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INSTALACIONES SANITARIAS CAPITULO I : GENERALIDADES 1.1. INTRODUCCIÓN: Mediante el presente curso se dan todas las pautas y criterios para un diseño de las instalaciones sanitarias en el interior de las edificaciones. Para el cálculo correcto principalmente se emplearán los conceptos fundamentales de la hidráulica y se seguirá las recomendaciones de la Norma Técnica IS.010 del Reglamento Nacional de Edificaciones (Modificado 2012), que fija los requisitos mínimos y especificaciones técnicas, en cuanto a seguridad economía y confort. Las instalaciones sanitarias comprenderá fundamentalmente los estudios y aspectos conceptuales de: - Consumo de agua, máxima demanda, etc. - Diferentes sistemas de abastecimiento de agua dentro de una vivienda. - Sistemas de ventilación, desagüe, etc. 1.2. DEFINICIONES: Definiciones Básicas: a) Cantidad de Agua.Es una determinada cantidad de agua en volumen, m3, lit, gal, pie3, etc. b) Consumo.Es el volumen de agua consumido en un tiempo determinado, generalmente 1 día. Determina la cantidad de agua que se asigna para cualquier uso. c) Gasto o Caudal.Es la cantidad o consumo de agua en la unidad de tiempo. d) Dotación.Determinada cantidad de agua que se asigna en lit/hab/día. e) Demanda.Es el gasto instantáneo y se expresa en lit/seg ó gal/min.

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f) Máxima Demanda Simultánea.MDS, es el caudal máximo probable a emplearse en una vivienda, edificio o sección de esta, se expresa en lit/seg y es el caudal de diseño. g) Pérdida de Carga.Es la pérdida de presión que se produce en las tuberías, por acción de la fricción o por la instalación de algún accesorio, se expresa en kgf/cm2, lib/pulg2, m de H 2 O , etc. h) Velocidad del Agua.Es la velocidad media del agua en una tubería m/s, V 

Q m s A

Las instalaciones sanitarias, son el conjunto de tuberías de abastecimiento y distribución del agua, equipos de tratamiento, válvulas, accesorios, etc. Así como tuberías de desagüe y ventilación, que se encuentran dentro del límite de propiedad de una edificación. Finalidad de las instalaciones Sanitarias Con un proyecto de Instalaciones Sanitarias bien diseñados se debe lograr conseguir lo siguiente: a) Suministrar agua en calidad y cantidad adecuada a todos los puntos de salida dentro de una edificación, esto involucra, en aparatos sanitarios, salidas de incendio, etc. b) Protegerse adecuadamente todas las instalaciones sanitarias de agua de tal forma que no se contamine con el agua servida.

Desague

0.50 m

Agua

y Dist. V = 0.25 m c) Eliminar el desagüe de los edificios hacia las redes públicas o sistemas de tratamiento adecuado de la forma más inmediata posible. d) Evitar obstrucciones diversas, de tal manera que el agua servida que sale del edificio nunca regrese.

1.3. ASPECTOS GENERALES DE UN PROYECTO DE INSTALACIONES SANITARIAS INTERIORES:

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A) INFORMACIÓN BASICA Antes de iniciar cualquier proyecto de instalaciones sanitarias, se debe conocer: -

Planos arquitectónicos de la edificación a nivel de ante proyecto. Constancia de la factibilidad de servicios de agua y desagüe que otorga la entidad respectiva (EMAPA HUACHO)

Autorización para conexión domiciliaria P.M. Presión Max. en el medidor PSI ó m H O Agua Potable Ø 4", F°G°, ó PVC-SAP Asbesto Cemento

Ø 8" PVC-SAL ó C°N°

-

Establecer las dotaciones de agua, según el RNE, Norma IS.010. Materiales y mano de obra del lugar donde se realizaran las instalaciones domiciliarias e instalaciones interiores. Prever el buen mantenimiento de los equipos (garantizar, personas o profesionales, que reparen el equipo) En todo proyecto se debe conocer:  En caso del desagüe conocer la profundidad  En caso del agua la presión de ingreso al medidor. Se debe tener en cuenta:  Que las tuberías de agua trabajan a presión, sección al 100%.  Que las tuberías de desagüe en los domicilios se diseñan a una capacidad máxima del al 75% del tirante.

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Buzon 1

45

Buzon 2

60°

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B) DOCUMENTACIÓN COMPLEMENTARIA Comprende básicamente: -

Documentación técnica. Documentación económica.

Documentación Técnica.Conocimiento del suelo. Planos. Memoria Descriptiva. Especificaciones Técnicas. Metrados. Documentación Económica.Análisis de Costos Unitarios. Presupuesto de Obra. Documentos Técnicos: 1. Conocimiento del Suelo. -

-

Tipo del terreno:  Normal (cultivo)  Conglomerado (piedra y arena)  Arenosa  Roca Altura de la Napa freática

N.T.

N.F.

N.F.A.

Si N.F.A. se encuentra a profundidad no existe problema en la edificación, en caso contrario, cuando N.F.A. se encuentra cerca de la superficie las instalaciones deberán protegerse. 2. Los Planos.

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En los planos de instalaciones sanitarias se debe indicar: a) La ubicación de los aparatos sanitarios y Redes deben estar debidamente acotados los aparatos sanitarios y redes, referidas a los ejes de los muros próximos. b) La posición exacta de la tapa y fondo de las cajas de registro. c) Ubicación de las válvulas de compuerta, grifos de riego, etc. d) En las redes exteriores e interiores de agua se indicarán las reducciones que hubieran. e) Debe incluirse la leyenda respectiva con los símbolos gráficos correspondientes a cada instalación (agua, desagüe, ventilación). f) Se indicarán los diámetros de las tuberías de agua y desagüe, en el caso de tuberías de desagüe se indicarán el sentido de flujo y pendiente respectiva. g) Las redes exteriores de agua, desagüe, ventilación se dibujarán a escala 1/50 ó 1/100 y los detalles a escalas 1/25 ó 1/20. h) En el caso del desagüe la pendiente mínima será 1%. i) Las cajas de registro se ubicarán solo en la primera planta. j) En cualquier piso el desagüe debe tener Smín (pendiente mínima) de 1% (techos aligerados).

° 45

° 45

° 45

R

Ø 1/2"

Ø 3/4"

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3. Memoria Descriptiva. En la Memoria Descriptiva se describe todo lo relacionado a la información básica y características de las redes públicas a las que se empalmará las instalaciones sanitarias de la edificación de acuerdo a la factibilidad de los servicios. Debe explicarse los condicionantes básicos del diseño y los fundamentos técnicos para adoptar el sistema elegido de abastecimiento, almacenamiento y distribución de agua. Se indica también el cálculo del volumen de demanda de agua para atender a los usuarios de la edificación y el volumen estimado de contribución a la red pública del desagüe. 4. Especificaciones Técnicas. Materiales.Se deben detallar las características de los materiales a utilizarse en las instalaciones, aparatos sanitarios, con la finalidad de garantizar una calidad y facilitar la correcta estimación del Metrado y el costo unitario correspondiente. Montaje e Instalación.Se tomaran en cuenta las técnicas apropiadas de instalación de acuerdo a la calidad del material a utilizarse para todo tipo de instalación. Inspección o Control.Las especificaciones de control precisan e indican la oportunidad y lugar donde debe verificarse la inspección y supervisión, así como los parámetros de referencia para la aceptación o rechazo de los materiales o instalaciones. Se tendrán en cuenta las especificaciones dadas por el RNE, que se relacionan con la desinfección sanitaria de las redes de agua y las pruebas hidráulicas necesarias para las redes de agua y redes de desagüe. 5. Metrados. Generalmente consta de: 1) 2) 3) 4) 5) 6)

Aparatos sanitarios y accesorios. Desagüe y ventilación Sistema de agua fría y de agua contra incendios Sistema de agua caliente Bomba para agua y desagüe, colectores y duchas eléctricas. Sistema de aguas de lluvias.

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1.4. MATERIALES Y ACCESORIOS, APARATOS SANITARIOS MATERIALES Y ACCESORIOS.Los materiales a usarse en las Instalaciones internas, van a depender fundamentalmente de: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Característica del agua. Temperatura Presión Velocidad del agua Condiciones del terreno El clima El costo de los materiales Si el material estará a la vista o enterrado

Tomando en cuenta los factores indicados, el Ingeniero proyectista deberá efectuar la selección más apropiada. En el caso ya de una clase de tubería seleccionada, puesta en obra, debe cumplir con los siguientes requisitos generales: 1. 2. 3. 4.

Que sea de material homogéneo Sección circular Espesor uniforme Dimensiones, pesos y espesores de acuerdo con las especificaciones correspondientes. 5. No tener defectos tales como grieta, abolladuras y aplastamiento. Una buena selección de las tuberías, tomando en cuenta los factores indicados anteriormente harán durable la instalación y crearán menos problemas de mantenimiento del sistema. A continuación se exponen a unas tablas de los diferentes materiales y accesorios en los cuales se indica la clase de tubería, su aplicación, uniones y diámetros comerciales más comunes.

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TUBERIA DE AGUA A PRESION CLASE DE TUBERÍA 1. FIERRO FUNDIDO

APLICACIONES

UNIONES

En redes exteriores alimentación.

de

2. P.V.C.

Espiga y campana con calafateo de estopa y plomo. Roscadas o espiga y campanas con pegamento.

En la actualidad es la más económica. Se usa en redes exteriores e interiores de agua fría. Se viene utilizando en viviendas de interés social y edificios. 3. POLIETILENO Los Sistemas de agua en Unión por general. termofusión o electrofusión

DIÁMETRO COMERCIALES USUALES

2" a 36"

½" a 16"

1" a 20"

Las tuberías de PVC rígido para fluidos a presión para instalaciones interiores de agua, se fabrican de diferentes presiones y forma de unión. En el Perú la fabricación de Tubería PVC-SAP es como sigue: Clase de Presión Libras Tuberí por Pulg2. a 15 200 10 150 7.5 5

105 75

Diámetro

Tipo de Unión

De ½" a 16" De ½" a 2" De ½" a 16" De 1 ½" a 16" De 3" a 16"

Espiga y campana, unión flexible Roscadas espiga y campana, unión flexible Espiga y campana, unión flexible Espiga y campana, unión flexible

TUBERÍA DE DESAGÜE Y VENTILACIÓN DE MEDIA PRESION CLASE DE TUBERÍA La más Usada es P.V.C.

APLICACIONES

General. Es económica.

la

UNIONES

más Espiga y campana

DIÁMETRO COMERCIALES USUALES

1 ½" a 16"

Por lo general se pueden usar en instalaciones de Desagües Interiores las tuberías de PVC. Para Rede interiores se usa la tubería del tipo SAP (pesado) y para tuberías de ventilación y Desague el tipo SAL ( Liviano).

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TIPOS DE VALVULAS TIPO

1. Compuerta 2. De Retención ó Check 3. 4. 5.

6. 7. 8.

APLICACION

General. Evitan regreso de agua; pueden ser horizontales y verticales. Grifo de Incendio De poste o pared. Para combatir incendios. Válvula reductora de Sirven para disminuir la presión presión en la tubería para evitar ruidos molestos y sobre presión Válvulas Flotadoras de Se usan en sistemas, tanques Interrupción de entrada elevados para interrumpir el de agua. ingreso de agua, cuando esta llegue a su nivel adecuado. Válvulas Altimáticas Para arrancar y parar las bombas, para niveles del tanque elevado. Interruptores Para parar las bombas cuando no hay agua en la cisterna. Válvula de Alivio Sirven para aliviar calentadores y otros equipos para prevención de explosión por sobrepresión.

FUNCIONAMIENTO

Manual Automática Manual Automática

Automáticas Automáticas Automáticas Automática

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APARATOS SANITARIOS.1. Inodoro. Es el aparato más usado, por ser de una utilidad diferente a la de la tina o lavatorio, donde la función primaria es sostener agua; es también de un mecanismo más sofisticado, pudiendo decirse que tiene un semiautomático, y en el que tanto el diseño como la calidad son de suma importancia. En el diseño, la relación entre el volumen y el espacio interior deben combinar para crear un sistema con suficiente disposición de gasto y velocidad, que elimine los sólidos y que mantengan una protección automática contra emanación de gases y condiciones no sanitarias. De acuerdo al Diseño de la taza, hay generalmente 2 tipos de inodoros: el Inodoro con lavado hacia abajo por sifón; y el inodoro con sifón inyector o sifónico con Chorro. El inodoro con lavado por sifón, debido a considerarse muy higiénico y con menor ruido, se utiliza generalmente en residencias, y su calidad se establece por la eficiencia con que elimina los desperdicios orgánicos. La acción de sifonaje se produce por la disminución de la presión atmosférica cuando el inodoro no está en acción de lavado. 2. Ducha. Consiste esencialmente en un rociador que descarga una lluvia fina sobre la persona que la utiliza y va instalada generalmente sobre una poza de material dentro de gabinetes metálicos, de plástico o vidrio; o combinado con la tina. La alimentación de agua ya sea fría o mezclada se realiza a través de válvulas unitarias o de combinación, instaladas a altura conveniente que fluctúa entre 1.000 y 1.25 mts, la descarga al desagüe se hace a través de rejilla conectada a la trampa de la red de evacuación. Se considera al baño de ducha como el más ventajoso desde el punto de vista higiénico por lo que es utilizado con mayor frecuencia en instalaciones públicas; o donde la utilizan mayor número de personas. 3. Lavatorio. Uno de los aparatos más utilizados en el aseo personal (lavado de cara y cabeza), fabricado normalmente en porcelana vitrificada y como ningún otro aparato viene en tantos estilos, tamaños y modelos. El área que ocupa se convierte en el punto céntrico de interés del baño porque está frecuentemente rodeado de figuras decorativas y/o accesorios funcionales. Como accesorios indispensables y de funcionamiento el lavatorio se complementa con las llaves de suministro de agua fría y/o caliente, diseñadas y

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fabricadas también en gran variedad; desagüe con rejilla, tapón o cierre automático para la descarga al sistema de evacuación; u la trampa o sifón que sirve para mantener el sello hidráulico que evita la emanación de gases dentro de los ambientes. El lavatorio es instalado generalmente colgado en la pared, existiendo también con pedestal apoyado al piso y su altura al borde superior se fija normalmente en 0.80 mts del nivel del piso terminado. 4. Urinarios. Debido al propósito para el que se utiliza, es uno de los aparatos en el cual hay que dar la mayor importancia a la higiene. Como desperdicio la orina es quizás más objetable que las substancias orgánicas, desde el punto de vista de transmisión de enfermedades infecciosas, teniendo además la tendencia de ensuciarse la superficie del urinario muy rápidamente, despidiendo olores muy desagradables. Por todo ello el sistema de lavado del urinario deberá ser lo más eficiente posible. Cuando son utilizados urinarios de porcelana vitrificada, de pedestal o de pared, se emplean dos sistemas de lavado: el de tanques de descarga automática y el de válvula de descarga, similares a los ya expuestos para el inodoro. Cuando se construyen urinarios para mayor capacidad de personas en obra, se instala un sistema de lavado por tubo rociador. 5. Accesorios Complementarios. Existen además una serie de accesorios que no pueden ser considerados como aparatos sanitarios pero que por su naturaleza y función deben tenerse en cuenta, aunque podrían ser calificados como accesorios para desagües. A continuaciones detallan algunos de estos accesorios: 

Soporte para Aparatos Sanitarios.Son elementos de fijación para soportar total o parcialmente a los diferentes aparatos sanitarios que se instalan colgados en muros o semiapoyados al piso. Dentro de estos se encuentran las escuadras para lavatorios, lavaderos, soportes con desagüe incorporado para inodoros, urinarios, pedestales para lavatorios, etc.



Accesorios para Drenaje de Techos.Utilizados para la colección de agua de lluvia. Los diferentes modelos están diseñados para que adapten a la forma, pendiente de techos, uniones entre tejados y parapetos, encuentros o juntas de techos, etc.

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

Accesorios para Drenaje de Pisos.Utilizados para la colección de agua de lluvia, de limpieza o de otro origen, en los pisos de patios, zonas de parqueo, o ambientes en que sea necesario desaguar a través de pisos. También diseñados y fabricados para adaptarse a las diferentes formas pendientes o ángulos de los lugares donde son necesarios, con o sin trampa incorporada.



Interceptores.Accesorios que si bien pueden considerarse como aparatos auxiliares de lavaderos, son más bien para evitar que los desagües transporten materiales que puedan obstruir las tuberías o redes de alcantarillado. Es cierto que estos accesorios, cuando por la necesidad deben alcanzar tamaños relativamente grandes, pueden ser construidos de albañilería en algunos casos. Entre los principales tipos de interceptores se encuentran los siguientes: Interceptores de Grasa. Utilizados en lavaderos de cocinas, talleres, fabricas, etc. Donde por su naturaleza existe la posibilidad de que algún tipo de grasa ingrese al desagüe. Interceptores de Aceite. Utilizados en estaciones de servicio, garajes, lavanderías, laboratorios, donde se utilicen lubricantes, aceites, kerosene, gasolina, parafina, etc. Interceptores Sólidos. Utilizados en lugares donde cualquier tipo de sólidos podrían ingresar a las líneas de desagüe; como en clínicas dentales, hospitales y establecimientos similares. Interceptores de Pelos. Utilizados en salones de belleza, peluquerías, hoteles.

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1.5. PARTES DE UN SISTEMA DE INSTALACIONES SANITARIAS. Los sistemas de agua para edificios son variables y dependen de los factores siguientes: Presión en la red pública de agua o fuente de abastecimiento, tipo de edificio, tipos de aparatos sanitarios a ser conectados, forma y altura del edificio, etc. Los sistemas de desagüe o drenaje van siempre unidos al sistema de ventilación del drenaje. De manera general se puede mencionar como partes de las Instalaciones Sanitarias las siguientes: 1.5.1. 1.5.2. 1.5.3. 1.5.4.

Toma domiciliaria de la red o fuente. Tubería de aducción – medidor a cisterna Cisterna. Equipo de Bombeo (centrífuga, de velocidad variable, de velocidad constante, tanque de presión, etc). 1.5.5. Tubería de impulsión. 1.5.6. Tanque elevado. 1.5.7. Red de Distribución de Agua. 1.5.8. Aparatos Sanitarios. 1.5.9. Redes de Desagüe y Ventilación. 1.5.10. Colector de Desagüe. 1.5.11. Conexión del Desagüe a Red Pública o Sistema individual de disposición. 1.5.12. Sistema de Agua Caliente:  Productor de agua caliente.  Redes de agua caliente. 1.5.13. Desagües Pluviales. 1.5.14. Agua contra incendios (para edificios de más de 15 m de altura) 1.5.15. Instalaciones especiales (piscinas, fuentes de agua, etc). Por lo general al encontrarse los edificios en zonas urbanas que cuentan con servicios de agua y drenaje, la fuente de agua se capta por conexión a la red pública. En áreas en las cuales no se cuentan con redes públicas de agua potable hay que recurrir en esos casos a pozos, manantiales, etc. Puede ocurrir también en grandes instalaciones que por insuficiencia del servicio de la red pública el proyectista se vea en la necesidad de recurrir a un servicio mixto, es decir a su conexión a la red pública de agua y también a un pozo perforado o manantial.

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1.6. SIMBOLOGIA USADA SEGÚN LA NORMA TECNICA IS.010 DEL R.N.E., SE TIENE:

SIMBOLOS GRAFICOS DESAGUE TUBERIA DE DESAGUE

TUBERIA DE VENTILACION

CODO DE 45°

TRAMPA "P"

TRAMPA "U"

TAPON MACHO TAPON HEMBRA

CODO DE 90°

CODO DE 90° CON VENTILACION CRUZ

TERMINAL DE VENTILACION EN EL TECHO

TERMINAL DE VENTILACION EN LA PARED

TEE

TEE SANITARIA TEE SANITARIA DOBLE

REGISTRO ROSCADO EN PISO REGISTRO ROSCADO EN TUBERIA COLGADA SUMIDERO

YEE SIMPLE CAJA DE REGISTRO

DIMENSION COTA TAPA COTA FONDO

YEE DOBLE COTA TAPA COTA FONDO

REDUCCION SENTIDO DE FLUJO

BUZON

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AGUA Tubería de agua fría (PVC- F°G°) Tubería de agua caliente Tubería de retorno de agua caliente Tubería de agua de Incendio Medidor de agua Cruce de agua Codo de 90° Codo de 45° Codo de 90° que sube Codo de 90° que baja Tee Tee con subida Tee con bajada Cruz Válvula de compuerta Válvula Globo Válvula Check Grifo Therma Salida del punto de agua

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CAPITULO II : SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA FRÍA 2.1.

TIPOS DE SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO El diseño del sistema de abastecimiento de agua de un edificio depende de los siguientes factores:   

Presión de agua en la red pública Altura y forma del edificio y Presiones interiores necesarias.

De aquí que cualquier método que se emplee puede ser: Directo, Indirecto y Mixto combinado. 2.1.1. Sistema Directo : (Ver Lámina Nº 01)

Red Pública

LAMINA N° 01

Sistema de Abastecimiento de Agua Directo.Se presenta este caso cuando la presión en la red pública es suficiente para servir a todos los puntos de consumo a cualquier hora del día. El suministro de la red pública debe ser permanente y abastecer directamente toda la instalación interna. B. Ventaja:   

Menos peligro de contaminación de abastecimiento interno de agua. Los sistemas económicos. Posibilidad de medición de los caudales de consumo, con más exactitud.

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C. Desventajas:    

No hay almacenamiento de agua en caso de paralización del suministro de agua. Abastecen sólo edificios de baja altura (2 a 3 pisos) por lo general. Necesidad de grandes diámetros de tubería para grandes instalaciones. Posibilidad de que las variaciones horarias afecten el abastecimiento en los puntos de consumo más elevado.

2.1.2. Sistema Indirecto: Cuando la presión en la red pública no es suficiente para dar servicio a los artefactos sanitarios de los niveles más altos, hace necesario que la red pública suministre agua a reservorios domiciliarios (cisternas y tanques elevados) y de estos se abastece por bombeo o gravedad a todo el sistema. A. Ventajas:    

Existe reserva de agua, para el caso de interrupción del servicio. Presión constante o razonable en cualquier punto de la red interior. Elimina los sifonajes, por la separación de la red interna de la externa por los reservorios domiciliarios. Las presiones en las redes de agua caliente son más constantes.

B. Desventajas:   

Mayores posibilidades de contaminación del agua dentro del edificio. Requieren de equipo de bombeo. Mayor costo de construcción y mantenimiento.

En este sistema se pueden presentar los siguientes casos: 2.1.2.1. Tanque Elevado por Alimentación Directa: (Ver lámina Nº 02) En el presente caso durante algunas horas del día o de la noche como cosa general se cuenta con presión suficiente en la red pública para llenar el depósito elevado y desde aquel se da servicio por gravedad a la red interior. La ventaja de este sistema es que no requiere equipo de bombeo. Las desventajas son que el tanque elevado no llegue a llenarse por variación de presiones en la red pública o que la

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demanda real sea mayor que la estimada y que el tanque se vacía antes del tiempo considerado. Para evitar esto es necesario un estudio adecuado de la dotación o bien una sobre estimación de la capacidad del tanque elevado, lo que resulta no económico y el incremento de peso muerto sobre la estructura del edificio. TANQUE ELEVADO

SISTEMA DIRECTO TANQUE ELEVADO POR ALIMENTACION DIRECTA Y ABASTECIMIENTO POR GRAVEDAD

Red Pública

LAMINA N° 02

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2.1.2.2.

Cisterna, Equipo de Bombeo y Tanque Elevado (Ver lámina Nº 03). En este sistema el agua ingresa de la red pública a la cisterna, donde con un equipo de bombeo el agua es elevada al tanque elevado desde donde por gravedad se alimenta la red de agua interior. Este sistema es adecuado cuando existe un correcto diseño en cuanto a capacidades de la cisterna y del tanque elevado. TANQUE ELEVADO

SISTEMA INDIRECTO CISTERNA, EQUIPO DE BOMBEO Y TANQUE ELEVADO CISTERNA DE ABASTECIMIENTO GENERAL

Red Pública

Cisterna LAMINA N° 03

2.1.2.3.

Cisterna y Equipo de Bombeo (Ver lámina Nº 04). En este caso la red de agua es conectada a una cisterna desde donde por intermedio de una bomba y un tanque hidroneumático se mantiene la presión en todo el sistema para grandes instalaciones donde no se desea tanque elevado; se puede hacer este sistema instalándose sobre la cisterna bombas de velocidad variable o velocidad constante, con equipos de control. Para fines de diseño de la red interior, este sistema es igual al directo en lo referente al cálculo de las tuberías de la red de distribución. Para edificios altos es importante anotar que cuando se usa el sistema hidroneumático es costoso, por eso no conviene usarlo.

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SISTEMA INDIRECTO CISTERNA, EQUIPO DE BOMBEO Y TANQUE HIDRONEUMÁTICO

Bomba

Tanque Neumático

Cisterna Red Pública LAMINA N° 04

A.

Ventajas:    

B.

Presión adecuada en todos los puntos de consumo. Fácil instalación. Sistema económico en lo referente a tuberías que resultan ser de menores longitudes y diámetros. Evitar los tanques elevados.

Desventajas: 

Que cuando se interrumpe el fluido eléctrico sólo trabaja el hidroneumático poco tiempo, cortándose luego el servicio.

2.1.3. Sistema Mixto: Cuando las presiones en la red pública lo permitan, los pisos o niveles inferiores pueden ser alimentados en forma directa y los superiores en forma indirecta, tal como se puede apreciar en la lámina Nº 05. Este sistema tiene la ventaja de que se requieren capacidades de cisterna y tanque elevado más pequeñas que en el método indirecto, lo mismo que bombas de menor capacidad. 2.1.4. Nota: En los casos de sistemas alimentados por gravedad en tanque elevado, es muy frecuente, cuando no se le puede dar la altura necesaria al tanque elevado, que las presiones logradas para los niveles superiores sean insuficientes para el normal funcionamiento de los aparatos sanitarios. En estos casos es necesario el uso de un equipo de bombeo para dar servicio a

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los últimos dos o tres niveles como un sistema separado, aunque siempre es necesario que estén ambos sistemas interconectados para los casos de falta de energía eléctrica o reparación del hidroneumático. Este sistema se emplea también algunas veces para los casos de redes de incendio alimentadas desde el tanque elevado. TANQUE ELEVADO

SISTEMA MIXTO CISTERNA, EQUIPO DE BOMBEO Y TANQUE ELEVADO DIRECTA Y POR GRAVEDAD

Bomba

Red Pública

Cisterna LAMINA N° 05

En el caso de edificios altos se emplean el sistema de tanques elevados a diferentes alturas, bien con bombeo desde la cisterna o de un tanque a otro (Ver lámina Nº 6 y 7).

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FIGURA N° 06

FIGURA N° 07

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2.2.

CONSUMO, DOTACIONES SIMULTÁNEA.

DE

AGUA,

MÁXIMA

DEMANDA

2.2.1. CONSUMO: Es determinada cantidad de agua que se asigna a cualquier uso. Clases de Consumo: a) Consumo Doméstico: Es aquel constituido por el agua destinado para el aseo personal, lavado de ropa, preparación de alimento, riego de jardín de edificación, etc. El consumo doméstico se fijo por las Normas y costumbres y se asigna por persona por día y a esto se le LLAMA DOTACIÓN. Las dotaciones son fijadas por el Ministerio de Vivienda y Construcción en base al clima y al Nº de habitantes. Según el RNE IS.010, se da: D = 150 lit/hab/día b) Consumo Público: Agua que se asigna para riego de jardines, parques, calles, alcantarillas, etc, depende de muchos factores. c) Consumo Industrial: Es muy variable, ejem: - Fabricación de Bebidas Gaseosas 10 lit de agua por litro de producto - Producción de Hielo - Preparación de Papel

2.5kg de H 2 O por 1kg de Producto 500 m3 H 2 O por tm de Papel.

d) Consumo por Desperdicios: Es el que se produce en las redes de distribución de agua, válvulas, etc, exteriores o interiores, válvulas mal instaladas, accesorios defectuosos, etc.

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CALCULO DE LA MÁXIMA DEMANDA SIMULTÁNEA (MDS) Método 1 de la Dotación Percápita: Es el Qmax probable en una vivienda M .D..S  MDS P D T

P*D T

 Máxima demanda simultánea  Población del Edificio (  2 Personas por dormitorio)  Dotación  En lit hab dia   lit pers dia  Tiempo  de 2 - 3 horas

Dotación: -

  

Edificios de Lujo Edificios Normales Oficina.

300 lit/pers/día 150 lit/pers/día 50 – 80 lit/pers/día

Ejemplo Nº 01:

D2

D3

D1

SALA

D4

COCINA

PLANTA TIPO DE EDIFICIO NORMAL

8 pers x 150 lit pers día P*D  3600 seg T 2.5 hora x 1 hora M .D.S .  0.13 lit seg M .D.S . 

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Método 2 : Método de Hunter: Se basa en las unidades de gasto. Unidades de Gasto:

Corresponde a la descarga de un lavatorio que tiene un pie3 en un minuto, 1 pie 3/min = 0.472 lit/seg.

Abacos de Hunter: Consiste en 2 curvas representadas en un sistema de ejes cartesianos, en las abscisas se indica las unidades Hunter y en las ordenadas la M.D.S. Una de las curvas representa los aparatos sanitarios con tanque y otra los aparatos sanitarios en válvula PLUSH, semi automática.

MDS Con Válvula

Con Tanque

Unidades de Hunter

A estos gráficos se ingresa con las unidades de gasto obtenidas de la suma todos los aparatos sanitarios del edificio y se sale con la máxima demanda simultánea. Los valores de los gastos probables que aparecen en el RNE, representan al 60% de los valores que se obtienen del Abaco de Hunter. 2.3.

CALCULO DE LAS UNIDADES DE GASTO. Se realiza teniendo en cuenta el tipo de edificación: 1. Si los Servicios Higiénicos Corresponden a Aparatos de Uso Privado: Las Unidades de Gasto se calculan considerando el baño como un conjunto y no por aparatos individualmente. Es decir, metran todos los ambientes de baño dándoles sus unidades Hunter correspondientes:

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TABLA Nº 01 DE UNIDADES DE GASTO PARA EL CALCULO DE LAS TUBERÍAS D DISTRIBUCIÓN DE AGUA EN LOS EDIFICIOS (APARATOS DE USO PRIVADO)

Nota:

Para calcular tuberías de distribución que conduzca agua fría solamente, o agua fría más el de agua a ser calentada, se usará las cifras indicadas en la primara columna. Para calcular diámetros de tubería que conduzcan agua fría o agua caliente a una pieza sanitaria que requiera de ambas, se usarán las cifras indicadas en la segunda y tercera columna.

2. Si los Servicios Higiénicos Corresponden a Aparatos de Uso Público: Es este caso se considera individualmente cada uno de los aparatos sanitarios, dándole unidades Hunter de acuerdo al anexo siguiente:

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TABLA Nº 02 DE UNIDADES DE GASTO PARA EL CALCULO DE LAS TUBERÍAS DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA EN LOS EDIFICIOS (APARATOS DE USO PÚBLICO)

Nota:

Para calcular tuberías de distribución que conduzcan agua fría solamente, o agua fría más el gasto de agua a ser calentada, se usarán las cifras indicadas en la primera columna. Para calcular diámetros de tuberías que conduzcan agua fría o agua caliente a un aparato sanitario que requiera de ambas, se usarán las cifras indicadas en la segunda y tercera columna.

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Ejemplo: Calcular la MDS de una vivienda de uso Privado cuya planta se muestra a continuación, tendrá agua fría solamente en los lavarropa y cocina. Unidades de Hunter, de la Tabla de Uso Privado Tenemos: -

Baño completo ½ Baño Lavarropa Lav. Cocina Grifo Jardín

= = = = =

6U 4U 2U 2U 0.75 U 14.75 U.H.

1

2

3

Jardin

Baño Completo

Cocina 1/2 Baño

Lavadero

Para 14.75 U.H. y considerando al sistema con tanque, resulta de la Tabla Nº 03 M.D.S. = 0.44 l/s.

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TABLA Nº 03 DE GASTOS PROBABLES PARA APLICACIÓN DEL METODO DE HUNTER Gastos Nº de Probables Unidades Tanque

3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 110

0.12 0.18 0.23 0.25 0.28 0.29 0.32 0.34 0.38 0.42 0.46 0.50 0.54 0.58 0.61 0.67 0.71 0.75 0.79 0.82 0.85 0.88 0.91 0.95 1.00 1.03 1.09 1.13 1.19 1.25 1.31 1.36 1.41 1.45 1.50 1.56 1.62 1.67 1.75

Válvula

0.91 0.94 0.97 1.00 1.05 1.06 1.12 1.17 1.22 1.27 1.33 1.37 1.42 1.45 1.51 1.55 1.59 1.63 1.67 1.70 1.74 1.78 1.82 1.84 1.92 1.97 2.04 2.11 2.17 2.23 2.29 2.35 2.40 2.45 2.50 2.55 2.60

Gasto Nº de Probable Unidades Tanque

120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 320 340 380 390 400 420 440 460 480 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1,000

1.83 1.91 1.98 2.06 2.14 2.22 2.29 2.37 2.45 2.53 2.60 2.65 3.75 2.84 2.91 2.99 3.07 3.15 3.32 3.37 3.52 3.67 3.83 3.97 4.12 4.27 4.42 4.57 4.71 5.02 5.34 5.85 5.95 6.20 6.60 6.91 7.22 7.53 7.84

Válvula

2.72 2.80 2.85 2.95 3.04 3.12 3.20 3.25 3.36 3.44 3.51 3.58 3.65 3.71 3.79 3.87 3.94 4.04 4.12 4.24 4.35 4.46 4.60 4.72 4.84 4.96 5.08 5.20 5.31 5.57 5.83 6.09 6.35 6.61 6.84 7.11 7.36 7.61 7.85

Nº de Unidades

Gasto Probable

1,100 1,200 1,300 1,400 1,500 1,600 1,700 1,800 1,900 2,000 2,100 2,200 2,300 2,400 2,500 2,600 2,700 2,800 2,900 3,000 3,100 3,200 3,300 3,400 3,500 3,600 3,700 3,800 3,900 4,000

8.27 8.70 9.15 9.56 9.90 10.42 10.85 11.25 11.71 12.14 12.57 13.00 13.42 13.86 14.29 14.71 15.12 15.53 15.97 16.20 16.51 17.23 17.85 18.07 18.40 18.91 19.23 19.75 20.17 20.50

Para el número de unidades de esta columna es indiferente que los artefactos sean de tanques o de válvula

31

2.4.

NUMERO REQUERIDO DE APARATOS SANITARIOS. El número y tipo de aparatos sanitarios que deberán ser instalados en los baños, cuartos de limpieza, cocinas y otras dependencias de una obra de construcción, serán proporcionales al número de personas servidas. 1. Para Casas – Habitación: Mínimo: - ¾ baño. - 1 lavadero de cocina. Si tiene:

Area construida de 45 – 6 0 m2 – ¾ baño – lavadero cocina. Area Construida de 60 – 120 m2 – ¾ baño – baño servicio – lav. Cocina – lav. Ropa.

2. Locales Comerciales o Edificios destinados a Oficinas, tiendas o similares: Hasta 60 m2 : Por lo menos ½ baño (01 inodoro + 01 lavatorio) Area local Baño Hombres Baño Mujeres m2 Lavatorio Inodoro Urinarios Lavatorio Inodoro 61-150 1 1 1 1 1 151-350 2 2 1 2 2 351-600 2 2 2 3 3 601-900 3 3 2 4 4 901-1250 4 4 3 4 4 > 1250 Uno por cada 45 personas adicionales, uno por c/40 personas adicionales. Para servicios higiénicos comunes a varios locales, debe cumplirse la tabla anterior, y además la distancia entre los locales y los SS.HH., no podrá ser mayor de 40 mt, en sentido horizontal; no podrá existir más de un piso entre ellos en sentido vertical. 3. Establecimientos Industriales: En las plantas industriales todo lugar debe estar provisto de servicios sanitarios adecuados y separados para sexo. La relación mínima que tiene que existir entre el número de trabajadores y el de servicios sanitarios se señala en la siguiente tabla:

32

4. Restaurantes, Cafeterías, Bares, Fuentes de Soda: En los restaurantes, cafeterías, bares, fuentes de soda y similares, se proveerán servicios sanitarios para los trabajadores, de acuerdo a lo especificado en el numeral 4.2c del IS-010. Para el público se proveerá servicios sanitarios como sigue: Los locales con capacidad de atención simultánea hasta de 15 personas, dispondrán por lo menos de un servicio sanitario dotado de un inodoro y un lavatorio. Cuando la capacidad sobrepase de 15 personas, dispondrán de servicios separados para hombres y mujeres de acuerdo con la siguiente tabla:

5. Localidades Escolares: En los locales educaciones, se proveerán servicios sanitarios según lo especificado en la Tabla Nº 5, de conformidad con lo estipulado en la Resolución Jefatural Nº 338-INIED-83 (09.12.83).

33

Para el presente cuadro se ha tomado como referencia de cálculo, que la matricula promedio es de 50% hombres 50% mujeres. Ambientes de Estimulación Temprana:

Ambientes para Aulas de Educación Inicial y Aulas con Retardo Mental:

Ambientes para Alumnos de Primaria en las Excepcionalidades de Audición, Lenguaje y Ceguera o Visión Sub-normal:

34

6. Locales de Espectáculos: En los locales para espectáculos deportivos públicos de concurrencia masiva (Estadios, Coliseos, etc), los servicios higiénicos se acondicionaran en baterías por cada 2000 espectadores separadas para hombre y mujeres, teniendo en cuenta que la concurrencia de mujeres es aproximadamente 1/3 del total de espectadores. Los inodoros tendrán comportamientos separados, con puerta. El número de aparatos sanitarios se calculará conforme a la siguiente tabla:

35

2.5.

CONSIDERACIONES A TENER EN CUENTA PARA EL CALCULO DE LAS TUBERÍAS DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA. 1. Las tuberías se calculan con los gastos probables, obtenidos según el número de unidades de gasto de los aparatos sanitarios a servir, por el método per-cápita ó el método de Roy Hunter. 2. La máxima presión estática no debe ser superior a 50.00 m.c.a. es si ocurriera esto deberá instalarse válvulas reductoras de presión. 3. La presión mínima a la entrada de los aparatos sanitarios con tanque será de 2 m.c.a. La presión mínima de aparatos con válvula PLUSH, la da el fabricante. 4. Vmin de diseño = 0.60 m/s para asegurar el arrastre de las partículas. 5. Vmax de Diseño, dependerá del diámetro de la tubería: Sección (Pulg2) 0.1963 0.4418 0.7854 1.2272 1.7671

Ø (Pulg) ½" 3/4" 1" 1 1/4" 1 1/2" y mayores

Vlímite (m/s) 1.90 2.20 2.48 2.85 3.05

36

2.6.

SISTEMA DIRECTO DE SUMINISTRO DE AGUA: 2.6.1. Definición: Se produce cuando el suministro de agua va desde la red pública de los puntos de salida en forma directa, como se vio anteriormente este tiene sus ventajas y desventajas. 2.6.2. Partes de la que Consta el Sistema: P.M.

C

D

D

D

HT

D

1.20 m

B A

M

AB B=M

= Ramal domiciliario (acometida) desde Red. Pública a medidor. = Medidor = Llaves de Interrupción (compuerta) con unión universal.

BC D PM HT

= = = =

Alimentador de agua (red principal). Alimentador secundario o red de distribución. Presión mínima en la red pública. Altura estática del edificio



Debe notarse, que el medidor debe ubicarse en forma horizontal y en sentido de la flecha que indica la dirección de flujo de agua.



P.M. > HT

37

2.6.3. Factores a Tomar en Cuenta para el Cálculo de un Sistema Directo de Suministro de Agua: Presión Manométrica (P.M.).Es la presión en el punto de acometida, este dato es proporcionado por la entidad que administra el sistema de agua potable. Altura Estática del Edificio (HT).Es la altura desde la Red Matriz hasta el punto de consumo más desfavorable (puede ser una ducha). Pérdida de Carga en toda la Longitud de Tubería (Hf).Esta pérdida puede producirse por: -

Pérdida por fricción o longitud de tubería: H f Por Accesorios: H f a

L

H f  H fL  H fa

Por lo general la incógnita es:

H f  PM   H T  PS   Pérdida de Carga Disponible. se debe cumplir H f REAL  H f 2.6.4. Procedimiento del Cálculo: 1. Efectuar un esquema en planta y en elevación de las diferentes tuberías que van abastecer de agua a los aparatos sanitarios, relacionando o diferenciando la tubería de alimentación principal. 2. Calcular los gastos (Q) en cada uno de los pisos (tramos de abastecimiento) o ramales secundarios. 3. Calcular la M .D.S . l s  4. Ubicar el punto de consumo más desfavorable, que viene a ser el más alejado horizontalmente y el más elevado con respecto a la matriz. 5. Obtener la pérdida de carga disponible H f , usando la fórmula de H W . 6. Asumir diámetros de tal forma que las pérdidas de carga que se obtenga sea menor que la pérdida de carga disponible, H f real  H f

38

Ejemplo Tipo Nº 01: El esquema representa a una vivienda de 2 pisos, cuyo gasto por piso es de 0.85 l/s, siendo la presión en la red pública 32 lib/pulg 2; después de descontar la pérdida de carga en el medidor. Diseñar el ramal de alimentación AD con la condición de que exista una presión de salida en el aparato más alejado entre 5 y 12 lib/pulg2. Todos los aparatos son de tanque. C H  100 F G  Solución: Para los aparatos de tanque la Pmin  2 m.c.a.  5 lib pu lg 2  3.5 m.c.a.  2 m.c.a.  OK !

Como : PM  32 psi 

32  p.s.i   22.4 m.c.a.  22.4 m 1.43 psi m.c.a.

H T  6.00 m

1.00 m

C

D 0.85 lps

Tee reducida a 1/2

M

A

B

5.00 m

1.00 m

8m

Q AB  2 0.85  1.70 l s Como : PM  H T  H f  PS

, H T  6 m , PS  3.5 m , PM  22.4  Podemos hallar H f

H f  22.4  6  3.5  12.9 m.c.a..

VAB = OK! VBC = OK!

39

Selección del Diámetro: Debemos verificar que la suma de pérdidas reales de todos los tramos sea menor a H f calculado de la forma anterior. H f REAL  H f Tramo AB:

Q  1.70 lit seg

  L 8m  Si los tubos son de Ø  1" ( Asumido)   Primero calculamos las pérdidas locales y sus longitudes equivalentes.

-

01 Codo de 45° x 1" = 0.40 m 02 llave de compuerta 1" = 0.40 01Codo de 90° x 1 = 0.70 1.50 m

Entonces longitud total equivalente será de 1.50 + 8 = 9.50

H f AB

 9.50  1.85 10 7   1.70  100    8.7 m 1.85 1 4.87 5.813 100 

Tramo BC:

L. Equivalente    1 Tee de Re   Codo de 90  

Q  0.85 lit seg L 5m Ø  1" ( Asumido ) LBC  6.8 m.c.a.

H

f BC



10 7  0.0068  0.85 5.813 100

1.85

1.85

1 4.87

 1.73 m

Tramo CD:

Q  0.85 lit seg L  0.001 km Ø  3 / 4"

40



H f REAL  8.7  1.7  1.0 11.4 m  12.9 m.c.a.  OK!

Los diámetros asumidos son correctos. Cálculo de Presiones Reales: PA  P.M .  22.4 m.c.a.

PB  22.4   8.7  1.0   12.7 m.c.a. PC  12.7  1.7  5.0   6.0 m.c.a.

PD  6.0  1.0   5.0 m.c.a.  3.5 m.c.a.  OK !

Cuadro Resumen: Tramo AB BC CD

Long. 8.0 5.0 1.0

L. Total 9.30 6.6 1.0

Q 1.70 0.85 08.5

Ø 1" 1" 3/4"

Hf 8.5 1.7 1.0

Presión 12.7 6.0 8.0

Como VAB > 2.48, Según el RNE → Aumentarse el diámetro AB → 1 ¼" (32 mm).

41

2.7.

DISEÑO DENTRO LOS AMBIENTES El diseño dentro de los ambientes puede llevarse a cabo por el piso o por la pared; en casos que se haga la pared puede resultar más caro debido a la mayor cantidad de accesorios que tiene que emplear. Cuando las tuberías van por el piso, estas deben ubicarse en el contra piso. En lo posible en ambos casos no deben pasar zonas internas como sala, comedor, dormitorios, etc. Preferentemente serán llevados por los pasadizos. Cálculo Dentro del Baño. a) Ramal.-

Tubería derivada del alimentador y que abastece de agua aun punto de consumo aislado, un baño o grupo de aparatos sanitarios.

b) Sub Ramal.-

Pequeña longitud de tubería que conecta los ramales a los aparatos sanitarios. Tub. de Alimentación Ramal

LAVAD.

INOD.

DUCHA

Sub Ramales

Dimensionamiento de Sub Ramales.Se hace de acuerdo al tipo de aparato, como se muestra en la tabla siguiente: Tipo de Aparato Sanitario Lavatorio Bidet Tina Ducha Grifo de cocina Inodoro con tanque

Diámetro del Sub – Ramal (Pulg) Presiones Presiones Diámetro > 10 m Mínimo  10 m ½" ½ ½ ½" ½ ½ ½-¾ ¾ ½ ¾ ½ ½ ¾ ½ ½ ½ ½ ½

42

Inodoro con válvula 1 ½" - 2" Urinarios con tanque ½ Urinarios con válvula 1 ½” – 2" Dimensionamiento de Ramales.-

1 ¼" ½ 1"

1 ¼" ½ 1"

Se realiza teniendo en cuenta el consumo simultáneo máximo posible. 

Consumo Simultáneo Máximo Posible: Se da cuando todos los aparatos funcionan simultáneamente. Para calcular el diámetro de este ramal, se toma como base o unidad, el caño o llave de ½", refiriéndose las demás salidas a esta y de tal modo que la sección del Ramal en cada tramo sea equivalente hidráulicamente a la suma de las secciones de los sub-ramales que abastecen el alimentador. Este método se emplea para hoteles industrias, cuarteles, etc. Tabla de equivalencia en tuberías de agua tomando como unidad de tubería ½" de diámetro, para las mismas condiciones de pérdida de presión y para una presión dada. Diámetro del Tubo (pulg) ½" ¾" 1" 1 ¼" 1 ½" 2" 2 ½" 3" 4" 6" 8" 10"

Nº de Tubos de ½" con la misma Capacidad 1.0 2.9 6.2 10.9 17.4 37.8 65.5 110.5 189 527 1250 2090

43

Ejemplo 01: Dimensionar el Ramal de un Colegio

I

I 1/2"

H

1/2"

G

1/2"

F

E

1/2"

D

1/2"

C

1/2"

B

1/2"

A

1/2"

E' 4 Inodoro

4 Duchas 1/2"

1/2"

2 Lavaderos

Tramo AB BC CD DE EF FG GH HI L-I

2.8.

Equivalencia ½" = 1 2 (1/2") = 2 3 (1/2") = 3 4 (1/2") = 4 4 (1/2) + 1(3/4) = 6.9 5(1/2) + 1(3/4) = 7.9 6(1/2) + 1(3/4) = 8.9 7(1/2) + 1(3/4) = 9.9 8(1/2) + 1(3/4) = 10.9

Ø Diseño ½" ¾" ¾" ¾" 1" 1" 1 ¼" 1 ¼" 1 ¼"

MEDIDOR.Es un dispositivo que nos permite aforar la cantidad de agua que se abastece a un edificio o una vivienda y según tarifas determinadas se paga por el consumo. Clases: -

Tipo velocímetros Tipo volumétricos

Tipo Velocímetros: Están constituidos por una turbina o especie de hélice que secciona el tubo, de acuerdo a las revoluciones que da este hélice y mediante aparatos de relojería nos indica el volumen de agua que pasa por él.

44

Tipo Volumétricos: Están constituidos de uno o varios compartimientos en la cápsula principal y que mediante un sistema de relojería nos permite conocer la cantidad de agua que pasa a través de ella y los diámetros varían desde ½", ¾" y 1" como máximo. Selección y Cálculo del Medidor: El medidor se selecciona en base al gasto que circula a través de la tubería, debiendo tenerse en cuenta que la máxima pérdida de carga en el medidor es el 50% de la pérdida de carga disponible.

H f m  50% H f

H f  PM   H T  PS 

La pérdida de carga en medidores se determina por tablas o ábacos, esta pérdida se añade a la que produce el resto de la instalación.

45

46

Ejemplo: H

f

 10 m.c.a,.  14.3 lib pu lg 2

Q  25 gpm

Seleccionar el diámetro del Medidor y la nueva pérdida de carga disponible. Si el medidor es tipo disco. Del ábaco: Diámetro ¾" 1" 1 ½"

H

f m

Pérdida de Carga 14.0 lib/pulg2 (9.8 m) 5.8 lib/pulg2 (4.0 m) 1.6 lib/pulg2 (1.1 m)

disponible  0.5 14.3 lib / pu lg 2   7.15 lib

 Viendo el ábaco se escoge Ø  1"  5.8 lib pu lg 2 como el medidor ocasiona una pérdida de carga de 5.8 lib/pulg2 = 4.0 m, la nueva carga disponible será: H f  10 m.c.a.  4.0  6.0 m.c.a.

47

2.9.

SISTEMA INDIRECTO DE AGUA FRÍA 2.9.1. DEFINICIÓN Es aquel sistema que se emplea cuando la presión en la red pública no es suficiente es decir el agua no llegará a los puntos de salida más altos; en este caso se hace necesario que la red pública suministre agua a los reservorios domiciliarios (cisternas) y de estos se bombea y se almacena en el tanque elevado para repartir por gravedad ó bombea directamente a los puntos de salida. Las ventajas y desventajas ya se han dado anteriormente. 2.9.2. PARTES DE LAS QUE CONSTAN: 6 7

5

8

8 9

9

5 9 8 9

4 2 A

1 AB BC 2=B D 3 E-4 4 5 6 7 8 9

1

B

C

D E 3

= Matriz = Ramal Domiciliario Ø ¾" – Ø 1" PVC – F°G° = Ø alimentador cisterna = Medidor = Flotador (Válvula Flot.) = Cisterna = Ø Succión = Bomba = Ø impulsión = Tanque elevado = Ø Distribución = Ø Alimentación = Ramales

48

2.9.3. CALCULO DE CADA UNA DE LAS PARTES 1) Conexión Domiciliara o Acometida.Es el tramo de tubería comprendida entre la tubería matriz y la ubicación del medidor. El diámetro de la tubería por lo general es de ¾" a 1" y el material es de PVC ó F°G°.

Abrazadera

M Ramal Domiciliar Red Pública (Matriz)

2) Medidor.Es el elemento o aparato de regulación o control que permite el aforo de la cantidad de agua que se abastece a una edificación. 3) Tubería de Alimentación (B – C).Es el tramo de tubería comprendido entre el medidor y la entrega a la cisterna. Para su diseño se debe tener en cuenta: a) b) c) d) e) f)

La presión en la Matriz. Longitud de la tubería. Tiempo de llenado de la cisterna (4-6 horas) 12 – 6.00 AM. Caudal que pasa por esta tubería. Volumen de la cisterna. Presión de salida en la cisterna PS = 0 ó 2 m.c.a.

4) Válvula Flotadora.Son dispositivos que permiten el paso y control del agua a una cisterna o tanque elevado, cuando llega el agua a un determinado nivel deseado se cierra el ingreso automáticamente. 5) Cisterna y Tanque Elevado.El volumen de almacenamiento total para un edificio se calcula para un día de consumo. En un sistema indirecto este volumen debe estar almacenado en la cisterna y tanque elevado.

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 C  Volumen cisterna 3  CD  CD  Volumen de consumo diario  1 m 3 4 1/3 debe estar en el tanque elevado: Según el RNE

 C min 

1 VCD  1 m 3 3 3 1  A   CD   CD 4 3

TE  

 A  Volumen de Almacenamiento

Ejemplo: Se tiene una residencia con 8 dormitorios y 1 cuarto de servicio y calcular el volumen de la cisterna y tanque elevado. Solución: 8 habitación x 2 1 cuarto servicio x 2 Total

= = =

16 personas 02 personas 18 personas

Para zonas residenciales D = 300 lit/hab/dia 

 CD  300 x 18  5400 lit dia



C  TE

3  5400  4050 lit dia  1000 OK! 4 1   5400  1800 lit  1000 OK ! 3

6) Diseño de la Cisterna.Dependerá si se trata de residencias o edificios de poca altura y edificios de grandes alturas: Caso de Residencias o Edificios de poca Altura, se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones: -

Ubicación.Pueden estar ubicados en patios interiores, jardines interiores, etc, se debe procurar que la cisterna esté en un mismo plano que el tanque elevado.

-

Relación entre Ancho y Largo.Se recomienda que sea 1:2 ó 1:2 ½, de ninguna manera sección cuadrada; debe ser hecha de material resistente e impermeable dotados de los dispositivos necesarios para su correcta operación, mantenimiento y limpieza de preferencia debe ser de concreto armado.

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Tapa de Inspeccion (0.60 x 0.60)

HL

L

HU

A

H L  Altura libre H   Altura util L

 Largo de la base

A  Ancho de la Base

A 1  L 2 3  C   CD 4 También de la Fig. :

 C  AL H H 

C L x A

7) Consideraciones de la Cisterna.

Debe tener una válvula de compuerta entre dos uniones universales, a la entrada de la cisterna.



La tubería de succión debe ser menor de 2 m y su diámetro debe ser superior al de impulsión.



Rebose: Se coloca al nivel de aguas máximas, para que en caso de malograrse la válvula flotador el agua sea eliminada por el rebose, el diámetro mínimo de los tubos de rebose son:

Capacidad de la Cisterna Hasta 5,000 litros 5,000 – 6,000 litros 6,000 – 12,000 litros 12,000 – 20,000 litros

Ø del Tubo Rebose 2" 2 ½" 3" 3 ½"

51

20,001 – 30,000 litros Mayores de 30,000 litros 

4" 6"

Válvula de Pie.- Es una válvula que siempre debe estar cerrada. El circuito eléctrico que se pone debe estar en una cajita en el interior de la cisterna, para controlar los niveles en los tanques, esto se hará utilizando interruptores automáticos que permiten: 

Arrancar la bomba, cuando el nivel del agua en el tanque elevado descienda hasta la mitad de su altura útil.



Parar la bomba cuando el nivel del agua en el tanque elevado ascienda hasta el nivel máximo previsto.



Parar la bomba cuando el nivel del agua en la cisterna descienda hasta 0.05 m por encima de la canastilla de succión. Tub. de Impulsión

Cajita de 20 x 40 cm

B

N.P.T.

0.20 min. 0.45 m

min.

min. 0.10 m

Uniones Universales

Tub. de Rebose

Valvula Flotadora

Caja de Registro

Valvula de Pie 0,05 0.05 a 0.10

Ejemplo: Si la presión en la red de la matriz es 20 psi, presión de salida de 2 m, desnivel entre la red pública y la cisterna 1 m, longitud de la línea de servicio 18.5 mt, VC  12 m 3 , tiempo de llenado de la cisterna 4 horas, accesorios a utilizar: 01 válvula de paso, una

52

válvula de compuerta 02 codos de 90°, 01 codo de 45°. Seleccionar la tubería de alimentación de la red pública a la cisterna y el medidor. Solución: PM PS HT L T C

= = = = = =

20 psi = 14 m.c.a. 2m 1m 18.5 4 horas 12 m3

Se sabe que PM  H f  H T  PS Calculo de Q Primero calculamos Q: Q 

C 12 x 1000   0.83 l s T 4 x 3600

Calculo a Hf: H f  20  1  2  x 1.43  15.7 psi

Calculo del Medidor: H f m  0.50 15.70   7.85 psi

Q   0.833 15.8 gpm   13.17 gpm

En la tabla para:

Q  13.17 gpm

Ø1" y Ø 3 4"

y Q  13.17 gpm

Ø 5 8"

y Q  13.17 gpm

 elegimos Ø 3 4" cuyo H f m  Tabla   La pérdida de carga disponible real será: H

f

 15.7  3.8  11 .9 psi

H

f

 8.4 m.c.a.

53

Selección de la Tubería de Alimentación, Ø PVC-SAP Asumimos: Ø = ¾" Q = 0.83 l/s Y longitudes equivalentes: 

Válvula Compuerta Válvula de paso 02 codos de 90° 01 codo de 45°

= = = =

0.15 0.15 1.20 0.30 1.80

LT  18.5  1.80  20.30 m H f REAL 

10 7  0.0203  0.83

5.813 140

1.85

1.85

 3 4 4.87

 10.72 m  8.4 m  Esta Mal!

Entonces Asumimos: Ø = 1" Q = 0.83 l/s Y longitudes equivalentes: -



Válvula Compuerta Válvula de paso 02 codos de 90° 01 codo de 45°

0.20 0.20 1.40 0.40 2.20

LT  18.5  2.2  20.70 m H f REAL 



= = = =

10 7  0.0207  0.83 5.813 140

1.85

Cisterna para Grandes Edificios. Ubicación.-

1.85

1 4.87

 2.6 m  8.4  OK!  Ø  1"

54

Cuando el edificio es mayor de 4 pisos, se coloca en sótanos, zonas de estacionamiento, bajo cajas de escaleras, cerca de la caja de ascensores, de preferencia en el mismo plano vertical que se encuentra el tanque elevado. Diseño.A L  2 3

, se debe tratar de lograr la menor altura de succión.

HL = (0.60 @ 0.80)

H

L

55

Diseño de la tubería de Impulsión.La tubería de impulsión es aquella que extrae el agua de la cisterna y lo une al tanque elevado. Esta tubería debe ser lo más corto posible para evitar pérdidas de carga. QB 

TE T

QB  Cantidad de agua a bombearse  TE  Volumen del tanque elevado T

 Tiempo de llenado del tanque elevado (máximo 2 horas)

Como Q B  VA 

 D2 V  D Ø  4

4 QB V

El RNE nos da Ø de las tuberías de impulsión en función al gasto a bombearse. QB (lit/s) Hasta 0.5 Hasta 1.0 Hasta 1.60 Hasta 3.00 Hasta 5.00 Hasta 8.00 Hasta 15.00 Hasta 25.00 

Ø de la Tubería de Impulsión ¾" 1" 1 ¼" 1 ½" 2" 2 ½" 3" 4"

Hasta 15.0 – 3" Hasta 25.0 – 4"

Tubería de Succión.Se asume que el diámetro es igual al inmediatamente superior al de la tubería de impulsión.

diámetro

56

Ejem:

Si Ø impulsion  3 4"

 Ø succión 1"

Øi = Diámetro de la Tubería de Impulsión

B Øs = Diámetro de la Tubería de Succión Válvula de Pie



Equipo de Bombeo Recomendaciones: 

Deben ubicarse en ambientes que satisfacen los siguientes requisitos: -

hmin  1.60 m

Espacio suficiente alrededor de la bomba, para su fácil reparación o remoción. Se colocará piso impermeable con pendiente no menor del 2% hacia desagües previstos. Los equipos que se instalen en el exterior deberán ser protegidos adecuadamente contra la intemperie.



Los equipos de Bombeo deberán instalarse sobre bases de concreto de altura mínima de 15 cm sobre el nivel del piso.



Los equipos se fijaran sobre las bases con pernos de anclaje, de acuerdo a las recomendaciones del fabricante.



Para el bombeo de agua en los edificios se recomienda la utilización de bombas centrífugas.



Las conexiones de la bomba a las tuberías de succión e impulsión deberán tener los siguientes requisitos: -

Las uniones deben ser del tipo universal o de brida. Las tuberías de succión e impulsión deberán descansar sobre soportes independientes de las bases de la bomba, instalándose con el menor número posible de codos.

57

 Salvo en casos de viviendas unifamiliares, el equipo de bombeo deberá instalarse por duplicado, manteniéndose ambos equipos en condiciones adecuadas de operación.

58

Cálculo del Equipo de Bombeo: QB x H DT  por 76 n 1 HP  736 W en H .P. 

ó

QB

 Caudal de Bombeo  lt seg 

H DT  Altura dinámica total  m   H S  HT  H f T

n

 Eficiencia de bomba  50 - 60% 

En el sistema Ingles Q en gpm  QB x H DT  H.P.  H DT en pies 3960 n Altura Dinámica Total: H DT Esta constituida por la altura de succión más una altura total más una pérdida de carga en la tubería de succión y más la pérdida de carga en la tubería de impulsión. H DT 

HS 

 HT  H f T

ALTURA DE SUCCION

H T  Altura total entre bomba y T - E H f T  Altura por pérdida de carga en tubería

HfT  HfS  Hfi

H f S  Pérdida de carga en la tubería de succión. H f i  Pérdida de carga en la tubería de impulsión

59

L. equivalente  H f S  10% L  S  HLS  H f S  1.10 LS  por ac esorios L. equivalente  H f i  25% L  S  HLi  H f i  1.25 LS  por ac esorios Ejemplo: En un edificio de 6 pisos habitan 100 personas, siendo la altura existente entre la bomba y el T.E. 30 m, la altura de succión 2.5 m. Calcular la potencia de la bomba centrífuga, dotación = 200 lit/per/día n = 0.60.

60

Solución Datos: Pob Dot

n

HT HS 

= = = = =

100 hab 200 lit/hab/día 0.60 30 m 2.5 m

Calculo de VCD  Volumen de consumo diario VCD  200 x 100  20,000 lit dia  CD  20 m 3



Calculo de TE 



Cálculo de Q B 

1 20   6.67 m 3 3 3

VTE 6,670   1.85 lit seg. T 3600

Asumimos Tiempo  1 hora

 de la tabla para Q B  1.85 l s  Ø i  1 1 2" Ø S  2"



H DT  H S  H T  H f T

Pero

HfT  HfS  Hfi

H f S   L  10% L  S S H f i   L  25% L  S i

10 7  LT  Q 1.85 ó empleando la fórmula H f  5.813 C H1.85 D 4.87 HfS 

10 7 1.1 x 0.0025 1.85 5.813 100

1.85

 2 4.87 1.85 10 7 1.25  0.030  1.85 Hfi  1.85 5.813 100 1 1 2 4.87 H DT  2.5  30   5.7   38.2 m 1.85

 0.10 m  5.6 m

Potencia Q x H DT 1.85  38.2 HP  B   1.55 HP 76  0.6  76  0.6  kw En KW  1.55 x 0.736  1.14 kw 1 HP

61

En el mercado existen bombas centrifugas de: 1 4 HP, 1 2 HP, 3 4 HP , 1HP, 2 Hp Escogemos bomba de 2 HP.

62



Calculo del Tanque Elevado: Siempre debe ubicarse en la parte más alta del edificio y debe armonizar en lo posible con todo el conjunto arquitectónico, de preferencia debe estar en el mismo plano vertical de la cisterna para que sea más económico. Tipos de Tanque Elevado. -

Prefabricados: Pueden ser de plástico, polietileno HDPE u otros, con capacidades que varíen de 200 lit a 5,000 litros. Puede ser de sección circular o cuadrada.

-

De Concreto Armado o Albañilería: Deben ser de sección cuadrada y debe tener un almacenamiento mínimo de 1 m3 y debe ser interiormente revestida con impermeabilizante.

En ambos casos  TE 

1  CD  a x a x H 3

Conexiones: 1) Tubería de Impulsión o descarga libre; no debe llevar válvula flotadora. 2) Tubería de Rebose; Descarga el agua que sobrepasa un nivel determinado con una brida de aire de 5 cm. 3) Tubería de Limpieza; Se ubica en el fondo del Tanque Elevado, con la finalidad de eliminar las aguas luego de una limpieza. 4) Alimentador o Alimentadores; ubicado en el fondo del Tanque elevado para empezar a distribuir el agua al edificio. 5) Interruptor Eléctrico; Es un dispositivo que permite accionar o apagar la bomba cuando el agua llegue a un nivel determinado. 6) Válvula de Compuerta; Sirve para controlar y regular el ingreso de agua hacia la edificación.

63

Al Interruptor Eléctrico 5

Tapa de 0.60 x 0.60 mts Tubería de Impulsión 1

0.20 m

Tub. de Rebose 2

0.45 m 0.10

Brecha de Aire Nivel de Aguas Máximas

Nivel de Aguas Mínimas

6

3

Tubería de Limpieza Alimentador 4

64



Calculo de Alimentadores de Agua en un Sistema Indirecto: Consiste en calcular la presión de salida en el punto más desfavorable de la vivienda, las presiones en los puntos de consumo debajo de este, se supone que son mayores por lo tanto el diseño se simplifica teniendo en cuenta que los diámetros se seleccionar en base a la velocidad límite (no deben ser mayores de 3 m/s), establecidos en la tabla siguiente: Diámetro en " ½" ¾" 1" 1 ¼" 1 ½" y >



Límite de Velocidad m/s 1.90 2.30 2.48 2.85 3.05

Punto de Consumo más desfavorable: Es aquel que se encuentra más alejado horizontalmente del tanque elevado y más cerca verticalmente.

HT = Altura Estática

Puntos de consumo más desfavorable

A

B

C

A'

B'

C'

Pcálculo  Pmin  3.5 m.c.a.  OK!  Variación de Ø Pcálculo  Pmin   Elevar TE para obtener  H Procedimiento de Cálculo del Punto más Desfavorable:

65

1) Determinar la máxima gradiente hidráulica disponible Smax, considerando el ramal de distribución que abastece el punto de consumo más desfavorable. La máxima gradiente hidráulica es: S max 

HD L

H D = Altura disponible, representa el resultado de descontar

la presión mínima requerida a la altura estática entre el punto de consumo más desfavorable y el nivel mínimo del tanque elevado. L =

Long. equivalente  Lreal  20% L por accesorios 

2) Obtener con Smax y el gasto correspondiente los diámetros para cada tramo. Estos diámetros son teóricos por lo que se debe considerar diámetros comerciales. 3) Con ambos diámetros conocidos y los gastos respectivos en cada tramo, calcular la gradiente hidráulica real. 4) Calcular la pérdida de carga real H f  Le . S Re al 5) Calcular la presión en el punto de consumo más desfavorable. P  H 

hf  

pérdidas de todos los tramos

6) Verificar que la presión obtenida en el punto más desfavorable sea mayor que la presión requerida, de lo contrario reajustar los diámetros obtenidos. 

Calculo de las Presiones en los Puntos de Consumo: Se debe tener en cuenta que habiéndose obtenido la máxima presión en los puntos más desfavorables, el resto de los tramos requerirán de diámetros menores, siempre que cumplan con las condiciones límites de velocidad y gastos, se recomienda lo siguiente: a) A partir del punto de consumo mas desfavorable es necesario determinar la nueva gradiente hidráulica, debiendo cumplir cualquiera de las dos condiciones siguientes: 1. La presión en un punto “x” en el nivel del piso inferior debe ser igual a la altura estática del punto “x” menos la suma de pérdidas de carga hasta el punto “x”.

66

2. La presión en un punto “x” en el nivel de piso inferior debe ser igual a la presión en el punto más bajo la altura entre pisos menos la pérdida de carga en ese tramo. b) Al repetir el proceso de cálculo anterior en los tramos subsiguientes, se nota que a medida que aumenta la altura estática disponible, también la velocidad va incrementándose hasta alcanzar valores superiores al máximo recomendable de 3 m/s por ello el cálculo se simplifica seleccionando diámetros en función de la velocidad límite. c) Proceder al llenado de hojas de cálculo a fin de ir verificando los resultados. 2.9.4. EJEMPLO DE APLICACIÓN: Se quiere diseñar el alimentador de un sistema indirecto de suministro de agua mostrado en la figura.

A 4m C D

B

1.58

2.50

0.45

0.50

E

2.50 F

H

0.35

0.38 0.40

J

2.50 G

I

0.15 6m

0.25 6m

6m

Q AB  1.98 l s PS

 3.5 m.c.a.

Punto más desfavorable : D

S max 

H D  PS Le

Solución: Como el punto D es el más desfavorable. S max 

H D  PS  4  2.50  3.5  3  0.20 m m   4  6  2.5 1.2 15.0 Le

Calculo del Tramo AD, CH = 100

pie seg .

67

Tramo AB:

Q

 1.98 l

s

Ø  2" Asumido S  

10 7 Q 1.85

5.813  D  hf

AB

hf

AB

4.87

C H1.85

 0.041m m , h f

AB

 SL

  0.041  4 x 1.20   0.164 m.c.a.

 Presión en B será PB  4  0.164  3.84 m  3.5  OK!

68

Tramo BC:

Q  1.58 l s Ø AC  1 1 / 2" Hf



BC

10 7  6 x 1.2 x 0.001 1.58 5.813 100

1.85

1.85

 0.80 m

1 1 2 4.87

Pc  0 3.84  0.80  3.04 m  3.5

Tramo CD:

Q  1.58 Ø  1 1 2" H f CD 

10 7  2.5 x 1.2 x 0.001 1.58 5.813 100 1.85 1.5

1.85

 0.33 m

4.87

PD  3.04  0.33  2.5  5.21 m.c.a.  3.5 OK ! ,

VCD 

QCD A

Tramo DE:

Q  0.50 Ø  1" Hf

DE



10 7  6 x 1.2 x 0.001  0.5

PE  PB  h f

5.813 100

DE

1.85

1 4.87

1.85

 0.68 m

 5.21  0.68  4.53 m.c.a.  3.5 OK !

Calculo del Tramo EG 0.16  0.19  0.33  0.68  1.36

S max

   9  3.5  H  h AE   Le 5 x 1.20

Tramo EF

Q  0.50 Ø  1"

 0.69 , hf max  4.14 m

69

H f EF 

10 7  2.5 x 1.2 x 0.001  0.5

1.85

 0.28 m 1.85 5.813 100  1 4.87 PF  PE  hPiso  H f EF  4.53  2.5  0.28  6.75  3.5 OK ! V EF 

Q EF A

70

Tramo FG

Q  0.15 l s Ø  3 4" Hf

FG



10 7  2.5 x 1.2 x 0.001  0.15 5.813 100

1.85

 0.75 4.87

1.85

 0.12 m.c.a.

PG  PF  2.5  hf FG  6.75  2.5  0.12  9.88 m.c.a.  3.5 V FG 

Q FG A

0.6  V  1.9 m s

De igual manera se calcula las otras presiones en los alimentadores.

71

CAPITULO III : SISTEMAS DE SUMINISTRO DE AGUA CON TANQUE HIDRONEUMÁTICO DEFINICIÓN: Consiste en alimentar a los diferentes puntos de consumo directamente desde la cisterna, con presión dada desde un equipo llamado hidroneumático.

TUBERIA BY-PASS

Presión Máxima

Vol. Aire

Vol.

Valv. Check

Agua

B Compuerta Presión Mínima Tubería de Alimentación Cisterna

PARTES DEL SISTEMA: 1) Cisterna. Su capacidad de almacenamiento debe ser al 100% del consumo diario del edificio, tiene las mismas características que una cisterna del caso anterior, solo varía su capacidad de almacenamiento  100%  CD . 2) Bomba. Por lo general es una electrobomba del tipo centrífugo y caballaje variable (H.P.), salvo en el caso de viviendas unifamiliares, el equipo de bombeo deberá instalarse por duplicado. Cada unidad tendrá una capacidad igual a la demanda máxima estimada para el sistema. Otras consideraciones: -

Las bombas deben seleccionarse para una altura dinámica de bombeo por lo menos igual a la presión máxima en el tanque hidroneumático.

-

Bajo las condiciones de máxima demanda, las bombas tendrán intervalos mínimos de reposo de 10' entre arranque consecutivos.

72

3) Tanque Hidroneumático. Es un dispositivo metálico hermético de plancha galvanizada que esta regulada a niveles: presión mínima y presión máxima. Consideraciones a tomar en cuenta: -

La presión en el tanque hidroneumático deberá garantizar en todo momento la presión mínima para el aporte más desfavorable.

-

El nivel mínimo de agua en el tanque hidroneumático deberá tener una altura suficiente para cubrir las conexiones de entrada y salida de agua y evitar que el aire escape por dichas conexiones.

-

El sistema hidroneumático deberá dotarse de: 

Dispositivo de control automático y manual.



Interruptor de presión de arranque a presión mínima y de parada a presión máxima.



Manómetro y válvula de seguridad, válvulas de compuerta y retención.



Dispositivo de drenaje de tanque, indicador del nivel de agua del tanque.



Dispositivos de control automático de volúmenes de aire y de agua.



Dispositivos para detener el funcionamiento de las bombas y compresor, en caso de falta de agua en la cisterna.



Uniones flexibles para absorber las vibraciones.

4) Compresor de Aire. Para mantener en todo momento el volumen de aire necesario en el tanque hidroneumático, deberá utilizarse un compresor fijo dotado de filtro a un dispositivo automático cargado de aire de capacidad adecuada. En ningún caso se permitirá la conexión directa del abastecimiento de agua a la red pública al tanque hidroneumático. La tubería de abastecimiento debe descargar directamente a la cisterna. Nota:

En este sistema se puede conectar un by-pass para que en caso de deterioro del tanque hidroneumático o falta de energía eléctrica se asegure al abastecimiento de agua por lo menos al primer piso.

73

Ventajas y Desventajas: Ventajas.1. 2. 3. 4.

Es un sistema económico ya que no requiere la construcción de un tanque elevado. Es de fácil instalación por ser un Sistema Eléctrico. soluciona problemas estéticos del tanque elevado. se consigue presiones convenientes regulando en forma adecuada el equipo hidroneumático.

Desventajas.1. Se interrumpe el flujo de agua al producirse un corte en el fluido eléctrico. 2. Se forma corrosión en las tuberías de agua, cuando son de fierro galvanizado. Calculo de Cada una de sus Partes: - Cálculo de la Cisterna : 100% VCD -

Bomba, H P 

QB x H D 76 x n

Q B  Caudal a bombearse  l s  H D  Altura dinámica

-

Volumen del Tanque Hidroneumático, VTH  10 Q  gpm  VTH  Volumen del tanque hidroneumático  gpm  Q

 Máxima demanda simultánea

El volumen del tanque hidroneumático, también puede calcularse por medio de ábacos que proporcionan los fabricantes. Es importante que el tamaño del tanque hidroneumático sea calculado teniendo en cuenta el numero de arranques por hora que puede soportar el motor, con el fin de que su temperatura no exceda lo permitido y los contactos del arrancador no se desgasten en forma prematura, se tendrá en cuenta la siguiente tabla. Nº MÁXIMO PERMITIDO DE ARRANQUES POR HORA (N)

Tamaño de las Instalaciones Pequeña Medianas Grandes

Potencia (HP) < 1 HP (1-5) HP > 5 HP

Arranques – Hora (N) 12 –24 8 – 10 4–6

74

Volumen de Aire

Vp

Pp

Va Volumen Aprovechable

A

Vt

Pa Volumen Remanente

R

Vt  Volumen to tal del tanque hidroneumático V P  Volumen de parada A R Va PP

 Volumen o capacidad de almacenamiento  Volumen remanente  Volumen de arranque  Presíón de parada

Pa  Presión de arranque

El funcionamiento óptimo de un tanque hidroneumático se puede lograr asumiendo que la capacidad de almacenamiento guarda la siguiente relación:

A

0.8 Vt  PP  Pa   PP  1

Relación A Vt para tanques neumáticos en función de las presiones de arranque y de parada. Kg/cm2 1 2 Lib/pulg 14 Presiones de Parada Kg/cm2 Lib/pulg2 2 28 0.27 3 43 0.40 4 57 5 71 6 58 7 100

1.5 21

2 28

Presiones de Arranque 2.5 3 3.5 36 43 50

4.0 57

4.5 64

0.13 0.23 0.30

0.17 0.25

Relación de A Vt 0.13 0.30 0.40

0.20 0.32 0.40

0.10 0.24 0.33 0.40

0.16 0.26 0.34 0.40

0.08 0.20 0.29 0.35

En los sistemas hidroneumáticos actuales se usan bombas centrífugas, cuyas características es de ir disminuyendo gradualmente su caudal de régimen desde Qa que

75

corresponde a la presión de arranque Pa hasta Qp que corresponde a la presión de Parada Pp, para los cálculos debe tomarse en cuenta la cifra promedio, estos es ; Q = ( Qa + Qp )/2

Espesor de las Paredes del Tanque. PD  C 2 f E  1.2 P

t 

t  Espesor mínimo de la plancha en pulg (sin considerar demasías para la corrosión) P  Presión unitaria de diseño :





P  PP  10 ó 20 lib pu lg 2 máxima presión de trabajo permisible E  Eficiencia de la unión (entre 50 - 80%). f  máxima tensión de trabajo para el material de las planchas (9,000 - 15,000) lib pulg 2 D  Diámetro interior del tanque en pulg





C  Demasía para compenzar la corrosión  pulg 1 64  8 64" "

GRAFICO PARA LA SELECCIÓN DE TANQUES NEUMÁTICOS EN FUNCION DEL Nº MÁXIMO PERMITIDO DE ARRANQUES POR HORA(N)

Pa

Q/Vt

N (Numero máx. de Arranque) Pp

Ejemplo: Diseñar el equipo hidroneumático para satisfacer las siguientes condiciones de servicio, máxima demanda 20 m3/hora. Presión de arranque 3 kg/cm 2 y presión de parada 4 kg/cm2. Solución:

76

Q  20 m 3 h

 5.5 lt / s

Pa  3 kg / cm

2

 30 m.c.a.

PP  4 kg cm

2

 40 m.c.a.

m = 62%

1. Selección de la bomba Cuya capacidad promedio satisface la máxima demanda, Buscando entre las curvas y tablas, suministradas por los fabricantes de bombas centrífugas, escogemos una con las siguientes características: Pr esiones Re n dim ientos Pa  3Kgf / cm2  23.8m3 / h Pp  4 Kgf / cm2.....16.4m3 / h

Esta bomba centrífuga será capaz de suministrar la máxima demanda Promedio de 20 m3/h, ya que aplicando la formula anterior, tenemos Q = ( 23.8 +16.4)/2 = 20.1 = 20 m3/h 2. Selección del número máximo permitido de arranque por hora, como la potencia de la Bomba oscila de 3 a 4 HP esta comprendido entre las de mediana capacidad, por lo tanto debe de tener de 8 arranques por hora. 3. Calculo del volumen total del tanque, para 8 arranques por hora. a) Se ingresa con la presión de arranque en kg/cm 2, hasta intersectar a la presión de parada, como se puede apreciar en el gráfico adjunto b) Luego la intersección hallada entre Pp y Pa se proyecta horizontalmente hasta intersectar al número máximo permitido por hora( En este caso 8, línea diagonal) y lo proyectamos verticalmente hasta intersectar a Q Vt Q Q 20  5  Vt    4 m3 Vt 5 5

Como 1m3 = 264 Galones Americanos Entonces 4m3 = 1056 Gal

4. Selección de las dimensiones del tanque y las características del compresor: Ingresando a la tabla siguiente: ESTÁNDAR SPECIFICATION – SELECTION TABLE

77

PNEUMATIC TANKS Appro. Gal. Shell Capacity Diam. - Longth 66 20" x 4' 85 24" x 5' 120 24" x 5' 140 24" x 6' 180 30" x 5' 220 30" x 6' 300 30" x 8' 350 30" x 6' 450 36" x 8' 560 36" x 10' 550 36" x 7' 770 42" x 10' 900 42" x 12' 1050 42" x 14' 1000 48" x 10' 1200 48" x 12' 1500 48" x 15' 1800 48" x 18' 1900 48" x 20' 2350 60" x 16' 2940 60" x 20' 3525 60" x 24'

AIR COMPRESSORS Compressor Size C.P.M. H.P. Up to 100 P.S.I. 1.5 ½ 1.5 ½ 1.5 ½ 1.5 ½ 1.5 ½ 1.5 ½ 1.5 ½ 1.5 ½ 1.5 ½ 1.5 ½ 1.5 ½ 1.5 ½ 3 ¾ 3 ¾ 5 1 5 1 7.5 1½ 7.5 1½ 7.5 1½ 7.5 3 11.0 3 11.0 3

Tanque Compresor Ø = 42" 3 C.P.M. (pies3/min) L = 14' ¾ Hp Esto quiere decir que se requiere un compresor de 3 pies cúbicos de aire por minuto a 100 Lbs/pulg2 y debe ser accionado por un motor eléctrico de ¾ de HP 5. Calculo de la capacidad de almacenamiento (A), producido entre cada arranque y parada de la Bomba a) A 

b)

O.8 Vt  PP  Pa   0.64 m 3  169 gal PP  1

A 0.64   0.16 Vt 4

c) Verificamos también ,Haciendo uso de la tabla de Relación A/Vt A  0.16 Vt

6.  ocupado por el aire al arranque y parada de la bomba.

78

Teniendo en cuenta que durante el funcionamiento de todo Tan que Hdroneumático para el suministro de agua a Presión, los cambios en el Volumen y la presión de la cámara de Aire, se realizan a temperatura constante,por lo tanto podemos aplicar la ley de Boyle o de la Isotermicas;  a   ol de arranque

Pa  a  PP  P

 P   ol de parada

Pa/Pp = Vp/Va Datos: Pa  3 kg cm 2 PP  4 kg cm 2  P  xm3 Va  0.64  x

x = Vp 2.19

Va A

Vt

2.36

R

3 x  4 0.64  x

 x  1.92 m 3

VP  1.92 m 3 ; Va  2.56 m 3

7. Niveles de operación Alcanzados por el Agua en el Tanque Selecionado; El Tanque seleccionado tiene las siguientes dimensiones: Largo ( O Alto) : ht = 14 pies = 4.26 m Diametro : 42 Pulgadas = 1.065 m Seccion : S = 9.62 pies2 = 0.893 m2 Como el tanque se va ha instalar en posición vertical, su sección transversal S se mantiene constante a cualquier nivel que tome el agua Llamando: ha = Altura de arranque = Va/S, con Va = 2.56 m3 hA = Altura Aprovechable = A/S, con A = 0.64 m3 hp = Altura de parada = ( ha –hA) hR = Altura remanente = (H-ha)

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Se tiene: ha = 2.56/0.893 = 2.86 m hA= 0.64/0.893 = 0.716 m hp = 2.86-0.716 = 2.144 m hR= 4.26-2.86 = 1.40 m Comprobacion : ht = hp +hA+hR = 0.716+2.144+1.40 = 4.26 mts 8.- Posicion de electrodos:

80

Espesor de las paredes del tanque  t  t 

P. D C 2 f E  1.2 P

t  Espesor mínimo de la plancha en pulg. P  Presión unitario de diseño que a su vez se define con : P  PP  10 @ 20 Lb pu lg 2 E  Eficiencia de la union (50 a 80)% f  Maxima tensión de trabajo para el material de las planchas (9,000 a 15,000) lb/pulg 2 D  Diámetro interior del tanque en pulg

C  Cte de compesensación de corrosión 1 64 a 8 64 pu lg

Datos:

P  57 lb pu lg 2  13 lb pu lg 2  P  70 lb pu lg 2 D  42 pu lg f  10500 E  70 % C  3 64"

t

70 x 42 3   t  1 4" 2 x 10500 x 0.7  1.2 x 70 64

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CAPITULO IV : SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA CALIENTE DEFINICIÓN: Es un sistema constituido por un calentador con o sin tanque acumulador, una tubería que transporta el agua hasta el punto más alejado y un conducto de retorno que devuelve al calentador el agua no utilizada; de esta manera se mantiene una circulación constante. El agua caliente es requerida para diversos usos, lavado corporal (40-55°C), de utensilios (60-70°C) y fines medicionales (90-100°C). Sistemas de Distribución de Agua Caliente: Recomendaciones para su instalación: 1. La instalación de agua caliente debe satisfacer las necesidades de consumo y ofrecer la seguridad necesaria contra accidentes. 2. Los equipos deben estar construidos con materiales adecuados y resistentes a las presiones máximas, temperatura y corrosión. Así mismo estarán provistos de todos los accesorios de seguridad y de limpieza. 3. Los equipos de producción de agua caliente deberán estar provistos de dispositivos de control de temperatura y corte automático de la fuente de energía. Dichos dispositivos deberán instalarse de tal forma que suspendan el suministro de calor antes de que el agua en el tanque alcance la temperatura de 60°C para vivienda y de 80°C para hoteles, hospitales, clínicas y similares. 4. La distribución de agua caliente desde el equipo de producción hasta los aparatos sanitarios o puntos requeridos, se puede realizar con o sin retorno de agua caliente. El sistema sin retorno se permitirá solamente en instalaciones con calentadores individuales. 5. El sistema de retorno deberá utilizarse en aquellos edificios donde se instala equipos centrales de producción de agua caliente. 6. Las tuberías de alimentación de agua caliente se calcularán en una forma similar a las tuberías de agua fría. 7. En medianas y grandes instalaciones de agua caliente es necesario cubrir las tuberías con aislante térmico de tal forma que disminuya al máximo la pérdida de temperatura que significa mayor costo de operación. Estos aislantes pueden ser, asbesto prensado, asbesto cemento que son fabricados en segmentos que ajustan al diámetro de las tuberías, fibra de vidrio forrada y laminada en segmentos semicirculares.

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8. En medianas y grandes instalaciones se deben instalar uniones de expansión para absorber los cambios de longitud producidos por el cambio de temperatura. Estas juntas pueden ser del tipo curvo o del tipo telescopio. 9. Para pequeñas y medianas instalaciones pueden utilizarse, calentadores eléctricos /termas), ó a gas; en instalaciones grandes se emplean calentadores a petróleo, gas o vapor. 10. Es necesario, sobre todo, en medianas y grandes instalaciones, hacer un estudio socio económico de lo que representa el costo de operación empleando diferentes fuentes de calor, de acuerdo a la ubicación del local, costo de combustible o energía calorífica, vida útil del equipo y el costo de mantenimiento del equipo. Consumo de Agua Caliente Las dotaciones de agua caliente se determinan de acuerdo a las tablas siguientes: a. Para Residencias Unifamiliares y Multifamiliares: Número de Dormitorios por Vivienda 1 2 3 4 5 más de 5

Dotación Diaria (en Litros) 120 250 390 420 450 80 lit/dia (dorm. adicional

b. Hoteles, Apartamentos y Hoteles: Dotación Diaria Albergues

150 lit/dormitorio 100 lit/m2

Área Útil de Comedores En m2 Hasta 40 m2 41 – 100 más de 100

Dotación Diaria (en Litros) 9.00 lit 15 lit/m2 12 lit/m2

c. Restaurantes

En aquellos restaurantes donde se elaboran alimentos para ser consumidos fuera del local, se calculará una dotación complementaria a razón de 3 lit por cubierto preparado para este fin. d. Residencias Estudiantiles y Locales Educacionales:

Por residente o personal

Dotación Diaria (en Litros) 50 lit/persona

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e. Gimnasios: 10 lit/m2 de área útil

Dotación diaria f. Hospitales, Clínicas y Similares: Hospitales y clínicas con hospitalización Consultorios Clínicas dentales

250 lit/dia/cama 130 lit/dia/consultorio 100 lit/dia/unidad dental

Calculo de la Capacidad del Equipo de Producción de Agua Caliente y Capacidad del Tanque de Almacenamiento: Para calcular la capacidad del equipo de producción y capacidad del tanque de almacenamiento, recurrimos a la siguiente tabla dada por el RNE.

Tipo de Edificio Residencial unifamiliar y multifamiliar Hoteles, pensiones y albergues Restaurantes Gimnasios Hospitales y clínicas Consultorios y similares

Capacidad del tanque de almacenamiento en relación con la dotación en litros

Capacidad horaria del equipo de producción de agua caliente en relación con la dotación diaria en litros

1/5

1/7

1/7

1/10

1/5 2/5

1/10 1/7

2/5

1/6

La capacidad del equipo de producción de agua caliente y del tanque del almacenamiento, podrá también determinarse en base a los gastos por aparatos sanitarios, de edificio, utilizando las cifras de la tabla adjunta que se encuentra en el RNE.

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CONSUMO DE AGUA CALIENTE DE APARATOS SANITARIOS EN LITROS POR HORA SEGÚN EL TIPO DE EDIFICIOS Aparatos Sanitarios Tina Lavadero de Ropa Bidet Ducha Lavadero de Cocina Lavadero de Repostería Lavaplatos Mecánico Lavatorio Privado Lavatorio público Botadero Coeficiente de Demanda probable (en relación con el máximo consumo posible) Coeficiente de almacenamie nto (en relación con la demanda probable)

75

Resid. Privada 75

75

75

115

75

115

-

-

75

75

110

110

-

150

-

-

-

10 280

10 280

10 280

10 560

580

20 280

850

-

850

40

40

75

75

-

75

75

-

40

20

20

Edificios

Hoteles

Clubes

Gimnasios

Hospitales

Industriales

Oficinas

Escuelas

40

40

-

75

-

-

40

190

190

-

190

75

-

75

60

60

750

560

-

750

580

-

580

8

8

8

8

8

8

8

8

8

-

-

30

30

35

30

45

20

60

-

-

100

75

-

100

75

56

75

0.30

0.30

0.25

0.30

0.40

0.30

0.40

0.30

0.40

1.25

0.70

0.80

0.90

1.00

0.80

1.00

2.00

1.00

Ejemplos de Aplicación: 1) Determinar la dotación de agua caliente, la capacidad el tanque de almacenamiento y la capacidad de producción horaria del equipo para agua caliente, en un complejo habitacional que consta de: -

Un restaurante de 85 m2 y 150 m2 de área verde. Un gimnasio de 400 m2. Una clínica con capacidad de 20 camas. 10 viviendas con 03 dormitorios cada uno.

Solución: Dotación: Restaurante Gimnasio Clínica 10 viviendas

: : : :

15 lt/m2 x 85 m2 10 lt/m2 x 400 m2 250 lt/per/dia x 20 390 lt/dia x 10 viv.

= = = =

1275 lt 4000 lt 5000 lt 3900 lt 14175 lt

85

1 1275  2  4000  2  5000  1  3900  4635lt dia 5 5 5 5 Capacidad Horaria 1 1 1 1 1275   4000   5000   3900  del equip. Produccion 10 7 6 7  2089.4 lit hora.

 Capacidad del tanque:

2) Determinar la Dotación diaria completa y la capacidad de almacenamiento del sistema de agua caliente de un edificio que consta de 04 departamentos que tienen 01 baño completo, cocina y lavadero de ropa. Solución: 04 departamentos : de la tabla para un departamento: 01 baño completo

: - Lavatorio - Tina – ducha 75 + 280 - Bidet

Cocina Lavadero de Ropa

: - Lavatorio :

Máximo Consumo 1912

Coef. Demanda 0.30

= 8 = 355 = 10 373 = 40 = 75 478 lit/hora para un Dpto. Para el edificio = 4x478 = 1912

Demanda Coef. Probable Almacenamiento 573.6 lt/hora 0.70

Capacidad de Almacen 1338.4 lt/hora

Asumiendo 1.5 horas de consumo máximo = 2007.6 lit. SISTEMAS DE CIRCULACIÓN DE AGUA CALIENTE: -

Sistema de Distribución Directa.Se emplea en residencias unifamiliares ó pequeñas instalaciones, donde no existen grandes longitudes de tuberías o cuando no se requiera mantener el agua a una temperatura constante, en este caso se debe esperar un pequeño tiempo para recibir en el aparato el agua a la temperatura adecuada. En este caso se pierde el agua fría al esperar que llegue el agua caliente.

-

Sistema de Distribución Mediante Circulación de Retorno.Un sistema de circulación de retorno es definitivamente necesario para los grandes y extensos sistemas de suministro de agua caliente. Si no estuvieran diseñados para hacer que circule el agua continuamente habría demoras para obtener el agua caliente a la temperatura de servicio normal y habría un exceso de agua desperdiciada por temperatura inadecuada. En muchos casos el lapso de tiempo de espera podría ser tan grande como para causar quejas de los ocupantes del edificio.

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Existen 3 tipos de sistemas de circulación continuada; el sistema alimentado hacia arriba, el sistema alimentado hacia abajo y el sistema combinado de alimentación hacia arriba y hacia abajo. Sistema de Alimentación Hacia Arriba: El sistema convencional de alimentación hacia arriba se ilustra en la figura, en este sistema, la línea principal de suministro de agua se extiende desde la fuente de suministro de agua caliente y está colocada en la parte más baja del edificio. Desde ese lugar, el agua caliente se suministra al fondo de todos los elevadores que abastecen a las ramas de los aparatos. Se coloca un tubo elevador de retorno de agua caliente para cada uno de los elevadores de suministros de agua caliente. La parte más alta del elevador de retorno está conectada al tubo elevador de suministro exactamente abajo del ramal de suministro más alto que lleva a los aparatos. Los tubos elevadores de retorno se extienden hacia abajo hasta la parte más baja del edificio donde se conectan a una línea principal de retorno de agua caliente, a través de la cual circula el agua caliente. En este sistema el aire acumulado en la parte más alta de cada elevador se extrae cuando se abre un grifo de agua caliente en un aparato abastecido desde la parte alta del elevador de suministro, eliminando así la acumulación de aire que de otra manera podría restringir la circulación.

TUBO DE RETORNO

CALENTADOR

Sistema de Alimentación hacia Abajo: El sistema convencional de alimentación hacia abajo se ilustra en la figura. En este sistema la línea principal de suministro de agua caliente hasta la parte más alta del edificio. Desde ese lugar, el agua caliente es suministrada a las partes más altas de todos los tubos elevadores de suministro de agua caliente. El flujo es hacia abajo en todos los elevadores que abastecen a los ramales que llevan a los aparatos. La base de cada tubo elevador de alimentación hacia abajo está conectada a una línea principal de

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retorno, de manera que circule el agua fría para retornar a la fuente de suministro de agua caliente. En la parte superior, línea principal de suministro de agua caliente, en el punto más alto del sistema, se debe tener la precaución de eliminar el aire, de manera que no se formen bolsas que restrinjan la circulación del agua caliente. Esto puede lograrse conectando al ramal de una ventosa en el punto más alto del sistema, de manera que pueda extraerse el aire. Valvula Equilibrante

Suministro de agua fría Valv.

Sistema de Alimentación Combinada: Ventosa Rompe Espacio

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