grandes industrias,
además han evolucionado de tal manera que es importante en la parte medicinal y en
la criogenia. En este capítulo se detalla una breve historia sobre la generación de
vacío, como y donde nació la idea, al igual su definición y las consideraciones que se
debe tener para la utilización, también se presentan conceptos básicos y
fundamentales, las diferentes leyes y ecuaciones que se utilizaran en los distintos
cálculos, métodos, formas de obtención y generación de vacío que deben ser
tomados muy en cuenta para el diseño e implementación de los tipos sistemas
existentes. Además de una breve introducción al uso del vacío para fines medicinales
que es el objetivo principal de este proyecto.
1
1.1. Vacío
1.1.1. Historia de la generación de vacío
Los egipcios y los chinos, con el invento del fuelle con válvulas para inyectar aire a
los hornos, hacían vacío sin saberlo: al abrir el fuelle, se llenaba de aire por el vacío
que se provocaba dentro de éste.
Volviendo tiempo atrás hasta el momento en que apareció la primera bomba de aire.
En el siglo XVII, Otto Von Guericke hizo una contribución importante a la ciencia
con su invención de la bomba de aire, considerada como una de las cuatro
invenciones del siglo (los otros inventos fueron: el telescopio, el microscopio y el
reloj de péndulo).
Von Guericke adaptó en 1640 a un tonel de madera una bomba de agua, después lo
llenó con agua y lo clausuró. Con la ayuda de varios hombres procedió a sacar el
agua. El bombeo se prolongó después de vaciado el tonel, lo que causó la
precipitación del aire a través de los poros de la madera. Este suceso lo motivó a
ocuparse en otro experimento: la fabricación de una esfera de cobre mostrado en la
figura (1-1), a la que se le podía colocar una bomba. Omitió el agua y bombeó
directamente el aire. Cuando había extraído aparentemente todo el aire, la esfera se
deformó de manera repentina (sufrió un efecto de compresión) debido a la presión
atmosférica.
A partir de estos experimentos llegó a crear la bomba de aire. Esta era esencialmente
igual a una bomba de agua y tenía válvulas manuales. Contaba con una construcción
más cuidadosa ya que estaba herméticamente sellada alrededor del cilindro y las
válvulas. En principio, la única diferencia entre tales bombas para crear vacío y las
usadas para extraer agua es que el trabajo se realiza jalando en lugar de empujando,
con una correspondiente secuencia de válvulas.
2
Fig.1-1. Bombas de aire de Von Guericke usada en la demostración en Berlín y
Magdeburgo.1
El experimento más famoso de Von Guericke fue el llamado de Los hemisferios de

Magdeburgo, figura (1-2), que consistía en un par de semiesferas unidas y dentro de
ellas se hacía el vacío. La esfera así formada era separada con gran dificultad por un
equipo de ocho caballos en cada lado. Este experimento fue presentado ante un
pequeño grupo de espectadores cerca de Reichstag, aproximadamente en 1654.
Tiempo después el espectáculo se presentó ante el emperador y su corte y alcanzó tal
fama que se llevó en exhibición por toda Europa.
Fig.1-2. Experimento de hemisferios de Magdeburgo2
1
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/131/htm/sec_8.htm
2
3
Durante largo tiempo, las bombas de vacío no fueron llamadas bombas de vacío.
Von Guericke las llamaba jeringas; Boyle, máquinas neumáticas; después el término
de bomba de aire fue establecido.
En términos generales, la historia del desarrollo de las bombas de vacío puede ser
trazada como sigue: primero, se realizó la modificación de las bombas de agua
existentes con pistones y válvulas, las cuales dejaron de utilizarse a finales del
siglo XIX. Entonces se volvió a un concepto más primitivo de bombas de pistón de
mercurio líquido. Después se estableció el uso de bombas mecánicas rotatorias,
seguidas de adaptaciones de bombas de vapor, turbo maquinaria, por último, de
bombas basadas en fenómenos de ionización, combinación química y adsorción
criogénica.
1.1.2. Definición de vacío
Se puede decir que el vacío puede estar definido por la ausencia completa de aire u
otros gases existentes en el interior de un espacio determinado.
Esta ausencia del aire o de un gas en el interior reduce la presión atmosférica

existente a valores próximos al cero absoluto, creando una diferencia de presión
entre el interior y el exterior del mismo.
Por ejemplo, si se disminuye la presión en un recipiente cerrado, evacuando el aire

de su interior, se crea vacío, y por consiguiente, existirá una diferencia de presión
entre el interior y el exterior del recipiente, generando la presión exterior una fuerza
sobre las paredes del mismo, que será mayor cuanto menor presión haya en su
interior.
4
1.1.3. Consideraciones entre vacío y sobrepresión
Tanto la neumática convencional de sobre presión como la técnica de vacío, están

basadas en la circulación de aire desde las zonas de presión más altas hacia las zonas
de presión más bajas (diferencia de presiones figura 1-3).
Fig.1-3. Representación gráfica de los márgenes de presión de aire3
Por esta razón, la interdependencia y las leyes físicas entre flujo, presión y fuerza
que rigen el comportamiento del aire en las aplicaciones de vacío son exactamente
las mismas que en las aplicaciones convencionales, aunque con ciertas
“peculiaridades”; por ejemplo:
 Se puede decir que, en el caso de vacío, el flujo es “opuesto” ya que el aire

fluye desde zonas a presión atmosférica (presión más alta) a zonas de
depresión o presión de vacío (presión más baja).
 La diferencia de presión siempre es limitada
3
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx
5
Adquieren mayor importancia en vacío aspectos como:
 Resistencia al flujo
 Volúmenes muertos o innecesarios que hay que evacuar o que tienen que
reducirse al mínimo, figura (1-4).
Fig.1-4. Resistencia al flujo y volumen muerto en tubería.4
Estos dos últimos factores presentan un cierto nivel de controversia, puesto que unas
conducciones de mayor sección nos ofrecen menores resistencias al flujo, pero, por
el contrario, aumentan el volumen que hay que evacuar, lo que también le suman
distancias considerables de tuberías que hacen que se generen más perdidas, por lo
que un equilibrio adecuado entre estos dos conceptos es de suma importancia.
Hay que tener en cuenta también que cuando se habla de técnica del vacío, se está
hablando de una parte considerable de la energía disponible en las aplicaciones de la
neumática convencional, lo que significa un gran uso dentro de la industria y campos
demasiados extensos como son la automatización, la industria alimenticia y la
referente a la hospitalaria.
En resumen: se debe reducir las caídas de presión al mínimo que en los casos de
vacío medicinal son aceptables hasta 5 in Hg para perdidas, pero sin crear volúmenes
a evacuar excesivamente grandes, puesto que esto supondrá un coste de tiempo y
energía (mayor caudal de succión).
Teniendo claro que son dos factores importantes se busca relacionarlos en forma
directa a ecuaciones específicas para cada uno.
4
http://notaculturaldeldia.blogspot.com/2010/09/golpe-de-ariete-la-onda-de-presion-que.html
6
1.2. Consideraciones preliminares
Cuando se hace el estudio de gases medicinales para un hospital estos deben ser
considerados como: incompresibles, ideales, adiabáticos y de flujo estacionario.
1.2.1 Fluidos incompresibles
Fig.1-5. Definición de gases incompresibles.5
Para las instalaciones de forma práctica se tiende a considerar el flujo de gases como
incompresibles figura (1-5), para lo cual debe cumplir las siguientes condiciones
principales: cambios de densidad y número de Mach bajos.
Aquellos flujos donde las variaciones de densidad son insignificantes se denominan

incompresibles, por lo general los cambios en la densidad no deben superar el 5%.
También se puede considerar como incompresible a un fluido si su velocidad es

pequeña en relación a la velocidad del sonido del fluido, la relación de la velocidad
del fluido versus el sonido se lo conoce como numero Mach, es decir:
(Ecuación 1.1)6
5
http://blog.gmveurolift.es/?p=325
6
CENGEL, Yunus, “Mecánica de fluidos”, 2006, Primera edición, p. 616
7
M = Número Mach (Adimensional)
V = Velocidad del flujo (m/s)
C = Velocidad del sonido (m/s)
Nota: Las unidades pueden estar en cualquier sistema pero deben ser las mismas
para su simplificación ya que el número de Mach es adimensional.
Note que la velocidad del sonido depende del medio en que se propaga la onda
infinitesimal de presión. Considerando los gases medicinales como ideales la
velocidad del sonido será distinta para cada uno de ellos y la cual se hallará mediante
la siguiente ecuación:
(Ecuación 1.2)7
Dónde:
= Velocidad del sonido (m/s)
= Constante de gases que tienen valor fijo para gases ideales. (kJ/kg.K°)
= Razón de calores específicos. (Adimensional)
= Temperatura absoluta de trabajo. (K°)
Los cambios de densidad son solamente en el orden del 2% del valor medio, para
valores de M< 0.3. Así, los gases que fluyen con M< 0.3 se pueden considerar como
incompresibles: un valor de M = 0.3 en el aire bajo condiciones normales
corresponde a una velocidad de aproximadamente 100 m/s.
7
CENGEL, Yunus, “Mecánica de fluidos”, 2006, Primera edición, p. 616
8
1.2.2. Gases con flujo estacionario y adiabático
En mecánica de fluidos se suele utilizar el término estacionario y uniforme. Un flujo

es considerado como estacionario cuando no hay cambio de propiedades en un punto
del mismo con respecto al tiempo, figura (1-6).
Fig.1-6. Flujo estacionario y adiabático8
Se considera que las diferencias entre la temperatura del ambiente (25 °C) y la de
trabajo (20°C) son bajas, el flujo de los gases medicinales se puede considerar como
adiabáticos, es decir que se asume que no hay una variación en la gradiente de
temperatura en la superficie de la tubería.
1.2.3. Ecuación general para el flujo de gas a través de tuberías
Los gases se miden usualmente en términos volumétricos, más que por peso; sin
embargo, las relaciones de energía usadas en la obtención de la fórmula fundamental
para el flujo de fluidos compresibles se presentan más fácilmente cuando se
considera un peso dado de fluido. Posteriormente se introducen los factores de
conversión de peso a volumen.
8
http://es.wikipedia.org/wiki/Reactor_qu%C3%ADmico
9
En la siguiente derivación de la ecuación fundamental para el flujo de un fluido
compresible a través de tubería el primer paso es aplicar la ley de conservación de la
energía, balanceando solamente la energía mecánica, figura (1-7).
A lo largo de la longitud arbitraria de tubería seleccionada, el balance de energía

mecánica por unidad de peso del fluido que escurre se define a continuación:
Fig.1-7. Ecuación general de flujo 9
Donde los subíndices 1 y 2 designan las condiciones en las secciones de entrada y de

salida, respectivamente.
: Energía potencial por unidad de peso de fluido, debida a su posición, medida por
su altura por encima de un nivel de referencia asumido. (m)
: Energía mecánica exigida para pasar la unidad de peso de fluido a través de la
sección. (m)
: Presión absoluta del fluido que escurre. (N/m2)
: Peso específico del fluido (N/m3)
9
http://www.fotolog.com/pety18rbf/63307239/
10
: Energía cinética por unidad de peso del fluido. (m)
: Velocidad del fluido en la sección. (m/s)
: Aceleración debida a la acción gravitatoria. (m/s2)
: Trabajo (energía) mecánico desarrollado por la unidad de peso de fluido en

vencer la resistencia cortante de la fricción entre las secciones de entrada y salida del
tramo considerado, codos, intersecciones, reducciones, válvulas, etc. (m)
A partir del balance de energía de la ecuación 1.3 se pueden derivar ecuaciones para
diferentes condiciones de flujo.
Para flujo incompresible se tiene = = la ecuación queda expresada de la

siguiente manera:
Dónde:
= variación de la presión debido a la aceleración del fluido o pérdida

de energía cinéticas, si la velocidad se mantiene constante en cierto tramo de la
tubería la caída de presión será nula. (Pas)
= Cambio de la presión hidrostática. Siempre que hay un cambio de

elevación o de inclinación de la tubería con respecto al plano horizontal. Dentro de
un diseño de un hospital se considera que los cambios en alturas son mínimos por lo
que la caída de presión seria insignificante. (Pas)
11
= Son las pérdidas producidas por la fricción en la tubería y los accesorios
que en esta influyen. (Pas)
1.2.4. Pérdidas de presión por fricción
1.2.4.1. Pérdidas Mayores
El flujo de los fluidos en tuberías esta siempre acompañada del rozamiento de las
partículas entre sí y con las paredes de la misma figura (1-8). La ecuación general de
pérdidas de presión en tuberías fue estudiada por Darcy y se expresa de la siguiente
manera:
10
Dónde:
s= Perdidas de presión (m)
= Longitud de la línea (m)
= Velocidad del flujo (m/s)
= Diámetro interior de la tubería (m)
= Gravedad (m/s2)
= Factor de fricción Darcy (Adimensional)
La altura de presión puede expresarse en términos de la altura de columna de fluido

equivalente llamada pérdida de carga hL.
10
http://www.cuevadelcivil.com/2011/04/la-resistencia-en-tuberias.html
12
Fig.1-8. Gráfica de rozamiento de fluido en tubería interna11
En esta ecuación aparece un factor de fricción cuya forma de cálculo viene dado por
varias ecuaciones o por el uso del diagrama de Moody (AnexoTabla 03),
conociendo la rugosidad relativa (Ɛ/D) tabla (1.1) y el número de Reynolds.
Tabla.1-1. Valores de rugosidad para tuberías comerciales nuevas.12
11
http://dc202.4shared.com/doc/nSN91Dmz/preview.html
12
CENGEL, Yunus, “Mecánica de fluidos”, 2006, Cuarta edición, p. 341
13
1.2.4.2. Número de Reynolds (Re)
Es un número adimensional que se obtiene como resultado de relacionar

características del fluido, del ducto y del flujo, figura (1-9). Es ampliamente
utilizado en todos los campos de la fluido dinámica y también se lo puede utilizar
para identificar tres de los regímenes de flujo que se presentan en la inmensa
mayoría de los procesos industriales.
Fig.1-9. Flujo laminar y turbulento. 13
Para la succión se indica que el flujo debe estar en el área turbulenta (Re > 4000;
Vmax => 100 m/s), de esta forma las partículas de aire pueden tener la suficiente
velocidad para estar en un estado de succión
Una propiedad notable de este número es que, aun sin necesidad del uso de los
valores que adopten cada una de las magnitudes que intervienen en su formulación,
un determinado valor de Re indica un tipo de Régimen de Flujo, salvo condiciones
especialísimas.
Se lo define como:
14
: Diámetro de tubería (m)
: Velocidad promedio (m/s)

13
http://juandelacuerva.blogspot.com/2007/03/turbulencias.html
14
MOTT, Robert, “Mecánica de fluidos aplicada”, 1996, Cuarta edición, p. 223.
14
= Viscosidad cinemática (m2/s)
El número de Reynolds nos da la característica de saber el régimen de flujo que se

puede dar en nuestro sistema:
Una vez que se conoce el régimen de flujo se puede hallar el factor de fricción con
las ecuaciones que se muestran en la tabla (1-2):
Tabla.1-2. Régimen de flujo.15
Con estos datos ya se puede obtener las pérdidas de presión de un sistema de

conducción de un fluido:
16
: Caída de presión (Pas)
: Perdidas por fricción (m)
: Densidad del fluido (kg/m3)
: Aceleración de la gravedad (m/s2)
15
CENGEL, Yunus, “Mecánica de fluidos”, 2006, Cuarta edición, p. 330.
16
DAVILA, Baz, “Mecánica Aplicada”, 2000, Universidad de Huelva, p. 9.
15
1.2.4.3. Longitud equivalente
Existe un parámetro importante que simplifica el trabajo cuando las redes son
demasiado extensas y su cálculo manual de accesorios que lo componen se vuelve
demasiado complicado, por esta razón se utiliza el método de “Longitud
Equivalente”, el método consisten en que a una sección de tramo de tubería del
mismo diámetro se aumenta su longitud en un 20%, esto considera como tal
accesorios incluidos en esa línea y simplifica el trabajo de cálculo de ingeniería sin
afectar los cálculos.
1.2.4.4. Pérdidas menores
Las pérdidas menores son todos los accesorios que se incluyen en el sistema como
codos, válvulas, juntas flexibles, tees, reducciones, entradas, salidas, figura (1-10). Y
estas se expresan en términos de coeficientes de pérdidas kL.
17
Fig.1-10. Accesorios que generan pérdidas menores. 18
17
18
http://todosobrelasvalvulas.blogspot.com/2010_12_01_archive.html
16
Estas pérdidas también se pueden determinar cómo fricción y son un compendio a
perdidas mayores producidas por la longitud de la tubería.
Las pérdidas debido a los accesorios y en las variaciones con respecto al diámetro
han sido estudiadas en laboratorios y publicadas en la web. (Anexo Tabla 04)
Las pérdidas son una equivalencia en metros que afectan al sistema, la Tabla (1-3)
muestra estas equivalencias:
Tabla.1-3. Resistencias al caudal ocasionada por accesorios. 19
Una ecuación empírica para dimensionar las tuberías de gases medicinales es la que
viene dada por el autor Eduardo Lázaro:
[ ] 20
19
HESSE Stefan, “Aire comprimido, fuente de energía”, FESTO, Alemania, 2002, p. 70
20
LAZARO, Eduardo, “Gases Medicinales”, Bioediciones, Argentina, 2008, p. 71
17
Dónde:
= Diámetro interior de la tubería en mm
= Velocidad del fluido en m/s
= Caudal total (m3/h)
= Presión de trabajo a la que se somete a la tubería (bar)
Dicha expresión según la fuente citada fue definida de forma experimental y para lo
cual también da ciertos datos en relación a velocidad y presión. Según el libro
“Gases Medicinales” de Eduardo Lázaro, se recomienda, cuando son usos de gases
medicinales la velocidad del fluido no exceda los 15 m/s y se trabaje a 8 m/ s, pero
en el caso de succión se trabaja con una velocidad de 100 m/s y una depresión de
0.65 bar, esto no es una norma general ya que los equipos pueden generar una mayor
depresión, pero se lo toma como una referencia para la aplicación de la fórmula para
cálculo de tuberías.
De igual manera conociendo los parámetros del diámetro y el caudal que fluirá por el
mismo podemos conocer la velocidad del flujo a la que se encuentra circulando por
la tubería, con la siguiente ecuación:
21
Dónde:
= Velocidad del flujo circulante (m/s)
= Caudal que fluye por tramo de tubería (m3/h)
= Área de sección de tubería circular (m2)
21
18
1.2.5. Presión atmosférica
Fig.1-11. Relación entre presión y altitud22
Si se imagina la atmósfera compuesta por diferentes capas, resulta evidente, que

cada una de ellas descansa sobre la otra hasta alcanzar la superficie terrestre y sobre
ella, percibiremos el resultado de estas cargas sucesivas, que conocemos como
presión atmosférica y que es la fuerza que el aire ejerce sobre cada cm² de la
superficie terrestre por efecto de la fuerza de gravedad. Tal como vemos es la figura
(1-11).
Naturalmente, hay que tener en cuenta que nuestro planeta está en constante
movimiento sobre sí mismo y alrededor del sol, en consecuencia, cabe imaginar una
serie de variaciones en las capas de aire, que se manifiestan como variaciones de la
presión. No obstante, su valor podemos establecerlo al nivel del mar y con una
temperatura de 20°C en: 101,3 Kpa o (760 mm Hg).
22
http://www.ecured.cu/index.php/Archivo:PRESION_atm1.png
19
1.2.6. Caudal
Se define como “Caudal” al volumen de gas que fluye en la unidad de tiempo a

través de la entrada de una bomba, dispositivo o sistema de bombeo, figura (1-12).
Las unidades son: m3/s; l/min; pie3/min.
Fig.1-12. Representación de flujo de volumen de un gas en una tubería23
En las bombas de vacío dicho caudal varía con la presión y temperatura, según sea el
principio de funcionamiento y las características constructivas particulares. Existen
curvas típicas para cada tipo de bombas, pero la curva de velocidad de una máquina
particular debe ser suministrada por su fabricante.
Para el cálculo de los flujos existentes en las tuberías juntos con los datos anteriores
se calcula el factor de perdida para la ecuación Darcy tal como lo muestra la
siguiente expresión:
(Ecuación 1.13)24
= Caudal (m3/s)
= Velocidad del flujo (m/s)
= Área de sección de tubería (m2)
23
http://www.directindustry.es/prod/fci-fluid-components/acondicionadores-de-flujo-para-medicion-
de-caudal-7331-88424.html
24
DULHOSTE, Jean, “Mecánica de fluidos, flujo en sistema de tuberías”, ULA, p. 02
20
Todos los datos son conocidos, por lo general el caudal viene dado por los equipos
en su capacidad y lo que se tiene son volúmenes de evacuación, obteniéndolos por
medio de la sección de tubería y el producto con la longitud equivalente, donde se
obtiene así un tiempo a determinar para dejar el sistema nuevamente con el flujo
necesario.
Con le ecuación anterior se puede determinar el tiempo que suele ocupar la bomba,
para dejar el sistema en condiciones de operación, lo cual se deduce con la siguiente
expresión:
(Ecuación 1.14)25
= Caudal (m3/s)
= Volumen a evacuar del sistema (m3)
= Tiempo de evacuación (min)
Considerando que el factor más importante que se debe tener en cuenta en una
instalación de gases es la capacidad total del sistema de bombeo o en este caso del
sistema de succión, se toma la capacidad de los equipos, tuberías y accesorios que
influyan sobre este sistema.
Q TOTAL = Q Equipo + Q Tubería + Q Accesorios (Ecuación 1.15)26
Q Equipo: Caudal del equipo (m3/s).
Q Tubería + Q Accesorios: Es la suma del flujo que se mantiene constante en las tuberías y
los accesorios (m3/s).
25
26
21
1.2.7. Gasto de energía en los diferentes grados de vacío
Una manera de medir la presión atmosférica es con un barómetro de mercurio, su
valor se expresa en términos de la altura de la columna de mercurio de sección
transversal unitaria y 760 mm de alto. Con base en esto se dice que una atmósfera
(atm) estándar es igual a 760 mm Hg (milímetros de mercurio). Se utiliza por
conveniencia la unidad Torricelli (torr) como medida de presión; 1 torr = 1 mm Hg,
por lo que 1 atm = 760 torr; por lo tanto 1 torr = 1/760 de una atmósfera estándar, o
sea 1 torr =1.136 x 10-3 atm (1 x 10-3 es igual a 0.001 o igual a un milésimo).
De acuerdo con la definición de la Sociedad Americana de Vacío (1958), el término
vacío se refiere a “cierto espacio lleno con gases a una presión total menor que la
presión atmosférica, por lo que el grado de vacío se incrementa en relación directa
con la disminución de presión del gas residual”27. Esto significa que en cuanto más
disminuyamos la presión, mayor vacío obtendremos, lo que nos permite clasificar el
grado de vacío. Entonces, podemos hablar de bajo, mediano, alto y ultra alto vacío,
en correspondencia con intervalos de presiones cada vez menores.
Viendo que en la industria se puede manejar varios sistemas de vacío dependiendo
de su capacidad de generación se tiene que cada intervalo tiene características
propias.
1) Bajo y mediano vacío. El intervalo de presión atmosférica con estas

características se manifiesta desde un poco menos de 760 torr hasta 10-2 torr.
Con las técnicas usuales para hacer vacío (que se describen más adelante),
los gases que componen el aire se evacuan a diferentes velocidades y esto
altera la composición de gases del aire residual.
2) Alto vacío. El intervalo de presión se extiende desde cerca de 10-3 hasta 10-7
torr. La composición de gases residuales presenta un alto contenido de vapor
de agua (H2O).
27
TALAVERA, Laura, “El vacío y sus aplicaciones”, 1995, México.
22
3) Ultra alto vacío. El intervalo de presión va desde 10-7 hasta 10-16 torr. Las
superficies internas del recipiente se mantienen limpias de gas. En este
intervalo el componente dominante de los gases residuales es el hidrógeno.
El consumo de energía para producir el vacío, aumenta asintóticamente hacia el

infinito cuando aumenta el grado de vacío, esto quiere decir que a mayor sea la
necesidad de tener un vacío absoluto la energía crece de una forma exponencial. Es
importante, para optimizar la relación energética, trabajar con el menor nivel de
vacío posible y necesario para cumplir con el cometido deseado.
1.2.8. Medición de vacío
Existen varias formas de expresar un determinado nivel de vacío como lo expresado

en la fig. (1-13):
 Como una presión absoluta: Valor numérico positivo menor que la presión
atmosférica
 Como una depresión: Valor numérico negativo para indicar presiones
inferiores a la presión atmosférica
 Como una presión de vacío: Valor numérico positivo, mayor cuanto menor
es la presión absoluta.
 En porcentaje: De forma que cuando nos referimos a un vacío del 90 %
estamos diciendo que en el sistema, tanque, ventosa, etc. queda solamente el
10% del aire que tendría si estuviese a presión atmosférica. Es decir, se
expresa el % de vacío conseguido respecto al vacío absoluto.
23
Fig.1-13. Bomba cilíndrica con pistón28
1.3. Aplicaciones técnicas del vacío
Existen diversas razones prácticas por las que es conveniente hacer vacío figura
(1-14), a continuación se refiere algunos casos:
1) La aspiradora es uno de los ejemplos más sencillos de sistemas que emplean

vacío. Se usa para succionar objetos de varias decenas de gramos. Por lo general las
aspiradoras son capaces de trabajar a una presión de 1.9-2.9 Psi (3.8-5.9 in Hg) por
debajo de la presión atmosférica del lugar 14.7 Psi a nivel del mar (29.9 in Hg).
2) La tecnología de vacío es utilizada para extraer la humedad de los alimentos,

químicos, productos farmacéuticos, etc., y los gases ocluidos (disueltos) en aceites
plásticos, y otros líquidos.
3) La producción de jugo de frutas y leche concentrada, son ejemplos de

producciones a gran escala basadas en la concentración en vacío, para lo cual no se
requiere de alta temperatura para evaporar el agua o solventes contenidos en los
productos.
4) Para remover los constituyentes de la atmósfera que pudieran causar una reacción
física o química, como puede ser la oxidación, durante un cierto proceso, por
ejemplo, la fundición en vacío de metales reactivos como el titanio.
28
International Training SMC, pneumatic.
24
5) Para modificar una cierta condición de equilibrio que existe en condiciones
ambientales normales, como para remover gas disuelto u ocluido o líquido volátil de
la parte interna de un material, por ejemplo, en procesos de secado al vacío.
6) Para aumentar la distancia que un átomo, molécula o electrón debe viajar antes de
chocar con otro, lo cual ayuda a que en un cierto proceso las partículas se muevan
sin colisión entre la fuente y el blanco, por ejemplo, en recubrimientos al vacío,
aceleradores de partículas, cinescopios de televisión y monitores de computadoras.
7) Para reducir el número de impactos de las moléculas del gas ambiental con una
cierta superficie preparada en vacío, por ejemplo, en la preparación de películas
delgadas puras, o en estudios de superficies limpias.
8) Para la producción de nuevos materiales y para el enriquecimiento o la separación

de los isótopos de los elementos.
Fig.1-14. Aplicaciones técnicas de vacío29
29
https://es.wikipedia.org/wiki/Vac%C3%ADo
25
1.3.1. Uso medicinal del vacío
Se refiere al espacio desprovisto de aire o gases. Produce el efecto de succión y se

usa en remoción de fluidos.
Altos niveles de vacío pueden producir lesiones importantes en los tejidos orgánicos.
El vacío tiene aplicaciones en:
 Limpieza de vías respiratorias

 Drenajes generales de sangre y secreciones
 Limpieza de heridas en cirugía
Su capacidad de flujo para un uso medicinal viene regulada por la norma NFPA 99
al igual que el color que se designa para cada gas medicinal que se instalan en los
hospitales tal como lo muestra la Tabla (1-4):
Tabla.1-4. Designación estándar de colores y presiones de operación para gases y

sistemas de vacío.30
30
Normas NFPA 99, “Standard for health care facilities”, Edition 2005, Cap. 5, p. 99-60.
26
La cantidad de un gas medicinal, en este caso específico de consumo de vacío vendrá
direccionado desde cada área y se medirá por cada toma de conexión. Existen
valores de consumo de los gases que se miden en lts/min, para los cuales existe un
consumo teórico que corresponde al valor máximo de consumo en su capacidad total
y el consumo esperado que es el que tiene más posibilidades de acercarse al valor
real.
En la tabla (1-5) se muestra los consumos teóricos para cada zona hospitalaria así
como los coeficientes de uso.
Tabla.1-5. Consumo de gases medicinales31
Cada área hospitalaria cuenta con un flujo determinado para su posterior

implementación tal como la Norma NFPA 99 lo requiere y se determina con la
siguiente ecuación:
Q real = Q teórico*factor uso (Ecuación 1.16)32
31
32
Fuente propia
27
Q real = Caudal real (m3/s)
Q teórico= Caudal teórico (m3/s)
Factor de uso= (Adimensional)
1.3.2. Sistema de conducción de vacío medicinal
La producción de vacío para una institución médica utiliza principios muy similares
que los gases medicinales por lo que son la base en cuanto a exigencias y
consideraciones se refiere. En algunas casas de salud en especial cuando no son de
grandes magnitudes se utilizan motores eléctricos “succionadores” que generan
vacío y pueden ser trasladados muy fácilmente, pero actualmente se tiende a generar
vacío desde un lugar centralizado lo que evita que los pacientes puedan contagiar o
ser contagiados por agentes externos, además de asegurar un correcto
funcionamiento por su debido mantenimiento periódico y de una no manipulación
constante del operador.
Las etapas de un sistema de vacío son como las muestra la figura (1-16).
Fig.1-15. Etapas de un sistema de vacío33
33
28
En el diagrama de bloques se observa todo el funcionamiento de un sistema abierto
de vacío por etapas, el cual inicia desde los equipos a los cuales se suministra el
vacío que en este caso estará directamente conectado con las tomas de pared, luego
pasa por el filtrado y trampa de líquido, llega hasta el tanque de reserva y luego al
origen de la generación del vacío que en este caso son las bombas y que por lo
general se utilizan dos para que una quede de reserva al momento del
mantenimiento, que de igual manera están enlazadas a un bloque de control el cual
mantiene todos los parámetros y las alarmas en los niveles adecuados de
funcionamiento.
Debido a que el funcionamiento de un sistema de vacío es a la inversa de la

generación y difusión del resto de gases medicinales, se debe tener un especial
cuidado con lo que a su tratamiento se refiere, ya que dentro de sus aplicaciones
generalmente el vacío atrae líquidos y partículas que debe ser tratados y filtrados
adecuadamente tanto para evitar una contaminación al ambiente como para evitar un
deterioro de los equipos, manteniendo su adecuado funcionamiento; es por este
mismo motivo que los sistemas de vacío no son cerrados sino directamente abiertos.
Todo lo que tiene que ver con instalaciones para gases medicinales esta detallado en
la norma americana donde se muestra los: “Requerimientos del sistema según la
NFPA 99”34:
1.- Dos o más bombas de vacío son suficientes para abastecer la demanda pico
calculado aun cuando la bomba más grande esté fuera de servicio.
2.- Un medio automático para prevenir contraflujo de cualquier bomba en servicio a

otra bomba en reserva.
3.- Una válvula de apagado u otro medio para aislar cada bomba de vacío del sistema
central y otras bombas para mantenimiento o reparación sin pérdida del vacío en el
sistema.
4.- Un tanque de almacenamiento para vacío.
34
Normas NFPA 99, “Standard for health care facilities”, Edición 2005, Cap. 5, Pag. 99-46
29
5.- Las conexiones entre las bombas de vacío, el tanque y la válvula de desconexión
deben estar en concordancia con la norma que indica que deben ser de cobre tipo “L
o K” excepto que acero inoxidable o galvanizado pueda usarse.
6.- Los materiales y equipos usados entre la descarga de la bomba y la fuente de

vacío permite utilizar cualquier diseño o construcción apropiada para el servicio,
como esté determinado por el fabricante.
Esquema de sistema de vacío medicinal figura (1-16)
Fig.1-16. Esquema del sistema generador de vacío35
1. Sensor o Interruptor.
2. Manómetro de vacío de la línea principal.
3. Válvula de suministro. Deberá ser localizada en la inmediata vecindad del sistema

de vacío médico.
4. Sistema de vacío para laboratorio. Opcional.
5. Válvula de “by pass” del tanque. Deberá proporcionarse para no eliminar el

suministro cuando se aísle el tanque del resto del sistema.
35
Metalúrgica Modenesi, Tausem S.A., Air Liquide Argentina S. A. y Norma NFPA 99.
30
6. Tanque. Deberá resistir presiones de succión de hasta 29,9” de Hg y deberá tener
un sistema de drenaje tal como lo indica la norma NFPA 99.
7. Drenaje.
8. Válvulas de aislamiento de la bomba de vacío. Son permitidas para detener el

servicio individual de las bombas de vacío, mientras el resto del sistema opera
normalmente.
9. Válvulas de retención.
10. Filtros de entrada.
11. Juntas expandibles. Evitar la transmisión de vibraciones.
12. Bombas de vacío
13. Monturas anti vibratorias.
14. Juntas expandibles a la descarga.
15. Ducto de descarga.
16. Drenaje de condensado.
17. Descarga al ambiente.
Tomando en cuenta lo descrito anteriormente, se explicara sobre las generalidades de

cada sección del diagrama de bloques, describiendo su funcionamiento, sus rangos
de aplicación y su integración al sistema de vacío del hospital. La figura (1-17)
muestra un esquema de la instalación de vacío hospitalario.
31
Fig.1-17. Esquema de instalación de vacío hospitalario36
36
32
1.3.3. Métodos para la obtención de vacío
Una vez que se conoce el esquema de instalación de un sistema de vacío hospitalario

se procede a una descripción de los componentes que influyen dentro del mismo.
Los métodos para la obtención de vacío se pueden conseguir por medio de bombas
las cuales se clasifican en dos grupos, figura (1-18):
Fig.1-18. Clasificación de bombas 37
37
GREENE Richard, “Compresores: Selección, uso y mantenimiento”, Mac Graw-Hill, México, 1988
33
1.3.3.1. Bomba de desplazamiento positivo
Lo ideal es que estas bombas envíen una cantidad fija de fluido en cada revolución
del rotor o eje impulsor de la bomba, figura (1-19). La capacidad de la bomba solo se
ve afectada en forma moderada por los cambios de presión, debido a deslizamientos
pequeños ocasionados a su vez por los holguras entre la carcasa y el rotor, pistones
aspas y otros elementos rotativos. La mayoría de las bombas de desplazamiento
positivo operan con líquidos de un rango amplio de viscosidades.
Este método involucra a un volumen de fluido retenido interiormente, para ser

evacuado, desde la cámara y la compresión de este volumen hacia una cámara
mucho más pequeña y entonces la descarga del gas a través de una válvula de
escape.
Fig.1-19. Bombas de desplazamiento positivo38
1.3.3.2. Bombas Dinámicas
Estas bombas agregan energía al fluido cuando lo aceleran con la rotación de un

impulsor figura (1-20). El fluido se lleva al centro del impulsor y después es
38
http://ancoeaglin.com/waukesha-sanitary-pumps/?lang=es
34
impulsado hacia afuera por las aspas. Al salir del impulsor, el fluido, pasa por una
vuelta en forma de espiral, donde baja en forma gradual y ocasiona que parte de la
energía cinética se convierta en presión de fluido.
El tipo de impulsor que la bomba tenga (flujo axial) depende de la acción

hidrodinámica de las aspas del impulsor para elevar y acelerar el fluido en forma
axial, a lo largo de una trayectoria paralela al eje de este. La bomba de flujo mixto
incorpora ciertas acciones tanto del tipo centrífugo radial como del impulsor.
Fig.1-20. Bombas dinámicas39
1.3.3.3. Curvas características de una bomba.
Las prestaciones de una bomba, y en especial de las bombas roto dinámicas, están
ilustradas con una curva tal que evidencia perfectamente la relación entre el líquido
en movimiento por unidad de tiempo y el aumento de la presión figura (1-21).
Pero las curvas referidas a las distintas categorías de bombas tienen características
muy diferentes. Por ejemplo, las bombas volumétricas presentan un volumen de
caudal independiente de la diferencia de presión (y la curva respectiva es, casi
siempre, una línea vertical), mientras que las bombas centrífugas tienen una curva de
39
http://cucobooms.wordpress.com/about/
35
prestación que, como ya se conoce va aumentando la altura de elevación mientras se
opone la disminución del caudal y viceversa. La curva de las bombas periféricas, en
cambio, tienen la categoría de indicar su nivel de pérdida de presión a medida que su
flujo aumenta.
Una regla general para comprender las fuerzas desarrolladas por una bomba
centrífuga es la siguiente: una bomba no crea presión sino que aporta sólo caudal. La
presión es nada más que la medida de la resistencia del caudal.
Fig. 1-21. Curva general de una bomba volumétrica Q vs P 40
1.3.4. Parámetros para el cálculo del consumo de vacío
Un criterio que se debe tener muy claro para una selección de bombas de vacío es lo
que se conoce como scfm y acfm.
Scfm: es la cantidad de fluido que circula en un determinado tiempo que se mide de

forma estándar a las características del nivel del mar. (14.7 psi; 70 °F).
40
Anexo 7. “Especificaciones técnicas de las bombas de vacío Busch”
36
Acfm: Es la cantidad de fluido que circula en un determinado tiempo que se mide en
las condiciones de trabajo reales.
Normalmente las acfm son mayores que las scfm ya que a medida que se varía la
altura de la ubicación del sistema o la temperatura del mismo, estas tienden a ser
menores y por lo tanto se necesita compensar con una mayor capacidad de la bomba,
para esto se utiliza la siguiente ecuación:
41
= Presión real de trabajo a la cual está descargando las scfm (in Hg).
= Temperatura real de trabajo a la cual está descargando las scfm (°F).
= Flujo Estándar (pies3/minuto).
1.3.5. Bombas de vacío
Son dispositivos que generan vacío mediante la utilización de un motor eléctrico. Se

emplean cuando se requieren elevados caudales de aspiración, existen de varias
tecnologías y por ende muchas aplicaciones distintas también, son comunes.
La selección de las bombas de vacío que va a emplearse en un cierto proceso está

definida por los parámetros específicos, los cuales determinan sus propiedades. Los
parámetros más importantes en los sistemas de vacío son: la presión más baja que
puede lograr, el intervalo de presión, la velocidad de bombeo, la presión de descarga
y el gas residual.
41
FRANKEL Michael, “Facility piping systems handbook”, McGraw Hill, 2da. edition, p. 15.4
37
1.3.5.1. Clasificación de las bombas de vacío
Estas se presentan de acuerdo con su intervalo de presión figura (1-23).
Fig.1-22. Rangos de presión de bombas de vacío42
1.3.5.2. Descripción
Cada una de las bombas descritas en la fig. (1-22). tienen un funcionamiento

especifico al igual que un rendimiento de acuerdo a su fabricante, forma de sellado,
capacidad de motor, etc., en este caso van direccionadas a generar y buscar obtener
los grados de vacíos descritos en el ítem 1.3. Los cuales se ocupan para diferentes
procesos en la industria y en general.
42
38
1.3.5.3. Requerimientos de las bombas según la NFPA 99
Se muestran las indicaciones en lo referentes a las bombas tal como las siguientes43:
 Las bombas de vacío deben estar fabricadas de materiales considerados

apropiados por el fabricante.
 Soportes o monturas anti vibratorias deben ser instaladas para las bombas de
acuerdo a la dinámica y localización del sistema y de acuerdo a las
recomendaciones del fabricante.
 Conectores flexibles deben conectar las bombas de vacío con las tuberías de
succión y de descarga.
 Para bombas de anillo líquido, la calidad del agua debe ser de una calidad
recomendada por el fabricante de la bomba así como las de paletas rotativas
lubricadas con el aceite sintético específico.
Tomando como referencia las indicaciones de la norma NFPA 99 con relación a la

bomba, queda claro que la bomba más adecuada y la recomendada para la aplicación
en uso hospitalario son las bombas de paletas rotativas.
1.3.5.4. Bomba de Paletas Rotativas.
La bomba de paletas rotatorias figura (1-23) posee dos ductos, uno de dimensiones
mayores respecto al otro.
El ducto mayor da al exterior de la bomba (conexión con la cámara a desalojar), y

dentro de la bomba hasta el estator; es considerado como la entrada al estator. Por
otra parte, el ducto pequeño es la salida del estator y conduce a un recipiente
parcialmente lleno de aceite.
Al final del ducto menor se coloca una válvula de descarga, la cual regula la salida
de gas del estator al recipiente. El recipiente a su vez tiene salida al exterior de la
bomba.
43
Normas NFPA 99, “Standard for health care facilities”, Edición 2005, Cap. 5, p. 99-46
39
El funcionamiento de la bomba de paletas rotatorias es sencillo: al girar el rotor
provoca que las paletas se deslicen sobre las paredes del estator (con una presión
uniforme debido al resorte que sostiene a las paletas) a1, esto permite la entrada del
gas entre el estator y el rotor a2 y a3; después se mueve el volumen de gas contenido
en esta región hasta la salida del estator a4.
Fig.1-23. Descripción del funcionamiento de una bomba de paletas rotativas44
44
http://www.galileog.com/tecnologia/vacio/bomba_mecanica/bomba_mecanica.htm
40
Inconvenientes: Ventajas:
Elevado calor Alto vacío y gran caudal
Precio alto Ruido relativamente bajo
Alta frecuencia de mantenimiento
Riesgo de contaminación del fluido
En la gran variedad de bombas de paletas encontramos las siguientes características:
 Las bombas de paletas son usadas en instalaciones con una presión máxima
de 200 bares.
 Un caudal uniforme (libre de pulsos) y un bajo nivel de ruido.
 El anillo estator es de forma circular y excéntrico con respecto al rotor. Esta
excentricidad determina el desplazamiento (caudal).
 Cuando la excentricidad sea cero no existe un caudal, por lo tanto, no se
entregará líquido al sistema. Esto permite regular el caudal de las bombas de
paletas.
 Las paletas son la parte delicada en este tipo de bombas.
 Las bombas de paletas son relativamente pequeñas en función de las
potencias que desarrollan y su tolerancia al contaminante es bastante
aceptable.
La vida útil de este tipo de bombas es muy grande, siempre y cuando se haga
periódicamente una revisión y esto por la siguiente razón:
Las paletas son la parte delicada en este tipo de bombas. Cuando ellas permanecen
paradas por un tiempo prolongado, las paletas pueden pegarse dentro de sus ranuras
de alojamiento. Estas adherencias se deben a los residuos de los productos
transportados y como consecuencia, la bomba no trabajará. Para garantizar otra vez
un buen funcionamiento hay que limpiar las piezas móviles y verificar que las
paletas se deslicen libremente en sus guías.
41
1.3.6. Tanque de reserva para vacío
Debe cumplir ciertas características basadas en las normas NFPA 9945, como son:
1.- Fabricado a partir de materiales ferrosos y/ o no ferrosos figura (1-24).
2.- Deben resistir una presión de 101.2 kPa (14.7 psi) o (29.9 in Hg).
3.- Estar equipado con una válvula manual para drenaje.
4.- La capacidad debe ser basada en la tecnología de la bomba.
El tanque de vacío debe permitir labores de mantenimiento sin apagar el sistema de

vacío con uno de los siguientes métodos:
 Instalando una válvula de aislamiento en los casos en que el tanque esté

conectado como una “T” a la tubería troncal.
 Conectando el tanque en el extremo de una tubería con válvula para
aislamiento.
 Instalando un by – pass de 3 vías.
Fig.1-24. Depósito de almacenamiento
45
42
1.3.7. Sistema de filtrado
1.3.7.1. Filtro bacteriológico
El filtro de bacterias HEPA, es un sistema de filtrado que debe existir tanto para el
cuidado del medio ambiente y del equipo, debe poseer una eficiencia superior al
99% para eliminar las bacterias y esporas.
Los filtros HEPA (High Efficiency Particulate Air) se distingue por su porcentaje de
eficiencia de 99.97 % que son los más usados y que por la capacidad de filtrado
indica que el tamaño mínimo de partículas para el caso es de 0.3 micrones de
diámetro figura (1-25).
Fig.1-25. Eficiencia de filtros HEPA.46
Los elementos que constituyen el filtro HEPA son:
 Medio filtrante o papel

 Separadores
 Marco
 Adhesivos
 Burlete
Medio filtrante o papel: inicialmente se utilizaron fibras groseras como soporte para
fibras ultra finas de amianto. Posteriormente se usaron fibras de celulosa y amianto,
vidrio o fibras plásticas. El papel de celulosa y amianto es el más económico de los
medios filtrantes. El papel de vidrio es actualmente el más común en los medios
46
43
filtrantes para los filtros HEPA. La conformación del material filtrante y los
separadores pueden apreciarse en la figura (1-26).
Fig.1-26. Conformación de materiales HEPA.47
La selección del filtro HEPA: otro de los factores que se deben tomar en cuenta en
este tipo de filtros es la resistencia al flujo de aire que poseen, por lo tanto deberán
conocerse los datos del fabricante respecto al caudal para el que está destinado el
filtro y su resistencia para cubrir sin dificultades las necesidades. Lo ideal es optar
por tamaños grandes para evitar problemas de flujo y por otro lado no sobrecargar el
rendimiento del filtro.
Es importante destacar que existe en el mercado una gran variedad de filtros con
diferentes especificaciones e inclusive filtro multipropósitos, por lo tanto se debe
tener cuidado al momento de seleccionar el conjunto de filtros de manera que afecte
en lo mínimo de caídas de presión.
El bloque de filtrado puede venir con un “By-Pass”, que permita hacer los
mantenimientos respectivos al momento de cambiar el papel filtrante.
47
LAZARO, Eduardo, “Gases Medicinales”, Bioediciones, Argentina, 2008, pág. 58
44
1.3.8. Tuberías y Accesorios
Según la norma NFPA 99 en relación a las tuberías y accesorios para gases a

presión, se debe tomar en cuenta las consideraciones presentadas en el Anexo 1 y
Anexo 2, referentes a los tipos de tubería e instalaciones de accesorios para este tipo
de sistemas.
1.3.8.1. Uniones soldadas.
Debe ser con soldadura autógena con punto de fusión superior a las 538°C
Las uniones entre materiales diferentes deben realizarse con material de aporte
metalúrgicamente compatible
Las uniones cobre con cobre deben realizarse usando aleaciones de cobre-fósforo o
cobre-fósforo-plata de la serie (BCuP) sin fundente.
1.3.8.2. Localización de tubería.
Instalar en el mismo ducto de tuberías de gases combustibles, derivados de petróleo

o combustible líquido, líneas eléctricas, de vapor, siempre que el espacio sea
ventilado natural o mecánicamente y que la temperatura no supere los 54 ° C. No
debe instalarse en ductos de elevadores, cocinas y sitios de llama abierta.
Las líneas de descarga de la fuente deben cumplir con las especificaciones de la

norma NFPA 99, (Anexo 02).
1.3.8.3. Soportes
Las redes que conducen gases medicinales horizontales ó verticales estarán

soportadas adecuadamente por medio de ganchos, platinas o ángulos fabricados
totalmente en aluminio las cuales reúnen las propiedades de resistencia y calidad
necesaria acorde con los diámetros utilizados y la longitud de las tuberías
figura (1-27).
45
Fig.1-27. Distancia entre tuberías de productos distintos
Para evitar la humedad potencial y el contacto metal-metal entre el tubo y el soporte

este tramo de tubería se puede aislar con plástico o neopreno.
Las distancias máximas entre soportes estarán de acuerdo con los diámetros de
tubería tabla (1-6).
Tabla. 1-6. Distancia según norma NFPA 99 para soportería48
48
46
Los soportes de la tubería de acuerdo a la norma NFPA 99, deben ser de aluminio y
al mismo tiempo no deben estar en contacto directo cobre-acero para evitar la
corrosión que en este puede producir figura (1-28).
Fig.1-28. Soportería de aluminio.49
Nota: Los accesorios y el manejo de la tubería para su instalación vienen detallados

en el Anexo 2.
1.3.9. Componentes de control
El sistema de vacío medicinal debe tener elementos que permitan su manejo

adecuado y su distribución especifica hasta las zonas necesarias, a continuación se
detallan dichos componentes.
49
http://www.galcosa.com/soportes.html
47
1.3.9.1. Cajas de corte
Por razones de seguridad y operabilidad, un sistema centralizado de gases, debe estar

equipado con, cajas de corte, de tal forma que el suministro de gas sea fácilmente
cortado ante cualquier eventualidad o requerimiento de servicio técnico.
Las cajas de corte deben ser empotradas en la pared, de un tamaño que depende de
los gases que se controlan, completamente alineadas con la vertical.
Se instalaran para que cumplan como función básica controlar el suministro del gas
medicinal a un área crítica figura (1-29).
Estas se encuentran dentro de cajas metálicas provistas de ventanillas removibles

que posean la suficiente amplitud para permitir la operación manual de las válvulas.
Deben estar identificadas de la siguiente manera50:
 Calcomanía en el acrílico con el nombre del gas indicando la entrada del

flujo.
 Etiqueta con señal o símbolo químico: (Nombre del gas medicinal)
 Etiqueta con señal de No cerrar excepto en caso de emergencia.
 Esta válvula controla el suministro al área.
Fig.1-29. Cajas de corte51
50
48
1.3.9.2. Válvulas de corte
Es un accesorio utilizado en la tubería, instalado por razones de seguridad o de un

mantenimiento, su función es interrumpir el suministro de gas en forma instantánea
en un determinado piso o área.
Las líneas principales de suministro que sube por el ducto a cada piso, contará con
una válvula de corte localizada en un lugar fácilmente accesible en caso de
emergencia.
Las válvulas de corte instaladas en líneas principales del ducto a la subida de cada
piso se dispondrán de tal manera que al cerrarlas no interrumpan el suministro de
gases medicinales al resto de pisos.
Deben ser de ¼ de vuelta, de bola, deben ser de latón o bronce, tener extensión para
la suelda autógena, estar compuestas de 3 cuerpos para su mantenimiento evitando
tener que cortar y romper paredes figura (1-30) y tabla (1-7).
El diámetro de la válvula varía dependiendo la ubicación y el gas a utilizar.
Fig.1-30. Válvula de corte52
52
http://jaequipos.com.co/Support_3.html
52
http://jaequipos.com.co/Support_4.html
49
Tabla.1-7. Válvula de bola tres cuerpos por ¼ vuelta53
1.3.9.3. Tomas de pared
Las estaciones de salida o tomas para gases medicinales que se instalen, son para
servicio de oxígeno, aire, vacío, óxido nitroso o nitrógeno o dióxido de carbono y
evacuación de gases anestésicos, su instalación será empotrada en pared.
Pueden ser de tipo roscado o de acople rápido pero específicas para cada gas.
Deben tener una válvula primaria y una secundaria. La secundaria actúa cerrándose
automáticamente cuando la primaria ha sido extraída para propósitos de
mantenimiento.
Estás cumplirán todas las normas aplicables de la NFPA (Nacional FIRE Protección
Association) figura (1-31, 1-32), C.G.A. (Compressed Gas Association) y
certificadas por el U.L. (Underwriters Laboratories, Inc.) de los EE.UU u otros
53
http://www.bombasborja.com/fig-62.html
50
organismos normativos aceptados internacionalmente. El conjunto será de tipo
modular y diseñado de tal manera que podrá ser instalado adoptando cualquier
combinación o secuencia.
Fig.1-31. Toma de pared Chemetron54
Fig.1-32. Altura recomendada para toma de gases en hospital55
54
Anexo 3 “Datos técnicos tomas de pared Chemetron”.
51
1.3.9.4. Vacuómetros
Instrumento medidor de presión para valores inferiores a la presión atmosférica. Se

trata, pues, de un manómetro adecuado para medidas negativas de presiones relativas
figura (1-33).
Fig.1-33. Vacuómetros56
Se caracteriza por la capacidad de medición que normalmente viene dado en un

rango de 0 a 30 in Hg o en psi respectivamente tabla (1-8), el tamaño de su caratula
es la responsable de la apreciación en su trabajo, de igual manera se lo puede rellenar
con silicona industrial liquida específica para este instrumento lo que va a evitar que
las vibraciones dañen el mismo y que su apreciación sea más fácil. Las tomas
roscadas que irán acopladas al equipo a medirse son variables acordes al tamaño del
instrumento.
Tabla. 1-8. Hoja de datos vacuómetros57
55
Fuente Propia, recomendada por AGA.
56
http://www.directindustry.es/prod/airbest-pneumatics-co-ltd/vacuometros-71536-749607.html
52
1.3.9.5. Sistemas de alarmas
Es importante que en el sistema de alarmas deba incluir lo siguiente:
 Indicadores visuales para cada condición monitoreada.

 Indicadores visuales que permanecen en alarma hasta que la situación que la
causó haya sido solventada.
 Una señal de alarma audible, que se puede cancelar con un nivel mínimo de
80 dBA hasta una distancia de 0.92 mts.
 Etiquetado de cada condición monitoreada figura (1-34).
 Reiniciado de la señal de alarma audible cuando una ya se encuentra activada
pero con su señal de alarma cancelada.
 Debe estar conectada al sistema eléctrico de emergencia del Hospital.
Fig.1-34. Alarma para diferentes gases
MASTER.- Debe proveerse para monitorear la fuente de suministro, así como las
reservas respectivas, incluyendo el funcionamiento de la fuente de vacío y la presión
de línea principal a la salida de las fuentes de suministro.
Deben incluir las siguientes señales:
 Cambio de banco de principal a reserva, sea que el de reserva actúe como

emergencia o se alterne como banco principal.
57
http://www.logismarket.com.mx/ip/festo-vacuometro-ficha-tecnica-380649.pdf
53
 Incremento de la presión principal de línea en 20% o caída de presión en el
20% o más.
 Caída de la presión de vacío a 12 in Hg (0.4 bar) o menos.
AREA.- Deben proveerse para monitorear presión de línea y nivel de vacío en

cuartos de anestesia, sitios de soporte de vida, y áreas críticas como; recuperación,
terapia intensiva, emergencia, neonatología, quemados, cardiología, etc.
Deben instalarse preferiblemente en la estación de enfermería, u otro sitio donde

tengan vigilancia continua.
1.3.10. Equipos
1.3.10.1. Reguladores de succión
Es un regulador de succión el cual tiene un diámetro de 2 ½” de caratula en cuyo

interior se encuentra una escala graduada de fácil lectura de la medida de vacío, tanto
en pulgadas como mm Hg. Su rango de utilización puede ser de 0-300 mm Hg o 0-
760 mm Hg dependiendo de la necesidad y el área de ubicación, tiene su regulación
para ser usado de forma continua, apagado o a toda su capacidad para casos de
emergencia. (Anexo 03)
De gran precisión y fácil de regular, es además insensible a las contra presiones de

salida. Es linealmente muy estable y sencillo de operar, se utiliza únicamente en
posición vertical.
Está destinado al uso en canalizaciones hospitalarias y de laboratorio. Para obtener

una cantidad regulada de un gas o de vacío dependiendo de la necesidad y de igual
manera según esta se dará su configuración de uso, figura (1-35).
54
Características
Tomas de
Acople Rápido
Presión
Presión de
A 200 mm/ Hg
Alimentación
Escala de
0 a 15 lts/min
Lectura
Caudal
60 lts/min
Máximo
Dimensiones 1600 x 80 x 100
Peso 400 gr
Fig.1-35. Regulador de succión.
1.3.10.2. Canastilla para succión
Fig. 1-36. Frasco de 2lt para vacío.
55
Características: Aspirador médico succión fuerte. Consta de inyector de succión,
frasco de vidrio o policarbonato de 2 lt figura (1-36) graduado, tapa de hule con
pivotes de acero inoxidable, dispositivo contra derrames, canastilla, soporte y juego
de mangueras.
El inyector no incluye conector para toma; con entrada de 1/8” NPT.
Aplicaciones: Aspirador para quirófano, presión positiva, para aseo bronquial a

neonatos y adultos, para evacuación de sangre y líquidos, en áreas operatorias. Valor
de succión máxima 600 mm Hg.
Nota: En lo que se refiere a la sección de terapia intensiva del hospital Carlos

Andrade Marín y según la información proporcionada por el personal, estos son los
únicos equipos que van conectados al sistema de vacío.
56
CAPÍTULO II
RED ACTUAL DE VACÍO DEL ÁREA DE TERAPIA INTENSIVA DEL

HOSPITAL CARLOS ANDRADE MARÍN
Introducción
Una de las cualidades importantes del vacío es que tiene muchos fines para el cual
puede ser usado y muy específicamente en este proyecto direccionado a una
producción de uso medicinal.
Este capítulo se enfoca en dar a conocer los elementos que están involucrados en la
situación actual del sistema, de sus características técnicas, de las capacidades en
funcionamiento, de sus cambios de dirección y de la indicación exacta de su posición
actual.
Se observan valores establecidos en presión y funcionamiento de las bombas, los

cuales serán comprobados con la utilización de las ecuaciones expuestas en el
capítulo anterior para los respectivos cálculos y entender que sucede actualmente con
el sistema, en conjunto con la indicación de la forma adecuada de obtener los valores
requeridos para un proyecto de este tipo.
57
2.1. Organigrama de Planteamiento figura (2-37)
RED DE
VACÍO
DETERMINACIÓN
DE PARAMETROS
GENERALIDADES DE
LA BOMBA DE VACÍO
DEPÓSITO
RED DE
TUBERÍA
CÁLCULO DE
DEMANDA
PÉRDIDAS DE
PRESIÓN, VOLUMEN
Y CONSUMO
ENERGÉTICO
RESULTADOS
Fig.2-37. Desarrollo del capítulo58
58
Fuente Propia
58
2.2. Sistema de vacío de Terapia Intensiva
2.2.1. Determinación de parámetros
Lo primero en el sistema, es conocer qué tipo de flujo está circulando internamente

en la tubería, para lo cual se aplica la ecuación 1.8 que expresa el número de
Reynolds y este dará como resultado en que régimen de flujo se encuentra
trabajando.
Por lo tanto lo primero a verificar en el sistema existente, es si cumple esta primera

condición, explicada en el primer capítulo.59
Se conoce el diámetro de la tubería que está instalada actualmente, al igual que las
presiones en diferentes puntos del sistema y el caudal es generado por las bombas;
con estos datos podemos calcular la velocidad promedio que esta circulado en las
diferentes secciones de tubería.
Para la obtención de la velocidad del aire en succión se toma como referencia la

ecuación 1.1 y 1.2, que indica que la velocidad debe ser a un Mach inferior o igual
0.3.
Para lo cual los valores del aire en estos respectivos parámetros son los siguientes
(Anexo Tabla 08):
R = 0.294 kJ/kg.°k (Tabla 07)
K = 1.394 (Tabla 07)
T = 294.15 °k
C = 109.42 m/s
59
Capítulo 1, Subtema 1.2.4.2
59
Tomando como valor de Mach a 0.3 se tiene la velocidad del flujo:
V = M.c
V = 32.82 m/s
Lo que confirma una velocidad aproximada que debe ser menor a 100 m/s y que no
debe ser superior para este tipo de aplicaciones.
2.2.2. Generalidades de las bombas de vacío
El sistema comienza en el cuarto de bombas que se encuentra fuera del área principal
de hospitalización tal como lo indica la norma NFPA 99, en una habitación de 3.75m
x 2.80m x 2.70m, donde está instalado un sistema centralizado de vacío de la marca
AMICO conocido como: “ROTARY VANE - LUBRICATED DUPLEX STACK
MOUNTED VACUUM SYSTEM (5.1 HP - 10.0 HP)”, el cual tiene un panel de
control indicado en la fig. (2-38), que esta interconectado con las alarmas de
demanda y de igual manera a las bombas que se accionan de acuerdo a las
necesidades requeridas en el área, totalmente automatizados. (Anexo 04)
Fig.2-38. Pantalla indicando funcionamiento y nivel de vacío.60
Las bombas se encuentran instaladas de forma vertical sobre el armazón de la

estructura, en los datos técnicos referente a la central de vacío de AMICO se tiene
como detalle que las bombas utilizadas en dicho sistema son dos bombas de marca
Busch tal como se puede ver su etiqueta en la fig. (2-39), con una capacidad de flujo
de 300 m3/h y un vacío máximo de hasta 745 mm de Hg, que son conocidas de igual
manera como bombas rotativas de paletas con inmersión en aceite. (Anexo 05)
60
Hospital Carlos Andrade Marín, Cuarto de Bombas.
60
Fig.2-39. Placa de bomba BUSCH.61
2.2.3. Depósito
Posee un depósito de almacenamiento de 800 lts para un continuo flujo de vacío

como lo muestra la fig. (2-40), con un drenaje controlado manualmente, al igual que
posee una entrada y una descarga de succión cuyos diámetros son de 2”. El deposito
debe ser hecho de materiales ferrosos y / o no ferrosos, ser capaz de soportar una
presión de 29,9 in Hg.
En el depósito también incluye:
 Válvulas de drenaje manual, Ø 1” WAG 150

 Fuente válvula de cierre, Ø 2” WAG 150
 Equipado con un medio para aislar el receptor para permitir la reparación y el
mantenimiento.
Fig.2-40. Sistema centralizado de vacío AMICO.62
61
Hospital Carlos Andrade Marín, Cuarto de bombas.
62
www.amico.com/product/centralsystemvacuum.
61
2.2.4. Red de tubería tabla (2-9, 2-10)
Red de Tubería Sección Sur

Sección Diámetro Observaciones Plano Anexo 06
* Conexiones de las entradas de succión de las bombas de vacío y
Foto 01
deposito son de Ø2".
* Tuberial tipo "L", conexiones con juntas expansibles para evitar
vibraciones, "By pass" para independencia de funcionamiento de 10.110482.01.01 Foto 02
S.01 2" bombas. y
* Anclajes a pared tipo abrazadera agarradora con perno, anclajes 10.110482.03.01
Foto 03
aereos con abrazaderas ajustables con material aislante
* Bifurcacion del sistema en seccion sur y norte, control con valvulas de
Foto 04
Ø2" WAG 300, tres cuerpos, ASTM 105 zincado.
* Tuberia de Ø2" cobre tipo "L" direccionada a seccion sur; interseccion
Foto 04
S.02 2 1/2" en forma de Z, cambio bresco de diametro de 2 - 2 1/2" 10.110482.03.01
Foto 05
* Elevacion de 4 m para ingreso a sala de terapia manteniendo Ø2 1/2"
*Reduccion de diametro de linea principal de 2 1/2" - 1 1/2"
Foto 06
S.03 1 1/2" * Derivaciones en diametros mas pequenos a cuartos de aislamiento y 10.110482.03.01
Foto 07
camas generales
* Lineas secundarias reducidas a Ø1 ", conexion a cajas de corte con
tuberias de cobre tipo "K", vacuometro incorporado e indicacion de gas Foto 08
S.04/ S.04A/
1" respectivo. 10.110482.03.01
S.18/ S.22
* Conexion incorporada a sistema de alarmas con indicacion LED de
Foto 09
variacion de presion del gas.
* Linea secundaria para camas generales, ampliacion de diametro de
Foto 10
S.05 1 1/2" 1" - 1 1/2", longitud aproximada 32 m, construccion no rigida con junta 10.110482.03.01
Foto 11
flexible y valvula de seccionamiento de 1 1/2".
* Tuberia de cobre de 1/2" dirigida desde linea secundaria hacia tomas
ubicadas en tableros de camillas hospitalarias.
* Soporteria aerea empotrada a la loza a una distancia de 2.20m c/u. Foto 12
S.06 - S.16/ * 3 tomas de vacio por cama a una altura de 1.5 m y una auxiliar. Foto 13
S.17 - S.21/ 1/2" * Tomas de pared de marca CHEMETRON y AMICO, conexiones estandar. 10.110482.03.01 Foto 14
S.24 - S.26 * Conexion de regulador de succion, capacidad de regulacion de 300 Foto 15
mm Hg (12 in Hg) y flujo maximo de 60 l/min. Foto 16
* Canastilas de recoleccion de fluidos, material desechable de
polycarbonato o plastico esterilizado, capacidad haste de 2.5 lts, con
Tabla 2-9. Cuadro levantamiento de tubería sección sur UTI HCAM63
63
Fuente propia
62
Red de Tubería Sección Norte
Sección Diámetro Observaciones Plano Anexo 06
* Conexiones de las entradas de succión de las bombas de vacío y
deposito son de Ø2".
* Tuberial tipo "L", conexiones con juntas expansibles para evitar
vibraciones, "By pass" para independencia de funcionamiento de
bombas.
10.110482.01.01
* Anclajes a pared tipo abrazadera agarradora con perno, anclajes Foto 18
NORTE NA y
aereos con abrazaderas ajustables con material aislante Foto 19
10.110482.03.02
* Bifurcacion del sistema en seccion sur y norte, control con valvulas de
Ø2" WAG 300, tres cuerpos, ASTM 105 zincado.
* Trazado de tuberia expresado en plano correspondiente, junto con
indicacion de valvulas de seccion, cajas de corte , ampliciones y
* Observacion de mejor distribucion de diametro de tuberia
Tabla 2-10. Cuadro levantamiento de tubería sección norte UTI HCAM64
2.2.5. Cálculo de la demanda
El consumo esperado se lo obtiene a partir de la multiplicación de la capacidad

teórica con el factor de utilización, donde se puede evidenciar que es un consumo
bastante alto para terapia intensiva de la zona de adultos para los hospitales en
general y su factor de uso es considerablemente elevado ya que se considera una
zona de mucho cuidado donde los gases medicinales deben presentarse de forma
constante. Una consideración importante que se debe tomar en cuenta para una
instalación de vacío hospitalaria es que en la toma más alejada debe existir una
presión mínima de 15 in Hg y a la entrada del tanque no deberá existir menos de
21in Hg de presión.
Tomando en cuenta la tabla (1-5) del primer capítulo y además que el equipo
instalado en la toma de pared será un regulador de succión cuya capacidad es de 60
lts/min a su máximo consumo (Anexo 03), se toma este valor y se lo multiplica por
64
Fuente propia
63
el factor de uso, lo que nos da un valor de 42 lts/min para cada toma de la sección.
Aunque no se debe olvidar que hay una toma de emergencia y este tiene solo la
mitad de factor de uso f = 0.4, por lo que en la tabla (2-11) se indica que su
consumo disminuye al momento de hacer un análisis en el área de terapia intensiva.
Consumo Consumo
Sección # Tomas de Factor # Tomas de Factor Uso Consumo Consumo
Zona # Camas # Tomas Teórico Estadístico
Hospitalaria uso Cte. Uso uso Aux. (Aux) (LPM) Real (LPM)
(LPM) Real (LPM)
Aislamiento 6 18 12 0.8 6 0.4 60 1080 720
360
Sección Sur
Cuidados
11 33 22 0.7 11 0.4 60 1980 1188
Generales 660
Aislamiento 9 27 18 0.8 9 0.4 60 1620 1080 540
Sección
Norte Cuidados
12 36 24 0.7 12 0.4 60 2160 1296
Generales 720
TOTAL 6840 4284 2280
Tabla 2-11. Cálculo de la demanda requerida en UTI.65
Se tiene como resultado una demanda de 4300 l/min o 151.85 scfm, que es la
demanda real en el hospital, tal como se está manejando, pero tomando en
consideración la tabla (2-10) con dirección a los consumos estadísticos reales
tomados en el hospital y con respecto a las referencias bibliográficas investigadas se
determina que el consumo, como máximo para el área de terapia intensiva en su total
de camas es de 2280 l/min o 80.51 scfm.
La curva de la bomba no se encuentra en disposición de los usuarios, el hospital no

dispone de la información y la que posee la casa comercial no da las especificaciones
claras necesarias para la interpretación y su manejo, por lo tanto se tomó como base
las curvas de las bombas de vacío BECKER, específicamente el modelo U4.250SA
para las capacidades aproximadas, sabiendo que su comportamiento será muy
similar, indicada en la fig. (2-41)
65
Fuente propia
64
Fig.2-41. Curva de bombas de vacío66
Según la curva de funcionamiento de la bomba, si la bomba intenta consumir toda la

capacidad de la misma la caída de presión se vuelve insostenible, por lo que
66
www.beckerpumps.com/U4_250_SA. DATA.SHEET.pdf
65
manejando las curvas se tiene que a una presión de vacío de 21 in Hg se tiene
54 scfm que sería un consumo de 1530 l/min y esto dividiendo para las 114 tomas
existente en el sistema nos da un consumo promedio por toma de 13.42 l/min lo que
por cama significa un consumo de 40.26 l/min.
Lo que indica un faltante de 26.51 scfm, siendo un 32.55 % de perdida en el equipo

actual para cubrir la demanda estadística máxima.
2.2.6. Pérdidas de presión por fricción en tuberías
Se debe tomar en cuenta las presiones en los puntos medibles del sistema:
 En el regulador se succión : 15”-14” Hg (0.507 bar)

 En las cajas de corte : 19” Hg (0.635 bar)
 En la entrada de las bombas de vacío : 21” Hg (0.701 bar)
El dato para verificar la velocidad de circulación del fluido en las diferentes

secciones de tubería, es la capacidad de flujo requerida por el regulador de succión,
que en este caso es de 60 lts/min o 3.6 m3/h en su forma de conexión continua, con
un factor de uso promedio de 0.6.
La pérdida de presión permisible se calcula tomando la presión de salida del equipo

que en este caso es 21 in Hg y restando la presión mínima que deberá tener la toma
más alejada, que en este sistema es de 15 in Hg, dejando como rango una pérdida de
presión de 6 in Hg, en el caso más extremos de perdidas aceptables.
El sistema en todo su conjunto se divide por secciones tal como se puede apreciar en
los planos 10.110482.03.01 y 10.110482.03.02, en estos se puede ver que no se tiene
una sola medida constante de tubería, por lo que la velocidad variara acorde a la
cantidad de flujo que circule por una determinada sección.
Debido a que un hospital la demanda no es constante, no se puede dar un valor

exacto de frecuencia de uso para las diferentes tomas; además el hospital siempre
66
tendrá un margen de aceptación de pacientes para un uso de sus equipos en óptimas
condiciones.
Considerando este punto muy importante se procedió a realizar un dato estadístico

en toda el área de terapia intensiva para averiguar cuál es el consumo aproximado
por cama expresado en la tabla (2-12), dando estos resultados:
Consumo Estadístico Real

Consumo Consumo # Tomas en
# Camas en
Días aprox.por cama por día uso por
Uso
(l/min) (l/min) cama
Lunes 21 60 1260 1
Martes 24 60 1440 1
Miércoles 26 60 1560 1
Jueves 21 60 1260 1
Viernes 19 60 1140 1
Sábado 26 60 1560 1
Domingo 28 60 1680 1
Tabla 2-12. Cuadro consumos semanales por cama en UTI HCAM67
Para calcular las pérdidas reales en el sistema se debe poner en consideración un

panorama real de frecuencia de uso del equipo y el cuadro demuestra que la
utilización de la segunda toma de vacío junto con la auxiliar son casi nulas, por este
motivo a cada cama se le asignara el uso de una toma a su máxima capacidad para
los cálculos pertinentes, siendo este flujo de 60 l/min el cual es la capacidad del
regulador y además recomendado por ciertos autores, Tabla. (2-13).
Fuente Consumo por

Investigada cama (l/min)
Eduardo Lázaro 60
NFPA 99 84.95
Facility Piping 21.23
Tabla 2-13. Fuentes de investigación68
67
Fuente propia
68
Fuente propia
67
Las tablas (2-14 y 2-15), muestran las velocidades promedios obtenidas basándose
en la capacidad necesaria de cada tubería según la toma que le afectan directamente
a la misma tal como lo muestran las secciones en los planos 10.110482.03.01 y
10.110482.03.02.
Tabla 2-14. Cuadro velocidades según tubería Sección Sur UTI HCAM69
69
Fuente propia
68
Tabla 2-15. Cuadro velocidades según tubería Sección Norte UTI HCAM70
70
Fuente propia
69
Ahora el número de Reynolds, obtenido para la sala norte y sur con la ecuación 1.8,
indicado en las tablas (2-16 y 2-17):
Cálculo de Número de Reynolds Sección Sur

Viscosidad Velocidad Sección de
Ø Tubería Ø Int. (m) Número de Reynolds
Cinemática Promedio (m/s) Aplicación
1/2" 0.013843 0.0000151 3.987 VER PLANO 3654.712236
3/4" 0.01993 0.0000151 5.770 S19/S23 7615.481408
1" 0.026035 0.0000151 3.381 S18/S22 5829.711713
1" 0.026035 0.0000151 12.398 S04/S04A 21375.60962
1 1/2" 0.03822 0.0000151 5.753 S05 14560.80576
1 1/2" 0.03822 0.0000151 3.138 S03 7942.25769
2" 0.05041 0.0000151 5.111 S01 17061.43791
2 1/2" 0.06261 0.0000151 3.313 S02 13736.89643
Tabla 2-16. N. Reynolds según tubería Sección Sur UTI HCAM71
Cálculo de Número de Reynolds Sección Norte

Ø Tubería Ø Int. (m) Número de Reynolds
1/2" 0.013843 0.0000151 3.987 VER PLANO 3654.712236
3/4" 0.01993 0.0000151 5.770 N23 7615.481408
3/4" 0.01993 0.0000151 3.847 N19/N25/N28 5076.987605
1" 0.026035 0.0000151 3.381 N21 5829.711713
1" 0.026035 0.0000151 2.254 N04/N20/N24 3886.474475
1" 0.026035 0.0000151 13.525 N05 23318.84685
2" 0.05041 0.0000151 6.313 N01/N02/N03 21075.89389
Tabla 2-17. N. Reynolds según tubería Sección Norte UTI HCAM72
Se observa que el número de Reynolds sobre pasa el valor para considerarse laminar
por lo que se demuestra que en todas las tuberías tienen sus flujos a diferentes
velocidades pero la característica de ser turbulento se mantiene.
Con esa consideración en relación a la velocidad promedio general, el siguiente paso

será el cálculo de factor de Darcy correspondiente a la fricción con la ecuación de
Haaland, para la obtención de las perdidas mayores en los tramos de tuberías, con la
71
Fuente propia
72
Fuente propia
70
ecuación de flujo turbulento expresado en la Tabla (1-2) de regímenes de flujo y
considerando la rugosidad para una tubería de cobre expresado en la Tabla (1-1),
dando los resultados expresados en las Tablas (2-18 y 2-19).
Cálculo de Factor Darcy Sección Sur

Ø Tubería Ø Int. (mm) Rugosidad (Ɛ ) (mm) N. Reynolds Secc. Aplicación f
1/2" 13.843 0.0015 3654.712236 VER PLANO 0.041667178
3/4" 19.93 0.0015 7615.481408 S19/S23 0.033406904
1" 26.035 0.0015 5829.711713 S18/S22 0.036076878
1" 26.035 0.0015 21375.60962 S04/S04A 0.025424304
1 1/2" 38.22 0.0015 14560.80576 S05 0.027980183
1 1/2" 38.22 0.0015 7942.25769 S03 0.032974576
2" 50.41 0.0015 17061.43791 S01 0.026848921
2 1/2" 62.61 0.0015 13736.89643 S02 0.028387392
Tabla 2-18. Factor de fricción según tubería Sección Sur UTI HCAM73
Cálculo de Factor Darcy Sección Norte

Ø Tubería Ø Int. (mm) Rugosidad (Ɛ ) (mm) N. Reynolds Secc. Aplicación f
1/2" 13.843 0.0015 3654.712236 VER PLANO 0.041667178
3/4" 19.93 0.0015 7615.481408 N23 0.033406904
3/4" 19.93 0.0015 5076.987605 N19/N25/N28 0.037613211
1" 26.035 0.0015 5829.711713 N21 0.036076878
1" 26.035 0.0015 3886.474475 N04/N20/N24 0.040828508
1" 26.035 0.0015 23318.84685 N05 0.024890411
2" 50.41 0.0015 21075.89389 N01/N02/N03 0.025461568
Tabla 2-19. Factor de fricción según tubería Sección Norte UTI HCAM74
Una de las consideraciones más importantes, es que no se debe usar una tubería
menor a ½” para las tomas, ya que este puede crear caídas de presiones
considerables y el flujo requerido no puede ser suficiente. Aparte una red secundaria
puede tener un rango entre 1/2” y 1”, mientras que la principal no debería exceder
2”.75
73
Fuente propia
74
Fuente propia
75
FRANKEL Michael, “Facility piping systems handbook”, McGraw Hill, 2da. edición, p. 15.30
71
Para la comprobación de la pérdida que se generan en el sistema se utilizara la
fórmula de Darcy y Weissback, que se expresó anteriormente en la ecuación 1.7.
Aplicando una hoja de Excel, con los datos obtenidos anteriormente y las secciones
mostrados en los planos 10.110482.03.01 y 10.110482.03.02, se procederá al cálculo
de la perdidas que se tiene en la tubería del sistema tanto en el ala sur como la norte,
para al final encontrar la caída de presión que se produce en las mismas así como
también el consumo generado en la red de tuberías, expresado en las Tablas (2-20 y
2-21).
72
Perdidas Mayores Sección Sur Terapia Intensiva
Longitud
Sección Longitud (m) Ø Int. (m) Ø Nominal Factor Fricción Corregida Perdidas HL (m)
(+20%)
S.1 * 8.46 0.05041 2" 0.026848921 10.152 7.205389009
S.2 ** 64.47 0.06261 2 1/2" 0.028387392 77.364 19.64302482
S.3 28.52 0.03822 1 1/2" 0.032974576 34.224 14.83281925
S.4 * 5.76 0.026035 1" 0.025424304 6.912 52.93158461
S.4A * 5.91 0.026035 1" 0.025424304 7.092 54.31001129
S.5 31.5 0.03822 1 1/2" 0.027980183 37.8 46.72388451
S.6 8.24 0.013843 1/2" 0.041667178 9.888 24.13326552
S.7 9.11 0.013843 1/2" 0.041667178 10.932 26.68131661
S.8 6.08 0.013843 1/2" 0.041667178 7.296 17.8070697
S.9 8.99 0.013843 1/2" 0.041667178 10.788 26.32986129
S.10 8.05 0.013843 1/2" 0.041667178 9.66 23.57679459
S.11 6.96 0.013843 1/2" 0.041667178 8.352 20.38440874
S.12 6.53 0.013843 1/2" 0.041667178 7.836 19.12502716
S.13 6.97 0.013843 1/2" 0.041667178 8.364 20.41369668
S.14 6.96 0.013843 1/2" 0.041667178 8.352 20.38440874
S.15 6.53 0.013843 1/2" 0.041667178 7.836 19.12502716
S.16 6.97 0.013843 1/2" 0.041667178 8.364 20.41369668
S.17 5.8 0.013843 1/2" 0.041667178 6.96 16.98700728
S.18 * 8.84 0.026035 1" 0.036076878 10.608 8.573964806
S.19 14.78 0.01993 3/4" 0.033406904 17.736 50.49664879
S.20 5.8 0.013843 1/2" 0.041667178 6.96 16.98700728
S.21 5.8 0.013843 1/2" 0.041667178 6.96 16.98700728
S.22 * 5.09 0.026035 1" 0.036076878 6.108 4.936819102
S.23 18.02 0.01993 3/4" 0.033406904 21.624 61.56627951
S.24 5.86 0.013843 1/2" 0.041667178 7.032 17.16273494
S.25 5.86 0.013843 1/2" 0.041667178 7.032 17.16273494
S.26 5.69 0.013843 1/2" 0.041667178 6.828 16.6648399
Total 661.5463302
Nota: En las secciones que tienen tubería de 1/2" se a sumado 2.5 mts mas considerando la altura de
conexión hasta las tomas de vacío, ya que eso se encuentra empotrado por la pared y esta medida es
tomada como base.
El 20 % que se le suma a las tuberías sirve como consideración de perdidas de accesorios y cabio de
direcciones.
Las medidas de longitud que tienen el símbolo (*) se las a sumado 2 metros de tubería considerando su
altura.
Tabla 2-20. Pérdidas según tubería Sección Sur UTI HCAM76
76
Fuente propia
73
Perdidas Mayores Sección Norte Terapia Intensiva
Longitud
Sección Longitud (m) Ø Int. (m) Ø Nominal Factor Fricción Corregida Perdidas HL (m)
(+20%)
N.1 8.46 0.05041 2" 0.025461568 10.152 10.42693075
N.2 ** 25.66 0.05041 2" 0.025461568 30.792 31.62589162
N.3 43.67 0.05041 2" 0.025461568 52.404 53.82317564
N.4 ** 8.88 0.026035 1" 0.040828508 10.656 4.332059728
N.5 * 43.08 0.026035 1" 0.024890411 51.696 461.2413367
N.6 5.78 0.013843 1/2" 0.041667178 6.936 16.92843139
N.7 5.78 0.013843 1/2" 0.041667178 6.936 16.92843139
N.8 5.78 0.013843 1/2" 0.041667178 6.936 16.92843139
N.9 5.78 0.013843 1/2" 0.041667178 6.936 16.92843139
N.10 5.78 0.013843 1/2" 0.041667178 6.936 16.92843139
N.11 5.78 0.013843 1/2" 0.041667178 6.936 16.92843139
N.12 5.78 0.013843 1/2" 0.041667178 6.936 16.92843139
N.13 5.78 0.013843 1/2" 0.041667178 6.936 16.92843139
N.14 5.78 0.013843 1/2" 0.041667178 6.936 16.92843139
N.15 5.78 0.013843 1/2" 0.041667178 6.936 16.92843139
N.16 5.78 0.013843 1/2" 0.041667178 6.936 16.92843139
N.17 5.78 0.013843 1/2" 0.041667178 6.936 16.92843139
N.18 8 0.013843 1/2" 0.041667178 9.6 23.43035487
N.19 10.65 0.01993 3/4" 0.037613211 12.78 18.20788082
N.20 * 6.56 0.026035 1" 0.040828508 7.872 3.200260339
N.21 * 8.04 0.026035 1" 0.036076878 9.648 7.79804039
N.22 12 0.013843 1/2" 0.041667178 14.4 35.1455323
N.23 11.56 0.01993 3/4" 0.033406904 13.872 39.49534912
N.24 * 8.04 0.026035 1" 0.040828508 9.648 3.922270294
N.25 9.16 0.01993 3/4" 0.037613211 10.992 15.66048717
N.26 8 0.013843 1/2" 0.041667178 9.6 23.43035487
N.27 8 0.013843 1/2" 0.041667178 9.6 23.43035487
N.28 12.53 0.01993 3/4" 0.037613211 15.036 21.42204194
Total 979.7334981
tomada como base.
El 20 % que se le suma a las tuberías sirve como consideración de perdidas de accesorios y cabio de
direcciones.
Las medidas de longitud que tienen el símbolo * se las a sumado 2 metros de tubería considerando su
altura.
Tabla 2-21. Pérdidas según tubería Sección Norte UTI HCAM77
77
Fuente propia
74
Con estos resultados se pueden obtener las pérdidas de presiones con la aplicación
de la ecuación 1.9, expresado en las Tablas (2-22 y 2-23):
Perdidas de Presión Sección Sur

Perdida de
Perdidas HL
Sección Ø Nominal Presión
(m)
(Pas)
S.1 * 2" 7.20538901 85.4415029
S.2 ** 2 1/2" 19.6430248 232.926988
S.3 1 1/2" 14.8328192 175.887571
S.4 * 1" 52.9315846 627.66273
S.4A * 1" 54.3100113 644.008114
S.5 1 1/2" 46.7238845 554.051823
S.6 1/2" 24.1332655 286.172262
S.7 1/2" 26.6813166 316.387052
S.8 1/2" 17.8070697 211.156233
S.9 1/2" 26.3298613 312.219495
S.10 1/2" 23.5767946 279.57363
S.11 1/2" 20.3844087 241.718319
S.12 1/2" 19.1250272 226.784572
S.13 1/2" 20.4136967 242.065615
S.14 1/2" 20.3844087 241.718319
S.15 1/2" 19.1250272 226.784572
S.16 1/2" 20.4136967 242.065615
S.17 1/2" 16.9870073 201.431932
S.18 * 1" 8.57396481 101.670075
S.19 3/4" 50.4966488 598.789261
S.20 1/2" 16.9870073 201.431932
S.21 1/2" 16.9870073 201.431932
S.22 * 1" 4.9368191 58.5408009
S.23 3/4" 61.5662795 730.052942
S.24 1/2" 17.1627349 203.515711
S.25 1/2" 17.1627349 203.515711
S.26 1/2" 16.6648399 197.611672
Total 661.54633 7844.61638
Tabla 2-22. Pérdidas de Presión según tubería Sección Sur UTI HCAM78
78
Fuente propia
75
Perdidas de Presión Sección Norte
Perdida de
Perdidas HL
(m)
(Pas)
N.1 2" 10.4269308 123.642545
N.2 ** 2" 31.6258916 375.019823
N.3 2" 53.8231756 638.235217
N.4 ** 1" 4.33205973 51.3695643
N.5 * 1" 461.241337 5469.39977
N.6 1/2" 16.9284314 200.737339
N.7 1/2" 16.9284314 200.737339
N.8 1/2" 16.9284314 200.737339
N.9 1/2" 16.9284314 200.737339
N.10 1/2" 16.9284314 200.737339
N.11 1/2" 16.9284314 200.737339
N.12 1/2" 16.9284314 200.737339
N.13 1/2" 16.9284314 200.737339
N.14 1/2" 16.9284314 200.737339
N.15 1/2" 16.9284314 200.737339
N.16 1/2" 16.9284314 200.737339
N.17 1/2" 16.9284314 200.737339
N.18 1/2" 23.4303549 277.837148
N.19 3/4" 18.2078808 215.909051
N.20 * 1" 3.20026034 37.9486871
N.21 * 1" 7.79804039 92.4691629
N.22 1/2" 35.1455323 416.755722
N.23 3/4" 39.4953491 468.33585
N.24 * 1" 3.92227029 46.5102811
N.25 3/4" 15.6604872 185.702057
N.26 1/2" 23.4303549 277.837148
N.27 1/2" 23.4303549 277.837148
N.28 3/4" 21.4220419 254.022573
Total 979.733498 11617.6798
Tabla 2-23. Pérdidas de Presión según tubería Sección Norte UTI HCAM79
79
Fuente propia
76
En la sección Sur del Área de Terapia Intensiva da como resultado una pérdida de
presión de 7844.61 Pas (1.138 psi) o 2.317 in Hg, mientras que en la sección Norte
presenta una pérdida de 11617.68 Pas (1.68 psi) o 3.43 in Hg, Tabla (2-24).
En toda la red se tiene una caída de presión por tuberías de 19462.29 Pas,
equivalente a 2.82 Psi o 5.74 in Hg.
Tabla 2-24. Pérdidas de Presión según sección UTI HCAM80
Lo que al sistema de vacío de 21 in Hg que se está utilizando actualmente le

representa una pérdida del 27.33% a la capacidad total de succión.
2.2.7. Pérdidas de volumen a evacuar en el sistema
Las Tablas (2-25 y 2-26), el volumen a evacuar que hay en las tuberías actuales del
sistema con lo cual se puede calcular el tiempo que demora en fluir todo el aire fuera
de la red siendo analizado con la ecuación 1.14:
80
Fuente propia
77
CALCULO DE VOLUMEN EN TUBERIAS (SECCION SUR)
Longitud +20%
Sección f Ø Int. (m) Ø Nominal Volume (m^3)
(m)
S.1 0.020350302 0.05041 2" 10.152 0.020261701
S.2 0.017728122 0.06261 2 1/2" 77.364 0.238186543
S.3 0.021938294 0.03822 1 1/2" 34.224 0.039264767
S.4 0.017534162 0.026035 1" 6.912 0.003679678
S.4A 0.017534162 0.026035 1" 7.092 0.003775503
S.5 0.018829477 0.03822 1 1/2" 37.8 0.043367468
S.6 0.024467211 0.013843 1/2" 9.888 0.001488195
S.7 0.024467211 0.013843 1/2" 10.932 0.001645322
S.8 0.024467211 0.013843 1/2" 7.296 0.001098086
S.9 0.024467211 0.013843 1/2" 10.788 0.001623649
S.10 0.024467211 0.013843 1/2" 9.66 0.00145388
S.11 0.024467211 0.013843 1/2" 8.352 0.001257019
S.12 0.024467211 0.013843 1/2" 7.836 0.001179358
S.13 0.024467211 0.013843 1/2" 8.364 0.001258825
S.14 0.024467211 0.013843 1/2" 8.352 0.001257019
S.15 0.024467211 0.013843 1/2" 7.836 0.001179358
S.16 0.024467211 0.013843 1/2" 8.364 0.001258825
S.17 0.024467211 0.013843 1/2" 6.96 0.001047516
S.18 0.023071789 0.026035 1" 10.608 0.005647283
S.19 0.020669007 0.01993 3/4" 17.736 0.005533006
S.20 0.024467211 0.013843 1/2" 6.96 0.001047516
S.21 0.024467211 0.013843 1/2" 6.96 0.001047516
S.22 0.023071789 0.026035 1" 6.108 0.00325166
S.23 0.020669007 0.01993 3/4" 21.624 0.006745925
S.24 0.024467211 0.013843 1/2" 7.032 0.001058352
S.25 0.024467211 0.013843 1/2" 7.032 0.001058352
S.26 0.024467211 0.013843 1/2" 6.828 0.001027649
TOTAL SUR: 0.390699971
Tabla 2-25. Volumen en tuberías Sección Sur UTI HCAM81
81
Fuente propia
78
CALCULO DE VOLUMEN EN TUBERIAS (SECCION NORTE)
Longitud +20%
Sección f Ø Int. (m) Ø Nominal Volume (m^3)
(m)
N.1 0.017776377 0.05041 2" 10.152 0.020261701
N.2 0.01777638 0.05041 2" 30.792 0.061455703
N.3 0.01777638 0.05041 2" 52.404 0.104589655
N.4 0.0254151 0.026035 1" 10.656 0.005672837
N.5 0.01724839 0.026035 1" 51.696 0.027520923
N.6 0.02446721 0.013843 1/2" 6.936 0.001043904
N.7 0.02446721 0.013843 1/2" 6.936 0.001043904
N.8 0.02446721 0.013843 1/2" 6.936 0.001043904
N.9 0.02446721 0.013843 1/2" 6.936 0.001043904
N.10 0.02446721 0.013843 1/2" 6.936 0.001043904
N.11 0.02446721 0.013843 1/2" 6.936 0.001043904
N.12 0.02446721 0.013843 1/2" 6.936 0.001043904
N.13 0.02446721 0.013843 1/2" 6.936 0.001043904
N.14 0.02446721 0.013843 1/2" 6.936 0.001043904
N.15 0.02446721 0.013843 1/2" 6.936 0.001043904
N.16 0.02446721 0.013843 1/2" 6.936 0.001043904
N.17 0.02446721 0.013843 1/2" 6.936 0.001043904
N.18 0.02446721 0.013843 1/2" 9.6 0.001444849
N.19 0.02259931 0.01993 3/4" 12.78 0.003986909
N.20 0.0254151 0.026035 1" 7.872 0.004190744
N.21 0.02307179 0.026035 1" 9.648 0.005136217
N.22 0.02446721 0.013843 1/2" 14.4 0.002167274
N.23 0.02066901 0.01993 3/4" 13.872 0.004327575
N.24 0.0254151 0.026035 1" 9.648 0.005136217
N.25 0.02259931 0.01993 3/4" 10.992 0.003429116
N.26 0.02446721 0.013843 1/2" 9.6 0.001444849
N.27 0.02446721 0.013843 1/2" 9.6 0.001444849
N.28 0.02259931 0.01993 3/4" 15.036 0.004690702
TOTAL NORTE: 0.269426964
Tabla 2-26. Volumen en tuberías Sección Norte UTI HCAM82
El caudal calculado en la bomba es de 54 cfm (1529 l/min) a 21 in Hg, el volumen a

evacuar de todo el sistema es de 660.12 lts. Más el volumen del depósito
considerado en 800 lts. Lo que da una evacuación de 1460 lts. Estimando que la
evacuación de todo el fluido de la red se lo puede hacer en 57.29 segundos
82
Fuente propia
79
aproximadamente. Dejando a la red sin consumo extra para ser utilizado
directamente a las demandas de los reguladores.
2.2.8. Características generales del sistema actual de vacío del HCAM
Detalles generales encontrados en el sistema actual de la red de vacío, expresado en

la tabla (2-27):
DATOS SISTEMA DE VACÍO

Tipo Dúplex marca AMICO cap. Tanque 800 lts
Potencia 10 hp
Bomba Capacidad 180 cfm / 300 m^3/h
Vacío hasta 15 torr / 26 in Hg
Datos de Línea Succión Instalada
No existe en la línea de succión. Instalado
Filtrado Bacteriológico directamente entre el regulador y las canastilla de
succión
Seccionamiento por
Sección Sur y Norte con líneas independientes
áreas
Tipo abrazaderas de aluminio con empotramiento a

Tipo de anclaje
pared y tipo colgantes
Existentes para cada sección y en las cajas de corte

Válvulas de corte
respectivas
Tipo Chemetron IMPACT con modulo independiente
Alarmas para cada gas y con una caída de presión permisible
para vacío hasta 12 in Hg
Tipo Chemetron individual para vacío con toma 1/2"
Tomas de Pared
tipo cobre
Capacidad de hasta 60 lts/min, Máximo vacío 300 mm
Regulador de succión
Hg, con filtro trampa para líquidos incluido
Volumen a evacuar en
1460 lts
tuberías y deposito
Existe una caída de presión total en el sistema que es
Caída de presión
de 5.74 in Hg que representa una perdida del 27.33%
Consumo Estadístico
calculado para el 2280 lts/min
sistema
Capacidad real de
Actualmente la bomba tiene una capacidad de presión
flujo y vacío de la
21 in Hg cuyo flujo es de 54 scfm (1530 l/min)
bomba actual
Demanda Faltante en
750 l/min - 26.21 scfm - 32.55 % capacidad
el sistema
Tabla 2-27. Parámetros del sistema en funcionamiento83
83
Fuente propia
80
2.2.9. Consumo Energético Actual
Una sola bomba no es capaz de abastecer la demanda estadística del área de terapia
intensiva en las condiciones actuales, por lo que en caso de un abastecimiento de
este tipo se encienden las dos bombas, dando un consumo de energía aproximado de
18 Hp (13.42 kW) como lo muestra la curva en la fig. (2-42), el encendido promedio
de las bombas es de 21 horas/día84, el costo de un kW/h trifásico es de 0.067 ctvs.
Dando un costo diario de funcionamiento de $18.88 o mensual considerado a 30 días
de $566.45.
2.2.10. Resultados de la red actual de vacío
 Cuarto de bombas, fuera del área hospitalaria, espacio reducido para

mantenimiento de las mismas.
 Cambios bruscos en diámetro de red principal y secundaria en la sección sur.
 Caudal evacuado para estabilización del sistema es de 1460 l/min.
 Distribución más técnica de tubería en sección norte.
 Vida útil de los materiales utilizados dentro del rango de los 20 años, su uso
aun es aceptable dentro del sistema.
 Las caídas de presión demuestran que no existe fugas.
 Válvulas de corte para casos de emergencia ubicadas en el área de cuarto de
bombas, lejos de la zona hospitalaria.
 Falta de identificación (etiqueta) de la tubería, de que gas está circulando por
la misma.
 Encendido de alarmas sonoras, su marcación indica valores de 12 – 14 in Hg.
 Reguladores de vacío, en condiciones óptimas de trabajo: filtros trampa de
líquidos.
 Pérdidas totales de presión del sistema son de 5.75 in Hg para tubería, sin
consideración de filtros.
 Encendido de dos bombas para abastecimiento de demanda estadística
generando un costo mensual de $566.45. en el consumo máximo estudiado.
84
Fuente Propia
81
CAPÍTULO III
REDISEÑO DEL ÁREA DE TERAPIA INTENSIVA
Introducción
Este capítulo está enfocado a dar los pasos correctos para realizar el diseño de una
instalación de vacío hospitalario, tomando en cuenta todas la características que
involucra una adecuada selección de equipos y verificación del correcto
funcionamiento sistema.
 Cálculo del consumo total de la red de vacío, considerando el factor de

corrección de funcionamiento para la altura de la ciudad de Quito.
 Cálculo de pérdidas generadas por las tuberías del sistema rediseñado, así
como de los accesorios incluidos en el mismo: válvulas, cajas de corte, filtros
bacteriológicos, etc.
 Cálculo de capacidad y diseño del depósito de almacenamiento de vacío.
 Parámetros de instalación de la red bajo la norma NFPA 99.
82
3.1. Organigrama de Planteamiento figura (3-42)
OBTENCIÓN DE
PARAMETROS
CÁLCULO DE LA
DEMANDA
RED DE TUBERÍA
PERDIDAS DE
PRESIÓN Y CAUDAL
CÁLCULO DE
LA BOMBA
CÁLCULO DEL
DEPÓSITO
CÁLCULO CONSUMO
ENERGÉTICO
RESULTADOS
Fig.3-42. Desarrollo del capítulo85
85
Fuente Propia
83
3.2. Rediseño de sistema de vacío en terapia intensiva HCAM
En el capítulo anterior se consideró los parámetros que están actualmente instalados

en el sistema, tomando datos existentes en el mismo y con el cual opera hasta la
actualidad. En el presente capítulo se dan los lineamientos para un correcto diseño de
una red de vacío.
3.2.1. Cálculo de consumo de la red Norte y Sur
En primera instancia se debe tener claro cuáles son las unidades básicas de medidas
de vacío y su relación en los diferentes sistemas de medición como se muestra en la
tabla (3-28).
Tabla.3-28. Unidades de medida de vacío.86
La presión de trabajo real varía de acuerdo al lugar donde se va a instalar el equipo,

ya que a mayor altura de la zona, la presión barométrica disminuye tal como lo
muestra el (Anexo Tabla 8), se toma los datos para la altura a la cual Quito se
encuentra.
86
FRANKEL Michael, “Facility piping systems handbook”, McGraw Hill, 2da. edición, p. 15.14
84
Con las indicaciones preliminares en el capítulo anterior con relación a la capacidad
de la bomba se puede continuar con la descripción apropiada de cómo se debe
calcular un sistema de vacío para una zona hospitalaria.
Se debe tomar en cuenta los siguientes pasos a seguir:
1. Determine el número total de salidas y los consumos que van e exigir los
equipos en sus respectivas tomas y categorice de acuerdo a la tabla (3-29).
En caso de no conocer el número de tomas, se puede tomar la misma tabla
como referencia.
Tabla 3-29. Tabla referencial para tomas por área87
87
85
La diversificación por grupos en forma de A (Uso de mayor frecuencia y áreas
críticas) o B (Uso de menor frecuencia) se base en recomendaciones de la norma
NFPA 99 y de la AIA (American Institute Architects), para facilitar la importancia
del uso adecuado de vacío por sectores, cuyo factor se obtiene de acuerdo a
promedios estandarizados de uso y ensayos en laboratorio. La figura (3-43) muestra
estos promedios de la siguiente manera:
Fig.3-43. Factor de diversificación vs Número de tomas88
88
86
De acuerdo a estos promedios se obtiene la gráfica de la figura (3-44).
2. Una vez que se determina el número de tomas por cama y se elige el grupo
de uso, se calcula el factor de uso con la siguiente gráfica:
Fig.3-44. Gráfica de consumos por grupos89
3. Para calcular el consumo total de la red se multiplica los scfm, por el número
total de tomas y por el factor de uso. Esta referencia se toma cuando no se
conoce el consumo específico de los equipos en las tomas.
4. La bomba que se seleccione deberá solventar sin ningún problema la

demanda requerida por el sistema, considerando la ubicación geográfica
donde se instalara la red de vacío; en caso de ser un sistema dúplex las
bombas de forma individual deben ser capaces de abastecer la demanda sin
ningún problema como lo indica la norma NFPA 99.
5. El vacío que genere la bomba debe ser basado en un rango de trabajo de 21 in

Hg y un mínimo de presión en la toma más alejada de 14 in Hg. El tener un
rango de 5 in Hg es esencial para las pérdidas generadas por la fricción en las
tuberías y por los cambios de diámetros hacia las tomas.
89
87
6. Calcular las pérdidas de presión ejercidas por la fricción de las tuberías.
7. Verificar que el sistema sea capaz de abastecer toda esta demanda.
3.2.2. Detalles de consideración para el rediseño.
 Determine el trazo de las tuberías de acuerdo al espacio existente para los

mismos. De preferencia se los realiza en planos de construcción, además se
debe evitar su circulación por lugares de temperatura muy elevadas (>60 °C)
o muy bajas (< 4 °C). No se debe olvidar su inclinación adecuada para la
eliminación de condensado o aceite.
 Las conexiones en forma de cuello de ganso se deben realizar en medida de

lo posible en cambio de dirección para evitar traer fluidos a través de la
tubería, de esta manera el condensado termina por evacuarse sin afectar ni al
paciente ni al sistema.
 Se debe tener en cuenta si la necesidad de un sistema de vacío debe

incrementar su potencia y si este es el caso, verificar que la capacidad
eléctrica sea capaz de abastecer sin problema la nueva demanda.
 De la bomba se debe conocer la capacidad requerida, la potencia y el voltaje

de la misma, además debe poseer un filtro de aire el cual se cambiara en
determinado tiempo, ya que los fluidos tienden a concentrarse en el mismo y
producen una caída de eficiencia del equipo.
 En las instalaciones el contratista debe proporcionar dos informaciones

importantes en relación a la instalación del sistema: Documentación que
verifique que todas las tuberías y accesorios son los requeridos por la norma
NFPA 99 5.1.10.1 y 5.1.10.2. y que sus instaladores cuentan con la
certificación para realizar esos trabajos de tuberías de gases medicinales.
 La bomba rotativa de paletas lubricada ofrece una alta duración, como

mínimo sin ningún problema debería dar 30000 horas de servicio y su
pérdida de presión en la recirculación de aceite es mínima.
88
Existe dos parámetros que también se va en la necesidad de mejorar el modelo del
hospital Carlos Andrade Marín, estos se refieren al control y mantenimiento de los
equipos.
La primera parte busca identificar qué área del hospital se va a calcular, siendo así,
en este caso utilizaremos el parámetro de 3 tomas por cama y que pertenece al
“Grupo A” según la tabla (3-26).
Se considera que la idea es mantener la capacidad de abastecimiento para las

personas actuales en el área, por lo que el número de camas seguirá siendo las 38
que se encontró en el levantamiento.
Con estos datos se obtiene un valor total de 114 tomas a considerarse en toda el área,
con un factor de uso de 0.75 aproximadamente, pero no se debe olvidar que el 30 %
de estas tomas son considerados como auxiliares y su frecuencia de uso es muy baja
llegando a ser la mitad de factor de uso obtenido así que se puede mantener el 0.4 del
levantamiento anterior.
De igual manera no se puede alterar el equipo médico utilizado en el área para

drenaje de secreciones y este, sigue siendo el mismo (Anexo 03), por lo cual su
consumo mínimo será igual de 60 lts/min.
Con estos datos podemos obtener el flujo para el sistema de forma general,
expresada en la Tabla (3-30):
Consumo Consumo
Sección # Tomas de Factor # Tomas de Factor Uso Consumo Consumo
Zona # Camas Teórico Estadístico
Hospitalaria uso Cte. Uso uso Aux. (Aux) (LPM) Real (LPM)
(LPM) Real (LPM)
Aislamiento 6 12 0.75 6 0.4 60 1080 684 360
Sección Sur Cuidados
11 22 0.75 11 0.4 60 1980 1254
Generales 660
Aislamiento 9 18 0.75 9 0.4 60 1620 1026 540
Sección
Cuidados
Norte 12 24 0.75 12 0.4 60 2160 1368
Generales 720
TOTAL 6840 4332 2280
Tabla 3-30. Cálculo de consumo para el rediseño de UTI90
90
Fuente Propia
89
Se obtiene un consumo total de 4340 l/min o 154 scfm, ya que se considera que los
reguladores de succión están diseñados de igual manera para la medida de presión
estándar que es a nivel del mar y con la capacidad de estos ha sido calculado este
caudal, se debe utilizar la ecuación 1.17 para encontrar las acfm que es la medida de
trabajo real.
La ciudad de Quito se encuentra a una altura promedio de 2750 a 2800 m sobre el

nivel del mar lo que da una presión barométrica de 21.39 in Hg según el (Anexo
Tabla 08) y la temperatura promedio de trabajo para el hospital está considerado en
los 20 °C.
Con estos datos podemos calcular los acfm, al cual deberá ser considerado el equipo
para su uso óptimo en la ciudad:
SCFM = 154 pies3/min
P= 21.28 in Hg
T = 68 °F
(6230 l/min)
Con la ecuación 1.17 se realiza una corrección para la capacidad de la bomba a

requerirse con respecto a la zona de ubicación y su presión barométrica medida en el
lugar, en este caso para el Hospital Carlos Andrade Marín se necesita una bomba con
una capacidad de 250 acfm o 425 m3/h.
En el mercado se encuentra una bomba de vacío BECKER Modelo. U4.400SA, que

tiene un flujo de 290 scfm (490 m3/h) y cuya curva se presenta en la figura (3-45).
90
Fig.3-45. Curva de bombas de vacío BECKER91
91
www.beckerpumps.com/U4_400_SA. DATA.SHEET.pdf
91
La curva de la bomba seleccionada indica que con un vacío generado de 21 in Hg se
tiene una entrega general de caudal al sistema de 90 scfm o 2548 l/min, que de igual
manera de forma general se divide para las 114 tomas, se obtiene un flujo de
22.35 l/min que está muy adecuado para el sistema requerido, pero que además
supera la demanda en el consumo estadístico requerido de 80. 51 scfm o 2280 l/min,
por lo que esta sería la bomba adecuada para la implementación sin fallos de flujo
en el Área de Terapia Intensiva del Hospital Carlos Andrade Marín.
3.2.3. Cálculos de pérdidas por red de tubería y filtros
Para los cálculos posteriores se deben tener muy en claro tanto los parámetros de
diseño que posee actualmente el sistema así como las condiciones de trabajo para el
fluido.
Densidad (ρ) = 1.204 (Kg/m3) (Anexo Tabla 06)
Viscosidad cinemática (υ) = 1.51 x 10-5 (m2/s) (Anexo Tabla 05)
En el primer capítulo se habla sobre el número Mach ecuación 1.1 y la velocidad

aceptable para el aire en instalaciones de succión, esta información coincide con lo
encontrado el libro de “Gases Medicinales” de Eduardo Lázaro, que indica una
velocidad promedio de 100 m/s para generación de vacío en un ambiente con aire,
con lo cual se podría comenzar un cálculo de diferentes iteraciones con variación en
un diámetro aceptable y una velocidad no superior a la indicada, obtenida con la
ecuación 1.11.
V permissible = 100 m/s
Q = 490 m3/h
P = 0.701 Atm (21 in Hg)
[ ]
92
Cálculo de Diámetro
Caudal Presión Velocidad Diámetro
490 0.701 100 49.704634
Tabla 3-31. Cálculo velocidad de succión 1
Corrigiendo el diámetro a 2” o 50.41 mm:
Cálculo de Velocidad
Caudal Presión Diámetro Velocidad
490 0.701 50.41 97.2210631
Tabla 3-32. Cálculo velocidad de succión 2
Velocidad de succión: 97.22 m/s
Estos valores indican que para la capacidad calculada previamente de la bomba se

puede utilizar una tubería de 2” tabla (3-31, 3-32) para la línea principal de succión
figura (3-46), que ira direccionada al Área de Terapia Intensiva y sin sobrepasar los
límites de velocidad que afecten a las operaciones del sistema.
Gráfico relación Velocidad vs Diametro

60
Diametro Tubería (mm)
50
40
30
20
10
0
97,22 169,13 364,48 621,98 1289,24
Velocidad del fujo (m/s)
Fig.3-46. Gráfica velocidad vs diámetro92
92
Fuente Propia
93
El cálculo anterior se lo realiza para dar un parámetro de velocidad y de tubería que
se podría seguir en el tramo inicial de las bombas, el cual según se observa puede dar
buenos resultados; pero de igual manera se debe tomar como punto inicial para los
cálculos las capacidades requeridas en las tomas y como se hizo en el caso del
levantamiento. Observando los consumos por secciones en los planos
10.110482.03.03 y 10.110482.03.04., que son los que contienen los cambios
realizados a la red de tuberías como parte del rediseño. Para de esta manera obtener
las velocidades que realmente están produciéndose en el nuevo planteamiento de
sistema que nosotros ponemos a consideración.
Tomando en consideración que la bomba que se instala tendría un caudal de

22.35 l/min para cada toma de forma general se utiliza el factor de Eduardo Lázaro
que en cada cama el consumo será de 60 l/min.
Consumo Estadístico Real

Consumo Consumo # Tomas en
# Camas en
Días aprox.por cama por día uso por
Uso
(l/min) (l/min) cama
Lunes 21 60 1260 1
Martes 24 60 1440 1
Miércoles 26 60 1560 1
Jueves 21 60 1260 1
Viernes 19 60 1140 1
Sábado 26 60 1560 1
Domingo 28 60 1680 1
Tabla 3-33. Cuadro consumos semanales por cama en UTI HCAM93
Manteniendo el consumo estadístico de igual manera que en el levantamiento

expresado en la tabla (3-33), se procede al cálculo de los demás parámetros para
encontrar las pérdidas de presión, tabla (3-34, 3-35).
Empezando por la velocidad de cada zona según su consumo con la ecuación 1.12.
93
Fuente propia
94
Tabla 3-34. Cuadro velocidades rediseñadas para tubería Sección Sur UTI
HCAM94
94
Fuente propia
95
Tabla 3-35. Cuadro velocidades rediseñadas para tubería Sección Norte UTI
HCAM95
95
Fuente propia
96
Con el procedimiento ya conocido se pasa al cálculo del número de Reynolds con la
ecuación 1.8, tabla (3-36, 3-37).
Cálculo de Número de Reynolds Rediseño Sección Sur

Ø Tubería Ø Int. (m) Numero de Reynolds
1/2" 0.013843 0.0000151 3.987 VER PLANO 3654.712236
1" 0.026035 0.0000151 3.381 S17/S20 5829.711713
1 1/2" 0.03822 0.0000151 5.753 S03/S04 14560.80576
2" 0.05041 0.0000151 5.111 S01/S02 17061.43791
Tabla 3-36. N. Reynolds rediseño tubería Sección Sur UTI HCAM96
Cálculo de Número de Reynolds Rediseño Sección Norte

Ø Tubería Ø Int. (m) Numero de Reynolds
1/2" 0.013843 0.0000151 3.987 VER PLANO 3654.712236
1" 0.026035 0.0000151 3.381 N20 5829.711713
1" 0.026035 0.0000151 2.254 N19/N22/N25 3886.474475
1 1/2" 0.03822 0.0000151 6.276 N04/N05 15884.51538
2" 0.05041 0.0000151 6.313 N01/N02/N03 21075.89389
Tabla 3-37. N. Reynolds rediseño tubería Sección Norte UTI HCAM97
Con los datos obtenidos se comprueba que el flujo sigue manteniendo la

característica de ser turbulento (Re > 4000; Vmax = 100 m/s), para el proyecto en
su rediseño indica que los parámetros de funcionamiento se mantienen adecuados y
que los cálculos van por la dirección correcta.
Cálculo de factor de Darcy para los nuevos valores obtenidos con la ecuación de
Haanland, tabla (3-38, 3-39).
96
Fuente propia
97
Fuente propia
97
Cálculo de Factor Darcy Rediseño Sección Sur
Rugosidad (Ɛ )
Ø Tubería Ø Int. (mm) N. Reynolds Secc. Aplicación f
(mm)
1/2" 13.843 0.0015 3654.712236 VER PLANO 0.041667178
1" 26.035 0.0015 5829.711713 S17/S20 0.036076878
1 1/2" 38.22 0.0015 14560.80576 S03/S04 0.027980183
2" 50.41 0.0015 17061.43791 S01/S02 0.026848921
Tabla 3-38. Factor de fricción para rediseño tubería Sección Sur UTI HCAM98
Cálculo de Factor Darcy Sección Norte

Rugosidad (Ɛ )
Ø Tubería Ø Int. (mm) N. Reynolds Secc. Aplicación f
(mm)
1/2" 13.843 0.0015 3654.712236 VER PLANO 0.041667178
1" 26.035 0.0015 5829.711713 N20 0.036076878
1" 26.035 0.0015 3886.474475 N19/N22/N25 0.040828508
1 1/2" 38.22 0.0015 15884.51538 N04/ N05 0.027358727
2" 50.41 0.0015 21075.89389 N01/N02/N03 0.025461568
Tabla 3-39. Factor de fricción para rediseño tubería Sección Norte UTI HCAM99
Con los datos obtenidos en las tablas anteriores se procede a calcular las pérdidas
generadas en la nueva red que se plantearía como opción para presentar en un
rediseño de la red, sin tantas variaciones bruscas de medidas y manteniendo de
forma estándar la gran mayoría del circuito, de igual manera tomando como base que
su perdida admisible sea de 5 -6 in Hg en lo que a tuberías y accesorios se refiere.
La tabla (3-40, 3-41), muestra las pérdidas generadas en las secciones de los planos
10.110482.03.03 y 10.110482.03.04, pero considerando que entre su punto de inicio
de succión y su punto más alejado solo haya una caída de presión permisible a la
expuesta anteriormente.
Además se mantiene el método de longitud equivalente que se usa para casos de

sistemas en red y simplifica el trabajo, dando una aproximación muy acertada de los
valores expuesta en el primer capítulo en la ecuación 1.7.
98
Fuente propia
99
Fuente propia
98
Perdidas Mayores Rediseño Sección Sur HCAM
Longitud
Sección Longitud (m) Ø Int. (m) Ø Nominal Factor Fricción Corregida Perdidas (hL)
(+20%)
S.1 * 8,46 0,05041 2" 0,026848921 10,152 7,205389009
S.2 ** 95,9 0,05041 2" 0,026848921 115,08 81,67810945
S.3 * 5,76 0,03822 1 1/2" 0,027980183 6,912 8,543796025
S.4 * 37,19 0,03822 1 1/2" 0,027980183 44,628 55,16384969
S.5 8,24 0,013843 1/2" 0,041667178 9,888 24,13326552
S.6 9,11 0,013843 1/2" 0,041667178 10,932 26,68131661
S.7 6,08 0,013843 1/2" 0,041667178 7,296 17,8070697
S.8 8,99 0,013843 1/2" 0,041667178 10,788 26,32986129
S.9 8,05 0,013843 1/2" 0,041667178 9,66 23,57679459
S.10 6,96 0,013843 1/2" 0,041667178 8,352 20,38440874
S.11 6,53 0,013843 1/2" 0,041667178 7,836 19,12502716
S.12 6,97 0,013843 1/2" 0,041667178 8,364 20,41369668
S.13 6,96 0,013843 1/2" 0,041667178 8,352 20,38440874
S.14 6,53 0,013843 1/2" 0,041667178 7,836 19,12502716
S.15 6,97 0,013843 1/2" 0,041667178 8,364 20,41369668
S.16 5,8 0,013843 1/2" 0,041667178 6,96 16,98700728
S.17 * 23,62 0,026035 1" 0,036076878 28,344 22,90916841
S.18 5,8 0,013843 1/2" 0,041667178 6,96 16,98700728
S.19 5,8 0,013843 1/2" 0,041667178 6,96 16,98700728
S.20 23,11 0,026035 1" 0,036076878 27,732 22,41451659
S.21 5,86 0,013843 1/2" 0,041667178 7,032 17,16273494
S.22 * 5,86 0,013843 1/2" 0,041667178 7,032 17,16273494
S.23 5,69 0,013843 1/2" 0,041667178 6,828 16,6648399
TOTAL 538,2407337
tomada como base.
El 20 % que se le suma a las tuberías sirve como consideración de perdidas de accesorios y cambio de
direcciones.
Las medidas de longitud que tienen el símbolo (*) se las a sumado 2 metros de tubería considerando su
altura.
Tabla 3-40. Perdidas en rediseño de tubería Sección Sur UTI HCAM100
100
Fuente propia
99
Perdidas Mayores Rediseño Sección Norte HCAM
Longitud
Sección Longitud (m) Ø Int. (m) Ø Nominal Factor Fricción Corregida Perdidas (hL)
(+20%)
N.1 8,46 0,05041 2" 0,025461568 10,152 10,42693075
N.2 ** 25,66 0,05041 2" 0,025461568 30,792 31,62589162
N.3 43,67 0,05041 2" 0,025461568 52,404 53,82317564
N.4 ** 8,88 0,03822 1 1/2" 0,027358727 10,656 15,32723457
N.5 * 43,08 0,03822 1 1/2" 0,027358727 51,696 74,35780013
N.6 5,78 0,013843 1/2" 0,041667178 6,936 16,92843139
N.7 5,78 0,013843 1/2" 0,041667178 6,936 16,92843139
N.8 5,78 0,013843 1/2" 0,041667178 6,936 16,92843139
N.9 5,78 0,013843 1/2" 0,041667178 6,936 16,92843139
N.10 5,78 0,013843 1/2" 0,041667178 6,936 16,92843139
N.11 5,78 0,013843 1/2" 0,041667178 6,936 16,92843139
N.12 5,78 0,013843 1/2" 0,041667178 6,936 16,92843139
N.13 5,78 0,013843 1/2" 0,041667178 6,936 16,92843139
N.14 5,78 0,013843 1/2" 0,041667178 6,936 16,92843139
N.15 5,78 0,013843 1/2" 0,041667178 6,936 16,92843139
N.16 5,78 0,013843 1/2" 0,041667178 6,936 16,92843139
N.17 5,78 0,013843 1/2" 0,041667178 6,936 16,92843139
N.18 8 0,013843 1/2" 0,041667178 9,6 23,43035487
N.19 * 17,21 0,026035 1" 0,040828508 20,652 8,395804945
N.20 * 19,6 0,026035 1" 0,036076878 23,52 19,01014821
N.21 12 0,013843 1/2" 0,041667178 14,4 35,1455323
N.22 * 17,2 0,026035 1" 0,040828508 20,64 8,3909265
N.23 8 0,013843 1/2" 0,041667178 9,6 23,43035487
N.24 8 0,013843 1/2" 0,041667178 9,6 23,43035487
N.25 12,53 0,026035 1" 0,040828508 15,036 6,112692386
TOTAL 536,0483784
tomada como base.
El 20 % que se le suma a las tuberías sirve como consideración de perdidas de accesorios y cambio de
direcciones.
Las medidas de longitud que tienen el símbolo * se las a sumado 2 metros de tubería considerando su
altura.
Tabla 3-41. Pérdidas en rediseño de tubería Sección Norte UTI HCAM101
101
Fuente propia
100
Una vez obtenidos los datos de las pérdidas se puede calcular la caída de presión por
sección, con la ecuación 1.9, tabla (3-42, 3-43).
Perdidas de Presión Sección Sur

Perdida de
Perdidas HL
(m)
(Pas)
S.1 * 2" 7.20538901 84.7353747
S.2 ** 2" 81.6781094 960.534567
S.3 * 1 1/2" 8.54379603 100.475041
S.4 * 1 1/2" 55.1638497 648.726872
S.5 1/2" 24.1332655 283.807202
S.6 1/2" 26.6813166 313.772283
S.7 1/2" 17.8070697 209.41114
S.8 1/2" 26.3298613 309.639169
S.9 1/2" 23.5767946 277.263104
S.10 1/2" 20.3844087 239.720647
S.11 1/2" 19.1250272 224.910319
S.12 1/2" 20.4136967 240.065073
S.13 1/2" 20.3844087 239.720647
S.14 1/2" 19.1250272 224.910319
S.15 1/2" 20.4136967 240.065073
S.16 1/2" 16.9870073 199.767206
S.17 * 1" 22.9091684 269.41182
S.18 1/2" 16.9870073 199.767206
S.19 1/2" 16.9870073 199.767206
S.20 1" 22.4145166 263.594715
S.21 1/2" 17.1627349 201.833763
S.22 * 1/2" 17.1627349 201.833763
S.23 1/2" 16.6648399 195.978517
Total 538.240734 6329.71103
Tabla 3-42. Pérdidas de presión en rediseño de tubería Sección Sur UTI HCAM102
102
Fuente propia
101
Perdidas de Presión Sección Norte
Perdida de
Perdidas HL
(m)
(Pas)
N.1 2" 10.4269308 122.620706
N.2 ** 2" 31.6258916 371.920485
N.3 2" 53.8231756 632.960545
N.4 ** 1 1/2" 15.3272346 180.248279
N.5 * 1 1/2" 74.3578001 874.44773
N.6 1/2" 16.9284314 199.078353
N.7 1/2" 16.9284314 199.078353
N.8 1/2" 16.9284314 199.078353
N.9 1/2" 16.9284314 199.078353
N.10 1/2" 16.9284314 199.078353
N.11 1/2" 16.9284314 199.078353
N.12 1/2" 16.9284314 199.078353
N.13 1/2" 16.9284314 199.078353
N.14 1/2" 16.9284314 199.078353
N.15 1/2" 16.9284314 199.078353
N.16 1/2" 16.9284314 199.078353
N.17 1/2" 16.9284314 199.078353
N.18 1/2" 23.4303549 275.540973
N.19 * 1" 8.39580495 98.7346662
N.20 * 1" 19.0101482 223.559343
N.21 1/2" 35.1455323 413.31146
N.22 * 1" 8.3909265 98.6772956
N.23 1/2" 23.4303549 275.540973
N.24 1/2" 23.4303549 275.540973
N.25 1" 6.11269239 71.8852625
Total 536.048378 6303.92893
Tabla 3-43. Pérdidas de presión en rediseño de tubería Sección Norte UTI

HCAM103
103
Fuente propia
102
Las pérdidas de presión en la sección Sur son de 6329,71 Pas o 0.918 psi y
(1.86 in Hg) mientras que las pérdidas de presión en la sección Norte son de
6303.92 Pas o 0.914 psi (1.86 in Hg), logrando igualar las perdidas en las dos
secciones.
Los cálculos demuestran que la pérdida total de presión en tuberías para nuestro
sistema propuesto es de 12633.64 Pas, expresado de otra forma es 1.83 Psi o 3.73 in
Hg tabla (3-44), lo que al sistema de vacío de 21 in Hg le significaría una pérdida
de 17.76 % de su capacidad de succión.
Esta pérdida es más baja que lo existente en las actuales condiciones del Área de
Terapia Intensiva con una disminución de 1.96 in Hg que significa un 34.46 %
menos en pérdidas, considerándose un porcentaje aceptable para la implementación
del proyecto manteniéndose dentro de los parámetros correctos de funcionamiento,
tomando en cuenta que se logró estandarizar la red de tal manera que no existan
cambios bruscos de diámetros de tuberías y mejorando el control con el anexo de
válvulas de corte para separar de forma más adecuada las camas hospitalarias en
caso de un mantenimiento.
Perdidas Perdidas Perdidas

Sección Presión Presión Presión
(Pas) (psi) (in Hg)
SUR 6329.711 0.918 1.869
NORTE 6303.929 0.914 1.862
TOTAL 12633.640 1.832 3.731
Tabla 3-44. Pérdidas de Presión general UTI HCAM104
104
Fuente propia
103
El volumen a evacuar se da con el análisis de la ecuación 1.14 es las siguientes
tablas (3-45, 3-46):
CÁLCULO DE VOLUMEN EN TUBERÍAS (SECCIÓN SUR)

Sección f Ø Int. (m) Ø Nominal Longitud +20% (m) Volumen (m^3)
S.1 0,018558405 0,05041 2" 10,152 0,020261701
S.2 0,018558405 0,05041 2" 115,08 0,229680511
S.3 0,017534162 0,026035 1" 6,912 0,003679678
S.4 0,017534162 0,026035 1" 44,628 0,023758197
S.5 0,025898789 0,013843 1/2" 9,888 0,001488195
S.6 0,025898789 0,013843 1/2" 10,932 0,001645322
S.7 0,025898789 0,013843 1/2" 7,296 0,001098086
S.8 0,025898789 0,013843 1/2" 10,788 0,001623649
S.9 0,025898789 0,013843 1/2" 9,66 0,00145388
S.10 0,025898789 0,013843 1/2" 8,352 0,001257019
S.11 0,025898789 0,013843 1/2" 7,836 0,001179358
S.12 0,025898789 0,013843 1/2" 8,364 0,001258825
S.13 0,025898789 0,013843 1/2" 8,352 0,001257019
S.14 0,025898789 0,013843 1/2" 7,836 0,001179358
S.15 0,025898789 0,013843 1/2" 8,364 0,001258825
S.16 0,025898789 0,013843 1/2" 6,96 0,001047516
S.17 0,023071789 0,026035 1" 28,344 0,015089234
S.18 0,025898789 0,013843 1/2" 6,96 0,001047516
S.19 0,025898789 0,013843 1/2" 6,96 0,001047516
S.20 0,023071789 0,026035 1" 27,732 0,014763429
S.21 0,025898789 0,013843 1/2" 7,032 0,001058352
S.22 0,025898789 0,013843 1/2" 7,032 0,001058352
S.23 0,025898789 0,013843 1/2" 6,828 0,001027649
TOTAL SUR: 0,328219187
Tabla 3-45. Volumen de la red en rediseño de tubería Sección Sur UTI HCAM105
105
Fuente propia
104
CALCULO DE VOLUMEN EN TUBERIAS (SECCION NORTE)
Sección f Ø Int. (m) Ø Nominal Longitud +20% (m) Volumen (m^3)
N.1 0,017776377 0,05041 2" 10,152 0,020261701
N.2 0,017776377 0,05041 2" 30,792 0,061455703
N.3 0,017776377 0,05041 2" 52,404 0,104589655
N.4 0,017248393 0,026035 1" 10,656 0,005672837
N.5 0,017248393 0,026035 1" 51,696 0,027520923
N.6 0,025898789 0,013843 1/2" 6,936 0,001043904
N.7 0,025898789 0,013843 1/2" 6,936 0,001043904
N.8 0,025898789 0,013843 1/2" 6,936 0,001043904
N.9 0,025898789 0,013843 1/2" 6,936 0,001043904
N.10 0,025898789 0,013843 1/2" 6,936 0,001043904
N.11 0,025898789 0,013843 1/2" 6,936 0,001043904
N.12 0,025898789 0,013843 1/2" 6,936 0,001043904
N.13 0,025898789 0,013843 1/2" 6,936 0,001043904
N.14 0,025898789 0,013843 1/2" 6,936 0,001043904
N.15 0,025898789 0,013843 1/2" 6,936 0,001043904
N.16 0,025898789 0,013843 1/2" 6,936 0,001043904
N.17 0,025898789 0,013843 1/2" 6,936 0,001043904
N.18 0,025898789 0,013843 1/2" 9,6 0,001444849
N.19 0,025415102 0,026035 1" 20,652 0,010994315
N.20 0,023071789 0,026035 1" 23,52 0,012521126
N.21 0,025898789 0,013843 1/2" 14,4 0,002167274
N.22 0,025415102 0,026035 1" 20,64 0,010987927
N.23 0,025898789 0,013843 1/2" 9,6 0,001444849
N.24 0,025898789 0,013843 1/2" 9,6 0,001444849
N.25 0,025415102 0,026035 1" 15,036 0,008004577
TOTAL NORTE: 0,281037429
Tabla 3-46. Volumen de la red en rediseño de tubería Sección Norte UTI

HCAM106
El volumen de la red de tubería para el rediseño junto con las válvulas mejoradas en
el control de aislamiento de camas, tiene la cantidad de evacuación de 1409.25 lts
incluidas todas las tuberías y el deposito.
106
Fuente propia
105
El caudal calculado en la bomba en el rediseño es de 90 scfm (2548.51 l/min) a 21 in
Hg, Se estima que la evacuación de todo el fluido de la red se lo puede hacer en 33
segundos aproximadamente. Dejando a la red sin consumo extra para ser utilizado
directamente a las demandas de los reguladores.
En los planos 10.110482.03.03 y 10.110482.03.04 se puede apreciar que los cambios

para el rediseño se enfocan en mejorar la selección de diámetros para las tuberías,
además de la colocación de válvulas de control para poder seccionar camas de una
mejor forma y no causar molestias al sistema completo o aislar toda una sección en
caso de un mantenimiento correctivo.
3.2.4. Equipo Bacteriológico
Como se mencionó en el primer capítulo, un sistema de vacío medicinal consta de

una parte muy importante al momento de eliminación del aire al ambiente y este es
del filtrado bacteriológico, se realizó una búsqueda con referente a los filtros HEPA
para una instalación en forma directa a la línea de succión pero se encontró que solo
existen en forma de paneles pero de forma abierta, esto quiere decir que extraen el
aire de una determinada área con su propio equipo y no se puede adecuar a un
sistema de succión por tuberías.
La información que se recopilo con referente a este tipo de filtrado (Anexo 07), dio
como resultado la indicación que estos filtros o trampas de succión bacteriológicas
se encuentran en el mercado de forma individual y de adaptación directa hacia los
reguladores de succión, haciendo la misma función de un filtro HEPA en panel, pero
de forma individual para cada paciente.
La resistencia al flujo para una circulación de 60 l/min es de 26 mmHg o su

equivalente a 0.0752424 in Hg, esta pérdida se dará por cada paciente o en este caso
por cama ya que cada uno tendrá su uso de filtro individual.
El número total de camas en toda el área de terapia intensiva es de 38 en su máxima

capacidad, si se considera esto para verificar las pérdidas producidas por los filtros
106
bacteriológicos se tiene que la pérdida total es de 2.85 in Hg en todo el sistema. Ah
este valor se lo multiplicara por el mismo factor de uso que existe para las tomas por
camas explicado anteriormente en el consumo general cuyo valor es de 0.6, dando
como resultado una pérdida de 1.71 in Hg, que se sumara al total de pérdidas del
sistema.
El hospital comunica que existen tipos de drenaje en los que estos filtros
bacteriológicos no son necesarios, ya que los fluidos a drenar solamente necesitan
una filtración de humedad. Dichos filtros son efectivos cuando la contaminación se
produce por medio aéreo o respiratorio en los cuales se los usa de forma individual.
Se indica que cerca del 60% de pacientes usan este tipo de filtros por potenciales
contaminaciones al sistema lo que reduciría aún más las perdidas por este accesorio,
dando un resultado de 1.026 in Hg.
No se debe olvidar que este sería el caso más crítico cuando el abastecimiento
estuviera a su máxima capacidad, esta pérdida se debe sumar a las generadas por las
tuberías y comprobar que el sistema a utilizar puede abastecer este tipo de demanda.
3.2.5. Detalle de pérdidas
 Tuberías y accesorios: 3.73 in Hg
 Filtros: 1.026 in Hg (Uso Máxima capacidad)
El sistema que se considera para instalación tiene una generación de 21 in Hg, lo que
implica que en máximas condiciones de trabajo en la toma más alejada su presión
será de 14 in Hg, que podría decirse es adecuada tal como se indica al principio de
este capítulo; no se debe olvidar que las alarmas se activan cuando la presión
disminuye a 12 in Hg o valores inferiores, debido a que para un adecuado drenaje
hacia los pacientes debe existir como mínimo de 11.8 in Hg.
El rediseño como tal en pérdidas por tuberías y por filtros será de 5 in Hg, lo
abastecerá sin problema un presión de succión de 15 – 16 in Hg en la toma más
107
alejada, sin causar ningún inconveniente para el personal que utilizara este sistema,
confiando en que la demanda siempre será la adecuada.
3.3. Diseño del depósito de almacenamiento
En el diseño del depósito se debe tomar en cuenta varios factores para considerar:
 Material de construcción, que debe ser resistente a 200 psi en presión o 29.9
in Hg en caso de vacío, según norma NFPA 99. 5.1.3.6.3.
 Tamaño, que se basará en la capacidad de almacenaje y el tiempo que se

requiera tener como auxiliar en caso de cambio de bomba o de alguna
emergencia.
 El receptor debe cumplir con la normativa Sección VIII, recipientes a

presión, de ASME para calderas y código de recipientes a presión.
Llevando a cabo el primer punto, según la norma indica el material del tanque puede
ser ferroso como no ferroso, pero la consideración en relación a su uso indica que
debe tratarse de un material que sea menos corrosivo, de esta manera se escoge el
Acero inoxidable AISI 1010 laminado, cuyas características son las siguientes tabla
(3-47):
Propiedades Físicas
Densidad 7.7 - 8.03 (Kg/m3)x103
Temperatura de fusion 2600 (°F)
Propiedades Mecánicas
Modulo de Elasticidad 190 - 210 (N/m2)x106
Razón de Poisson 0.2 - 0.3
Esfuerzo de Tracción 365 (N/m2)x103
Alargamiento 20 %
Dureza Brinell 105 (HB)
Tabla 3-47. Propiedades del acero inoxidable AISI 1010107
107
Fuente Propia
108
Una vez que se obtiene los datos referentes al material que se va a usar, se toma el
conocimiento de resistencia de materiales para la determinación del tipo de cilindro.
Los cilindros tienen relaciones del espesor “t” al diámetro interior “d” mayores o
menores a 1/20, es decir:
Para cilindros de pared delgada.
Para cilindros de pared gruesa.
Manteniendo las dimensiones del sistema instalado anteriormente en lo que al

depósito se refiere se tiene un diámetro de 640 mm, mientras que para su espesor se
considera 2mm para empezar los cálculos.
t = 2mm
d = 640 mm
0.003125 < 0.05
Entonces se define como un depósito de pared delgada.
Cuando los cilindros de pared delgada, como los tanques de vacío, están sujetos a
una presión externa, el aplastamiento es el modo de falla y por lo tanto:
 El material obedece a la ley de Hooke
 El esfuerzo radial es cero
Los recipientes de pared delgada constituyen una importante aplicación del análisis
del esfuerzo plano, debido a que las paredes oponen poca resistencia a la flexión se
109
hace la suposición de que las fuerzas ejercidas figura (3-47) sobre una parte de la
pared son tangentes a la superficie del recipiente. Debido a la simetría axial del
recipiente no ejercen esfuerzos cortantes sobre el elemento.
Fig.3-47. Representación de esfuerzos sobre un cilindro pared delgada
Por lo tanto los esfuerzos que se ejercen son:
 Esfuerzo Transversal (Aumento circunferencial) figura (3-48).
Fig.3-48. Representación de esfuerzo transversal
110
 Esfuerzo Longitudinal (Aumento longitudinal) figura (3-49).
Fig.3-49. Representación de esfuerzo longitudinal
Por facilidad de trabajo en las unidades se considerar los dos esfuerzos en N/mm2.
= será la presión externa atmosférica total como si se considerara a nivel del mar
ejercida sobre el cilindro más la presión interna generada por el vacío en su máxima
capacidad (por seguridad). Pero en la norma ASME VIII se dice que la presión para
los depósitos en cálculo debe ser de 200 psi
= Radio externo del depósito
= Espesor de la pared del cilindro
Se tiene los siguientes datos:
= 200 psi = 1.3789 N/mm2
= 2mm
= 320 mm
111
 Esfuerzo Transversal
220.76 (N/mm2) = 32019.66 psi
 Esfuerzo Longitudinal
210.38 (N/mm2) = 16009.83 psi
Con los datos obtenidos de los distintos esfuerzos se puede pasar a hacer los cálculos
de las diferentes deformaciones que existirán en el tanque a calcularse.
3.3.1. Deformaciones Unitarias
Puesto que el esfuerzo radial en los cilindros de pared delgada es cero, la

deformación radial también se vuelve cero y se tiene únicamente deformaciones
unitarias tangenciales y longitudinales, que vienen dadas por las siguientes
expresiones:
Dónde:
Ɛt: Deformación unitaria tangencial
Ɛl: Deformación unitaria longitudinal
E: Modulo de elasticidad del material
μ: Coeficiente de Poisson
112
Los valores para el coeficiente de Poisson y el módulo de elasticidad del material
utilizado en este caso están en la tabla de características del mismo.
E = 190000 N/mm2
μ: 0.3
De la Ecuación (3.22) y reemplazando los valores obtenemos los siguientes

resultados:
Deformación total
Dichas deformaciones vienen expresadas de la siguiente ecuación:
Dónde:
δt: Deformación total tangencial
δl: Deformación total longitudinal
l: longitud del cilindro (mm)
Reemplazando en las ecuaciones (3.24, 3.25), se obtiene:
l: 1500 mm (longitud del cilindro)
113
Cuando se conoce el procedimiento para obtener las diferentes deformaciones que
van a existir en el tanque, se puede hacer una tabla de cálculo y ver qué sucede con
diferentes espesores de plancha para observar cual puede cumplir su función y sin
tener problemas.
Para estos cálculos como se mostró anteriormente se maneja una presión del tanque
de 200 psi debido a que se calcula el tanque con las especificaciones de la Norma
ASME VIII y estos son los valores obtenidos tabla (3-48):
Calculo de deformacion en deposito de almacenamiento de vacio

Espesor Radio Esfuerzo Esfuerzo Longitud
Def. Unit. Def. Unit. Def. Total Def. Total
Plancha Tanq. Transversal Longitudin Cilindro
Tangencial Longitudinal Tang. (mm) Long. (mm)
(mm) (mm) (psi) al (psi) (mm)
0.1 320 640393.3544 320196.68 0.01975297 0.004647758 1500 29.62945709 6.971636963
0.5 320 128078.6709 64039.335 0.00395059 0.000929552 1500 5.925891419 1.394327393
1 320 64039.33544 32019.668 0.0019753 0.000464776 1500 2.962945709 0.697163696
2 320 32019.66772 16009.834 0.00098765 0.000232388 1500 1.481472855 0.348581848
3 320 21346.44515 10673.223 0.00065843 0.000154925 1500 0.98764857 0.232387899
4 320 16009.83386 8004.9169 0.00049382 0.000116194 1500 0.740736427 0.174290924
Tabla 3-48. Valores de espesor de plancha para depósito de vacío108
Se toma en cuenta que la deformación en un tanque de este tipo no debería

deformarse más de 1 mm en cualquier dirección, es por eso que se asumiría un
espesor de plancha de 3 mm, sabiendo que en el caso específico de vacío su factor
seguridad está muy asegurado y con esto se puede observar que los esfuerzos con
este espesor no exceden el esfuerzo ultimo del material.
En este caso específico del vacío, los cabezales semielípticos se pueden utilizar el
mismo espesor de la plancha del cuerpo.
108
Fuente Propia
114
3.4. Consumo Energético Rediseño
Una bomba es capaz de abastecer la demanda estadística del Área de Terapia

Intensiva en las condiciones de rediseño, por lo que en caso de un abastecimiento de
este tipo el consumo de energía es de 15 Hp (11.18 Kw), el encendido promedio de
las bombas es de 21 horas/día, el costo de un Kw/h trifásico es de 0.067 ctvs. Dando
un costo diario de funcionamiento de $15.73 o mensual considerado a 30 días de
$471.90.
3.5. Resultados del rediseño
 Equipo de vacío. Considerando la altura a nivel del mar de la ciudad de

Quito, junto con el abastecimiento necesario para la totalidad de la sala de
terapia intensiva del HCAM con su respectiva ampliación de la sección norte
y su número total de camas en funcionamiento (38 camas), se requiere un
sistema de bombas dúplex de marca BECKER Mod. U4.400 SA de 15 hp
con una capacidad de succión de 90 scfm a una presión de vacío de 21 in Hg.
 Depósito. Su fabricación debe tener un recubrimiento epóxico interno y

externo, su espesor mínimo debe ser de 3 mm según la norma ASME sección
VIII o debe tener una certificación de haber sido sometido a pruebas de 200
psi por 24 horas; con una capacidad de 200 Gal. (800 lts) manteniendo su
capacidad actual.
 Tuberías. Las tuberías han sido seleccionadas en base a la norma NFPA 99,
son de tipo “L”, van a reemplazar a las tuberías que se consideran de un
diámetro exagerado, ver los cambios en los planos 10.110482.02.03 y
10.110482.02.04.
 Válvulas de corte. Se incrementaron 6 válvulas de corte de 1” y una de 2”,

para tener un mejor control sobre los mantenimientos, ya que de esta manera
no hay la necesidad de aislar toda la sala y se puede sectorizar la zona
115
afectada, se puede apreciar en los planos 10.110482.03.03 y
10.110482.03.04.
 Filtro bacteriológico. El hospital indica que su sistema de filtro

bacteriológico es como lo muestra en detalle el rediseño, que se considera su
utilización dependiendo del tipo de drenaje que se vaya a realizar en el
paciente.
 Mantenimiento. Las ideas de mantenimiento relacionadas directamente con

el equipo de vacío y el sistema de conducción del mismo, son de forma
general para su implementación en un hospital, si bien cada equipo tiene su
propio plan es bueno considerar lo que si indico en este documento ya que
podrían facilitar la prevención de futuros errores.
 Planos. Se provee de una mejor perspectiva de tuberías, dimensiones,

instalaciones y direccionamiento tanto en planos de 2D como en 3D, que son
de ayuda en su entendimiento y pueden facilitar futuros trabajos.
116
CAPÍTULO IV
CÁLCULO DE COSTOS
Introducción
Los costos de los materiales, equipos, mano de obra, ingeniería, etc., son la principal
razón a observarse dentro de cualquier construcción que se desee realizar, ya que de
ello depende que el presupuesto con el que se vaya a contar sea suficiente y cumpla
con los requerimientos y expectativas del proyecto.
El rediseño muestra que existen diferentes puntos directos e indirectos, relacionados

con una mejora del sistema, cuyo costo se debe conocer, para preparar una
información específica de los valores que se deberían invertir en el proyecto en
cuestión.
La intervención de varios factores en los costos como: transporte, instalación,

imprevistos, etc., son de mucha importancia para tomar en cuenta ya que son valores
a ser incrementados y relacionados para su aplicación directa y que se pueda
observar una inversión real en el mismo.
117
4.1. Cálculo de costos
El análisis de costos sirve para determinar los recursos económicos necesarios para
la implementación de rediseño del proyecto, lo cual tendrá costos directos e
indirectos que se manejarán en el costo total.
4.1.1. Costos Directos
Es muy importante tomar en cuenta que en el presente proyecto, las condiciones de

construcción no son las mismas, ya que el sistema está instalado en su totalidad por
lo que se debería hacer los cambios respectivos que se indican en los planos de
rediseño, manteniendo lo que se considere estable como cajas de válvulas, alarmas,
dirección de tuberías, soportería, etc.
En consideración, la descripción de los elementos a cambiarse será las descritas en la

tabla (4-49):
Descripción Unidad Cant.
Central de vacío con Bomba Dúplex 250 cfm @ 21" Hg

U 1
con deposito 200 Gal.
Tubería Cobre 2" Tipo "L" x 6m U 11
Tubería Cobre 1" Tipo "L" x 6m U 23
Tubería Cobre 1/2" Tipo "L" x 6m U 20
Codo Cobre Soldable 2" Tipo "L" U 7
Codo Cobre Soldable 1" Tipo "L" U 18
Codo Cobre Soldable 1/2" Tipo "L" U 50
Tee Cobre Soldable 2" Tipo "L" U 5
Tee Cobre Soldable 1" Tipo "L" U 15
Tee Cobre Soldable 1/2" Tipo "L" U 36
Reducción Cobre Soldable 2-1" Tipo "L" U 6
Reducción Cobre Soldable 1-1/2" Tipo "L" U 18
Válvula de Bola soldable 1/4 vuelta 2" U 1
Válvula de Bola soldable 1/4 vuelta 1" U 6
Varilla de soldadura de plata al 30% Lbs 22
Fundente de 16 onza onza 3
Tabla 4-49. Materiales requeridos en rediseño109
109
Fuente Propia
118
El proyecto se enfoca directamente en cambiar las tuberías que se estima, fueron
puestas sin ningún fundamento técnico o que simplemente se reutilizaron al
momento de poner un funcionamiento el sistema. Los materiales expresados
anteriormente servirán para el reemplazo de los existentes actualmente, tanto las
bombas como los demás accesorios ya tienen incluido el costo de trasporte.
Los costos son presentados en la siguiente tabla (4-50):
Precio
Precio Total
Descripción Unidad Cant. Unitario
(Dólares)
(Dólares)
Central de vacío con Bomba Dúplex 250 cfm @ 21" Hg
U 1 78400 78400
con deposito 200 Gal.
Tubería Cobre 2" Tipo "L" x 6m U 11 218,83 2407,13
Tubería Cobre 1" Tipo "L" x 6m U 23 77,85 1790,55
Tubería Cobre 1/2" Tipo "L" x 6m U 20 35,75 715
Codo Cobre Soldable 2" Tipo "L" U 7 9,1 63,7
Codo Cobre Soldable 1" Tipo "L" U 18 1,83 32,94
Codo Cobre Soldable 1/2" Tipo "L" U 50 0,3 15
Tee Cobre Soldable 2" Tipo "L" U 5 11,12 55,6
Tee Cobre Soldable 1" Tipo "L" U 15 2,89 43,35
Tee Cobre Soldable 1/2" Tipo "L" U 36 0,6 21,6
Reducción Cobre Soldable 2-1" Tipo "L" U 6 4,95 29,7
Reducción Cobre Soldable 1-1/2" Tipo "L" U 18 1,18 21,24
Válvula de Bola soldable 1/4 vuelta 2" U 1 221,34 221,34
Válvula de Bola soldable 1/4 vuelta 1" U 6 198,42 1190,52
Varilla de soldadura de plata al 30% Lbs 22 5,27 115,94
Fundente de 16 onza onza 3 3,28 9,84
Total 85133,45
Tabla 4-50. Costos de Materiales110
Costos de instalación por la mano de obra de todos los equipos, accesorios, válvulas,
etc.
Para establecer los costos de mano de obra directa, se toma en cuentan los costos de
mano de obra por hora, para realizar el trabajo se requeriría que la parada del sistema
sea lo menos extensa posible por lo que se estima que el hospital podría dar unos 3
días como máximo para un trabajo de ese tipo, lo que implica que se trabajaría 72
horas continuas, aparte de un 15 % de utilidad, mostrado en la tabla (4-51):
110
Fuente Propia
119
Costo por hora Costo Total Utilidad 15%
Denominación Cantidad
(Dólares) (Dólares) (Dólares)
Ayudante 6 2,55 1101,6 165,24
Maestro 2 4,45 640,8 96,12
Técnico 1 4,65 334,8 50,22
Supervisor 1 17 1224 183,6
Total 3301,2 495,18
Tabla 4-51. Costos de Mano de Obra111
El costo total de la obra se representa por la tabla (4-52):
COSTO REAL
DENOMINACIÓN
(Dólares)
Costo Equipos/ Materiales 85133,45
Mano de Obra 3796,38
Total 88929,83
Tabla 4-52. Costos Directos Totales.112
4.1.2. Costos Indirectos
Los costos indirectos son los siguientes rubros:
 Costos de materiales indirectos

 Gastos indirectos
Los costos de materiales indirectos son mostrados en la tabla (4-53):
Denominación Unidad Cant. Costo Unitario Total (Dólares)

Pintura Gal. 8 25 200
Guaipe U 20 0,5 10
Tinher Gal. 4 14,25 57
Membretes U 100 0,5 50
Total 317
Tabla 4-53. Costos Materiales Indirectos.113
111
Fuente “Contraloría General del Estado”
112
Fuente Propia
120
Se tomara en cuenta un rubro extra denominado imprevistos, el cual compensa
cualquier, movimiento y cambio existente en la ejecución del proyecto y su valor
será del 5% de la suma de valores directos e indirectos.
Dando un costo total de proyecto detallado en la tabla (4-54):
Denominación Valor (Dólares)
Costos Directos 88929,83

Costos Indirectos 317
Costo de diseño (5%) 4462,3415
Total Proyecto 93709,1715
Tabla 4-54. Costo Total del Proyecto.114
113
Fuente Propia
114
Fuente Propia
121
CONCLUSIONES
 El presente proyecto ha permitido conocer la aplicación de la normas NFPA

99, para uso hospitalario en la conducción de gases medicinales.
 Se ha logrado un conocimiento muy amplio de la aplicación de la teoría

adquirida en los años de estudio, su manejo adecuado dentro de un proyecto
y la observación de resultados para usos específicos.
 El abastecimiento de la demanda de flujo estadístico requerido se cubre en

una totalidad del 100 %, a diferencia del sistema anterior que existía un
déficit del 30%, sin cumplir de forma satisfactoria con los parámetros
mínimos de consumo.
 Par un diseño de vacío hospitalario se debe tener en cuenta: la zona que se va

abastecer, delimitando una ruta lógica de la tubería; hallar la carga total de
todo el sistema, dimensionar la tubería adecuadamente y ubicar las válvulas y
accesorios de forma coherente y ordenada.
 La caída máxima de presión generada por tuberías es de 3.75 in Hg con una

velocidad inferior a 100 m/s para el sistema que ha sido analizado, tomando
en cuenta todos los parámetros de la norma NFPA 99.
 La selección del equipo de generación de vacío debe tener como dato el flujo
total requerida por el área donde se implementara, sin olvidar su factor de
multiplicación por considerar la altura donde este va a trabajar.
122
RECOMENDACIONES
 Se recomienda el uso de la norma NFPA 99, en esta se detallan muchos

procedimientos que ayudara de forma considerable a una correcta instalación
y adecuado abastecimiento de gases medicinales y en este caso específico de
vacío hospitalario.
 Es importante que la línea de vacío este señalizada en los tramos que indique
la norma, así como debe indicarse adecuadamente en las válvulas de corte,
para evitar un manejo inadecuado de las mismas produciendo interrupciones
del flujo y cortes de suministro al área hospitalaria.
 Cualquier cambio a realizarse con respecto al control de flujo, sean estos:

dirección nueva de tubería o instalación de nuevas válvulas de control, se
debe capacitar al personal que maneja estas instalaciones para que no exista
confusiones en su al momento de maniobrar.
 Se deben realizar pruebas de presión en todo el sistema para comprobar la

hermeticidad del mismo y evitar fugas, ya que en el caso del vacío las fugas
podrían convertirse en un factor importante para el mal funcionamiento y
pérdidas considerables de presión.
 En caso de adquirir el equipo nuevo, con las características que aquí se

indican, se debe pedir a la casa comercial los catálogos originales del mismo,
aparte de la garantía respectiva, frente a los diferentes riesgos y que los
suministros de los repuestos van a ser originales.
 Realizar periódicamente los mantenimientos preventivos, de las líneas del

sistema de vacío y de los equipos, para evitar eventuales fallas.
123
Bibliografía
 MOTT, Robert; “Mecánica de fluidos”; 2006; Sexta Edición; Pearson

educación, México.
 CENGEL, Yunus; “Mecánica de fluidos”; 2006; Primera Edición; McGraw-

Hill; México.
 LÁZARO, Eduardo; “Gases Medicinales”; 2008; Primera Edición;

Bioediciones; Argentina.
 CRANE; “Flujo de fluidos en válvulas, accesorios y tuberías”; 1998, Primera

Edición, McGraw-Hill, México.
 FRANKEL, Michel; “Facility piping systems handbook”; 2002, Segunda

Edición; McGraw-Hill, USA.
 NFPA 99; “Standard for Health Care Facilities”; 2005; USA.
 MORAN, Wendor; “Mecánica de fluidos I”; 1987; Primera Edición; Perú.
 HESSE, Stefan; “Aire comprimido, fuente de energía”; 2002; FESTO.
 SHIGLEY, J; “Diseño en Ingeniería Mecánica”; 2002; Sexta Edición;

McGraw Hill; México.
124
CONSULTAS WEB
 http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/djean/index_archivos/Documentos/M
F7_Flujo_en_sistemas_de_tuberias.pdf
 http://www.sefh.es/bibliotecavirtual/gases/llibret_gasos_medicinals_es.pdf
 http://image.slidesharecdn.com/codigoasmeseccionviiidivision1a-
130402151842-phpapp02/95/slide-16-638.jpg?1364935101
 http://www.engineeringtoolbox.com/astm-copper-tubes-d_779.html
 http://www.mdsr.ecri.org/summary/detail.aspx?doc_id=8118
125
PLANOS
CÁLCULOS
CÁLCULO
Procedimiento para el cálculo de pérdidas de presión en tuberías
Cálculo de pérdidas de presión por fricción en un tramo de tubería figura (3)
Este es un ejemplo de cómo se realizan los cálculos de forma manual para las pérdidas
de presión, que en el proyecto se lo aplica directamente con hojas de cálculo en Excel.
Para el caso se usara la Sección Sur S.07 especificada en el plano 10.110482.03.01

figura (1), cuyas dimensiones están especificadas en el plano 10.110482.02.01
figura (2).
Fig.1. Gráfico de la sección
Fig.2.Gráfico de las dimensiones de la sección

Fig.3. Gráfico isométrico de la sección
Con esto se tiene los siguientes datos:
 Consumo por cama: 60 l/min (2.1 scfm) (3.6 m3/h)

 Dimensión de la tubería en sección: Ø ½” (0.01384 m)
 Longitud total de tubería: 9.11 m.
El consumo por cama tiene un factor de uso de 0.6, lo que da un resultado de 2.16 m3/h.
La longitud que se considera para los cálculos es la total más la equivalente que es un
20% dando un valor de 10.15 m.
El aire en circulación estará a una temperatura promedio de 20 °C, dando como valores:
 Viscosidad cinemática (υ) = 1.51 x 10-5 (m2/s)

 Densidad ρ = 1.21 (kg/m3)
1.- Cálculo de velocidad con la aplicación de la ecuación 1.12.
Q = 2.16 m3/s
A = 0.00015 m2
2.- Cálculo de Número de Reynolds con ecuación 1.8.
D = 0.01384 m
V = 3.98 m/s
ϑ = 1.51 x 10-5 m2/s
3654.71
3.- No está específicamente en la zona turbulenta pero se acerca y se dirige a esa zona,
por lo que se calcula el factor Darcy de rozamiento, con la ecuación de Haaland
expresado en la tabla. 1-2
( ( ( ) ))
Ɛ = Rugosidad del material, en este caso es cobre y su valor es de 0.0015 mm
D = 13.84 mm
Re = 3654.71
4.- Cálculo de las pérdidas con la ecuación 1.7.
= 0.0416671
L = 10.15 m
V = 3.98 m/s
g = 9.8 m/s2
D = 0.01384 m
5.- Cálculo de las pérdidas de presión con la ecuación 1.9.
HL = HMayores = 26.68 m
= 1.21 kg/m3
g = 9.8 m/s2
6.- Cálculo del volumen a evacuar, con la ecuación 1.15.
A= 0.0001505 m2
L = 10.15 m
Vol = 0.001645 (m3) Volumen a evacuar
El tiempo de evacuación se lo hace de forma general en toda la red, ya que el flujo de las
bombas suelen ser grandes y los tiempos totales no son mayores a 1 o 2 minutos.
TABLAS
TABLA 1. Factores de multiplicación para la conversión de caudales
TABLA 2. Factores de multiplicación para la conversión de presiones
TABLA 3. Diagrama de MOODY
TABLA 4. Perdidas en accesorios
TABLA 5. Densidades y viscosidad de diferentes fluidos
TABLA 6. Propiedades del Aire
TABLA 7. Constante de los gases, exponente adiabático y relación de presión
critica para los gases seleccionados.
TABLA 8. Presión barométrica a diferentes alturas
ANEXOS
ANEXO 1
TUBERÍA DE COBRE NORMA ASTM 88-B
Copper Water and Gas Tube according ASTM B 88 - imperial units
Las dimensiones de los tubos de cobre según ASTM B88 Especificación estándar para
tubos sin soldadura de cobre de agua o gas se pueden encontrar en la siguiente tabla.
ANEXO 2
MANUAL DE INSTALACIÓN
Requerimientos de Norma NFPA 99 para instalación de redes
Los sistemas de suministro de gases medicinales consisten en una serie de redes de

distribución y lazos de control que permiten el suministro, posible que los gases
medicinales, lleguen al paciente con la misma calidad con la que es producido el mismo
gas, los sistemas centralizados hacen mucho más seguras las acciones médicas, evitando
el movimiento de cilindros en áreas críticas o pobladas.
 Las bombas deben descargar de manera y localización tal que se minimicen los
riesgos de ruido y contaminación a la institución y su medio ambiente.
 La descarga debe estar localizada como sigue:
(1) En el exterior
(2) Por lo menos 3.05 m (10 ft) de cualquier puerta, ventana, succión de aire u otras
aperturas en edificios.
(3) A un nivel diferente de tomas de aire.
(4) Donde no se dirija el flujo a áreas ocupadas a causa de vientos, edificios
adyacentes, topografía u otros.
 El extremo del tubo de descarga debe girar hacia abajo y estar protegido con una
malla u otro contra entrada de precipitación, mugre u otros. La malla debe estar
fabricada de material que no se oxide.
 El tubo de descarga no debe tener curvas o bajos que puedan atrapar condensado
o aceite. Cuando estos puntos sean inevitables, debe instalarse un codo para
drenaje.2.55
Tubería
Elemento central de la red que permite conducir gases a la presión adecuada desde la
central de suministro hasta el punto de consumo, dicha tubería debe quedar protegido de
factores como la corrosión, congelamiento y/o altas temperaturas figura (4).
Fig.4. Descripción general de instalación1
El sistema comprende una red principal subdividido en ramales que van a diferentes
áreas, permitiendo una mejor distribución de presión en el sistema el cual trabajaría
presiones entre 50 a 60 psi y permitiendo disminuir los diámetros de tubería en los
ramales secundarios según la cantidad de puntos a alimentar, por norma los diámetros
mínimos individuales para oxígeno, aire y óxido nitroso serían ½” y para sistema de
vació 1/2” (NFPA 99 5.1.10.6.1.2).
1. Debe haber sido limpiada para uso con oxígeno o gases previos a su instalación.
2. La tubería debe ser enviada al sitio de la instalación, con los extremos taponados
luego de su limpieza
3. La tubería debe ser de cobre tipo L sin costura, excepto para presiones sobre 185
psig o de más de 3” de diámetro, donde deberá ser de tipo K
4. Toda conexión incluyendo cambios de dirección, conexiones en T, unión de

tubos, extensiones, etc., deben realizarse usando los acoples correspondientes y
su unión debe ser por soldadura autógena “brazing” usando el principio de
capilaridad.
5. Se permiten las uniones roscadas en conexiones a presostatos, alarmas y equipos

de suministro (manifolds, compresores, Bombas de vacío, etc.), estas deben
ajustarse mediante teflón u otro aislante aprobado para uso con oxígeno o gases
medicinales.
Las conexiones deben cumplir con:
 El arreglo de tuberías y conexiones deben permitir servicio y un suministro

continuo de vacío aún en el evento de una falla individual.
1 Fuente AGA. Ecuador

 El arreglo de tuberías debe permitir variaciones basadas en la tecnología utilizada
con tal de que se mantenga el mismo nivel de redundancia operativa.
 Cuando esté disponible solo un juego de bombas de vacío tanto para aplicaciones
de vacío médico quirúrgico y para aplicaciones de laboratorio, investigación, la
tubería de esta última aplicación debe ir directamente al tanque, aislada y con su
propia válvula y trampa. Entre esta válvula y la trampa de líquido se puede
instalar un depurador.
Las descargas de las bombas deben cumplir con:
 Las bombas deben descargar de manera y localización tal que se minimicen los
riesgos de ruido y contaminación a la institución y su medio ambiente.
 La descarga debe estar localizada como sigue:
 En el exterior
 Por lo menos 3.05 m (10 ft) de cualquier puerta, ventana, succión de aire u otras
aperturas en edificios.
 A un nivel diferente de tomas de aire.
 Donde no se dirija el flujo a áreas ocupadas a causa de vientos, edificios

adyacentes, topografía u otros.
 El extremo del tubo de descarga debe girar hacia abajo y estar protegido con una
malla u otro contra entrada de precipitación, mugre u otros. La malla debe estar
fabricada de material que no se oxide.
 El tubo de descarga debe ser de material apto.
 El tubo de descarga no debe tener curvas o bajos que puedan atrapar condensado
o aceite. Cuando estos puntos sean inevitables, debe instalarse un codo para
drenaje.
Material de tubería
El material recomendado según normas internacionales NFPA 99 y CGA para la

conducción de gases medicinales obedece a tener en cuenta factores como:
1. Presión
2. Corrosión
3. Temperatura
4. Presencia de humedad ó impurezas
5. Riesgos de incendio
Estas características las tiene la tubería de cobre tipo K y L sin costura rígida (NFPA 99
5.1.10.1.4), la tubería de cobre tipo L es utilizada hasta ciertos diámetros, a diferencia de
la tipo K que permite ser instalada en todos sus diámetros.
Su instalación puede ir aparente ó empotrada, para conexión de accesorios soldados, en

este caso se tiene previsto la instalación empotrada y por cielo raso falso.
Las tuberías de gases medicinales no podrán instalarse en ductos donde exista

posibilidad de estar expuestas al contacto con aceite.
Es importante utilizar corta tubing y corta tubo afilado para evitar deformaciones y que
las partículas de los cortes ingresen al interior del tubo, estas herramientas deben estar
libres de grasa, aceite u otro componente que no sea compatible con el oxígeno. (Norma
NFPA 99 5.1.10.5.2.1)
Las tuberías de gases medicinales irán identificadas con etiquetas en tramos no mayores
de 6 mts. Igualmente deben ir identificadas en los tramos donde la tubería se deriva y
como mínimo una calcomanía por habitación las cuales tengan el nombre del gas e
indique la dirección y sentido de flujo y a su vez la tubería deberá ir pintada con el color
que identifique el gas conducido. (NFPA 99 5.1.11.1)
Bajo ningún concepto las redes de tubería para gases medicinales deberán ser utilizadas
como conexión a tierra.
Lavado de tubería
Antes de comenzar el montaje de cada tubo y accesorio estos deben ser limpiados en una
solución alcalina en agua caliente “Carbonato de Sodio ó Fosfato Trisódico” (NFPA
5.1.10.5.3.10 Norma CGA 4.1) en nuestro caso recomendamos la solución Clean S9
(Biodegradable), luego deben ser soplados con nitrógeno ó aire comprimido seco y libre
de grasa para que desaparezcan las partículas del Clean S9.
Entre las características del Clean S9 tenemos:
1. Apariencia: líquido no viscoso, transparente, color azul
2. Olor: característico no desagradable

3. Punto de inflamación: no inflamable
4. Punto de ebullición: 100° C
5. Biodegrabilidad: completamente
6. Solubilidad: soluble en agua en todas proporciones
7. Propiedad anti corrosiva: retarda la acción corrosiva del agua
8. Estabilidad: hasta un año n condiciones normales de almacenamiento
9. Presentación: tambores metálicos de 20 – 60 y 208 lts.
Antes de su almacenaje sus extremos deben ser taponados para evitar el ingreso de
partículas que puedan contaminar nuevamente la tubería.
Durante y después de la instalación se debe mantener la tubería presurizada en las áreas

donde se puedan cerrar las válvulas y mantener la presión para evitar el ingreso de
impurezas a la red. (NFPA 5.1.10.5.5.6)
Las purgas se deben realizar con nitrógeno seco libre de aceite, el cual previene el óxido
de cobre en el interior de las superficies. (NFPA 5.1.10.5.5.1)
Soportes
Las redes que conducen gases medicinales horizontales ó verticales estarán soportadas
adecuadamente por medio de ganchos figura (5), platinas o ángulos fabricados
totalmente en aluminio las cuales reúnen las propiedades de resistencia y calidad
necesaria acorde con los diámetros utilizados y la longitud de las tuberías.
Para evitar la humedad potencial y el contacto metal-metal entre el tubo y el soporte este
tramo de tubería se puede aislar con plástico ó neopreno. (NFPA 99 5.1.10.6.4.4)
Fig.5. Formas de soportería1
En el capítulo uno se encuentra información adicional sobre este ítem en específico.
1 Fuente Hospital Carlos Andrade Marín

Accesorios
Los accesorios para tubería de cobre (de alto o bajo temple), serán de cobre tipo K
fabricados especialmente para conexión soldada, para la limpieza de uniones no se debe
utilizar lija. (NFPA 5.1.10.5.3.5)
El tipo de unión que debemos utilizar es de tipo Socket, uniones soldadas a 538°C de
fusión (NFPA 5.1.10.5.1.1) figura (6)
La soldadura tipo socket se prepara rebajando con un agujero interior los extremos de la
válvula, de diámetro ligeramente mayor que la tubería. La tubería entra en el rebaje y
una vez posicionada se suelda. Las dimensiones de los rebajes interiores son en función
de la tubería.
Fig.6. Esquematización de soldadura Socket1
Los accesorios a utilizar como codos, reducciones, tees y cambios de dirección son sin
costura, estos igual que la tubería deben tener una adecuada limpieza antes de ser
instalados. (NFPA 5.1.10.5.3.1)
La norma abarca todos los gases medicinales como tales, nuestro enfoque va
direccionado a obtener los ítems específicos para su aplicación en el vacío medicinal.
Pruebas redes gases medicinales
Se realizaran las pruebas necesarias para verificar y garantizar el buen funcionamiento

del sistema de gases medicinales.
1 http://www.tubecraftflange.com/products/socketweld.htm
1. Barridos en la red
Los barridos en las redes se realizan con aire y deben ser efectuados por sectores.
Esta se hace con el fin de retirar partículas que se hayan incorporado a la red en el
momento de su instalación y puedan afectar el buen funcionamiento de la misma.
Al realizarse el primer barrido con aire el segundo debe ser realizado con un intervalo de
tiempo de mínimo 5 minutos para terminar de arrastrar partículas restantes.
2. Prueba de estanqueidad
La prueba de presión o estanqueidad se realiza a una presión de 100 PSI, durante un

tiempo de 24 horas con una caída de presión máxima del 5 %.
En caso contrario debe repetirse después de realizarse las correcciones necesarias al

sistema.
3. Prueba de detección de fugas
Mediante la aplicación de agua Jabonosa se busca antes de realizar la prueba de presión

detectar y corregir fugas de gas en el sistema.
Es posible que si la prueba de presión no brinda los resultados satisfactorios deba

aplicarse la prueba de detección nuevamente para localizar las fallas del sistema.
Si mediante la aplicación de las pruebas y luego de realizar los ajustes requeridos no se

obtienen resultados satisfactorios deberá hacerse el cambio de todos aquellos elementos
(accesorios) que puedan presentar fallas.
4. Prueba de gases cruzados
La prueba de gases cruzados se realiza para verificar que en cada una de las líneas
instaladas fluye únicamente un gas y que este es el indicado para dicha línea.
Debe repetirse hasta que se tenga la certeza de que no se tienen problemas de dualidad
de gases en alguna de las líneas.
Mantenimiento de las instalaciones
Dependiendo de las instalaciones del Hospital y del acuerdo entre la Dirección,

Ingeniería, Mantenimiento, Técnico Especialista y el Servicio de Farmacia (si se
precisa), se definen los planes de mantenimiento de las instalaciones de gases
considerando los siguientes consejos:
1. Verificación de estanqueidad en las fuentes de suministro, colectores y
reguladores de presión de línea.
2. Comprobación del correcto funcionamiento de centrales descompresoras y

dispositivos de conmutación de fuentes (primario, secundario y reserva).
3. Control y verificación de la presión del gas medicinal para que en la red y en las
tomas de gases sea la correcta según la Norma NFPA 99.
4. Control de funcionamiento correcto del sistema eléctrico de forma trimestral, de

fuerza y de control para evitar danos y paras innecesarias.
5. También debe realizarse de forma semestral o anual, la verificación de las tomas

de gas medicinal en referencia a su señalización, funcionamiento y ausencia de
fugas, de forma fija en las zonas de Quirófanos, UCI, urgencias, neonatos (áreas
críticas) y de forma aleatoria en el resto de tomas.
6. Siempre se deben tener actualizados los planos de las instalaciones de gases

medicinales, frente a cualquier ampliación o modificación, según la NFPA 99
7. Para las bombas de succión que son el corazón del funcionamiento del sistema
existe su propio mantenimiento, se dan varios parámetros de consideración en la
siguiente gráfica:
Fases de control para bombas de vacío
ANEXO 3
Datos técnicos regulador de succión

ANEXO 4
Especificaciones del sistema de vacío centralizado de AMICO
Paletas rotativas - PILA DUPLEX LUBRICADA MONTADO sistema de vacío

El sistema de control es U.L. etiquetados, permite la secuenciación de avance / retardo
automático y automático alternancia de las bombas sobre la base de principio first-
on/first-off con la disposición para el funcionamiento simultáneo, si es necesario.
Características del panel de control1:
 NEMA 12 de control de caja del panel.

 Motor completo de arranque de voltaje será UL 508 E arrancadores combinados
auto protegidos, con protección de la sobrecarga y los operadores externos.
 Puerta interruptor de desconexión de enclavamiento.
 90 dB timbre de alarma.
 Indicador visible de "encendido" y "bomba en marcha" para cada bomba.
 Dos transformadores de control con interruptor de circuito secundario.
 Manual / OFF Selector automático (cada bomba).
 Transductor y controles basados en IDT.
 La IDT muestra digitalmente la temperatura de funcionamiento de cada puerto
de descarga y será campo establece de la tabla de parámetros de funcionamiento
del fabricante estándar.
 La calibración del transductor de presión se puede ajustar para un transductor no
estándar que puede ser utilizado.
Controles de pantalla con una pantalla mínima de 5.7”. Visores y las funciones de la
pantalla son:
 Sistema operativo Windows CE 5.0.

 Conectividad Ethernet integrada con páginas web para la monitorización remota,
multi-nivel protegido por contraseña para el ajuste a distancia de todos los
parámetros de funcionamiento.
 Notificaciones electrónicas de las alarmas y advertencias.
 La capacidad de ampliación de comunicación para hablar en cinco Redes /
Protocolos.
1
www.amico.com/sources/pdf.
 Alertas de servicio, tiempo de ejecución para cada bomba, estado del sistema, el
nivel de vacío del sistema todos serán representados.
 Indicaciones visuales / audibles con contactos libres de tensión aislados para
todas las alarmas.
 Evento grabación del registro de alarmas y la actividad del sistema.
 Evento grabación del registro de avisos de servicio y servicio de la historia.
 Los gráficos de tendencias para todos los niveles de vacío, las operaciones de
bombeo, y la temperatura ambiente.
 Configuración ajustable para acomodar las necesidades del usuario.
ANEXO 5
Especificaciones de las bombas BUSCH de vacío

Las bombas constan de las siguientes características:
 Bomba de vacío debe ser un tipo de paleta rotativa con cierre de aceite con un
diseño refrigerado por aire.
 El diseño multi-paleta equilibrado dinámicamente.
 La cantidad de sonido generado por la bomba será de 76 dB
 Sistema de dos bombas de uso alternado, compuestas de 4 vanos rotativos rectos
sin asbestos y deslizantes con sistemas de lubricación automáticos.
 Los cojinetes deben ser lubricados y sellados permanentemente
 La condensación del vapor de agua en el cilindro será impedido por medio de
una válvula de lastre de gas automático
 El par se transmite desde el motor a la bomba a través de un acoplamiento de eje
 Cada bomba de vacío se viene de fábrica con la flexión del conectador integral,
la válvula de aislamiento y la válvula de retención
 Cada bomba debe tener una válvula check incorporada montado en la entrada de
la bomba.
 El sistema también debe tener un medio de eliminación de la bomba de vacío
para el servicio o el reemplazo sin interrupción al sistema.
 Tuberías de cobre tipo “L” de 2” de diámetro para la succión y la descarga, anti
vibradores de acero inoxidable, válvulas check y filtros.
ANEXO 6
Fotografías del levantamiento de Sección Terapia Intensiva HCAM
FOTO 01. “By pass” a la succión de las bombas de vacío.1
FOTO 02. Dimensión de tubería de cobre a la succión.2
2
2
FOTO 03. Anclaje de agarradera con perno de aluminio.1
FOTO 04. Bifurcación de línea a sección norte y sur de terapia intensiva.2
2
2
FOTO 05. Aumento de diámetro de tubería de sección sur.1
FOTO 06. Reducción de diámetro de tubería de sección sur.2
FOTO 07. Línea troncal de vacío.3
1
2
Hospital Carlos Andrade Marín, Instalación de terapia intensiva.
3
FOTO 08. Caja de corte.1
FOTO 09. Conjunto da alarmas integradas CHEMETRON.2
1
2
FOTO 10. Tipos de conexión de tubería de cobre de ½” a tomas de pared.1
FOTO 11. Junta expandible y válvula de seccionamiento.2
1
2
FOTO 12. Soporte aéreo de tuberías.1
FOTO 13. Sección para un paciente en terapia intensiva.2
FOTO 14. Tipos de toma de pared para vacío.1
1
. Hospital Carlos Andrade Marín, Instalación de terapia intensiva.
2
FOTO 15. Equipo de drenaje de fluido de pacientes.2
1
2
FOTO 16. Conjunto armado y listo para succión.1
FOTO 17. Diagrama de accesorios para uso en terapia intensiva.1
1
FOTO 18. Línea troncal de vacío sección norte.2
FOTO 19. Línea secundaria de vacío con conexión a tomas de pared sección norte.3
1
www.secondary medicalproducts.com/suction_traps_canisters/pdf
2
3
ANEXO 7
Datos técnicos sobre filtros HEPA
El filtro HEPA combina un rendimiento de filtración hidrófoba avanzada con una eficaz
eliminación de humedad expulsada por los pacientes.
• Un control de la humidificación adecuada es vital para mantener la vía respiratoria sin

impurezas.
• Una filtración eficaz es decisiva para prevenir la contaminación cruzada entre

pacientes, personal de asistencia y equipamiento
El HEPA combina estas dos características en un bajo espacio muerto y un filtro HME
ligero, convirtiéndose en una solución óptima para la prevención de infecciones.
La eficacia de protección microbiana del filtro HEPA se ha testado en distintos

laboratorios independientes, concluyendo que la membrana del filtro mecánico
hidrófobo plisado proporciona la máxima protección posible: >99,99999 %. También se
ha validado frente a diversos microbios, por ejemplo, frente a la tuberculosis
micobacteriana, la hepatitis C y el VIH, entre otros. Según el estándar de filtros CEN, el
filtro HEPA ha recibido la clasificación HEPA 13 (Anexo 10), la más alta para filtros de
sistemas de aire respirable plisados de uso hospitalario.
Características de filtros HEPA para succión1
1http://www.akaciahealthcare.com/files/documents/medical_brochures/Gibeck/Humid%20Ve
nt%20HEPA.pdf
ANEXO 8
Cotizaciones

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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA

CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA

Tesis previa a la obtención del Título de: Ingeniero Mecánico

REDISEÑO DEL SISTEMA CENTRAL DE SUCCIÓN EN LA UNIDAD DE

JIMMY GABRIEL CARTAGENA ANGAMARCA Y

MIGUEL ÁNGEL LLAMUSUNTA RAMÍREZ

DIRECTOR: ING. LUIS ANDRANGO

Certifico que el presente trabajo, previo a la obtención del título de Ingeniero

ING. LUIS ANDRANGO

Nosotros, Jimmy Gabriel Cartagena Angamarca y Miguel Ángel Llamusunta

A través de la presente declaración cedemos nuestros derechos de propiedad

Quito, 23 de Julio del 2013

Jimmy Gabriel Cartagena Angamarca Miguel Ángel Llamusunta Ramírez

A Dios en primer lugar por permitirme llegar a la culminación de un trabajo que

A mi padre Gabriel, por todo el esfuerzo, dedicación, paciencia y confianza que me

A mi madre Liliana, por ser el pilar fundamental en mi vida, apoyándome

Un profundo agradecimiento a mi familia por la confianza depositada en mi al

Planteamiento del problema………………………... I

1.1.1. Historia de la generación de vacío………………...……………. 2

1.1.2. Definición de vacío……………………………………...……… 4

1.1.3. Consideraciones entre vacío y sobrepresión………………….. 5

1.2 Consideraciones preliminares….....…...………………………..……… 7

1.2.1. Fluidos incompresibles…………………………………..…….. 7

1.2.2. Gases con flujo estacionario y adiabático………….....………. 9

1.2.3. Ecuación general para flujo de gas a través de tubería……… 9

1.2.4. Pérdidas de presión por fricción……………………………..... 12

1.2.4.1. Pérdidas mayores……………………………….. 12

1.2.4.2. Número de Reynolds…..……………………….. 14

1.2.4.3. Longitud equivalente…………………………… 16

1.2.4.4. Pérdidas menores……………………………….. 16

1.2.5. Presión atmosférica………………….…………………...…….. 19

1.2.7. Gasto de energía en diferentes grados de vacío…..….……..…… 22

1.2.8. Medición de vacío……...………….….…………………………. 23

1.3.1. Uso medicinal del vacío………………………….…………..….. 26

1.3.2. Sistema de conducción de vacío medicinal………………….….. 28

1.3.3. Métodos para la obtención de vacío……………………....…….. 33

1.3.3.1. Bombas de desplazamiento positivo………...….. 34

1.3.3.2. Bombas dinámicas………...…………………….. 34

1.3.3.3. Curvas características de una bomba………...…. 35

1.3.4. Parámetros para el cálculo del consumo de vacío….…………… 36

1.3.5. Bombas de vacío……………………………………………….. 37

1.3.5.1. Clasificación de bombas de vacío………….…… 38

1.3.5.3. Requerimientos de las bombas según NFPA 99... 39

1.3.5.4. Bombas de paletas rotativas……......…………… 39

1.3.6. Tanque de reserva para vacío………...……………………….… 42

1.3.7. Sistema de filtrado………...……………………………….…… 43

1.3.7.1. Filtro bacteriológico………...……………..……. 43

1.3.8. Tuberías y accesorios………...................................…………. 45

1.3.8.1. Uniones soldadas……….....………………..…… 45

1.3.8.2. Localización de tubería………...………….…… 45

1.3.9. Componentes de control………...................................………. 47

1.3.9.2. Válvulas de corte………...………………...…… 49

1.3.9.3. Tomas de pared………...……………….………. 50

1.3.9.5. Sistemas de alarmas……….......……...………… 53

1.3.10.1. Reguladores de succión………...……………….. 54

1.3.10.2. Canastilla para succión……….....…………..…… 55

RED ACTUAL DE VACÍO DEL ÁREA DE TERAPIA INTENSIVA DEL

2.1 Organigrama de planteamiento….....…………………………….…….. 58

2.2 Sistemas de vacío de Terapia Intensiva...….....................…...…...…… 59