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MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Contenido 1.

MEMORIA DESCRIPTIVA.................................................................................. 11 1.1.

Descripción y ubicación del área de estudio.........................................11

1.2.

Datos Generales del Proyecto...............................................................12

1.2.1.

Ubicación:.......................................................................................... 12

1.2.2.

Clima y Temperatura..........................................................................13

1.2.3.

Topografía.......................................................................................... 13

1.3.

SERVICIOS PÚBLICOS............................................................................. 13

1.4.

TIPOS

DE

ARTEFACTOS

SANITARIOS

EN

FUNCIÓN

DEL

USO

DE

EDIFICACIÓN.-.................................................................................................... 14 1.5.

TIPOS DE ARTEFACTOS SANITARIOS EN FUNCIÓN DE LAS ÁREAS

DISPONIBLES...................................................................................................... 15 1.6.

INSTALACIÓN DE TUBERÍAS .................................................................15

1.7.

TANQUES DE AGUA................................................................................17

1.8.

EQUIPOS DE BOMBEO............................................................................17

1.9.

ASPECTOS ELÉCTRICOS.........................................................................18

1.10.

PARTES DE QUE CONSTA.......................................................................19

1.10.1. Abastecimiento de Agua Potable Fría.................................................19 1.10.2. Desagües Sanitarios...........................................................................20 1.10.3. Desagües Pluviales............................................................................20 1.11.

DIVISIÓN DE LAS INSTALACIONES SANITARIAS......................................20

1.12.

SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA - ALTERNATIVAS DE DISEÑO. .21

1.12.1. Sistema Directo..................................................................................21 1.12.2. Sistema Indirecto............................................................................... 22 1.13.

MATRIZ - TANQUE ELEVADO - DISTRIBUCIÓN........................................24

1

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

1.13.1. Características de Diseño...................................................................24 1.13.2. En casos de sismos............................................................................24 1.13.3. Recomendable:..................................................................................24 1.14.

CISTERNA EQUIPO DE BOMBEO Y TANQUE ELEVADO............................25

1.15.

MATRIZ

-

TANQUE

CISTERNA

-

BOMBA

-

TANQUE

ELEVADO

–

DISTRIBUCIÓN.................................................................................................... 26 1.15.1. Características de Diseño..................................................................26 1.15.2. Cisterna y Equipos Elevadores de Presión.-........................................27 1.16.

MATRIZ - TANQUE CISTERNA - BOMBA - TANQUE HIDRONEUMATICO O

HIDROCEL.......................................................................................................... 28 1.16.1. Características de Diseño...................................................................28 1.16.2.

Sistema Mixto........................................................................................ 28

1.17.

FACTIBILIDAD DEL PROYECTO....................................................................28

1.18.

TUBOS................................................................................................... 29

1.18.1. CONCEPTO......................................................................................... 29 1.18.2. TUBERIA EN RELACION A SU USO.......................................................30 1.18.3. NORMAS............................................................................................. 30 1.19.

TUBERÍAS DE AGUA...............................................................................32

1.20.

TUBERÍAS DE DESAGÜE.........................................................................33

1.21.

TUBERÍAS MÁS USADAS EN INSTALACIONES SANITARIAS......................33

1.21.1.

SELECCIÓN DEL MATERIAL.................................................................34

1.22.

SISTEMAS DE UNIÓN DE TUBERÍA PVC..................................................35

1.23.

GRIFOS, LLAVES Y VÁLVULAS.................................................................44

1.24.

MICROMEDICIÓN: SELECCIÓN, CALIBRACIÓN Y MANTENIMIENTO..........52

1.24.1. TÉRMINOS BÁSICOS........................................................................... 53

2

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

1.24.2. TIPO DE USUARIOS.............................................................................54 1.24.3. INSTALACIÓN DOMICILIARIA...............................................................56 1.24.4. ACCESORIOS DE UNA INSTALACIÓN DOMICILIARIA............................56 1.24.5. LOCALIZACIÓN DEL MEDIDOR............................................................57 1.25.

CAJAS DE PROTECCIÓN..........................................................................61

1.26.

ARTEFACTOS SANITARIOS......................................................................62

1.27.

DISEÑO GEOMÉTRICO............................................................................63

1.28.

INSTALACIÓN DE VÁLVULAS EN CUARTOS DE BAÑO..............................64

1.29.

BOMBEO................................................................................................ 64

1.29.1. DEFINICIÓN........................................................................................ 64 1.29.2. ESTACIÓN DE BOMBEO.......................................................................65 1.30.

CLASIFICACIÓN DE LAS BOMBAS...........................................................65

1.30.1. ALTURA DE ASPIRACIÓN O DE SUCCIÓN (Hs)......................................67 1.30.2. ALTURA O CABEZA DE IMPULSIÓN (Hd)..............................................67 1.30.3. CABEZA ESTÁTICA TOTAL (CET)..........................................................67 1.30.4. CABEZA DINÁMICA TOTAL..................................................................67 1.31.

BOMBAS CENTRÍFUGAS.........................................................................67

1.32.

POTENCIA DE LOS SISTEMAS DE BOMBEO.............................................68

1.33.

CARGA DE SUCCIÓN POSITIVA NETA (NPSH).........................................68

1.34.

CAVITACIÓN........................................................................................... 69

1.35.

INSTALACIÓN DE BOMBAS, TUBERÍAS Y ACCESORIOS...........................70

1.35.1. Tubería de Aspiración o Succión.........................................................71 1.35.2. Tubería de Impulsión o Descarga.......................................................74 1.35.3. Bases Cimentadas para las Bombas..................................................75 1.35.4. Instalación o Montaje de una Bomba.................................................76 3

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

1.36.

TANQUES CISTERNA Y TANQUES ELEVADOS..........................................78

1.36.1. DEFINICIÓN........................................................................................ 78 1.36.2. DIMENSIONES ECONÓMICAS DE LOS TANQUES DE ALMACENAMIENTO 79 1.37.

CONSIDERACIONES CONSTRUCTIVAS Y SANITARIAS..............................81

1.38.

ESTRUCTURA DEL TANQUE CISTERNA...................................................81

1.39.

DISEÑO DE REDES, PRUEBAS HIDRAULICAS y DESINFECCION..............83

1.39.1. INTRODUCCIÓN..................................................................................83 1.39.2. PARTES DE LA RED INTERIOR DE DISTRIBUCIÓN................................84 1.39.3. DUCTOS O SHAFTS............................................................................. 85 1.39.4. COMPATIBILIDAD CON ESTRUCTURAS................................................85 1.39.5. PASES ESTRUCTURALES.....................................................................86 1.39.6. INSTALACIÓN DE VÁLVULAS DE AGUA................................................87 1.40.

PRUEBA HIDRÁULICA DE LA INSTALACIÓN.............................................88

1.41.

DESINFECCIÓN DE TUBERÍAS................................................................90

1.42.

TEORÍA HIDRÁULICA.............................................................................. 91

1.42.1. DEFINICIONES.................................................................................... 91 1.42.2. HIDRÁULICA........................................................................................ 91 1.42.3. PÉRDIDAS DE CARGA O RESISTENCIA EN LA RED..............................91 1.42.4. Línea de Energía y Línea Piezométrica...............................................92 1.42.5. Pérdidas Localizadas (Hf)....................................................................93 1.42.6. Pérdidas localizadas expresadas en longitud equivalente de tubería.96 2.

CONEXIÓN DE AGUA POTABLE.......................................................................99 2.1.

DEMANDA DE AGUA..............................................................................99 4

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

2.2.

PRESIONES DE DISEÑO........................................................................103

2.3.

SUMINISTRO DE AGUA A LAS VIVIENDAS.............................................103

2.4.

VELOCIDAD DE DISEÑO.......................................................................105

2.4.1.

Cálculo de Velocidades (V)...............................................................107

2.4.2.

Cálculo de los diámetros (D)............................................................107

2.4.3.

Cálculo de las pérdidas unitarias (J).................................................108

2.5.

CANTIDAD Y DIÁMETROS DE TUBERÍAS PARA ARTEFACTOS SANITARIOS 109

2.6.

DISEÑO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN INTERIOR DE AGUA POTABLE. .110

2.6.1.

ASPECTOS ARQUITECTÓNICOS.-.......................................................110

2.6.2.

METODOLOGIA DE CÁLCULO............................................................111

2.7.

DATOS BÁSICOS DEL PROYECTO..............................................................111

2.7.1.

Selección del Conjunto Motor-Bomba....................................................112

2.7.2.

Cártamo dé Bombeo...........................................................................114

2.8.

SISTEMAS

AUTOMÁTICOS

DE

PRESIÓN,

TANQUES

DE

HIDROPRESIÓN

(HIDROCEL)....................................................................................................... 116 2.8.1.

Hidrocel............................................................................................. 117

2.8.2.

Funcionamiento..................................................................................117

2.8.3.

Bomba.............................................................................................. 118

2.8.4.

Altura Dinámica Total (A.D.).............................................................119

2.8.5.

Elección Tanques de Hidropresión....................................................121

2.8.6.

RED INTERIOR DE AGUA POTABLE....................................................122

2.8.7.

MÉTODO ADOPTADO........................................................................123

2.8.8.

RED INTERIOR DE AGUA POTABLE....................................................125 5

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

2.8.9.

METODO ADOPTADO........................................................................126

2.8.10. CALCULO DE LA DOTACIÓN DIARIA..................................................127 2.9.

DOTACIÓN DE AGUA............................................................................ 128

2.10.

PARÁMETROS DE CÁLCULO..................................................................130

2.11.

DISEÑO DE TANQUE DE ALMACENAMIENTO........................................131

2.12.

DISEÑO HIDRAULICA DE LA ACOMETIDA.............................................135

2.13.

DIMENCIONAMIENTO DEL MICROMEDIDOR.........................................137

2.14.

ALIMENTACIÓN AL TANQUE DE ALMACENAMIENTO.............................140

2.15.

CÁLCULO DEL SISTEMA DE BOMBEO E HIDROCELES...........................140

2.15.1. Cálculo de Hidroceles.......................................................................140 2.15.2. Capacidad de Hidroceles..................................................................142 2.16.

CÁLCULO DEL EQUIPO DE BOMBEO.....................................................144

2.17.

PRESION EN EL ARTEFACTO MÁS DESFAVORABLE...............................146

2.18.

CÁLCULO DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN AGUA POTABLE VIVIENDA

MULTIFAMILIAR................................................................................................. 147 2.19.

VERIFICACIÓN DE LA PRESIÓN EN EL ARTEFACTO MÁS DESFAVORABLE 158

2.20. 3.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES...............................................159

EVACUACIÓN DE AGUAS SERVIDAS..............................................................161 3.1.

UNIDAD HIDRAULICA DE DESCARGA (UHD).........................................162

3.2.

ANÁLISIS DEL MOVIMIENTO DEL AGUA DESCARGADA EN LAS TUBERÍAS 162

3.3.

CÁMARAS DE INSPECCIÓN- UBICACIÓN...............................................164

3.4.

VENTILACIÓN SANITARIA.....................................................................166

3.5.

DESAGUES........................................................................................... 168

3.5.1.

CLASIFICACIÓN DE LOS DESAGÜES..................................................168

3.6.

FLUJO EN TUBERÍAS.............................................................................170

3.7.

FLUJO DE BAJANTES.............................................................................172

3.7.1.

COMPORTAMIENTO DEL FLUJO EN LAS BAJANTES.............................173 6

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

3.7.2.

CAPACIDAD DE LAS BAJANTES..........................................................174

3.8.

CALCULO DE LOS RAMALES Y BAJANTES SANITARIOS..........................176

3.9.

DIÁMETRO DE BAJANTES.....................................................................176

3.10.

CÁLCULO DE COLECTORES DE DESAGÜE SANITARIO..........................177

3.10.1. CÁMARAS DE INSPECCIÓN................................................................178 3.10.2. UBICACION....................................................................................... 178 3.10.3. NUMERACIÓN DE CÁMARAS DE INSPECCIÓN....................................179 4.

5.

EVACUACIÓN DE AGUAS DE LLUVIA..............................................................181 4.1.

COEFICIENTE DE APORTE....................................................................182

4.2.

SISTEMA DE AGUAS LLUVIAS...............................................................182

4.3.

CAPACIDAD.......................................................................................... 183

4.4.

DIMENSIONAMIENTO...........................................................................184

4.5.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES...............................................188

SISTEMA DE DISTRIBUCION DE AGUA CALIENTE..........................................190 5.1.

DEMANDA DE AGUA CALIENTE......................................................................190

5.2.

SISTEMAS PARA PRODUCCIÓN, ALMACENAMIENTO Y DISTRIBUCIÓN DE AGUA CALIENTE 192

5.3. 5.3.1. 5.4.

CÁLCULO DE EQUIPOS DE PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE................................193 Equipos con tanque de almacenamiento.........................................193 EQUIPOS CON ALMACENAMIENTO..................................................................194

5.4.1.

Calculo de Almacenamiento empleando..........................................194

5.4.2.

Cálculo de Almacenamiento empleando criterio de "Demanda Real" 195

5.4.3.

Aplicando la" demanda real"............................................................196

5.4.4. FUENTE DE ENERGÍA USADOS EN LOS CALENTADORES.......................................196 5.5.

EQUIPOS DE PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE “DIRECTOS - SIN TANQUE”...............196

7

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

5.5.1.

Cálculo de caudal de Equipos...........................................................196

5.6.

Diseño................................................................................................. 196

5.7.

CÁLCULO DE REDES DE AGUA CALIENTE.........................................................197

5.7.1.

Dimensionamiento de Diámetros de Tuberías..................................197

5.8.

CÁLCULO DE PRESIÓN NECESARIA EN EL PUNTO "C" SALIDA DE AGUA CALIENTE.......198

5.9.

Pérdidas de carga................................................................................198

5.10.

CÁLCULO DE PRESIÓN A LA ENTRADA DE AGUA FRÍA DEL CALENTADOR..................199

5.10.1. Si el Calentador es Directo (Eléctrico o Gas)....................................199 6.

SISTEMA PARA EXTINCIÓN DE INCENDIOS....................................................201 6.1.

INTRODUCCIÓN................................................................................... 201

6.2.

SISTEMA DE EXTINCIÓN.......................................................................202

6.2.1.

Extintores portátiles.........................................................................202

6.2.2.

Equipos e Instalaciones Fijas............................................................203

6.2.3.

Otros Elementos Extintores..............................................................203

6.3. 6.3.1. 6.4.

COMBUSTIÓN...................................................................................... 204 Tipos de Fuegos................................................................................ 204 DISEÑO DE REDES DE AGUA CONTRA INCENDIO.................................207

6.4.1.

Gabinetes contra Incendio...............................................................208

6.4.2.

Unión Siamesa................................................................................. 209

6.5. 6.5.1. 6.6.

REDES DE DISTRIBUCIÓN CONTRA INCENDIOS...................................210 Bombas............................................................................................ 210 SISTEMA PROPUESTO..........................................................................211

6.6.1.

Gabinetes de incendios....................................................................211

6.6.2.

Uso Propuesto..................................................................................211

8

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

6.6.3.

Distribución, uso, diámetro y longitud de la manguera....................211

6.6.4.

Caudales y presiones requeridas......................................................211

6.6.5.

Altura edificación.............................................................................211

6.7.

Condiciones generales........................................................................212

6.8.

Características del suministro de agua...............................................212

6.9.

Coeficiente de descarga......................................................................213

6.10.

Conclusiones y recomendaciones........................................................213

9

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

CAPITULO

I

Generalidades – Teoría de Diseño

10

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

PROYECTO SANITARIO EDIFICIO DE PLENARIAS “CIUDAD UNASUR”

1. MEMORIA DESCRIPTIVA Generalidades La hidrosanitaria en edificios trajo consigo problemas relacionados con la Salud Publica, la higiene personal, el diseño de construcción, los materiales de plomería, las técnicas avanzadas y los reglamentos estatales. Como estos problemas se realizan durante un periodo de desarrollo y avance de nuevas tecnologías, las soluciones que se dieron están íntimamente ligadas a los nuevos materiales, métodos, modelos y estandarizaciones. Así pues el suministro de agua potable es requisito indispensable para la vida, salud y progreso de la sociedad humana. Este suministro requiere de fuentes inagotables de agua y sistemas complejos de almacenamiento, purificación, distribución y drenaje, sobre todo en las áreas metropolitanas. Son los técnicos hidráulicos, Ingenieros Civiles, Sanitarios, 11

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Mecánicos y miembros de organizaciones relacionadas con este campo, quienes tienen la responsabilidad de suministrar con calidad y cantidad suficiente agua para las necesidades de la población.

1.1.

Descripción y ubicación del área de estudio

El edificio de Plenarias (UNASUR) se encuentra ubicado en la zona de Laimiña, zona de San Benito, valle alto de la ciudad de Cochabamba.

1.2.

Datos Generales del Proyecto

Nombre del Proyecto:

Sede del Parlamento UNASUR - Construcción del Componente 1 Edificio Plenarias"

Propietario:

Ministerio de Obras Públicas, Servicios Y Vivienda

Departamento:

Cochabamba

Zona:

San Benito

Calle:

S/D

Sup. de Lote:

67.802 M2

Sup. Construida:

10.588.24 M2

12

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

1.2.1.

Ubicación:

Los ambientes que constituyen las plantas del edificio están provistas de:

 Planta Baja

(nivel ± 0.00)

 Planta Primer Nivel

(nivel + 5.10)

 Planta Segundo Nivel

(nivel + 9.60)

 Planta Tercer Nivel

(nivel + 11.60)

 Planta Cuarto Nivel

(nivel + 14.10)

13

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

1.2.2.

Clima y Temperatura

El clima en el lugar del proyecto es de valle - montaña, con inviernos secos y fríos, con nevadas ocasionales y veranos frescos. La temperatura promedio es de 20º C. El promedio de lluvia anual es de 600 mm. Las lluvias se concentran de manera estacional entre Noviembre y Marzo.

1.2.3.

Topografía

La ciudad de Cochabamba se encuentra a una altitud promedio de entre 2500 y 2000 m.s.n.m. La mancha urbana de la ciudad alcanza a ocho mil hectáreas y está vinculada por aire a través del Aeropuerto Internacional Jorge Willsterman.

1.3.

SERVICIOS PÚBLICOS

El conocimiento de los diferentes tipos de consumo se hace necesario para poder asignar una efectiva dotación que corresponde a cada edificación de acuerdo al uso que tenga esta. Agua Potable. Se cuenta con este servicio suministrado a cargo del componente #3, él se encuentra en etapa de ejecución. Alcantarillado Sanitario – Pluvial. Se contara con una red de colectores para aguas servidas y otra para aguas pluviales a cargo del componente #3, que se encuentra en etapa de ejecución. 

Colector Sanitario → Profundidad: ----- m.



Colecto Pluvial → Profundidad: ----- m.

A continuación se detallan los diferentes tipos de consumo: Consumo Doméstico 14

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Está compuesto por agua destinada al consumo personal, preparación de alimentos, limpieza y aseo de la casa, lavado de ropa, riego de jardines, etc. El consumo doméstico se fija por normas o costumbres y se asigna por persona y por día. Consumo Industrial Es muy variable, ya que ciudades industriales grandes consumen más que las pequeñas y también varía de acuerdo a cada industria en particular. Estos consumos deben ser diferenciados según zonas, ya que por lo general los mismos son característicos del tipo de asentamiento predominante en dichas zonas. Consumo Público Para asignar este consumo, hay que tomar en cuenta: riego de jardines. Limpieza de calles, de alcantarillados, de monumentos públicos, etc., en realidad depende de muchos factores de origen público.

1.4.

TIPOS DE ARTEFACTOS SANITARIOS EN FUNCIÓN

DEL USO DE EDIFICACIÓN.Definido el número de Artefactos Sanitarios en función del tipo de Edificación, es necesario definir el tipo de Artefactos Apropiados para cada caso. En todos los casos es importante coordinar con el propietario la definición de los artefactos y las necesidades de artefactos especiales propios de cada edificación. En el caso de la presión, los artefactos de válvula al requerir presiones mínimas de 15 a 18 m, se hace necesario el pensar en la definición de un SISTEMA DE REGULACIÓN DE PRESIÓN que nos garantice el buen funcionamiento del Sistema. Esta PRESIÓN se puede garantizar adoptando un Sistema de Cisterna - Bomba y Tanque Elevado o de Cisterna con Bomba e Hidroceles. 15

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Si adoptamos el Sistema de Cisterna, Bomba y Tanque Elevado, tendríamos que pensar que en los últimos pisos el Tanque tendría que tener una altura que asegure una presión adecuada.

1.5.

TIPOS DE ARTEFACTOS SANITARIOS EN FUNCIÓN DE

LAS ÁREAS DISPONIBLES Es importante en la definición de los artefactos sanitarios, el área disponible para instalación existen en el mercado, artefactos de diferentes tamaños. El tamaño es la especificación más importante en la definición de las características requeridas de un Artefacto Sanitario y debe quedar especificada en el Proyecto. Los fabricantes presentan en sus Catálogos, no solo características de dimensiones sino también requerimientos de agua fría - caliente y desagües en relación a: 

Diámetros Requeridos.



Cotas de Instalación: Alturas y Ubicación en relación al eje del artefacto.

1.6.

INSTALACIÓN DE TUBERÍAS

.

Es necesario la coordinación con el diseño Arquitectónico, en cuanto al recorrido probable de tuberías del Sistema de Instalaciones Sanitarias formadas por: 

Agua Fría



Desagüe Sanitario



Desagüe Pluvial



Ventilación

El Reglamento de Instalaciones indica: 16

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

a. En edificios de 4 o más pisos, las tuberías de alimentación de agua en tramos verticales, serán colocadas en Ductos (shafts), cuyas dimensiones deberán ser tales que permitan su instalación, mantenimiento, revisión, reparación o cambio. b. Se permitirá la colocación en el mismo Shaft vertical de las bajantes de agua residuales y de lluvia con la tubería de abastecimiento de agua, siempre y cuando exista una separación mínima de 10 cm entre sus generatrices más próximas. El dimensionamiento de un Shaff debe tomar en cuenta el número de tuberías que en él se instalen y su tamaño debe permitir el Uso de Herramientas para hacer los cambios o reparaciones y debe ser considerado dentro la concepción arquitectónica, a nivel de Anteproyecto. Se recomienda usar un ducto específico para Instalaciones Sanitarias, algunos Arquitectos usan los Shafts de Ventilación, en todo caso se debe considerar que estos deben de ser registrables con una puerta a fin de cumplir el criterio de la Norma de "Mantenimiento, Revisión, Reparación o Remoción Sanitaria". Otro aspecto de Coordinación es el referido a los recorridos horizontales de las tuberías de desagüe, esta diferencia del agua se deben instalar con pendientes de 1 % ó 2%. En los recorridos largos se debe verificar las alturas de los techos y los cielos rasos, ya que es en esta altura disponible donde se instalaran las tuberías. En los sótanos donde se halla el estacionamiento de vehículos tenemos que hacer una definición cuidadosa más aún si usamos tuberías de PVC. Una altura inadecuada de piso a techo expondría las tuberías a efectos de golpes por los vehículos. También es importante considerar el trazado de las tuberías en función de Áreas de 17

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

la edificación como lugares donde se requiera un tratamiento especial para los ruidos, prever el uso de aislantes acústicos, forrando las tuberías de modo de evitar o amortiguar la trasmisión de ruidos y vibraciones.

1.7.

TANQUES DE AGUA

El reglamento de Instalaciones Sanitarias establece: 1. Los tanques de agua deberán ser diseñados y construidos en forma tal que garantice la potabilidad del agua almacenada. 2. Toda edificación ubicada en el sector donde el abastecimiento de Agua Pública no sea continuo o carezca de Presión Suficiente, deberá estar provista de uno o varios Tanques de Almacenamiento, que permita el suministro de agua en forma adecuada a todos los artefactos sanitarios o instalaciones previstas. Tales tanques podrán instalarse en la parte baja (Tanque Cisterna) en pisos intermedios o en la parte alta del Edificio (Tanque Elevado). 3. La estructura del Tanque Cisterna deberá ser independiente y en lo posible alejarse de muros perimetrales. Ninguna Cisterna podrá instalarse en lugares sujetos a inundación, filtración de agua de lluvias, aun cuando tal hecho pudiera ocurrir solo eventualmente. 4. Si por circunstancias especiales el Tanque Cisterna tuviera que ser construido en sitios susceptibles de infiltración o por debajo del nivel freático se deberá prever un Sistema adecuado de drenaje a fin de evacuar convenientemente dichas aguas.

1.8.

EQUIPOS DE BOMBEO

El Reglamento de Instalaciones recomienda:

18

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Los equipos de Bombeo de los Sistemas de Distribución de Agua instalados dentro de los Edificios deberán ubicarse en ambientes que satisfagan, los siguientes requisitos. Altura mínima de 1.80 m, espacio libre alrededor de la bomba para su fácil instalación , reparación, mantenimiento o remoción, piso impermeable con pendiente no menor del 2% hacia sumideros previstos, ventilación adecuada del local y puerta de acceso. Los equipos que se instalen en el exterior, deberán ser protegidos contra la intemperie.

1.9.

ASPECTOS ELÉCTRICOS

Las Instalaciones Sanitarias deben coordinar con la Instalación Eléctrica los siguientes aspectos: En el trazo de Tuberías considerar la ubicación de centros de luz, tomacorrientes y el recorrido de I tuberías de Redes Eléctricas. El diseño de Equipos de Bombeo genera una necesidad de energía eléctrica, para lo cual se deberá indicar la potencia del motor de la Bomba a fin de que el Proyectista Eléctrico considere una Salida de Línea de Fuerza. Para el proponer una Bomba es conveniente coordinar o conocer los datos técnicos del equipo que existe en el mercado nacional o local. ASPECTOS GENERALES Las Instalaciones Sanitarias Interiores para un edificio requieren un cuidadoso y estudiado diseño, a fin de lograr los siguientes Objetivos: a) Dar un adecuado Sistema de Agua en lo referente a Calidad y Cantidad. b) Protección de la Salud de las personas y de la propiedad. c) Eliminar las Aguas Servidas, bien mediante su conexión a la Red Pública o a un método Sanitario de eliminación.

19

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Las instalaciones sanitarias de un edificio, en forma general incluyen las líneas de Distribución de agua (agua fría, agua caliente, para combatir incendios, para industrias, recreación, etc.), los aparatos sanitarios, las tuberías de Desagüe y Ventilación, las de drenaje de agua de lluvia, así como Equipos complementarios. El abastecimiento de agua y el desagüe, se complementan, siendo el agua necesaria para el lavado de los artefactos sanitarios y para el transporte de los desechos sólidos por las tuberías de desagüe o drenaje, Los artefactos sanitarios son la terminal del Sistema de Desagüe. El número y tipo de artefactos sanitarios y uso privado o público determinan el diámetro de las tuberías de agua y desagüe, dependiendo su tipo y elección por lo general del propietario del inmueble que se diseña.

1.10.

PARTES DE QUE CONSTA

Los sistemas de agua para edificios son variables y dependen de los factores siguientes: 

Presión de la Red Pública de Agua



Tipo de edificio



Tipos de aparatos sanitarios a ser conectados



Forma y altura del edificio

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:

1.10.1. 

Abastecimiento de Agua Potable Fría

Toma domiciliaria de la tubería matriz de agua potable o fuente. 20

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

  

Tubería de acometida. Medidor de Caudal. Tanque Bajo o Cisterna con su respectivo equipo de Bombeo (Si es

   

necesario) Tubería de Impulsión. Red de Distribución Interior. Tanque elevado (Si es necesario) Artefactos sanitarios

1.10.2.   

Desagües Sanitarios

Redes de Desagüe y Ventilación Colectores Horizontales de Desagüe Conexión de los Colectores Sanitarios a los colectores Públicos o Sistemas Aislados

1.10.3.  

Desagües Pluviales

Canaletas y Redes de evacuación de aguas pluviales. Conexión de los Colectores Pluviales a los colectores públicos o sitios de descarga.

1.11. DIVISIÓN DE LAS INSTALACIONES SANITARIAS Las Instalaciones Sanitarias se dividen en dos grupos: a) Obras Exteriores Son las que se encuentran ubicadas en la vía pública, desde la tubería de Distribución de Agua Potable hasta el medidor de agua o límite de propiedad, y desde el tubo de alcantarillado hasta la cámara principal domiciliaria. La Operación y Mantenimiento está a cargo de la EPSA local o bien de las Alcaldías Municipales. b) Obras Interiores 21

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Son las que se constituyen dentro la edificación, a partir del medidor de agua, hasta los artefactos sanitarios o lugares de consumo de agua. El mantenimiento y operación está bajo la responsabilidad del propietario del edificio.

1.12.

SISTEMA

DE

ABASTECIMIENTO

DE

AGUA

-

ALTERNATIVAS DE DISEÑO El diseño del Sistema de Abastecimiento de Agua de un edificio depende de los siguientes factores: 

Presión de la Red Pública



Tipos de edificación (Características, altura y forma)



Tipos de artefactos (Presiones Internas necesarias, Artefactos de Tanque)



De ahí que cualquier método que se emplee puede ser: Directo, Indirecto y Mixto Combinado.

1.12.1.

Sistema 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, sin necesidad de almacenamiento de agua. El sistema se puede aplicar para edificios de hasta 2 a 3 plantas. a) Ventajas  Existe menos peligro de contaminación en las aguas de abastecimiento interno.  Son sistemas económicos 22

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

 Posibilidad de medición de los caudales con más exactitud. b) Desventajas  No existe almacenamiento de agua en caso de paralización del servicio  Abastecen a edificios da baja altura (2 a 3 plantas)  Posibilidad de que las "variaciones horarias" afecten el abastecimiento en los lugares de consumo más elevados.

Recomendable. En zonas de abastecimiento continuo de agua  Para edificaciones de 2 ó 3 pisos  Para viviendas o edificios pequeños  En edificaciones que no tengan muchos artefactos sanitarios, que demanden mucha agua y no pueda conectar un medidor de diámetro requerido.  En edificaciones donde se coloquen inodoros de tanque bajo, los que requieren una presión mínima de 2 metros a la salida del artefacto.

1.12.2.

Sistema Indirecto

Cuando no sea posible un abastecimiento directo por las siguientes razones:  El sistema de abastecimiento de agua sea discontinuo.  La presión de la red pública sea insuficiente.

23

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

 La Empresa de distribución, no pueda instalar el medidor necesario para nuestra demanda de agua.  El propietario a sugerencia del Proyectista o de propia iniciativa quiera tener un volumen de agua de reserva. Entonces tenemos que adoptar un sistema de abastecimiento "indirecto" cuando requiera de un tanque de almacenamiento, que nos regule los volúmenes de consumo. a) Ventajas  Existe reserva de agua en caso de interrupción del servicio.  Se tiene presión constante y razonable en cualquier punto de la red interior.  Las presiones en las redes de agua caliente son más constantes. b)

Desventajas  Se tiene el riesgo de contaminación del agua dentro del edificio.  Requieren equipos de bombeo y/o elevadores de presión.  Mayor costo de construcción, operación y mantenimiento Resuelto el problema del volumen de agua para consumo se presentan alternativas en cuanto a la forma de abastecer de presión a las redes de agua, que conducen el agua hasta los artefactos sanitarios. Presentándose tres alternativas: b.1. Tanque elevado con alimentación directa. b.2. Cisterna Equipo de Bombeo y Tanque Elevado. b.3. Cisterna y Equipos Elevadores de Presión. 24

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

b.1. Tanque elevado con alimentación directa. Esta alternativa requiere tener la información de la Empresa de Abastecimiento, acerca de las presiones de servicio en horas de máximo y mínimo consumo. Normalmente se calcula el llenado de agua del tanque durante horas de la noche, que es tiempo en el que la Demanda de agua del servicio público es menor y existe mayor presión en la red. Este sistema está formado por:  Conexión Domiciliaria.  Medidor.  Tubería de aducción al tanque elevado.  Red de Distribución. a) Ventajas  No requiere equipos de Bombeo.  Se mantiene una presión constante sobre los artefactos sanitarios, conservándose mejor las griferías y accesorios. b)

Desventajas  Se tiene que almacenar mínimo el consumo del día.  El peso del Tanque hace necesario, que el diseño estructural esté preparado para este peso y sus efectos.

25

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

1.13. MATRIZ - TANQUE ELEVADO - DISTRIBUCIÓN

1.13.1.

Características de Diseño

Tubería de Alimentación Tanque Elevado

= Dotación Diaria 4 Hrs. = Dotación Diaria Total

Columna y Derivaciones

1.13.2.

= Método de Hunter

En casos de sismos

 "No estético", para algunos arquitectos, no resulta compatible con su concepción del diseño.

1.13.3.

Recomendable:

En zonas donde por su ubicación topográfica, haya la seguridad de contar siempre con Ia presión requerida para su llenado durante la noche. En edificaciones, donde por razones arquitectónicas o uso de espacio no hubiere lugar para la construcción de un cisterna.

.

En edificaciones donde se coloquen inodoros de tanque bajo, los que requieren una presión mínima de 2 metros a la salida del artefacto, los inodoros con válvula flush requiere presiones de funcionamiento de 17,5 metros.

1.14. CISTERNA EQUIPO DE BOMBEO Y TANQUE ELEVADO En este sistema el agua ingresa de la red pública y son almacenadas en tanques bajos o Cisternas. Mediante un equipo de bombeo el agua es elevada hasta el tanque alto, distribuyéndose a los puntos de consumo por gravedad.

26

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Esta alternativa requiere tener la información de la Empresa de Abastecimiento, de las "presiones de servicio" horas de máximo y mínimo consumo. Normalmente se calcula el llenado del Cisterna durante horas de la noche, que es el tiempo en el que la demanda de agua del servicio público es menor y existe mayor presión en la red. Este Sistema está formado por:     



Conexión Domiciliaria Medidor Tubería de acometida a la cisterna Bombeo de Cisterna a Tanque Elevado Tanque Elevado Redes de Distribución

a) Ventajas  Se mantiene una presión constante sobre los artefactos sanitarios, conservándose mejor las griferías y accesorios.  En caso de corte de agua del servicio público, queda un abastecimiento de reserva en el Tanque Cisterna. b)

Desventajas  Se tiene que almacenar mínimo el consumo del día.  El peso del tanque hace necesario que el "diseño estructural" esté preparado para este peso y sus efectos en casos de sismos.  "No estético", para algunos arquitectos no resulta compatible con su concepción de diseño  Hay que almacenar en el Tanque Cisterna como mínimo 2/3 del Consumo de un día y disponer de un área para su instalación que quita espacio a la 27

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

capacidad de utilización productiva de la edificación. Recomendable:  En zonas donde la presión del agua no es constante y no se pueda abastecer directamente hasta los últimos pisos.  En zonas donde el abastecimiento de agua no sea continuo, y se pueda tener un volumen de reserva en el Tanque Cisterna mayor al de un día.  En edificaciones donde se coloquen "inodoros de Tanque Bajo", los que requieren una presión mínima de 2 metros a la salida del artefacto; los inodoros con válvula flush requieren presiones de funcionamiento de 17,5 metros no siendo recomendable ni factible en los últimos pisos de la edificación.

1.15. MATRIZ - TANQUE CISTERNA - BOMBA - TANQUE ELEVADO – DISTRIBUCIÓN

1.15.1.

Características de Diseño

Tubería de Alimentación tanque elevado cisterna Tanque Cisterna

= Dotación Diaria 4 Hrs. = ⅔ Dotación Diaria Total

Tanque Elevado

= ⅓ Dotación Diaria Total

Tubería de Alimentación a tanque elevado

= Volumen Tanque Elevado

Columna y Derivaciones

= Método de Hunter

1.15.2.

2 Hrs.

Cisterna y Equipos Elevadores de Presión.-

Es similar al anterior con la diferencia que no se tiene Tanque Elevado. El servicio a los artefactos sanitarios se realiza mediante "equipos elevadores de presión", tales como Hidroneumáticos, Hidroceles, Bombas de velocidad variable y otros. Esta alternativa, requiere tener la información de la Empresa de Abastecimiento, de 28

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

las presiones de servicio en horas de máximo y mínimo consumo para el cálculo de llenado del Tanque Cisterna Normalmente se calcula el llenado del Tanque Cisterna durante horas de la noche, que es el tiempo en el que la demanda de agua del servicio público es menor y existe mayor presión en la Red. Este Sistema está formado por:     

Conexión Domiciliaria Medidor Tubería de acometida a la cisterna Bombeo de Cisterna a Tanque Hidroneumático. Tanque Hidroneumático

a) Ventajas  Provee de mayor presión en los pisos superiores, en relación al Tanque Elevado. b) Desventajas  Hay que almacenar en el Tanque Cisterna como Mínimo el consumo de un día y disponer de un área para su instalación que quita espacio a la capacidad de utilización productiva de la Edificación. Recomendable:  En zonas donde la presión de agua no es constante y no se pueda abastecer directamente hasta los últimos pisos.  En zonas donde el abastecimiento no sea continuo, y se pueda tener un volumen de reserva en el Tanque Cisterna mayor al de un día.

29

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

1.16. MATRIZ - TANQUE CISTERNA - BOMBA - TANQUE HIDRONEUMATICO O HIDROCEL

1.16.1.

Características de Diseño

Tubería de Alimentación a tanque cisterna

= Dotación Diaria 4 Hrs.

Tanque Cisterna

= Dotación Diaria

Total Columna y Derivaciones

= Método de

Hunter

1.16.2.

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. Este sistema tiene la ventaja que se requieren capacidades de Cisterna y Tanque Elevado más pequeñas que en el método indirecto, lo mismo que bombas de menor capacidad.

1.17. FACTIBILIDAD DEL PROYECTO Este escenario es el que se definirá como la factibilidad a nivel de ante proyecto. La factibilidad estará definida en que si la Empresa de Abastecimiento puede "ofertar" la "demanda" del Proyecto de Instalaciones Sanitarias.

.

La oferta estará definida por los diámetros de tuberías de agua o alcantarillado frente a la edificación, de las presiones, caudales de agua y tamaños de medidor que pueda instalar.

30

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Se trata de verificar la demanda de nuestro proyecto en función de la oferta de la Empresa de Abastecimiento. 

Definiendo la Demanda La demanda estaría definida por las necesidades de agua de nuestro proyecto y la cantidad de desagües a evacuar del mismo.



Demanda del Agua La demanda de agua de nuestro proyecto queda definida por tres componentes: 1. Caudal. 2. Presión. 3. Calidad del Agua.

DECISION.Frente a esta realidad tendríamos que pensar en un sistema de Abastecimiento Indirecto como ser: “Matriz - tanque cisterna - bomba - tanque elevado – distribución” Todas estas alternativas tendremos que coordinar con el diseño arquitectónico, puesto que implican la construcción de tanques de agua y definir el Sistema más conveniente y arquitectómicamente estético.

1.18. TUBOS

1.18.1. CONCEPTO Las tuberías son un medio de conducción cerrado que sirve para transportar agua a un determinado punto, en su diseño se deberá tener en cuenta la cantidad, calidad y 31

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

presión de agua a conducir con el máximo de economía y en el momento deseado.

1.18.2. TUBERIA EN RELACION A SU USO En instalaciones Sanitarias las tuberías se usan en: a) Sistemas de Agua  Agua Fría  Agua Caliente b) Sistemas de Desague  Sanitario  Pluvial Las tuberías de agua funcionan a presión. La presión depende de diferentes factores:    

Presión de servicio en la Red Pública. Presión generada por la altura del Tanque Elevado. Presión generada por Hidroceles. Requerimiento de Artefactos Sanitarios (ejemplo: inodoro con tanque bajo, requieren 2 m de presión; inodoro con válvula flush, requieren 18 m de presión.

1.18.3. NORMAS Cuando se empezaron a producir las primeras tuberías de PVC (Policloruro de Vinilo) en el mundo, Ias únicas normas que se conocían para tubos eran las de tuberías metálicas, que las clasificaba por Esquemas o Clases (ASTM D - 1785 Esquema 40 y Esquema 80) Lógicamente; las tuberías de PVC que salieron al mercado vienen clasificadas de la misma forma y con los mismos espesores de pared. Posteriormente, los productores de tubos reconocieron que en el sistema de Esquemas para diámetros pequeños está basado en la profundidad de la rosca. A demás en este sistema, la presión de trabajo disminuye a medida que aumenta el 32

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

diámetro de tubería. Estos dos factores impulsaron a crear una base de diseño más racional para tuberías PVC. Como resultado, se obtuvo una Norma basada en la relación del diámetro del tubo y el espesor de p red, conocida con el nombre de SDR (Stándar Dimensional Ratio) o RDE (Relación Diámetro Espesor). En esta norma (ASTM - D - 2241), la presión de trabajo permitida para una tubería de un SDR dado es constante, independientemente del diámetro de la misma. La norma está basada en la fórmula ISO (Internacional Standars Organization) en la cual se tiene:

2T =R−1 P

R

¿

D e

Donde: T = Tensión de tracción de trabajo del material (Kg/cm') P = Presión Hidrostática permitida en (Kg/cm') R = Relación de diámetro espesor D = Diámetro Extenor en (mm) e = Espesor de pared en (mm)

Se adjunta Tabla Nº 1 de Normas para Tuberías PVC.

33

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Tabla Nº 1 NORMAS PARA TUBERIAS PVC NORMA ASTM D-1785

CLASIFICACIÓN

PRESIÓN DE TRABAJO (KG/CM²)

ESQUEMA Esquema 40 PVC Esquema 80 PVC

}

Tipo

1

GRADO 1

OBSERVACIONES

Es DIFERENTE para cada Diámetro

La presión de trabajo disminuye

Ø2" 19,69 Kg/cm²

a medida que aumenta el

Ø4" 15,47 Kg/cm²

Diámetro.

Ø6" 12,66 Kg/cm²

Para Diámetros Pequeños está basado en la profundidad de la rosca.

ASTM D-2241

SDR(Relación Diámetro-Espesor)

La

SDR 21

PERMITIDA para una tubería de un

SDR 26

SDR

SDR 32,5 SDR 41 SDR 64

NB 213-77

PVC-TIPO

1

PRESIÓN dado

es

DE

TRABAJO

CONSTANTE

Se basa en la Norma ISO y cuya fórmula es:

e

INDEPENDIENTE del Diámetro.

GRADO 1

2T =R−1 P R

CLASE

Clasifica las Tuberías por

Adopta el BS-3505 de las

Clase 6

PRESIONES DE TRABAJO y es

Normas Británicas.

Clase9

independiente del Diámetro

Clase 12

PVC-TIPO

Clase15

GRADO 1

1

Ø2"

¿

D e

Ø4" Clase 12 PVC TIPO 1 GRADO 1 Ø6"

(12,66 Kg/cm²)

Referencia: ASTM = American Society for Testing and Materials BS = British Standardization ISO

= Intemational Standards Organization

NB = Norma Boliviana PVC

= Policloruro de Vinilo

1.19. TUBERÍAS DE AGUA El uso de una u otra clase de tubería está en función de la presión a la que va a trabajar el sistema de Tuberías de la Edificación que estamos proyectando o construyendo. En nuestro medio, los diámetros más usados son:

34

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

DIÁMETROS DE TUBERÍAS DE AGUA DIÁMETROS DE TUBERIAS DE AGUA (PULG.) 1/2" 3/4" 1" 1 1/2" 2"

1.20. TUBERÍAS DE DESAGÜE En general las tuberías de desagüe no trabajan a presión. Las condiciones normales de diseño y cálculo consideran que estas trabajen máximo a 75% de tubo lleno. Por esta razón las tuberías de desagüe no corresponden a la Clasificación de las tuberías de agua.En el caso de utilizar equipos de Bombeo, las tuberías de impulsión se diseñan bajo los lineamientos de una tubería de agua. En nuestro medio, los diámetros más usados son: DIÁMETROS DE TUBERÍAS DE DESAGUE DIÁMETROS DE TUBERIAS DE AGUA (PULG.)

1 1/2" 2" 2 1/2" 3" 4" 6" 8"

1.21. TUBERÍAS

MÁS

USADAS

EN

INSTALACIONES

SANITARIAS En Agua: 

Tuberías de PVC, con uniones de pegamento o roscadas y de termofusión



(especialmente para agua caliente). Tuberías de Fierro Galvanizado (F.G.) 35

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

En Desagüe 

Tuberías de PVC para desagüe con uniones pegadas o uniones de goma.



En nuestro medio existe la práctica de utilizar tubería de PVC. Esquema 40 para el desague sanitario y CIase 9 para ventilación.

1.21.1.

SELECCIÓN

DEL

MATERIAL En la selección de los materiales para tuberías y accesorios, deben tenerse en cuenta los siguientes factores: 

Cortos de inversión y mantenimiento.



Resistencia contra la corrosión e incrustación.



Resistencia a esfuerzo mecánico, tanto externo como internos.



Características del comportamiento hidráulico del Proyecto (presiones de trabajo. golpe da ariete, etc.).



Condiciones de instalación adecuadas.



Factibilidad económica.



Vida útil de acuerdo a la previsión del proyecto.

En la tabla Nº4.2 se indican a manera de referencia las ventajas y desventajas que presentan los distintos materiales con que son fabricadas las tuberías de agua.

36

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

TABLA Nº 2

CARACTERISTICAS DE LAS TUBERIAS PARA AGUA MATERIAL

DIÁMETRO LONGITUD

VENTAJAS

Hierro Galvanizado ø1/2" a ø4" 6 m de longitud

Cobre

Longitudes comerciales 6,0 m, en tubos corrientes y 18,0 m. en tubos flexibles; también se encuentran en rollos de 10 a 30 m. de longitud. Según Norma Boliviana NB

PVC (Cloruro

213-77

Diámetros

de Polivinilo)

½hasta

ø12",

de

ø

aunque

es

aconsejable su uso hasta ø 2", longitud 5,0 m.

DESVENTAJAS

Es un producto comercial de fácil adquisición en el Mercado. Su protección galvánica evita la corrosión del hierro. Posibilidad de encontrar en el mercado accesorios, codos, tees, conexiones, piezas especiales y válvulas Simplicidad del empalme, tipo rosca. Costo relativamente bajo. Durabilidad que llego a 50 años por término medio Bajo coeficiente de fricción que permite conducción de mayores caudales. Maleabilidad del material que permite cambios de dirección sin empleo de accesorios.

Posibilidad de que se originen incrustaciones si el agua es dura. Dificultad para identificar los tubos rajados o fisurados. Relativa durabilidad.

Peso liviano. Coeficiente de rugosidad muy bajo que no se modifica con el tiempo porque no es susceptible a la corrosión ni incrustación Las pérdidas de carga por escurrimiento son bajas con relación a los otros materiales. Es un aislador excelente, no es afectado por la corrosión electrolítica.

No es fácil detectar fisuras o rajaduras a menos que se someta a presión hidráulica. Es susceptible a los golpes. Requiere de un manipuleo cuidadoso.

Costo inicial elevado por unidad de longitud. Oferta muy limitado en el mercado. Carencia de mano de obra.

1.22. SISTEMAS DE UNIÓN DE TUBERÍA PVC Los sistemas de unión utilizados para tubería PVC son fundamentalmente tres:

A. Unión con anillo de goma B. Unión soldable C. Unión rosca

37

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

A. UNIÓN CON ANILLO DE GOMA (JUNTA RÁPIDA) También conocida como junta elástica, este sistema de unión ha demostrado grandes ventajas en su utilización, debido a la facilidad de montaje y gran confiabilidad en su funcionamiento. Toda Tubería Hidráulica se suministra en el extremo liso con un bisel de aproximadamente 15 grados. Tuberías que han sido cortadas en obra deben biselarse; empleando para este trabajo una lima o escofina. La conexión de un tubo a otro se efectúa insertando el extremo biselado a la campana con goma del otro tubo. PROCEDIMIENTO: Para obtener una inserción correcta deberán seguirse al pie de la letra las siguientes recomendaciones. 1. Antes de efectuar la inserción, deberán limpiarse tanto la campana como el extremo biselado del otro tubo con un trapo limpio y seco.

38

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

2. Tome la medida de la campana y marque esta medida en el extremo biselado del otro tubo, esto con el fin de verificar la profundidad de inserción.

3. Sobre el extremo biselado del tubo se aplica una capa de lubricante de aproximadamente 1 mm de espesor.

4. Se inserta el extremo biselado en la campana del tubo, girando levemente y haciendo presión hada adentro.

39

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

5. Se debe tener cuidado de que la inserción no se haga hasta el fondo de la campana ya que la unión opera también como junta de dilatación. Así también se deberá retirar el exceso de adhesivo de la superficie de la unión.

6. Es conveniente que las uniones se hagan con dos operarios o más (dependiendo del diámetro del tubo), con el objeto de que mientras uno sostiene el extremo del tubo con campana, el otro u otros efectúen la inserción a la campana cuidando la alineación del tubo. RECOMENDACIONES: 

Es de suma importancia observar que los tubos se inserten de forma recta



cuidando la alineación. El lubricante en ningún caso será derivado de petróleo, utilice solamente lubricantes vegetales. 40

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO



Cuidar de que el extremo del tubo este con corte a escuadra y biselado; el no tener bisel implica la dislocación del anillo de goma insertado en la campana del otro tubo.

La tubería debe instalarse de tal manera, que las campanas queden dirigidas pendiente arriba o contrarias a la dirección del flujo.

CONSUMO APROXIMADO DE PASTA LUBRICANTE POR TUBO A UNIR (EXPRESADO EN GRAMOS) DIAM. NOMINAL

RENDIMIENTO POR TUBO

Pulg. 2" 3"

Grs. 8,80 11,00

4"

14,70

6"

22,22

8"

33,33

B. UNIÓN SOLDABLE Con pegamento solvente; esta unión consiste en la unión de dos tubos, mediante un pegamento que disuelve lentamente las paredes de ambas superficies a unir, produciéndose una verdadera soldadura en frio. Esta unión es muy segura, pero se requiere de mano de obra calificada y de ciertas condiciones especiales de trabajo, especialmente cuando se aplica en superficies grandes como tubos superiores a 3" pulgadas. PROCEDIMIENTO:

41

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

1. Corte de los tubos; se corta el tubo a escuadra usando para este fin una sierra o serrucho de diente fino, y se eliminan las re barbas por dentro y por fuera.

2. Refrentado; una vez efectuado el corte del tubo, se procede al refrentado, para limpiar las rebabas que quedaron del corte.

3. Límpíeza; las partes que se van a unir se frotan con un paño limpio y seco impregnado de limpiador, a fin de eliminar todo rastro de grasa o cualquier otra impureza. DE ESTA OPERACIÓN VA A DEPENDER MUCHO LA EFECTIVIDAD DE LA UNIÓN.

4. Marcado; se toma la medida de la profundidad de la campana, esta medida se marca en el extremo del tubo, esto con el fin de verificar la profundidad de inserción. 5. Aplicación del pegamento; se aplica con una brocha primero en la campana y solamente a un tercio de su longitud, y al extremo biselado del otro tubo, la longitud de la campana. La brocha debe estar siempre en buen estado, libre de residuos de pegamento seco; para este fin se recomienda el uso del limpiador. Se recomienda usar una brocha que sea la mitad del diámetro del tubo.

42

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Que dos operarios o más apliquen el pegamento cuando se trate de diámetros grandes. Mientras no se use el pegamento y limpiador; los recipientes deben mantenerse cerrados, a fin de evitar que se evapore el solvente. 6. Inserción; se introduce la espiga biselada en la campana con un movimiento firme y parejo, la marca sobre la espiga indica la distancia introducida, se procede a girarlo un cuarto de vuelta para distribuir mejor el pegamento. Esta operación debe realizarse lo más rápidamente posible, porque el pegamento que se usa es de secado rápido, una operación lenta implica un deficiente soldadura. Se recomienda que la operación desde la aplicación del pegamento y la inserción no dure más de 1 minuto. 7. Eliminación del pegamento excedente; una unión correctamente realizada, mostrará un cordón de pegamento alrededor del perímetro del borde de la unión, el cual debe limpiarse de inmediato, así como cualquier mancha que quede sobre o dentro del tubo o accesorio. La falta de este cuidado causa comúnmente problemas en las uniones soldadas. 8. Tiempo de secado; se recomienda no mover las piezas soldadas durante los tiempos indicados, en relación con la temperatura del ambiente. De 15 a 20 grados centígrados 30 minutos sin mover. De 5 a15 grados centígrados 1 hora sin mover. De -7 a 5 grados centígrados a 2 horas sin mover.

9. Colocación en zanja de la tubería; transcurrido el tiempo de endurecimiento, se puede colocar cuidadosamente la tubería dentro de la zanja, serpenteándola con objeto de absorber contracciones y dilataciones. En diámetros grandes, esto se logra con cuplas de dilatación colocadas a distancias convenientes.

43

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

10. Prueba de presión; la tubería se tapa parcialmente a fin de evitar problemas antes o durante la prueba de presión. Dicha prueba debe llevarse a cabo no menos de 24 horas después de haber terminado la soldadura. Cualquier fuga en la unión, implica cortar la tubería y rehacer la unión. RECOMENDACIONES: 

Pruebe la unión entre espiga y campana, debe penetrar fácilmente 1/3 de la

  

longitud de la campana; luego ajustará diámetro con diámetro. No hacer una unión si la tubería o accesorios están húmedos. No trabajar bajo la lluvia o lugares de mucha humedad. Después de cada unión, el pegamento y limpiador deberán cerrarse para evitar la



evaporación del solvente. No añada solvente o algún diluyente al pegamento, son incompatibles; si el



pegamento está gelatinoso utilice pegamento nuevo. La tubería debe instalarse de tal manera que las campanas queden dirigidas



arriba o contrarias a la dirección del flujo. No se exceda en la aplicación del pegamento, el exceso implica el retardo en el



secado. Limpiar de inmediato el exceso de pegamento para evitar que su acción química actúe sobre la superficie en contacto. TABLA DE CONSUMO DE PEGAMENTO Y LIMPIADOR (Expresado en gramos por tubo a unir) LÍNEA HIDRÁULICA DIÁMETRO

PEGAMENTO

SOL. LIMPIAD.

1/2"

3.30

1.65

3/4"

4.40

2.00

1"

6.00

3.00

1 1/4"

7.50

3.75

44

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

1 1/2"

9.00

4.25

2"

10.50

5.25

2 1/2"

16.15

8.08

3"

22.10

11.05

4"

34.00

16.00

6"

71.43

35.50

8"

100.00

50.00

1 1/2"

5.10

2.55

2"

7.65

3.83

3"

12.75

6.38

4"

16.15

8.08

UNIÓN ROSCA Se recomienda este tipo de unión para tubería hasta 2" pulgadas, con espesores de pared gruesos pero que trabajan a la mitad de su presión especificada, comparando con el sistema de unión soldable. MATERIALES NECESARIOS:    

Sierra o serrucho de diente fino Prensa Tarraja para tubería P.V.C. Cinta teflón.

PROCEDIMIENTO:

45

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

1. Los extremos de los tubos deben de estar con cortes a escuadra y exentos de rebarbas. 2. Fijar el tubo en la prensa, evitando el exceso de presión, que puede causar la deformación del tubo y en consecuencia el defecto de la rosca. 3. Para hacer una rosca perfecta, es recomendable preparar tarugos de madera con los diámetros correspondientes al diámetro interno del tubo; este tarugo introducido en el interior del tubo y en el punto donde actúa la presión de la tarraja, sirve para evitar la deformación del tubo. 4. Encaje la tarraja por el lado de la guía en la punta del tubo, haga una ligera presión en la tarraja girando una vuelta entera para la derecha y media vuelta para la izquierda. Repita esta operación hasta lograr la rosca deseada, siempre manteniendo la tarraja perpendicular al tubo. 5. Para garantizar una buena unión y evitar el debilitamiento del tubo, la longitud de la rosca debe ser ligeramente menor que la longitud de la rosca interna del accesorio. 6. Limpie la rosca y aplique cinta teflón para una mejor adherencia e impermeabilidad de unión. RECOMENDACIONES:  

No se exceda en la rosca del tubo. El ajustado del tubo con el accesorio debe ser manual, y una vuelta más con



la llave es suficiente. Nunca utilice pita impregnada con pintura para sellar la unión, ni se exceda en



la aplicación de la cinta teflón, 4 a 5 vueltas es lo necesario. Se debe evitar instalaciones expuestas al sol, la intemperie y atracciones mecánicas.

1.23. GRIFOS, LLAVES Y VÁLVULAS Los grifos, válvulas y llaves de paso son controles de flujo que se utilizan en las redes interiores para: detener, regular y permitir el paso del agua. 46

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

En todos los grifos, llaves y válvulas los principios de diseño, construcción y funcionamiento son semejantes entre sí. La diferencia es que: Los grifos se colocan en los puntos finales de la instalación como son la descarga sobre artefactos como lavaderos; lavamanos, inodoros, orinales, duchas; etc. Las llaves comunican y controlan el flujo en la red por zonas como pueden ser las llaves de Globo, de Compuerta, de Corte. Las válvulas sirven para elevar la presión, controlar y dar regularidad a la instalación; pueden ser de: retención, de alivio o seguridad, reductora de presión, de fluxómetro; etc. A continuación veremos en el cuadro la clasificación de cada una de ellas:

TABLA N° 3

CLASIFICACIÓN DESCRIPCIÓN

GRIFOS

CLASIFICACIÓN

Individuales De compresión

CARACTERÍSTICAS     

Horizontales o de pared Verticales Horizontales o de pared Verticales Auto cerrantes

Con surtidor común

LLAVES

VÁLVULAS

Mezcladores  Incorporación  Corte  Globo  Diafragma  Compuerta o cortina  Check o retención  Reducción de presión  Fluxómetro  Seguridad o alivio

47

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO



Flotador

1. GRIFOS Son accesorios que se colocan en los puntos donde se descarga el agua en una instalación interior. El material es latón o bronce corriente; en las habitaciones, cocinas y cuartos de baño casi siempre son niquelados o cromados. En buenos acabados la capa de níquel sirve base para el cromado. Son de suma importancia su funcionamiento y su estética. Todos los grifos son aparatos delicados que deben responder a muchas condiciones de funcionamiento como son: 

Cuando estén totalmente abiertos sin destruir la vena líquida, deben dejar fluir

 

libremente el agua. Adaptarse bien a la presión del sistema. Ser de fácil desmonte para no causar ninguna vibración en la tubería (golpe



de ariete). Originar lo menos posible, pérdidas de carga.

La grifería se escoge según su funcionamiento y el servicio que va a prestar. Se construyen en diámetros de 1/8, 1/4, 3/8, 1/2, 3/4 Y 1 pulgada. Según la Tabla N°7.1 los grifos se dividen en tres clases: 1. Individuales 2. De comprensión 3. Mezcladores Estos grifos son muy utilizados en cocinas, lavaderos, patios, lavamanos, riegos y duchas. 1.1 Grifos Individuales 48

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Entre estos grifos encontramos los de pared, con accionamiento manual giratorio muy utilizado para lavaderos y patios. Los grifos verticales pueden ser manuales o autocerrantes, muy utilizado para bañeras, lavamanos y cocinas. a) Grifos de pared Entre los grifos de pared existen muchos modelos, con manecilla de cruceta, en T, nariz circular, hexagonal con adaptador para manguera y ducha, conexión con rosca hembra y macho, con distintas boquillas, husillo ascendente y no ascendente. El funcionamiento de estos aparatos es común a todos, lo único que varía es la forma exterior. b) Grifos Verticales El funcionamiento de un grifo vertical es igual al anterior, con la diferencia de que la entrada del agua se hace vertical y no horizontal. Entre los grifos verticales existen muchos modelos, estos son más utilizados que los de pared para los lavamanos; los hay de manecilla de cruceta; de cuatro bolas y de palanca; con surtidos curvo, recto, redondo, etc. también los hay con rosca hembra y macho. 1.2.

Grifos de Compresión

Estos grifos son actualmente los más usados para lavamanos y especialmente para tinas de baño. Pueden ser de pared y verticales. Existen grifos de tipo compresivo muy similar a los comunes, y son los que cierran solos, llamados autocerrantes. Funcionan cuando se aprieta un botón (o palanca), dejando fluir el agua hasta que se cierran automáticamente cuando ha pasado por ellos un determinado caudal ya fijo.

49

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Se usan mucho en lavamanos de hoteles. Su propósito es evitar el desperdicio del agua, pues entregan determinado volumen de agua. 1.3.

Grifos Mezcladores

Estos grifos consisten en suministrar el agua por un surtidor común. Combinan el agua fría y caliente por una cámara mezcladora. La temperatura se gradúa manualmente por los grifos a voluntad del usuario. El grifo del agua fría se instala a la derecha y el grifo del agua caliente a la izquierda y estos son del tipo compresión. Los grifos mezcladores son utilizados en lavamanos y vertederos de cocina y, apenas difieren en su apariencia externa. Generalmente viene el conjunto: grifos, mezclador y tapa para desaguar el lavamanos. 2. LLAVES Las llaves son accesorios utilizados para controlar el paso del flujo e interconectar partes de la Red. Existen llaves para regular el flujo como son las de globo; para permanecer totalmente abiertas o cerrados como son las llaves de paso directo, de cortina, de corte, de incorporación, etc. Las llaves pueden ser separadas automática o manualmente. Su tamaño varía de acuerdo con el diámetro de la tubería donde se va a instalar. Se construyen para baja y alta presión, según el servicio que van a prestar. Las llaves se pueden instalar con rosca, bridas y con soldadura, dependiendo de su material y el de la tubería donde se va a instalar. Entre las diferentes llaves encontramos las de:  

Incorporación Corte 50

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

  

2.1.

Globo Diafragma Compuerta o Cortina

Llave de Globo

Este tipo de llave regula el flujo, por medio de un dispositivo de cierre. Consta como toda llave de un cuerpo y un vástago con un volante de accionamiento. Esta llave se instala de tal manera que el flujo del agua entre hacia arriba por el orificio del tabique central. El recorrido de fluido de extremo a extremo representa una pérdida de carga considerable, que depende del diámetro de la llave. El caudal es graduable según el número de vueltas, es decir, si se requieren cuatro vueltas para abrirla totalmente, una vuelta permite el paso del 25% del caudal total. Se unen por medio de roscas o bridas en las tuberías de hierro galvanizado y a cero, por el método de soldadura en las tuberías de cobre. Las llaves de globo pueden ser de baja y de alta presión según su forma y característica de construcción se fabrican de rosca hembra o macho. Pueden ser de paso recto o de paso angular. En las de paso recto el paso del flujo se efectúa a 180º, de angular es a 90º. Se construyen en acero fundido y bronce. Las de acero resisten una presión de 800 psi (56 kg/cm²) y generalmente son de 2 a 12 pulgadas. Las de bronce generalmente son de 1/8 a 3 pulgadas y resisten presiones hasta 125 psi (8,8 kg/cm²). 2.2.

Llave de compuerta o de cortina

Esta llave está diseñada para permanecer totalmente abierta o totalmente cerrada, por lo cual también recibe el nombre de paso directo. No funcionan como llaves reguladoras de flujo como son las de globo. El paso del flujo es en línea recta produciendo una pérdida de carga mínima a través de la llave. 51

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

La compuerta es accionada por el vástago. Cuando está cerrada, la retención del flujo actúa perpendicularmente en la compuerta. Estas llaves se construyen con sus extremos para instalarse a la tubería con rosca, flanges o soldadura. Se hacen de los mismos materiales que las de globo.     2.3.

Acero fundido con presión de 1500 a 150 psi Bronce con presión de 500 a 125 psi. También en aluminio y acero. Existen muchos modelos generalmente se diferencian por el vástago. Llave de Diafragma de Paso

Estas llaves son similares a las de globo, son reguladoras de flujo y solamente las hay de paso directo. Su funcionamiento es por estrangulación. Las de globo cierran el paso del flujo por medio de un disco operado por el vástago, en las de diafragma el disco se reemplaza por un diafragma de plástico fluorinado o de caucho reforzado muy flexible que baja hasta el asiento de la llave operado por el vástago provocando el estrangulamiento del fluido. Se construyen de hierro fundido, galvanizado, bronce, aluminio, polietileno, P.V.C., en diámetros de 1/4 hasta 1 1/2 pulgadas para presiones de 9, 10, 12 Y 14 kg/cm². Se fabrican con racores y contra bridas; también con roscas hembras para recibir tubería roscada o con bridas. 3. VÁLVULAS

52

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Son accesorios que controlan a la vez protegen partes de la red y artefactos sanitarios. Son dispositivos mecánicos que se pueden operar manual o automáticamente. Entre estas válvulas encontramos las de cheque o retención que evitan el regreso del agua por tubería, la reductora de presión, que controla el exceso de esta, la de fluxómetro que controla la descarga del agua en el artefacto sanitario, la de seguridad o alivio que se instala en los calentadores, y la de flotador para tanques elevados.

3.1 Válvula Check o de Retención Estas válvulas se emplean para impedir el regreso del agua por la tubería instalada, permitiendo solamente el paso de ésta en un solo sentido. Para su instalación debe observarse el sentido de la flecha marcada en el cuerpo de la válvula colocándola de tal manera que el flujo y la flecha coincidan. Se construyen para unir con rosca o con flanges. Se fabrican de varias clases de materiales, como son: acero forjado, bronce, hierro fundido y latón. Entre las válvulas check existen varios modelos a saber: verticales para colocarlas en este sentido; horizontales y de ángulo.

53

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

3.2.

Válvulas Reductoras de Presión

La máxima presión que debe existir en las redes interiores es de 60 psi (42 metros columna de agua), cuando se sobrepasa esta presión se deben instalar válvulas reductoras de presión para prevenir daños que se pueden ocasionar en las redes. Según el tipo de instalación interior existen dos formas típicas que pueden presentar una presión mayor 60 psi.

3.3.

Válvula de Pie

Llamadas también "válvulas de succión", son instaladas en la extremidad inferior de las tuberías de succión a objeto de mantener la bomba continuamente cebada. Generalmente están unidas a una criba o rejilla de protección. 3.4.

Válvula de Flotador

Se utilizan para controlar el nivel máximo del agua dentro de un tanque, éste puede ser elevado, intermedio o bajo, y también para tanques de inodoros. Cuando el agua alcanza el nivel deseado, un empaque de cuero o caucho sintético montado en una especie de émbolo, tapa la salida del agua.

54

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Se fabrican en diámetros de ø ½ y ø ¾ de pulgada, para inodoros y en diámetros mayores para tanques. También existen flotadores de eje vertical utilizados cuando hay bombas que son capaces de accionar interruptores que encienden o apagan las bombas. Estas válvulas se fabrican en bronce.

1.24.

MICROMEDICIÓN:

SELECCIÓN,

CALIBRACIÓN

Y

MANTENIMIENTO INTRODUCCIÓN Los medidores de agua constituyen sin duda alguna la mejor manera de lograr una utilización racional de los sistemas de abastecimiento de agua potable. Además de permitir la cobranza justa y equitativa de los servicios, facilitan el control de los usuarios que hacen mal uso de los mismos. Últimamente se ha logrado un gran avance tecnológico en el campo de los medidores, el cual se ve reflejado en la fabricación de unidades de características muy diferentes a las de los modelos convencionales.

1.24.1. TÉRMINOS BÁSICOS En la nomenclatura del sistema comercial existen algunos términos de frecuente empleo en la actividad cuyo significado es necesario precisar para su correcto entendimiento. Usuario o Consumidor.- Es todo predio destinado a vivienda, industria, comercio, servicios o usos especiales, que utiliza o precisa los servicios de agua y/o alcantarillado suministrados por la Empresa de Abastecimiento. Predio o Inmueble.- Es un lote de terreno con o sin edificación. Por edificación ha de entenderse toda construcción independiente con una o varias entradas, separada 55

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

de otras por paredes exteriores y cubierto por un techo y constituida por un conjunto de espacios o unidades destinadas a diferentes usos (ejemplo: una casa, un edificio de apartamentos o de oficinas, un hospital, una escuela, una fábrica). Suscriptor o Abonado.- Es la persona natural o jurídica que suscribe un contrato con la Empresa de Abastecimiento para la prestación de los servicios, a un predio, o una figura como responsable (propietario, poseedor, representante legal) ante ella. Usuario Activo.- Es aquel suscriptor o usuario real a quien se le están prestando y facturando los servicios normalmente. Unidad de Vivienda.- Es un concepto de mucho interés para el Sistema Comercial porque prácticamente cada una de ellas equivale a una unidad de Consumo. Se entiende por unidad de vivienda a un lugar estructuralmente separado e independiente, ocupado o destinado a ser ocupado por una o varias personas. (Casa, apartamento de un edificio, un cuarto o un grupo de cuartos). Unidad de Consumo.-

Es un albergue (vivienda, edificio industrial, edificio

comercial, edificio público, local) común para uno o varios hogares pertenecientes a una unidad de vivienda, para una colectividad (hospital, cuartel, escuela, etc.).

1.24.2. TIPO DE USUARIOS El estudio del Mercado consumidor como factor indispensable para conseguir la satisfacción de las necesidades de servicios de las comunidades y el máximo rendimiento económico de los servicios de agua potable y alcantarillado disponibles, exige información de tipo estadístico, que permita el amplio conocimiento de los usuarios y de su comportamiento con el mayor detalle posible. Según el uso del servicio 1. Domésticos (Residenciales)

56

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

El Servicio Doméstico o Residencial, es el destinado para uso en viviendas y no es utilizado con fines de lucro.  Casa independiente  Apartamento  Edificio de departamentos  Conjunto habitacional 2. Comerciales Servicio comercial es el que se presta a predios en donde se desarrollan actividades comerciales, sin transformación de productos.  Tiendas, supermercados  Depósitos comerciales  Bancos comerciales, compañías de seguros  Edificios de oficinas  Hoteles, pensiones  Restaurantes, bares discotecas  Teatros, salas de espectáculos  Clínicas y hospitales privados  Puestos de combustibles, aparcamientos  Colegios y universidades privadas  Establecimientos de servicio de transporte  Asociaciones y clubes sociales 3. Industriales Servicio Industrial es el que se destina a predios en donde se desarrollan operaciones dirigidas a la obtención, transformación o transporte de una o varias materias primas.  Fábricas  Lavanderías  Estaciones de servicio de levado de carros  Talleres de producción  Plantas industriales, industrias metalúrgicas  Laboratorios farmacéuticos  Mataderos  Huertos 4. Públicos (oficiales) 57

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Servicio público es el que se presta a predios de entidades de derecho público, del orden nacional.  Edificios y oficinas de gobierno  Hospitales y centros de salud del Estado  Cuartales, cárceles  Parques, cementerios 5. Especiales Servicio Especial es el que se presta a predios de entidades de servicios gratuitos y de beneficencia.  Asilos  Iglesias, conventos  Organizaciones con fines filantrópicos  Piletas públicas, fuentes ornamentales 6. Temporales Servicio Temporal es el que se suministra a algunos predios, condicionado a una duración determinada y sin carácter permanente.  

Circos, ferias Obras de construcción

1.24.3. INSTALACIÓN DOMICILIARIA El agua se conduce de la tubería matriz a la vivienda por un ramal llamado instalación domiciliaria o acometida, que va desde la tubería de abastecimiento público hasta el medidor de consumo o hidrómetro. Toda vivienda tiene su propia tubería de acometida, cuya conexión con la tubería pública es ejecutada, con una pieza especial llamada inserción; después de esta conexión sigue una serie de accesorios que conducen hasta el medidor instalados a cargo de la Empresa de Abastecimiento.

58

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

La instalación desde el medidor hacia adentro es responsabilidad del dueño o propietario de la edificación (vivienda), y se denomina Instalación Interior.

1.24.4. ACCESORIOS DE UNA INSTALACIÓN DOMICILIARIA     

Inserción Niple Llave o Registro de Corte Uniones Registro o llave de Paso

1.24.5. LOCALIZACIÓN DEL MEDIDOR Básicamente se puede instalar los medidores de tres maneras: A. INSTALACIÓN EN VÍA PÚBLICA (ACERA) Ventajas:     

Existe facilidad de lectura Facilita el corte Disminución de índices de lectura no efectuada Facilita remplazo del medidor Dificulta el manipuleo del medidor por el usuario Desventajas:

  

Mayor costo de instalación Mayor costo de mantenimiento Facilidad de robo del medidor

59

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

B. INSTALACIÓN EN EL INTERIOR DEL PREDIO Ventajas:   

Menor costo de instalación Menor costo de mantenimiento Permite un contacto entre el lector - usuario Desventajas:

   

Mayor número de lecturas no efectuadas Facilidad para ejecución de desvió fraudulento Mayor dificultad para el corte Mayor costo de lectura

60

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

C. INSTALACIÓN EN LA PARED FRONTAL AL PREDIO Ventajas:   

Lectura más fácil Dificulta desvíos fraudulentos Facilidad de mantenimiento Desventajas:

 

Mayor costo de instalación. Las fugas en el medidor pueden afectar la estabilidad de la pared y del predio.

61

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

1 Observaciones Cuando se instala el medidor en la acera, se recomienda: 

Instalar el medidor próximo al muro divisorio, reduciéndose el número de cajas de protección dañadas o lectura no efectuada, debido a vehículos en la acera. Es preciso que la caja de protección quede a 30 cm del muro divisorio. 62

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO



Localizar siempre el medidor al Iado de la puerta principal del predio.

1.25. CAJAS DE PROTECCIÓN El medidor es un aparato de precisión, y por tanto, debe ser protegido adecuadamente. Las partes internas del medidor como regla general son de material plástico y si es sometido a temperaturas elevadas se deforma llegando el medidor al colapso.

Los fabricantes recomiendan que el aparato trabaje con temperaturas inferiores a 40° C. Si el medidor quedara expuesto directamente a los rayos solares, algunas de sus piezas podrán trabajar con temperaturas superiores a las recomendadas ocasionando su deformación. Se debe tener en cuenta que el vidrio o plástico que protege la esfera funciona como lente multiplicador del calor.

.

Se debe construir cajas de protección, tales, que su tamaño, forma y peso de la tapa permitan la lectura el mantenimiento con el mínimo esfuerzo. Otro aspecto es que el protector y su tapa deben tener una dimensión tal, que permita el remplazo del medidor sin necesidad de destruirlo. 63

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

1.26.

ARTEFACTOS SANITARIOS

La selección de artefactos está en función del tipo de uso en cuanto a que el artefacto de baño sea de uso privado o público. Los inodoros, lavamanos, duchas, tinas, urinarios, que son de uso más frecuente tienen puntos de conexión de agua de ø 1/2" y requieren una presión de 2 m.c.a. Artefactos sanitarios como los inodoros y urinarios pueden ser instalados con el sistema de válvula fluxométrica que requiere presiones del orden de 10 m.c.a. y requieren puntos de conexión de ø1/4" – 1 1/2". Por lo tanto es importante definir los tipos de artefactos a usar, puesto que los requerimientos del Sistema de Agua dependerán de ello, en cuanto a presiones y diámetros mínimos de las tuberías. En la Tabla 4, se indican las Cotas Altura de instalación, de salida de agua y desagüe de artefactos sanitarios de uso más común. Tabla Nº 1.4 COTAS Y ALTURAS DE INSTALACION DE SALIDA DE AGUA Y DESAGUE DE ARTEFACTOS SANIRARIOS DE U SO MÁS COMUN N º

ARTEFACTO SANITARIO

ALTURA DE INSTALACION DEL ARTEFACTO SNPT

PUNTO DE AGUA SNPT

PUNTO DE DESAGUE

1

Inodoro tanque bajo (Loza)

---

0.20 m

0.30 muro

2

Inodoro tanque alto (Loza)

Tanque (1.90 m)

1.85 m

0.45 muro

3

Inodoro tanque bajo (Granito)

---

0.20 m

0.25 muro

4

Inodoro con Fluxómetro

---

s/indicació

s/indicació

n

n

5

Lavatorio (Loza)

0.80 m

0.60 m

0.55 SNPT

6

Lavadero de ropa (Granito)

0.85 m

1.10 m

0.45 SNPT

64

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

7

Lavadero

de

cocina

(Mezcladora

0.90 m

1.10 m

0.55 SNPT

de

cocina

(Mezcladora

0.90 m

0.60 m

0.55 SNPT

pared) 8

Lavadero mueble)

9

Lavadero de cocina (Grifo simple)

0.90 m

1.20 m

0.55 SNPT

1

Ducha simple

Llave (1.00 m)

1.90 m

0.35 muro

Tina

---

---

3” muro

Lave mezcladora ducha-tina

Llaves (1.00 m)

1.90 m

---

Pico para llenado de tina

0.60 m

0.60 m

---

Bidet

---

0.20 m

7” muro

Urinario de pared (Loza)

0.60 m

1.00 m

0.30 SNPT

Urinario corrido

Variable

1.10 m

variable

0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6

1.27.

DISEÑO GEOMÉTRICO  

Preparar "Planos de Planta" para diseño de Instalaciones. El Plano Básico es el "Plano de Planta de Arquitectura" con el Equipamiento



Sanitario. Ubicar en el Plano de Diseño de Instalaciones, los elementos estructurales



importantes como: Vigas, Columnas y Cimientos. Ubicados los elementos estructurales y los detalles de Arquitectura (puertas,



ventanas, duetos de luz) estudiar recorridos de Tuberías. Implementar Ductos o Shafts, en edificios mayores a 4 pisos, que contenga:

65

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

 Tuberías de Agua Fría, Aducción al Tanque Elevado, Impulsión, Agua Caliente, Incendio, Desagüe, Ventilación y Pluviales, debiendo haber una distancia entre sus generatrices de 10 cm. ó más.  Tuberías con registros o puertas que permitan su acceso.  Deben de sujetarse en su recorrido vertical con soportes metálicos  

adecuados. Compatibilidad con Estructuras  En lo posible evitar paso de estructuras, en caso necesario coordinar. Compatibilidad con Arquitectura.  Puertas, ventanas, ductos de luz, cambios de niveles y otros detalles por lo que es importante un estudio detallado de la Arquitectura.

1.28. INSTALACIÓN DE VÁLVULAS EN CUARTOS DE BAÑO Las válvulas deben instalarse de modo tal que sea fácil su operación y también que sea posible su cambio y remoción. El empotrar la válvula impide cualquier tipo de cambio, que no signifique dañar la pared o piso donde este instalada. Es importante que al instalarla no este empotrada. Además se debe instalar de modo que se pueda hace su cambio. La especificación técnica de la instalación de una válvula es: 

Las válvulas deben de instalarse entre dos uniones universales cuando la Red



de Agua este empotrada en paredes o pisos. Los accesorios necesarios para una correcta instalación de válvula se detallan en el esquema junto (Ver Fig. 9.16)

Debiendo instalarse en el siguiente orden: 1º Copla ø½" 2º Niple ø½" 3º Unión Universal 4º Niple de ø½" x 2" 5º Válvula de paso ø½"

66

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

1.29.

BOMBEO

1.29.1.

DEFINICIÓN

Los sistemas por Bombeo son empleados para conducir agua desde una cota inferior a una superior. Las principales aplicaciones de bombas en sistemas de Abastecimiento de agua a pequeñas comunidades son:  

1.29.2.

Bombeo de agua desde pozos. Bombeo de agua desde captaciones de aguas superficiales. ESTACIÓN DE BOMBEO

Conjunto de estructuras y equipos que permiten elevar el agua de un nivel inferior a otro superior. Pueden distinguirse los siguientes elementos:            

Pozo o Cárcamo. Tubería de Succión. Bombas y Motores. Tubería de Impulsión. Válvulas de Regulación y Control. Sistema de Alimentación de energía. Tableros de Protección y Control. Equipo para montaje y mantenimiento. Equipo para comunicaciones. Sistema de Ventilación. Instalaciones para personal de Operación. Otros servicios.

67

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

1.30.

CLASIFICACIÓN DE LAS BOMBAS

Las Bombas son aparatos mecánicos construidos para darle presión a los líquidos y elevarlos, bien sea para almacenarlos en un tanque alto o distribuirlos directamente a las Redes. Las Bombas se pueden clasificar en:    

Centrífugas Rotatorias De émbolo o pistón De tipo turbina

Para instalaciones de suministro de agua, son empleados usualmente las Bombas Centrífugas accionadas por Motores Eléctricos, ya que aprovechan la fuerza centrífuga para aumentar la presión de un líquido. Su instalación no es complicada y se pueden colocar en cualquier sitio donde se necesiten, puesto que se disponen de una variedad de tipos y formas diferentes (modelos). Las bombas centrífugas se pueden clasificar de acuerdo con el movimiento del líquido, la admisión de éste, el número de impulsores, el tipo de rotor, la posición del eje y la presión. Para la adquisición de una Bomba se le deben presentar al fabricante los siguientes datos: a) Clase de líquido a impulsar: Agua limpia, aguas servidas, etc. b) Temperatura del líquido a impulsar: Temperatura ambiente, etc. c) Caudal que debe descargar la Bomba: Generalmente este caudal se expresa en Galones/Mín. d) Altura de aspiración o de succión e) Altura de impulsión: Llamada también cabeza de descarga. f) Altura total: Llamada también altura o cabeza dinámica total.

68

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

g) Sistema de propulsión de la Bomba: Si es de motor eléctrico, de gasolina, diesel, turbina de vapor o correa. h) Corriente eléctrica disponible en la localidad:

Número de fases

(monofásica o trifásica), Tensión (voltaje), ciclaje (50 ó 60 Hertz). A continuación se describen las diferentes alturas:

1.30.1.

ALTURA DE ASPIRACIÓN O DE SUCCIÓN (Hs)

Es la distancia vertical entre el nivel más bajo del líquido a succionar y el Centro de la bomba.

1.30.2.

ALTURA O CABEZA DE IMPULSIÓN (Hd)

Se le llama también Cabeza de Descarga y es la distancia vertical desde el Centro de la bomba hasta el nivel del agua en el tanque alto.

1.30.3.

CABEZA ESTÁTICA TOTAL (CET)

Es la suma de la altura de succión y de la cabeza de descarga si la instalación es con altura de succión. En caso de que la instalación sea con cabeza de succión, la cabeza estática total corresponderá a la diferencia entre la cabeza de descarga y la cabeza de succión.

1.30.4.

CABEZA DINÁMICA TOTAL

Es la cabeza estática total más la suma de pérdida en la tubería de succión y en la tubería de descarga.

1.31.

BOMBAS CENTRÍFUGAS

Normalmente se utilizan dos tipos de bombas: a) Centrifugas de Eje Horizontal

69

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Se emplean cuando la altura de succión está dentro de los límites aceptables. b) Centrífugas de Eje Vertical-Sumergibles Se emplean en pozos profundos o cárcamos de bombeo. En ambos casos la estación de bombeo debe instalarse directamente por encima del punto de succión.

1.32.

POTENCIA DE LOS SISTEMAS DE BOMBEO

La Potencia de un sistema de bombeo está dado por:

P=

δ∗Qb∗H m 75∗ƞ

Dónde: P = Potencia (HP) δ = Peso Específico del Agua (kg/m3) Qb = Caudal de Bombeo (m3/seg) Hm = Altura Manométrica (m) ƞ= Eficiencia o Rendimiento del equipo de Bombeo en función de la altura respecto al nivel del Mar en (%) ƞ=0,5-0,8 (se adopta 0,65) Potencia Instalada Se debe admitir, en la práctica, un cierto margen para los motores eléctricos. Los siguientes aumentos son recomendables: 50% 30% HP 20% HP

Para las bombas hasta Para las bombas de Para las bombas de

2HP 2 a 5 5 a 10 70

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

1.33.

CARGA DE SUCCIÓN POSITIVA NETA (NPSH)

Se entiende por "Carga de Succión Positiva Neta" (NPSH) a la Presión Disponible o requerida para forzar un caudal determinado, a través de la tubería de succión, al ojo del impulsor, cilindro o carcaza de la bomba. Se da en metros del fluido manejado. 

NPSH Disponible (Altura Neta de Succión Positiva Disponible) Es la carga residual disponible en la instalación para la succión del fluido. Depende de la carga de succión o elevación, la carga de fricción, la presión de vapor del agua manejado a la temperatura de bombeo. Se calcula por la siguiente fórmula:

NPSH D

=

H atm

−H vap

±

Dónde: H atm H vap

= Presión Atmosférica (mca) es función de la altura =

Presión del vapor de agua para una determinada

temperatura (mca) Hs

= Altura estática de succión (mca)

H fTOTAL

= Pérdidas de carga total del sistema

Puede ser Positiva o Negativa, el valor de NPSH debe ser incrementado en 1 o 2 (mca) como factor de seguridad. 

NPSH Requerido

71

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Puede definirse como la carga exigida por la bomba para aspirar el fluido. Es determinado por el proveedor de la Bomba. En cualquier caso se debe cumplir:

NPSH Disponible

1.34.

≥

NPSH Requerido

CAVITACIÓN

Si una bomba opera con una carga de succión excesiva o con un NPSH insuficiente, se produce una presión de succión en la entrada de la bomba que puede ser tan baja que desarrolle un vació que haga que el líquido se convierta en vapor, si su presión de vapor en ese momento resulta ser más alta que la presión de succión. La Cavitación puede producir “reducción en la eficiencia de la Bomba” y su desgaste será moderado cuando aquella es leve, pero puede dañar la bomba severamente si es muy marcada. La cavitación puede presentarse tanto en las bombas (alturas de succión negativas) así como en las líneas de impulsión (como resultado de Presiones Negativas).

1.35.

INSTALACIÓN DE BOMBAS, TUBERÍAS Y ACCESORIOS

Las estaciones de Bombeo pueden ser del tipo pozo húmedo (con bombas sumergibles o con motores colocados sobre la bomba en el sumidero), o del tipo Pozo Seco (bomba instalada en un cuarto de bombeo). El tipo pozo-húmedo tiene las bombas sumergidas en el agua, y el tipo pozo-seco tiene la bomba en un cuarto seco separado del agua mediante una pared.

72

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

1.35.1.

Tubería de Aspiración o Succión

Esta tubería va desde el colador hasta la boca de succión de la bomba. Debe ser lo más corta posible, evitándose en cuanto sea posible los accesorios. Según las Normas el diámetro de la tubería de succión debe ser mayor al diámetro de la tubería de impulsión, por lo menos en un diámetro comercial. La tubería de aspiración debe ser de mayor diámetro que el del orificio de la bomba y siempre ascendente hasta alcanzar la Bomba para que no se formen bolsas de aire. La velocidad en la tubería de succión deberá encontrarse en el rango de o.60 a 0.90 m/seg. 73

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

La altura de aspiración (

Hs

), depende del peso específico del líquido, de la

temperatura y de la presión atmosférica. Teóricamente la succión máxima sería de 10.33 m. al nivel del mar, si bien en la práctica es muy raro llegar a 7.50. Para la mayoría de las bombas centrífugas la succión debe ser inferior a 5 m. (los fabricantes y proveedores especifican las condiciones de funcionamiento). La tubería de succión debe tener en cuanto sea posible, el menor número de accesorios, las curvas cuando sean necesarias, deben ser de radio largo con el fin de disminuir las pérdidas de energía que se puedan presentar. Las válvulas y accesorios con los cuales se debe acompañar la tubería de succión para que la bomba funcione adecuadamente son: a) Coladera o filtro Se coloca a la entrada de la tubería de succión, su función es evitar la entrada de arena, impurezas y materiales extraños a la bomba. b) Válvula de pie Se coloca inmediatamente después del filtro. Su función es impedir que el líquido se devuelva al parar la bomba; es decir, para mantener la bomba Cebada (llena de líquido). Este dispositivo debe ser de tipo aleta y tener un área de paso de por lo menos del 150% del área de la tubería de succión.

74

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

En instalaciones de agua, la válvula de pie debe sumergirse por lo menos a 90 cm. de profundidad, desde el nivel mínimo inferior, con el fin de que no se filtre el aire y el agua entre suavemente en la tubería. Las bombas centrífugas siempre deben acompañarse de válvulas de pie. En bombas autocebantes, esta válvula es innecesaria. c) Llave de paso directo o compuerta Esta llave se coloca antes de la reducción excéntrica y en posición con el husillo horizontal. Se coloca, generalmente, cuando el tramo horizontal en la succión es de cierto modo largo y cuando el Grupo Moto-bomba es instalado bajo el nivel del agua contenida en el tanque. También se instala con el fin de interrumpir el flujo para eventuales reparaciones.

75

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

d) Pozo de succión o Cárcamo de Bombeo Se instala con el fin de evitar perturbaciones y formación de vórtices en la entrada de la tubería. e) Reducción excéntrica Debido a que la tubería de succión es mayor que el diámetro de la boca de la bomba, se debe hacer una reducción, y ésta debe ser de tipo excéntrico. Es también llamado difusor y se instala en la boca de succión de la bomba, su función es evitar la formación de bolsas de aire.

1.35.2.

Tubería de Impulsión o Descarga

Las características de la tubería de impulsión dependen de las pérdidas de carga, de la velocidad y viscosidad del líquido; el diámetro debe ser siempre mayor que el de la boca de la bomba y menor el de la tubería de aspiración. Los accesorios que se deben instalar en la tubería de descarga son: a) Reducción concéntrica Debido a que la boca de la bomba es menor que el diámetro de la figura de descarga, se instalan a una reducción de tipo concéntrica. b) Válvula de Retención o Check Esta válvula se instala a continuación de la reducción concéntrica, y su función es impedir que el agua regrese a la bomba cuando esté desconectada, así como también evitar que el cuerpo de la bomba reciba el golpe causado por el regreso del agua y que la bomba gire en sentido contrario al de su rotación. c) Llave de paso directo o compuerta

76

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Se instala esta llave después de la válvula "Check". Su función primordial es controlar el flujo que sale de la bomba, igualmente sirve para inspeccionar la válvula Check. d) Cebamiento Cebar una bomba, es llenar de líquido la tubería de aspiración y el cuerpo de la bomba antes de ponerla en funcionamiento. Los elementos dentro de la misma pueden fallar si la bomba funciona en seco, ya que dependen de la lubricación que les da el líquido. Existen varios procesos o métodos de cebar una bomba, las centrífugas axiales son las que más necesitan de esta operación. Los métodos son:     

Por aspiración sumergida. Por eyector. Por bomba de vacío. Con válvula de pie. Por cebado automático.

En la parte más alta del cuerpo de la bomba, se encuentra un orificio roscado, para conectar allí el tipo de válvula según el cebado a realizar.

1.35.3.

Bases Cimentadas para las Bombas

El grupo moto-bomba debe ser instalado sobre una base o cimentación estructural, dichas cimentaciones pueden ser:  

Fijas Elásticas o flotantes

77

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

En esta unidad se hablará de las cimentaciones fijas y elásticas, ya que las flotantes requieren de un estudio más profundo porque el cálculo de los soportes vibratorios y amortiguadores constituye un análisis especial. La cimentación estructural debe ser bien dimensionada, construida en concreto o mampostería, exenta de vibraciones. El bloque-cimentación, debe tener unas dimensiones tales que sean 5 a 10 cm. mayores que el ancho y la longitud de la base de hierro que sostiene el grupo motobomba. La altura de la cimentación, sobre el nivel del piso, debe ser como mínimo 20 a 25 cm., la profundidad bajo el nivel del pisó, para terrenos blandos y arenosos, debe ser más o menos tres veces más que la parte que sobresale del nivel del piso; para terrenos duros, basta con encontrar el suelo firme. La cimentación tendrá perforaciones de aproximadamente 7 u 8 cm. de diámetro y 15 cm. de profundidad. Estas perforaciones fijarán por medio de tornillos o pernos la base de hierro del grupo moto-bomba a la cimentación. Este tipo de bases es un ejemplo de la "Cimentación Fija", a diferencia de las elásticas, utilizan materiales con propiedades elásticas, tales como el corcho, la goma, el fieltro y otros. El material escogido, se monta directamente en la cimentación.

1.35.4.

Instalación o Montaje de una Bomba

Para la instalación o montaje de una bomba, se debe seguir cuidadosamente las siguientes recomendaciones básicas: a) Ubicación

78

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

En cuanto sea posible, en la "Casa de Bombas" donde se ubicarán la bomba o bombas que se requieran donde deberá existir un espacio suficiente que permita una correcta inspección de éstas. La Casa de Bombas deberá tener paredes y pisos impermeables, bien ventilados y secos; debe llevar un desagüe de piso que recoja las aguas que puedan gotear de la empaquetadura de las bombas.

b) Instalación de la Base La dosificación de la base de cimentación, deberá estar mojada y apisonada capa por capa. Se dejarán los cuatro espacios (4) correspondientes a las perforaciones donde irán los tornillos de fijación. Se colocarán los tornillos en estas perforaciones, correctamente localizados con relación a la base de hierro del grupo moto-bomba. Estos se rellenan con hormigón de modo que las partes roscadas queden por encima de la base con una altura suficiente para poder asegurar la base de hierro. Debe bruñirse la superficie del cimiento correctamente, se pondrá el grupo motobomba sobre la cimentación, nivelando con cuñas dispuestas que se situarán entre la base del cuerpo y la cimentación. El espacio libre que queda entre la base de hierro y el cimiento, se llena con mezcla de cemento y se deja 48 horas para que fragüe, luego se ajustan fuertemente las tuercas. Luego del fraguado, se comprueba la nivelación del grupo moto-bomba. 79

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

c) Tubería de succión La instalación de la tubería de succión debe ser totalmente hermética, es decir, se utilizarán compuestos para sellos o cierres herméticos en todas las uniones, con el propósito de evitar la entrada de aire a esta tubería. Las tuberías tanto de succión corno de descarga, se instalan de tal manera que eviten la transmisión e incidencia de esfuerzos sobre las bombas, por tal motivo siempre que sea necesario, después de las reducciones se colocan uniones de expansión o flexibles. Se anota, que el mal funcionamiento de una bomba se origina en la mayoría de los casos, a la entrada de aire en la tubería de succión. d) Tubería de descarga Su instalación es mucho más fácil, sólo se tendrá que seguir los pasos para colocar los accesorios correspondientes. Debe tenerse muy en cuenta, la tubería vertical a la salida de la bomba, para que quede bien nivelada con respecto a esta. e) Cebado de la Bomba Se puede hacer por medio de cualquiera de los métodos que se han indicado anteriormente, que reemplace el aire contenido en la bomba y en la tubería de succión, por el agua o líquido que va a trabajar. Cuando la bomba trabaja ahogada, no es necesario cebarla, sino que al colocar la llave de compuerta y al abrirla, sale inmediatamente el aire de la bomba desalojado por el líquido.

80

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

1.36.

1.36.1.

TANQUES CISTERNA Y TANQUES ELEVADOS DEFINICIÓN

Los tanques de almacenamiento de agua, requieren de un especial cuidado en cuanto a su diseño y construcción, recordemos toda la inversión que se hace para conducir el agua desde la fuente de agua y el costo que tiene el tratamiento de agua. LA EMPRESA DE ABASTECIMIENTO nos garantiza la entrega de agua potable en los domicilios, es nuestra responsabilidad cuidar que esta agua potable se conserve y llegue en óptimas condiciones de calidad al usuario. No resulta exagerado desde la concepción de salud, considerar un tanque de almacenamiento de agua, como el recipiente que guarda un medicamento y los cuidados que se tienen para preservar la calidad de estos, deberían de ser los mismos para un tanque de almacenamiento de agua.

1.36.2.

DIMENSIONES

ECONÓMICAS

DE

LOS

TANQUES

DE

ALMACENAMIENTO El cálculo de la sección útil de la Obra se conoce una vez hayan sido fijadas la capacidad del depósito y la altura del agua contenida. La sección circular es teóricamente la más ventajosa, pues es la que tiene el perímetro y por consiguiente, el volumen de los muros, mínimos para una superficie dada, pero la mampostería no se presta a esta forma, adoptándose habitualmente la sección rectangular. Para facilitar la limpieza y las reparaciones se divide generalmente la Obra en dos compartimientos iguales mediante un muro divisorio cuando la capacidad supera los 50m³. Para tanques semienterrados y superficiales, la relación económica es:

81

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Para dos compartimientos se tiene:

Y

LARGO ANCHO

=

x y

= X

Para un compartimiento se tiene:

LARGO ANCHO

=

x y

X

Y

=

CASO DE TANQUE ELEVADO L

Para una sección cuadrada: L

ALTURA LADO DEL CUADRADO

=

h L

= 0.50

Para tanques elevados y de sección circular, la relación de la altura del tanque a su diámetro es:

D

h ALTURA DIÁMETRO

=

82

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

De las aplicaciones de la Derivada (Cálculo Diferencial e Integral); se tiene una altura económica del agua en un recipiente de determinado Volumen y cuya expresión matemática es igual a:

he Dónde: He

=

2 3

2 Vol

1 5

= Altura Económica (m)

V = Volumen (m³)

Otra alternativa para determinar la altura del agua en los depósitos de HºAº es: ALTURA DEL AGUA EN DEPÓSITOS HºAº ALTURA DE AGUA (m)

1.37.

Volumen (m³)

Normal

Optimo

2.00 a 2.50

2.50

100

2.50 a 3.00

3.00

100 a 200

3.00 a 4.00

4.00

200 a 300

CONSIDERACIONES CONSTRUCTIVAS Y SANITARIAS

Las paredes interiores de un tanque de almacenamiento de agua, deben ser pulidas, de modo de evitar condiciones que faciliten la formación y desarrollo de microorganismos. No olvidemos que un tanque de almacenamiento por su contacto con el medio ambiente a través de la tubería de ventilación o de rebose está expuesto de algún modo a este riesgo. El material ideal de revestimiento a usarse seria la cerámica o azulejo o el uso de pintura tipo epóxica, es recomendable el color blanco en las paredes y pisos del tanque, ya que esto permitirá inspeccionar el tanque y ver la necesidad de limpieza. Los tanques de agua deberán ser diseñados y construidos en forma tal que garanticen la potabilidad del agua almacenada. 83

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Los tanques de almacenamiento deberán ser construidos de material resistente e impermeable y estarán dotados de los dispositivos necesarios para su correcta operación, mantenimiento y limpieza. La distancia vertical entre el techo del tanque y el eje del tubo de entrada del agua dependerá del diámetro de este y de los dispositivos de control no pudiendo ser menor de 20 cm. La distancia vertical entre las generatrices más próximas del tubo de entrada y del rebosadero; en ningún caso será menor de 10 cm.

1.38.

ESTRUCTURA DEL TANQUE CISTERNA

La estructura del Tanque Cisterna, deberá ser independiente y en lo posible alejarse de muros perimetrales. Ninguna cisterna podrá instalarse en lugares sujetos a inundación, filtración de aguas de lluvia o servicios aun cuando tal hecho pudiera ocurrir sólo eventualmente. Si por circunstancias especiales, el cisterna tuviera que ser, construido en sitios susceptibles de infiltración, o por debajo del nivel freático, se deberá prever un sistema adecuado de drenaje a fin de evaluar convenientemente dichas aguas. Los tanques de almacenamiento se construirán de hormigón armado con aditivo impermeabilizante, permitiéndose el uso de otros materiales que garanticen su potabilidad y que sean de material resistente e impermeables. El agua proveniente del rebose de los tanques, deberá descargarse al sistema de desagüe pluvial del edificio en forma indirecta, mediante brecha o interruptor de aire de 5 cm de altura. Esta descarga deberá efectuarse sobre el piso, techo u otro sitio visible. El diámetro del tubo de rebose instalado deberá ser diseñado para evacuar al menos un caudal igual al triple del caudal de ingreso. 84

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

La salida del rebosadero deberá ser provista de una malla metálica inoxidable N° 100. Todo paso de tubería a través de las paredes o fondo de los tanques deberá fijarse previamente al vaciado de los mismos, mediante tuberías apropiadas a la instalación, con extremos roscados que sobresalgan 10 cm, y que lleven soldada en la mitad de su largo, con soldadura corrida, una lámina metálica de no menos de 1/8" de espesor y cuya dimensión mínima sea 10 cm, mayor que el diámetro del tubo. La altura interior del tanque debe ser tal que permita el ingreso de un hombre para que haga la limpieza, se recomienda una altura mínima de 1,80 m. Si por razones de diseño arquitectónico, no sea posible definir esta altura y se definiera una altura que impide el ingreso de un hombre, se podría diseñar tapas removibles, con la condición de que sean sanitarias es decir herméticas y que impidan el paso de agua de lluvia u otra de dudosa calidad. En un tanque de acumulación de agua, situado en un punto tal del edificio, que el líquido descargue en él, desde la red pública, por gravedad. Las condiciones necesarias para el funcionamiento ideal de un tanque de succión, son las siguientes: Su profundidad máxima, debe ser tal que la altura teórica de succión, incluyendo pérdidas de carga no sea mayor a 4,60 m. en ellugar, ó 7,60 m. al nivel del mar. En la práctica esta profundidad no debe exceder de 3.00 m. 

El fondo del tanque debe tener una pendiente de 2% (mínimo), rematando en



un canal o caja de acumulación de lodos, de profundidad adecuada. En el punto más bajo del tanque, se coloca un dispositivo de limpieza de fondo, que será un tubo con una válvula de accionamiento manual, el mismo que servirá para evacuar la tubería de descarga. Si ésta tubería que más bajo que el tubo de alcantarillado público, la limpieza deberá hacerse mensualmente, con bomba especial para este objeto.

85

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO



Sobre la cubierta del tanque debe ubicarse en la posición más conveniente, una tapa de inspección de cierre hermético, pero que sea fácil remover, para



inspección, limpieza y reparación. Debe completar este conjunto un "tubo de ventilación" de diseño adecuado de modo que permita la entrada y salida de aire sin menor dificultad, pero que impida la entrada de insectos, polvos, roedores, etc.

1.39.

DISEÑO

DE

REDES,

PRUEBAS

HIDRAULICAS

y

DESINFECCION

1.39.1.

INTRODUCCIÓN

El diseño de redes requiere un estudio de Planos de: Arquitectura, Estructuras y además una compatibilización del trazo con el diseño de redes eléctricas y puntos de conexión eléctricos. Ubicación de tableros, tomacorrientes, interruptores, salida de fuerza (motores). En caso de cruces con estructuras coordinar con el diseño estructural. En base a estos criterios, además de la eficiencia hidráulica y economía podremos definir un diseño adecuado de redes.

1.39.2.

PARTES DE LA RED INTERIOR DE DISTRIBUCIÓN

A partir del medidor de consumo se distribuyen tuberías de conducción del agua al interior de una edificación hasta los aparatos sanitarios. De la tubería de abastecimiento público, parte la instalación domiciliaria y de ésta se ramifica la tubería en la edificación dividiéndose en tres partes principales. a) Distribuidores

86

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Son las tuberías horizontales y/o verticales que pueden estar ubicadas en la planta baja o terrazas y que conducen el agua a las columnas y de estas salen a las derivaciones. b) Columnas o Montantes Son las tuberías verticales con flujo o ascendente o descendente y son los que alimentan directamente a las derivaciones. c) Derivaciones o Ramales Son las tuberías que alimentan directamente a los "artefactos sanitarios", su disposición generalmente es horizontal también se llaman Ramales.

1.39.3. DUCTOS O SHAFTS En edificios de más de cuatro pisos las tuberías verticales de Distribución de agua serán colocadas en ductos o shafts, cuyas dimensiones deberán ser tales que permitan su instalación, mantenimiento, revisión, reparación o remoción. En los ductos se podrán instalar tuberías de: agua fría, de aducción al Tanque Elevado, de Impulsión, de Agua Caliente, Incendio, de Desagüe, de Ventilación y Pluviales. Las tuberías que se instalen en ductos, deben de instalarse, con registro o puertas que permitan su acceso. Deben sujetarse en su recorrido vertical con soportes metálicos adecuados. Los elementos de sujeción no solo tienen el propósito de sujeción física, sino también de fijación para fenómenos Hidráulicos como "Golpes de Ariete". Su ubicación de definición de espacio debe hacerse en función del diámetro del tubo y de la dimensión de las herramientas necesarias en caso de reparación.

87

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

1.39.4.

COMPATIBILIDAD CON ESTRUCTURAS

Al definir la compatibilidad de un trazo, generalmente lo hacemos en función de los artefactos sanitarios o buscamos trazos directos para evitar pérdidas de presión o el uso de accesorios. Debemos de compatibilizar nuestro trazo, con la distribución estructural. Si bien es cierto que está definido la forma de pase es importante coordinar con el "Proyecto Estructural”, la factibilidad de pasar las estructuras en función del efecto en la estructura o de la ubicación física del pase en función de la distribución de las armaduras de fierro.

1.39.5.

PASES ESTRUCTURALES

En algunos Países ya sea por Norma y por criterio del Proyectista Estructural no es posible el paso por elementos estructurales. En lo posible en el trazo de tuberías debemos de evitar el cruzar por elementos Estructurales. Cuando por razones de factibilidad de Instalación nos vemos obligados a cruzar por elementos estructurales debemos seguir las siguientes recomendaciones: 

Las tuberías que pasen por elementos estructurales deberán de hacerlo mediante manguitos o pases, con tubería de fierro de mayor diámetro.



Nunca debe empotrarse, deberá coordinarse con el Ingeniero Estructural la posibilidad de atravesar elementos estructurales.

En estos casos habría que instalar las redes visibles, en duetos o en falsas paredes o falsas columnas. Los “Pases Estructurales" deben definirse con detalle, donde se indique: 88

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

 

Su diámetro Su Ubicación (medida) horizontal en relación a los ejes de referencia de Arquitectura en caso de pases en vigas.

Cruces por cimentaciones Estos cruces deben de hacerse con manguitos o pases. Es conveniente por razones constructivas hacerlo en forma ortogonal. El pase a través de este elemento se hace mediante "Juntas de dilatación".

Figura 13.2. Cruce por cimentaciones

La norma Boliviana establece las dimensiones de los pases estructurales como se detalla en la Tabla N° 5 TABLA Nº 1.5

DIÁMETRO DE TUBERÍA

DIÁMETRO DE MANGUITO

Pulgadas

Milímetros

Pulgadas

Milímetros

3/8

9

¾

19

½

13

1

25

¾

19

½

38

1

25

2

50

1¼

32

2

50

1½

38

2

50

89

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

2

50

3

75

2½

63

4

100

3

75

4

100

4

100

5

125

5

125

6

150

6

150

8

200

Fuente: RNISD

1.39.6.

INSTALACIÓN DE VÁLVULAS DE AGUA

Deben ubicarse válvulas en los siguientes lugares:      

Después del Medidor A la salida del Tanque Elevado Una para cada montante de agua En la parte inferior de una Montante, como válvulas de purga. En cada cuarto de baño En la cocina y lavandería.

Es importante considerar en "Zonas de Altas Presiones" la instalación de válvulas de globo en lugar de las de compuerta o de cortina. Las válvulas de globo, tienen mayor pérdida de carga que las de compuerta y sirven para disminuir presiones de trabajo de la Red. Uso de Accesorios Los accesorios como: Codos, Tees se usan para hacer cambios de dirección en el trazado de la tubería y efectuar derivaciones. Cada uno de estos accesorios, generan una pérdida de presión. En los lugares de "poca presión disponible", hay que evitar los cambios de dirección que requieran la utilización de muchos accesorios. 90

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

En lugares de alta presión, los cambios de dirección a través de los accesorios generan problemas de ruidos.

1.40.

PRUEBA HIDRÁULICA DE LA INSTALACIÓN

 Alcance Antes de conectar la instalación interna de una vivienda al sistema de distribución público, debe garantizarse la calidad de la instalación en lo que se refiere a su hermeticidad, desinfección y buena ejecución.  Propósito La prueba más importante a ser ejecutado en un Sistema de Distribución de Agua, es la que garantiza su calidad de sistema estanco, es decir, que no dará lugar a fugas y detectará al mismo tiempo, la calidad de material empleado y la instalación correcta de los accesorios.  Equipo Necesario Bomba Hidráulica Manual, equipada con manómetro de capacidad apropiada, válvula de retención y tubería flexible para acoplar la Bomba a la tubería que se va a probar.

Bomba hidráulica manual

91

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

 Procedimiento La prueba debe efectuarse cerrando todos los Grifos o poniendo en su lugar tapones. El llenado de la tubería debe hacerse lentamente, y una vez eliminado todo el aire se procede a cerrar la válvula o dispositivo y se aplica la "Presión de Prueba". La prueba consiste en dos etapas: 1° Etapa: Constituye el llenado lento de la tubería y la purga de aire. 2°Etapa: Se inicia al comenzar a elevar la presión hasta 1,5 veces la presión de trabajo del Sistema. Durante los 15 minutos siguientes a la obtención de la presión de prueba, esta normalmente disminuye debido a la elasticidad de los tubos de PVC (la elasticidad aumenta cuando se incrementa la temperatura ambiente). Es necesario recordar que toda instalación de agua potable debe ser puesta en funcionamiento luego de haber realizado una cuidadosa desinfección.

1.41.

DESINFECCIÓN DE TUBERÍAS

Una vez instalada y probada hidráulicamente toda la red, esta deberá ser desinfectada con cloro. Previamente a la cloración, es necesario eliminar toda suciedad y materia extraña, para lo cual se inyectará agua por un extremo y se le hará salir al final de la red. En la desinfección de la tubería por compuestos de cloro disuelto, se podrá usar compuesto de cloro tal como "hipoclorito de calcio" o similares, cuyo contenido de cloro sea conocido. Se podrá aplicar la fórmula para calcular la cantidad de compuesto a usarse.

Grs 92

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Dónde: Grs = Peso en gramos del compuesto a usarse P = gr/Lt o ppm de la solución a prepararse V= Volumen de agua en el reservorio en (Lt) %Cl = % de cloro disponible en el compuesto El periodo de retención, será por lo menos de 3 horas. Al final de la prueba, el agua deberá tener un residuo de por lo menos 5 ppm de cloro. Durante el proceso de cloración todas las válvulas y otros accesorios serán operados repetidas veces para asegurar que todas sus partes entren en contacto con la solución de cloro. Después de la prueba, el agua con cloro será totalmente expulsada llenándose la tubería con el agua destinada al consumo.

1.42. TEORÍA HIDRÁULICA

1.42.1.

DEFINICIONES

1.42.2.

HIDRÁULICA

Es la parte de la Física que estudia los líquidos (especialmente el agua) en reposo o movimiento, originando ciertos criterios para aplicarlas técnicamente dentro de la Industria y el Comercio.

1.42.3.

PÉRDIDAS DE CARGA O RESISTENCIA EN LA RED

Los líquidos, como las tuberías, no son perfectos, pues los líquidos son casi incomprensibles y viscosos; las tuberías son defectuosas, sus paredes rugosas y envejecen. Todos estos factores hacen que un líquido en movimiento dentro de una tubería tenga que vencer una serie de obstáculos como son el rozamiento por las paredes 93

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

defectuosas de la tubería y su propia viscosidad, perdiendo de esta forma presión, lo que llamaremos Pérdida de Fricción o Rozamiento. En la práctica, en una instalación, las tuberías no están puestas todas formando una línea recta y no son del mismo diámetro, sino que forman todo un conjunto de combinaciones entre piezas especiales, tales como reducciones y aumentos de diámetros, codos que desvían el flujo, registros y válvulas cheks que controlan el paso del caudal y otros accesorios que son responsables de nuevas pérdidas de presión y que llamaremos Pérdidas Locales. Un líquido es impulsado por una fuerza (generalmente es una Bomba) que le da presión, conforme el líquido avanza por la tubería pierde progresivamente parte de esta. Concluimos indicando que hay dos pérdidas de carga en el recorrido del líquido total en una instalación que son. A) Pérdidas por fricción o Pérdidas por un tramo recto de la tubería (h f) Ocasionadas por las fuerzas de rozamiento en la superficie de contacto entre fluido y la tubería. B) Pérdidas Localizadas (Hf) Producidas por las deformaciones del flujo, cambios en su movimiento y velocidad (estrechamientos, ensanchamientos bruscos de la sección, válvulas, grifos, codos, etc.). C) Observaciones Cuando las pérdidas locales son más de un 5% a 10% de las pérdidas por fricción, la tubería se denomina Corta. Su cálculo se realiza considerando la influencia de éstas pérdidas locales.

94

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Se denomina tubería Larga a aquella en donde las pérdidas locales son menos de un 5% a 10% de las de fricción. Su cálculo puede realizarse sin considerar la influencia de las pérdidas locales. En este caso podemos situar a las tuberías de abastecimiento en las Redes de Distribución.

1.42.4.

Línea de Energía y Línea Piezométrica

La línea de energía es la representación gráfica de la energía en cada sección. Se obtiene dibujando a escala en cada sección la energía total en metros de fluido, respecto de un plano de comparación elegido. La línea de energía tendrá pendiente inclinada en dirección del movimiento, a excepción de los puntos donde se añade energía por dispositivos mecánicos (Bombas). La línea Piezométrica, está debajo de la línea de energía a una distancia igual a la carga de velocidad en cada sección. Las dos líneas son paralelas cuando la sección transversal son constantes a lo largo del conducto. La ordenada entre el centro de la corriente y la Línea Piezométrica, es la carga de presión en la sección.

1.42.5.

Pérdidas Localizadas (Hf)

Si sumamos las dos pérdidas entonces tendremos:

HT

=

Dónde: H T = Pérdidas Totales o Resistencia Total 95

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

h f = Pérdidas por fricción Hf

El valor de

= Pérdidas Localizadas

hf

, lo expresamos en unidades de presión o en metros de columna de

agua. El valor de

Hf

, se convertirá en metros de tubería recta equivalente (para

cada diámetro). En la práctica, las tuberías no son constituidas exclusivamente de tubos rectilíneos y del mismo diámetro. Usualmente incluyen piezas especiales, conexiones, válvulas, etc. Estas pérdidas llamadas locales o accidentales, por el hecho de resultar específicamente de puntos o partes bien determinadas de la tubería. Dichas pérdidas se deben más que todo a cambios de sección y de dirección. La fórmula general es:

Hf

=K

Dónde: H f = Pérdida Localizada (mca) V = Velocidad (m/seg) g = Aceleración de la Gravedad (g=9.80 m/seg²) K =Coeficiente que toma valores según el tipo de resistencia encontrada.

Si multiplicamos el valor

hf

, por

ϰ

(Peso Específico) del líquido, obtenemos

directamente unidades de presión.

96

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Sin embargo en el flujo en plena turbulencia, K tiene un valor constante para cada contorno. En casi la totalidad de los casos el valor de K se determina experimentalmente. Veamos ahora una aproximación del valor de K para casos como:      

Pérdida en la entrada de una tubería. Pérdidas en la salida de las tuberías. Pérdidas por cambio de dirección. Pérdidas en válvulas. Pérdidas debidas al aumento de sección. Pérdidas debidas a la disminución de sección.

La Tabla 6 presenta los valores aproximados de K para las piezas y pérdidas más comunes en la práctica. Es una tabla elaborada como base en los datos disponibles más seguros y fidedignos.

Tabla Nº 1.6 Valores Aproximados de K Valores de K →

hf

Ampliación gradual Boquillas

=K

(Pérdidas Locales)

0.30

V2 2g

2.75

Compuerta, abierta

1.00

Controlador de caudal

2.50

Codo 90º

0.90

Codo 45º

0.40

Rejilla

0.75

Curva de 90º

0.40

Curva de 45º

0.20

Curva de 22º-30º

0.10

97

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Entrada normal en tubo

0.50

Entrada de borda

1.00

Existencia de pequeña derivación

0.03

Confluencia

0.40

Medidor Ventura

2.50**

Reducción gradual

0.15*

Válvula de ángulo, abierto

5.00

Válvula tipo globo, abierto

10.00

Válvula compuerta, abierto

0.20

Salida de tubo

1.00

T, pasaje directo

0.60

T, salida de lado

1.30

T, pasaje bilateral

1.80

Válvula de pie

1.75

Válvula de retención

2.50

Velocidad *Con base en la velocidad mayor (sección Menor)

1.00

**Relativa a la velocidad en la tubería Fuente: J.M. DE AZEVEDO NETO, Manual de Hidráulica, 6a. Ed.

1.42.6.

Pérdidas localizadas expresadas en longitud equivalente de

tubería Las pérdidas de carga localizadas suelen también expresarse como una longitud ficticia de tubería la, llamada "Longitud Equivalente", en la cual la fricción causaría la misma pérdida de energía que las válvulas y conexiones. Es decir: ¿V2 f= D2g

=∑K

98

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

De donde: ¿ = Para diámetros comerciales de tuberías se disponen de monogramas y tablas de longitudes equivalentes. En la tabla Nº 7 se dan los valores correspondientes a longitudes equivalentes mostrándose los accesorios correspondientes. Estos datos fueron calculados con valores precisos y experimentados de K.

Tabla Nº 7 LONGITUDES EQUIVALENTES A PERDIDAS LOCALIZADAS (en metros de tubería rectilínea)

99

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Fuente: Diseño de Acueductos y Alcantarillados 8º ed. 1982

100

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

CAPITULO

II

Calculo Conexión de Agua Potable

101

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

PROYECTO SANITARIO SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

2. CONEXIÓN DE AGUA POTABLE Generalidades.Toda vivienda muestra un área húmeda, dedicada exclusivamente a la instalación del ambiente de aseo, ya sea personal denominada baños, de alimentos especialmente instalados en la Cocina; y de ropa que en su generalidad están ubicadas al exterior de la vivienda. La ingeniería Sanitaria que se ocupa de estos aspectos, y se han venido desarrollando Técnicas que garantizan la buena funcionalidad de estas instalaciones con nuevas teorías que se asemejan más a los comportamientos reales. A fin de mejorar esta disponibilidad técnica, es que se han utilizado el Reglamento Nacional de Instalaciones Sanitarias Domiciliarias según Resolución Secretarial N°·390 de 20 de Septiembre de 1994, que recomiendan las disposiciones mínimas imprescindibles que se deben tomar en cuenta para el Diseño y Cálculo de estos Sistemas. Como se puede comprender, será necesario disponer de Artefactos Sanitarios cuyo número 102

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

debe estar en directa relación con el número de personas servidas, cuyas recomendaciones se las encuentran en catálogos especializados y en concordancia a las particularidades funcionales que se desarrolla en la planificación de un sistema sanitario.

2.1.

DEMANDA DE AGUA

La demanda de agua está referida, al consumo de los artefactos sanitarios, para ello a cada artefacto se le ha asignado "Unidades de Gasto". El cálculo de la Demanda se expresa en caudal de agua en (Litros / Segundo), y sirve para el cálculo de la Tuberías. El Reglamento de Artefactos de Uso Privado y Artefactos de Uso Público asignan valores de Unidades de Gasto en función del tipo de Artefacto Sanitario (Inodoro, Urinario, Lavatorio, Tina, Ducha, Lavaderos, etc.), del tipo de Control de Suministro como por ejemplo Inodoro de Tanque de Lavado, Inodoro de Bajo consumo (Tanques de pequeña capacidad: 6 litros), Urinario de Tanque de Lavado (en desuso), y llaves de Grifo para Lavatorios, etc. Se considera "Artefactos de Uso Privado" a aquellos cuyo uso está destinado a un número reducido y determinado de personas. Para cada artefacto existen tres columnas con valores diferentes: Una corresponde a las Unidades Gasto Total, otra a unidades de gasto de agua fría y otra a Unidades de gasto de agua caliente. Para calcular "tuberías de distribución" que conduzca agua fría solamente o agua fría más el gasto de agua a ser calentada se usará las cifras de la columna Total. Para calcular diámetros de tuberías que conduzcan agua fría o agua caliente a una pieza sanitaria que requiere de ambas se usarán las cifras indicadas en las columnas "A. Fría o A. Caliente" según corresponda. Tabla Nº 2.1

103

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

UNIDADES DE GASTO (ARTEFACTOS DE USO PRIVADO) Artefacto Sanitario

Tipo

Total

Unidad de Gasto Agua Agua Fría

caliente

a) CUARTO DE BAÑO Inodoro

Tanque de

3

Inodoro Inodoro

lavado Bajo consumo Válvula de

2 6

Urinario

lavado Tanque de

3

Urinario

lavado Válvula de

5

Bidé Lavatorio Tina Ducha Ducha

lavado Llave o grifo Llave o grifo Llave o grifo Llave o grifo Llave o bajo

1 1 2 2 1,5

0,75 0,75 1,5 1,5 1

0,75 0,75 1,5 1,5 1

Baño Completo

consumo Tanque de

5

4,5

2,25

Baño Completo Baño Completo

lavado Bajo consumo Válvula de

4 8

3,5 6

2,25 0,75

Medio (visita)

lavado Tanque de

3

3

0,75

Medio (visita) Medio (visita)

lavado Bajo consumo Válvula de

2 6

2 6

0,75 0,75

Llave o grifo Llave o grifo Llave o grifo

3 3 3

2 2 2

2 2 2

Llave o grifo

3

2

2

Llave o grifo

4

3

2

lavado b) COCINA Lavadero Lavaplatos Lavadero Repostero c) LAVANDERIA Lavadero de Ropa Lavadora Eléctrica

Nota: Para calcular tuberías de distribución que conduzca agua fría solamente, o agua fría más el gasto de agua a ser calentada se usarán las 104

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

cifras indicadas en la primera columna. Para calcular diámetros de tuberías que conduzcan agua fría o agua caliente a una pieza sanitaria que requiere de ambas, se usarán las cifras indicadas en la segunda y tercera columna. La demanda de agua de los artefactos sanitarios está en función de la Simultaneidad en el Uso de los artefactos.

Esta simultaneidad de uso, está sujeto a las "Leyes de las Probabilidades" y es en éste ámbito donde Roy B. Hunter desarrolla una Metodología basada en las Probabilidades de Uso y diseña unas curvas que relacionan el número de unidades de gasto, asignado a los artefactos sanitarios, con el Caudal Probable. En la Tabla N° 8 Gastos Probables para aplicación del Método de Hunter se definen unas tablas con tres columnas cada una: 1) U. GASTO: Calculadas según explicación anterior. 2) TANQUE: Referido a que el sistema esté provisto de Inodoros con Tanque. 3) VÁLVULA: Referido a que el Sistema esté provisto de Inodoros con Tabla Nº 2.2 GASTOS PROBABLES PARA LA APLICACIÓN DEL METODO DE HUNTER Nº de

Gasto

Nº de

Gasto

Nº de

Gasto

unidad

Probable

unidad

Probable

unidad

Probable

es

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

es Tanqu

Válvu

e 0,1 0,1 0,15 0,17 0,19 0,22 0,24 0,26 0,28 0,30

la

0,85 0,87 0,90 0,92 0,95 0,97

51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

es Tanqu

Válvu

e 1,02 1,03 1,04 1,06 1,07 1,08 1,10 1,11 1,12 1,14

la 1,79 1,81 1,82 1,84 1,85 1,87 1,88 1,90 1,91 1,93

110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

Tanqu

Válvu

e 1,61 1,68 1,75 1,82 1,89 1,96 2,03 2,10 2,17 2,24

la 2,43 2,50 2,58 2,66 2,73 2,80 2,88 2,95 3,02 3,09

105

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

0,32 0,34 0,36 0,38 0,40 0,42 0,44 0,46 0,48 0,50 0,52 0,54 0,56

1,00 1,02 1,04 1,07 1,09 1,11 1,14 1,16 1,18 1,20 1,23 1,25 1,27

61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73

1,15 1,16 1,17 1,18 1,20 1,21 1,22 1,23 1,24 1,25 1,26 1,27 1,28

1,94 1,95 1,97 1,98 1,99 2,01 2,02 2,03 2,04 2,06 2,07 2,08 2,09

210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330

2,31 2,39 2,46 2,53 2,60 2,67 2,73 2,80 2,87 2,94 3,01 3,08 3,15

3,16 3,23 3,30 3,37 3,43 3,50 3,56 3,63 3,69 3,75 3,81 3,88 3,93

24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

0,58 0,59 0,61 0,63 0,65 0,67 0,68 0,70 0,72 0,74 0,75 0,77 0,79 0,80 0,82 0,84 0,85 0,87 0,88 0,90 0,91 0,93 0,94 0,96 0,97 0,99 1,00

1,29 1,31 1,33 1,35 1,37 1,40 1,42 1,44 1,46 1,48 1,49 1,51 1,53 1,55 1,57 1,59 1,61 1,62 1,64 1,66 1,68 1,69 1,71 1,73 1,74 1,76 1,78

74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

1,29 1,30 1,31 1,32 1,33 1,34 1,35 1,36 1,37 1,38 1,39 1,40 1,40 1,41 1,42 1,43 1,44 1,44 1,45 1,46 1,46 1,47 1,48 1,48 1,49 1,50 1,54

2,10 2,11 2,12 2,13 2,14 2,15 2,16 2,17 2,18 2,19 2,20 2,21 2,22 2,23 2,24 2,24 2,25 2,26 2,27 2,27 2,28 2,29 2,29 2,30 2,31 2,31 2,35

340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600

3,22 3,29 3,36 3,43 3,49 3,56 3,63 3,70 3,77 3,83 3,90 3,97 4,04 4,11 4,17 4,24 4,31 4,40 4,46 4,51 4,57 4,63 4,68 4,74 4,80 4,85 4,91

3,99 4,05 4,11 4,17 4,22 4,28 4,33 4,38 4,44 4,49 4,54 4,59 4,64 4,69 4,74 4,78 4,88 4,92 4,97 5,02 5,06 5,11 5,16 5,20 5,25 5,30 5,34

106

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

2.2.

PRESIONES DE DISEÑO

Las presiones en un Sistema de Agua en una edificación están referidas a valores Máximos y Mínimos, el Reglamento indica: 

La Máxima Presión Estática no debe ser superior a 40 m.c.a (metros de columna de agua). En caso de presiones mayores deberá dividirse el sistema,



en Zonas o instalarse válvulas reductoras de presión. La presión Mínima en la entrada de los artefactos sanitarios, será de 2,00 metros, salvo el caso de los que llevan válvulas semi-automáticas y los equipos especiales donde la presión mínima estará dada por las recomendaciones de los fabricantes.

2.3.

SUMINISTRO DE AGUA A LAS VIVIENDAS

La conexión domiciliaria, es la parte de la instalación comprendida entre la red de servicio público y el medidor. La intermitencia en la prestación del servicio de agua, o la insuficiencia de la misma en los aparatos, hacen que éstos produzcan malos olores, se ensucien y causen enfermedades. Las dificultades de ésta clase se deben generalmente a la falta de cuidado en la planeación y mano de obra defectuosa en la instalación del servicio de agua. Con mucha frecuencia, la presión de la tubería pública es baja; es posible que aumentando el diámetro, se corrija un poco esta deficiencia. No obstante, este método sería aplicable a residencias de una o dos plantas. En edificios, es la única solución para el servicio apropiado de los aparatos y ésta se obtiene con el empleo de equipos de presión. Las redes de distribución en cualquier tipo de edificación deben instalarse cerrando circuitos, con esto se logra una mejor distribución de presiones que contribuye a una óptima presurización del sistema.

107

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Hay muchos factores que deben tomarse en consideración antes de poder determinar el consumo de agua del servicio. Este deberá ser lo suficientemente amplio para poder suministrar una cantidad adecuada aún en las horas picos. Para calcular el diámetro de la tubería de servicio, se debe establecer con exactitud dos cosas: primero, la demanda máxima de agua para las necesidades de los aparatos; segundo, la demanda de punta o pico, o sea la máxima a la cual estará sometido el sistema, debido a la simultaneidad de uso de los aparatos. Presiones recomendadas Relacionamos en el presente cuadro, las presiones máximas y mínimas con los diámetros de conexión. Tabla Nº 2.3 PRESIONES RECOMENDADAS Aparato Sanitario

Recomendada

Mínima

Diám. Conexi ón

m.c.

Kg/c

Lb/pu

m.c.a

Kg/c

Lb/pu

Inodoro fluxómetro Inodoro de tanque Orinal de

a. 10,33 7,00 10,33

m2 1,03 0,70 1,03

lg2 14,70 9,96 14,70

. 7,70 2,80 7,70

m2 0,77 0,28 0,77

lg2 10,96 3,98 10,96

1” ½” ¾ - 1”

fluxómetro Orinal con llave Vertedero Duchas Lavamanos Lavadoras Bidé Lavadero Lavaplatos

7,00 3,50 10,33 5,00 7,00 5,00 4,00 2,00

0,70 0,35 1,03 0,50 0,70 0,50 0,40 0,20

9,96 4,98 14,70 7,12 9,96 7,12 5,69 2,85

2,80 2,00 2,00 2,00 2,80 2,00 2,00 2,00

0,28 0,20 0,20 0,20 0,28 0,20 0,20 0,20

3,98 2,85 2,85 2,85 3,98 2,85 2,85 2,85

½” ½” ½” ½” ½” ½” ½” ½”

2.4.

VELOCIDAD DE DISEÑO

Las velocidades de diseño, constituyen un parámetro de definición de diámetros de tuberías. Existen valores de velocidades Mínimos y Máximos en función de cada diámetro.

108

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

El Reglamento indica: Para el cálculo de las tuberías de Distribución, se recomienda una velocidad mínima de 0.60 m/seg para asegurar el arrastre de partículas y una velocidad máxima de acuerdo a los siguientes criterios: 

Si se usa energía eléctrica para el suministro, la tubería deberá ser diseñada



de manera que las pérdidas por fricción no sean mayores al 10%. Esto quiere decir que si a la Red se inyecta agua a través de un equipo de Bombeo por ejemplo que provee una presión de 20 metros, las pérdidas de carga de las tuberías no debe ser mayor a 10% de 20 metros, es decir 2



metros. La explicación de por qué no debe ser mayor, es que si fuera mayor; la Bomba estaría trabajando mucho para vencer la "pérdida de carga por fricción" lo que traería como consecuencia problemas de ruido, desgaste de tuberías, en estos casos es conveniente aumentar el Diámetro de la tubería hasta



conseguir que la pérdida de carga sea igual o menor al 10%. Recomendaciones de autores como Azevedo Netto (Manual de Hidráulica) recomienda las velocidades y caudales Máximas permisibles en tuberías domiciliarias. TABLA N° 2.4 CUADRO DE VELOCIDADES Y CAUDALES MÁXIMOS EN TUBERIAS DE AGUA POTABLE DIÁMETRO Pulgadas mm 1/2 13 3/4 19 1 25 1½ 38 2 50 2½ 63 3 75 4 100

VELOCIDAD (m/seg) 1.60 1.95 2.25 2.75 3.15 3.55 3.85 4.00

CAUDAL (Lt/seg) 0.20 0.55 1.15 3.10 6.40 11.20 17.60 32.50

Fuente: Azevedo Netto, "Manual de Hidráulica"



La definición de velocidades de diseño está Ligada muy estrechamente no solo a las velocidades Máximas, como las indicadas, que preservan el 109

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

"Desgaste de las Tuberías", sino también existen razones, como por Ejemplo los ruidos y vibraciones en las tuberías y los diámetros Mínimos acordes con el tipo de Artefactos a utilizarse. El Ing. Francisco Alvizuri, pone a disposición de los Ingenieros Calculistas de Instalaciones Sanitarias, valores de velocidades recomendable, vinculadas al Número de Unidades Hunter

y los caudales de agua Máximos para las

velocidades de referencia. 

La tabla Nº 2.5 permite dimensionar las tuberías de agua, teniendo en cuenta el N° de Unidades Hunter en el tramo a definir: TABLA N°2.5 VELOCIDADES DE DISEÑO (Tabla para dimensionamiento de tuberías) TOTAL UH Máxima de Tanque 5 10

Caudal (Lts/seg) 0.19 0.30

DATOS HIDRÁULICOS Diámetro Velocidad (Pulg) (m/seg) ½ 1.55 ¾ 1.06

28

0.65

1

1.29

0.084

90 240 400 680

1.43 2.53 3.63 5.37

1½ 2 2½ 3

1.27 1.26 1.16 1.19

0.051 0.036 0.024 0.020

1225

9.07

4

1.13

0.013

Perd. Unit (m/m) 0.266 0.082

Fuente: Francisco Alvizuri P. "Curso Instalaciones Sanitarias en Edificios"

2.4.1.

Cálculo de Velocidades (V)

Se utilizará la ecuación de Hazen Williams que aunque se recomienda para diámetros mayores de 2 pulgadas, no difiere mucho de los valores obtenidos con diámetros menores, comparada con otras fórmulas. (Flamant, Fair Whipple Hasiao). Se calcula por la fórmula:

V=

6.2Q 2 πD

110

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Dónde: V= Velocidad (m/seg) D= Diámetro (Pulgadas) Q= Caudal (Lt/seg) π= Constante Numérica (3.1416)

2.4.2.

Cálculo de los diámetros (D)

Se calcula aplicando la fórmula: D=1,4166 Dónde:

√Q

D = Diámetro (Pulgadas) Q = Caudal (Lt/seg) Se debe antes de seleccionar el diámetro Verificar, que se cumplan los requisitos de Velocidades y de Pérdidas de Carga.

2.4.3.

Cálculo de las pérdidas unitarias (J)

Se calcula aplicando la fórmula:

J=

100 Q/C1.85 ∗0.3437 D 4.87

Dónde: J = Perdida Unitaria en (m/m) Q = Caudal (Lt/seg) D = Diámetro Interior (Pulgadas) C = Coeficiente de Rugosidad (Adimensional) APUNTES:

111

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO



En instalaciones interiores, se debe limitar esta pérdida con el fin de no perder

 

demasiada Presión en el Sistema. Se recomienda que no sea mayor de 0,1 m.c.a./m. Una pérdida que se salga de éste límite no es conveniente en Redes



Interiores. Cuando el sistema es por Gravedad, las pérdidas unitarias (J) en el último piso del edificio se limitan a un valor de 0.08 m/m.

2.5.

CANTIDAD

Y

DIÁMETROS

DE

TUBERÍAS

PARA

ARTEFACTOS SANITARIOS La cantidad de artefactos sanitarios que deben ser instalados en una construcción, dependen del tipo de uso de la edificación y a su vez del número de personas que van a ser servidas, es decir; si la edificación es para un Colegio, el número de aparatos sanitarios, será diferente a si la edificación fuera para una vivienda familiar. TABLA N° 2.6 DIÁMETROS DE TUBERÍAS PARA ARTEFACTOS SANITARIOS ARTEFACTOS SANITARIOS Lavamanos

DIÁMETROS AGUA FRÍA AGUA CALIENTE 1/2"

1/2"

Lavadero de Cocina

1/2"

1/2"

Lavadero de Ropa

1/2"

1/2"

Ducha

1/2"

1/2"

Tina

1/2"

1/2"

Bidet

1/2"

1/2"

Inodoro Tanque Bajo

1/2"

Inodoro Flush

1 1/2"

Inodoro con válvula “HIDRA”

1 1/2"

Urinario

1/2"

Urinario Flush

1 1/4” – 1 1/2”

Grifo de Jardín

1/2" – 3/4"

112

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

TABLA N° 2.7 CONSUMO DE AGUA POR ARTEFACTOS ARTEFACTOS SANITARIOS Lavamos Duchas Lavaderos Bidet Inodoro de Tanque Inodoro con Fluxómetro Urinario con chorro continuo

CAUDAL (Lt/seg) 0.1 0.2 0.15 0.1 0.15 2.0 0.075

APUNTES: Cada aparato sanitario necesita para su buen funcionamiento un caudal, una presión y un diámetro requeridos.

2.6.

DISEÑO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN INTERIOR DE

AGUA POTABLE

2.6.1.

ASPECTOS ARQUITECTÓNICOS.-

Las Instalaciones Sanitarias están vinculadas al diseño arquitectónico en los siguientes aspectos: a) Equipamiento sanitario: Artefactos 

Número de Artefactos



Tipo de Artefactos

b) Instalación de tuberías: 

Ductos o Shafts. 113

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

c) Dimensionamiento, ubicación de tanques de agua y equipos de bombeo 

Tanque: Cisterna y Elevado



Conjunto Motor - Bomba, Equipos Hidroneumáticos.

2.6.2.

METODOLOGIA DE CÁLCULO

En vista de las características de presión en la Tubería Matriz de Agua Potable, así como la instalación de los Colectores Públicos (Alcantarillado Sanitario y Pluvial) se adoptó el Sistema Indirecto:

2.7.



Matriz Pública



Tanque Cisterna



Bomba



Hidroceles



Distribución

DATOS BÁSICOS DEL PROYECTO.

 Localización Para seleccionar el lugar adecuado para la construcción de una estación elevadora, deben ser considerados los siguientes aspectos: 

Las dimensiones del terreno deberán satisfacer las necesidades presentes y de expansión futura.



Terreno de bajo costo y de fácil expropiación.

114

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO



Disponibilidad de energía eléctrica.



Estabilidad contra la erosión.

 Caudal de Proyecto El cálculo de los caudales contribuyentes constituye uno de los principales problemas con el que se enfrenta el proyectista durante la elaboración de un proyecto de una estación elevadora, Para un diseño rápido y suficientemente confiable, estos serán extractados del Calculo Hidráulico.

2.7.1.

Selección del Conjunto Motor-Bomba

Las condiciones determinantes para la elección del modelo de la bomba son la Capacidad, la Altura Manométrica Total y la calidad del agua.  CAPACIDAD DE LA BOMBA La Estación Elevadora deberá operar adecuadamente entre los valores límites: Caudal Mínimo de Proyecto a inicio del Plan y caudal Máximo de Proyecto a fin del Plan.  CAUDAL DE AGUA La calidad del agua también debe ser considerada en la selección de la bomba. Si el agua es corrosiva, entonces deben seleccionarse bombas construidas de materiales resistentes a la corrosión. Si el agua bombeada tiene un alto contenido de hierro y manganeso, se pueden depositar precipitados en las aperturas de la bomba y en sus partes internas, y se deben seleccionar bombas que no sean afectadas por estos depósitos. Los carbonatos de calcio y magnesio pueden precipitarse del agua y causar un taponamiento de los orificios de entrada de la bomba y de su interior. Por consiguiente, se requiere la inspección regular y la limpieza de las partes internas de la bomba en condiciones en las cuales estos precipitados y el taponamiento de la bomba pueden ocurrir. 115

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

 ALTURA MANOMÉTRICA TOTAL

Consta de dos partes: Altura Estática, que corresponde al desnivel geométrico

H ¿ ¿ ), y la ¿

altura dinámica definida por las pérdidas localizadas que a su vez se dividen en pérdidas de succión (

h fs

) y perdidas de impulsión (

h fi

).

Se utiliza la siguiente expresión para el cálculo de la altura manométrica total:

AMT =H g +h fs +h fi Dónde: AMT= Altura Manométrica Total Hg

= Desnivel Geométrico

h fs

= Pérdidas de Succión

h fi

= Pérdidas de Impulsión

Como en el cárcamo de las estaciones elevadoras existen dos niveles, el máximo y el mínimo, tenemos dos alturas geométricas y consecuentemente dos curvas características del sistema. Para el cálculo de las pérdidas de carga, se aplica la fórmula de Hazen-Williams es la más utilizada en el caso de Conductos Forzados. V=0.355 C D Dónde:

J

0.63

+

0.54

V= Velocidad Media (m/seg) D= Diámetro (m) J= Perdida de carga unitaria (m/m) 116

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

C= Coeficiente que depende de la naturaleza de las paredes del tubo EI cálculo de pérdidas de carga localizadas se realizara a través de la siguiente formula:

H f =K

V2 2g

Dónde: Hf

= Pérdida de carga singular (mca)

K = Coeficiente de perdida de carga singular (adimensional) v = Velocidad media en la sección (m/seg) g = Aceleración de la gravedad (m/seg²)

Para un predimensionamiento es factible adoptar como pérdida de carga en las válvulas y piezas especiales un valor de 1.5 metros.  SELECCIÓN DE BOMBAS Se elegirá un modelo de bomba que satisfaga los requerimientos de capacidad y altura manométrica total. Los representantes de las fábricas de bombas prestarán el asesoramiento necesario para una adecuada selección. Existe una relación bien definida entre las diferentes condiciones de Caudal y altura Manométrica con las que trabaja una bomba, que puede ser conocida a través de las llamadas “Curvas Características" de las bombas proporcionadas por el fabricante.

2.7.2.

Cártamo dé Bombeo

Cuando la instalación impulsora debe colocarse en sitio distinto a un pozo perforado o excavado, de~ proveerse un "Cárcamo de Bombeo" o "Pozo Húmedo". El Cárcamo de Bombeo puede ser de forma rectangular, cuadrada o circular (en planta). 117

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

En el diseño del Pozo Húmedo de una estación de bombeo debe tenerse en cuenta las siguientes consideraciones: a) Deberá diseñarse para el consumo máximo diario y construirse inicialmente en su totalidad para disminuir Costos de Construcción. b) Los Cárcamos de Bombeo deben ser alimentados por tuberías sumergidas, evitándose al Máximo las turbulencias. c) La sumergencia mínima de la parte superior de la criba, está relacionado con el diámetro de tubería de succión de la siguiente manera: 

Para impedir el ingreso de aire: S=2.5 d + 0.10



Condición hidráulica

2

V S >2.5 + 0.20 2g

Donde:

S = Sumergencia mínima (m) . D = Diámetro de la tubería de succión (m) v = Velocidad del agua (m/seg) g = Aceleración de la Gravedad (m/seg2) d) La distancia horizontal entre la Criba de Succión y la pared más próxima de la cámara de bombeo debe ser como mínimo de D/2 e) Se deben proveer dispositivos de desagüe, rebose y limpieza del pozo húmedo. f) En general deben evitarse los siguientes aspectos geométricos que pueden conducir a un mal diseño:  

Cambios bruscos en la dirección del flujo. Pendientes pronunciadas. 118

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

  

Distribución asimétrica del flujo en el cárcamo. Entrada de agua al cárcamo por encima del nivel de agua. Vertedero sin disipador de energía para el chorro de agua que cae.

Para la determinación del Volumen, el tiempo de retención en el cárcamo es un criterio básico. Se recomienda emplear de 5 a 10 minutos como tiempo de retención y se calcula con la siguiente expresión: Vol c

=

Qmax d

.

Dónde: Vol c Qmaxd

= Volumen del Cárcamo (m³) = Caudal Máximo Diario

24 n

n = Número de horas de bombeo al día Tr = Tiempo de retención en el cárcamo (mi)

2.8.

SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE PRESIÓN, TANQUES DE

HIDROPRESIÓN (HIDROCEL) INTRODUCCIÓN Las redes de suministro de agua potable en la zona, debe ser generalmente calculada para cubrir con sus caudales y presiones para satisfacer todas las necesidades de consumo, más se puede tener el problema de que no se hayan diseñado para determinadas presiones de servicio en todos sus puntos. En el caso de los edificios elevados, estas presiones son relativamente altas, por lo que debemos asegurar un caudal correcto y una presión constante a todos los usuarios del mismo. Se tendrá en cuenta que la presión de agua de suministro a cargo del Componente 3, sea suficiente para cubrir nuestros requisitos de demanda, tanto en volumen como presión hidráulica, caso contrario se deberá realizar un estudio de alternativas.

119

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Como soluciones al suministro de agua potable a edificios elevados, entre los más comunes podemos mencionar las siguientes:    

Tanque elevado Tanques Hidroneumáticos Presión controlada por Bombas de velocidad variable Sistema de presión automático con

Para el proyecto se tomará en cuenta un "Sistema de Hidroceles", uno de los más modernos y que ha sido ampliamente experimentado tanto en países del extranjero como en el nuestro. Agreguemos como dato informativo que el 95% de los edificios más importantes y elevados construidos durante los últimos años en Bolivia, utilizan en forma totalmente satisfactoria el Sistema de Presión Automático mediante Hidroceles.

2.8.1.

Hidrocel

Los tanques de Hidropresión llamados HIDROCELES, constituyen una alternativa para eliminar el Tanque Elevado. Un tanque de Hidropresión es un acumulador de presión, puesto que su función es acumular presión de agua. En esencia está compuesto por:    

2.8.2.

Un tubo perforado. Un elemento fabricado de un material elástico que es un acumulador o envoltura interior Una cubierta exterior Dos tapas

Funcionamiento

Si tomamos la tubería (ver Fig. 01) una presión de 3,50 kg/cm² (50 p.s.i.) y abrimos la válvula Vi manteniendo Vf cerrada, el agua fluirá hacia el Hidrocel por las perforaciones, ensanchada la envoltura interior hasta que esta equilibre la presión de 3,50 kg/cm²' que es marcada por el manómetro.

120

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Si cerramos la válvula Vi, la presión interior del agua dentro de esta envoltura se mantendrá debido a su elasticidad pero con tendencia a volver a su posición original. Si abrimos la válvula Df, tendremos en un tramo, (inmediatamente después de la válvula), una presión inicial de 3,50 kg/cm² que luego disminuye paulatinamente hasta cero, cuando la envoltura vuelve a su posición original.

Fig. 01 Esquema de funcionamiento sistema hidroneumático

2.8.3.

Bomba

EI equipo complementario a los tanques de Hidropresión es la Bomba, para cuya selección debe asegurarse que los caudales y presiones estén adecuados a los requerimientos de este sistema. Es aconsejable usar bombas de multietapa, por su característica de alta presión y se debe seleccionar unidades que no sean ruidosas para no incomodar a los usuarios. Como en todos los sistemas de suministro de agua potable debe siempre considerarse una unidad de reserva, para evitar cualquier interrupción del servicio. EI funcionamiento de estas bombas debe ser siempre automático.

 CÁLCULO 121

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

EI cálculo de las bombas para los tanques de Hidropresión se hace previa determinación de los siguientes valores:  

Caudal Q(m³/seg) Altura Dinámica Total AD(m)

El caudal se calcula por cualquiera de los métodos conocidos que dan los coeficientes de simultaneidad, aunque también se puede utilizar la siguiente fórmula:

Q0 Dónde:

=

N0

*

Q0

= Caudal en (Lt/seg)

N0

= Número Total de Artefactos Sanitarios

122

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

K0

= Coeficiente cuyo valor es el siguiente

TABLA 2.8 CONSUMO POR HORA POR ARTEFACTO

2.8.4.

K 0 (Lt/h)

N°

DESCRIPCIÓN

1 2

Hoteles Edificios Departamentos

94.6 64.3

3

Hospitales

94.6

4

Edificios de Oficinas

64.3

Altura Dinámica Total (A.D.)

Para calcular y diseñar un sistema de presión automático con Hidroceles, estos últimos deben ser instalados en la planta baja (Alternativa 1) o planta alta (Alternativa 2) dentro del Sistema a servirse. En el caso de los edificios elevados tendremos que las Bombas siempre están ubicadas en la parte más baja del edificio, generalmente el sótano y por consiguiente los Hidroceles en la parte más alta del edificio (Terraza). Este principio deriva de que el punto de consumo más lejano al sitio de bombeo es siempre el punto crítico. Para calcular correctamente la Altura Dinámica Total tendremos que considerar: 1. Alturas Geométrica del Edificio 2. Pérdida por Fricción en las Tuberías 3. Presión de Trabajo de los Hidroceles (máxima)

La presión de Trabajo de los Hidroceles varían entre 1,41 Kg/cm² (20 PSI), de acuerdo a las especificaciones de los Fabricantes y 3,50 kg/cm² (50 PSI).

123

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Tendremos entonces que la Altura Dinámica Total, para Hidroceles es la suma de la presión necesaria para vencer las pérdidas por fricción en las tuberías, más la presión necesaria (Máxima) para el trabajo de los Hidroceles, más la Altura Geométrica es decir:

AD= Altura Geométrica + Pérdida por Fricción + Presión de Trabajo Hidroceles

Diseño: Una vez obtenidos el caudal (Q) y la altura dinámica total (AD) podemos proceder al diseño propiamente dicho del Sistema el mismo que lo subdividimos del siguiente modo: 1. Equipos 2. Columna principal 3. Tanque de Almacenamiento y Ubicación y Equipo 4. Red de Distribución

2.8.5.

Elección Tanques de Hidropresión

Con los valores de caudal calculados anteriormente es posible obtener el número de unidades de Hidropresión. Para ello, dicho caudal se divide entre la capacidad de cada Tanque, especificada en la siguiente: TABLA N°2.9 TABLA PARA ELECCIÓN DEL TANQUE DE HIDROPRESIÓN (JACUZZI) PRESIÓN MEDIA DE OPERACIÓN

PRESIÓN DE CONEXIÓN

PRESIÓN DE DESCONEXIÓ N

mca

mca

mca

1

2

1

21

14

28

1500

3000

3000

6000

9000

28

21

35

1250

2500

2500

5000

7500

35

28

42

1100

2200

2200

4400

6600

CAPACIDAD TANQUES HIDROMEDICIÓN (Lt/h) YJ.18

YJ.36 2

3

124

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Para especificar correctamente las Bombas, debemos tener cuidado en su elección, asegurándonos que sus caudales sean a las presiones que quiera el sistema. Partiendo de Q; necesario, dividiremos el mismo en dos o tres Bombas. Nunca se deberá depender de una sola Bomba para suministrar Q total, ya que por ser un equipo mecánico es susceptible a fallar o sufrir daño. Si dependiéramos de una sola Bomba, esta fallara en un determinado momento, dejaríamos a los usuarios del Sistema sin suministro de agua, mientras dure la reparación. Por lo explicado siempre debemos tener por lo menos una Bomba de STAND BY. Para encontrar Q, de las bombas necesarias dividiremos Q total del sistema en dos o tres según sea el caudal Ejemplo: Q = 4,62 Lt/seg Q 2 = 2,3 Lt/seg Lo que quiere decir que necesitamos dos bombas cada una con una capacidad de 2,31 Lt/seg a una determinada altura dinámica total. Debemos recordar que solamente el caudal es el que se divide, puesto que la altura dinámica total (AD), sigue siendo el mismo para ambas bombas.

2.8.6.

RED INTERIOR DE AGUA POTABLE

Es el conjunto de tuberías que se instalan dentro de la vivienda, con el fin de abastecer de agua potable a los artefactos sanitarios para su consumo. Básicamente consta de tres partes:

125

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

  

Distribuidores Columnas o Montantes Derivaciones o Ramales

Los distribuidores son tubos horizontales ubicados en Planta Baja o Alta, que conducen el agua a las columnas y éstas se abastecen a las Derivaciones. Para efectuar el diseño y cálculo de la Red Interior, se debe observar la siguiente marcha: 

Se debe estudiar la posición más conveniente de los artefactos sanitarios, tomando en cuenta las particularidades de cada Baño en lo que se refiere a la



solución sanitaria. En lo posible se debe localizar los baños o lugares de Consumo de Agua en una sola recta vertical. Es una buena norma disponer de una columna para



abastecer a los sistemas de agua Central. Definido la ubicación de los artefactos sanitarios y puntos de consumo de agua. Se debe proceder al dibujo de la "vista isométrica" (ver planos); mostrando todos los componentes del Sistema de Distribución, tales como Tanques de Almacenamiento; Bombas, Llaves de paso, Medidores de Caudal, Artefactos Sanitarios, Codos, Tees; etc.

La Red de Distribución de un Edificio se diseñará para que todos los "artefactos sanitarios" funcionen correctamente y con presiones adecuadas. Existen varios métodos de cálculo de tuberías, entre los que se puede citar los siguientes:    

Método de los Pesos (Brasil). Método de la raíz cuadrada. Método de las fórmulas empíricas. Método de Hunter.

126

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Todos los métodos tienen como base el funcionamiento simultáneo de los artefactos sanitarios, considerando como condición normal el funcionamiento de dos artefactos sanitarios dentro de un baño.

2.8.7.

MÉTODO ADOPTADO

Para obtener los caudales en las derivaciones y columnas de la Red de Distribución, se ha adoptado como método de cálculo las Tablas y ecuaciones según el Método de Roy B. Hunter; que facilitan la determinación de caudales en función de las "Unidades de Hunter". EI método de Roy B. Hunter Dr. Roy B. Hunter fue el que aplicó por primera vez la "Teoría de las Probabilidades" al cálculo de Gastos en los sistemas de plomería. Este método consiste en asignar a cada aparato sanitario o grupo de aparatos sanitarios,

un

número

de

“Unidades

de

Gasto

o

Peso"

determinado

experimentalmente. "Unidad de Gasto" es la que corresponde a la descarga de un lavamanos común con trampa sanitaria de 1 1/4 de diámetro, equivalente a un caudal de 28 Lt/mi (0,47 Lt/seg).

Este método considera aparatos sanitarios de uso intermitente y tiene en cuenta el hecho de que cuanto mayor es su número, la proporción del uso simultáneo de los aparatos sanitarios

Para estimar la "Máxima Demanda de Agua" de un edificio o sección de él, debe tenerse en cuenta si el Tipo de Servicio que van a prestar los aparatos es Público o Privado. La Demanda de agua está referida, al consumo de los Artefactos Sanitarios y se expresa en Lt/seg. 127

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Es obvio indicar que el Gasto obtenido por este método es tal que, hay cierta Probabilidad que no sea sobrepasado. Sin embargo esta condición puede presentarse pero en muy raras ocasiones. La Demanda de agua de los Artefactos Sanitarios está en función de la simultaneidad de Uso. Servido Público Cuando los artefactos sanitarios están ubicados en baños de servicio público, es decir varias personas pueden ingresar al baño y utilizar diferentes artefactos sanitarios, en este caso se considera separadamente a cada tipo de artefacto sanitario, multiplicando el número total por "Peso" correspondiente que se indica en la Tabla N° 8.1 y obteniéndose un valor total de unidades de gasto, el que se llevará a la Tabla N° 8.2 en donde se obtendrá la Máxima Demanda simultánea en Litros por segundo .

2.8.8.

RED INTERIOR DE AGUA POTABLE

Es el conjunto de tuberías que se instalan dentro de la vivienda, con el fin de abastecer de agua potable a los artefactos sanitarios para su consumo. Básicamente consta de tres partes:   

Distribuidores Columnas o Montantes Derivaciones o Ramales

Los distribuidores son tubos horizontales ubicados en Planta Baja o Alta, que conducen el agua a las columnas y éstas se abastecen a las Derivaciones. Para efectuar el diseño y cálculo de la Red Interior, se debe observar la siguiente marcha: 128

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO



Se debe estudiar la posición más conveniente de los artefactos sanitarios, tomando en cuenta las particularidades de cada Baño en lo que se refiere a la



solución sanitaria. En lo posible se debe localizar los baños o lugares de Consumo de Agua en una sola recta vertical. Es una buena norma disponer de una columna para



abastecer a los sistemas de agua Central. Definido la ubicación de los artefactos sanitarios y puntos de consumo de agua. Se debe proceder al dibujo de la "vista isométrica" (ver planos); mostrando todos los componentes del Sistema de Distribución, tales como Tanques de Almacenamiento; Bombas, Llaves de paso, Medidores de Caudal, Artefactos Sanitarios, Codos, Tees; etc.

La Red de Distribución de un Edificio se diseñará para que todos los "artefactos sanitarios" funcionen correctamente y con presiones adecuadas. Existen varios métodos de cálculo de tuberías, entre los que se puede citar los siguientes:    

Método de los Pesos (Brasil). Método de la raíz cuadrada. Método de las fórmulas empíricas. Método de Hunter.

Todos los métodos tienen como base el funcionamiento simultáneo de los artefactos sanitarios, considerando como condición normal el funcionamiento de dos artefactos sanitarios dentro de un baño.

2.8.9.

METODO ADOPTADO

Para obtener los caudales en las derivaciones y columnas de la Red de Distribución, se ha adoptado como método de cálculo las Tablas y ecuaciones según el Método de Roy B. Hunter; que facilitan la determinación de caudales en función de las "Unidades de Hunter".

129

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

EI método de Roy B. Hunter Dr. Roy B. Hunter fue el que aplicó por primera vez la "Teoría de las Probabilidades" al cálculo de Gastos en los sistemas de plomería. Este método consiste en asignar a cada aparato sanitario o grupo de aparatos sanitarios,

un

número

de

“Unidades

de

Gasto

o

Peso"

determinado

experimentalmente. "Unidad de Gasto" es la que corresponde a la descarga de un lavamanos común con trampa sanitaria de 1 1/4 de diámetro, equivalente a un caudal de 28 Lt/mi (0,47 Lt/seg). Este método considera aparatos sanitarios de uso intermitente y tiene en cuenta el hecho de que cuanto mayor es su número, la proporción del uso simultáneo de los aparatos sanitarios

Para estimar la "Máxima Demanda de Agua" de un edificio o sección de él, debe tenerse en cuenta si el Tipo de Servicio que van a prestar los aparatos es Público o Privado. La Demanda de agua está referida, al consumo de los Artefactos Sanitarios y se expresa en Lt/seg. Es obvio indicar que el Gasto obtenido por este método es tal que, hay cierta Probabilidad que no sea sobrepasado. Sin embargo esta condición puede presentarse pero en muy raras ocasiones. La Demanda de agua de los Artefactos Sanitarios está en función de la simultaneidad de Uso. Servido Público Cuando los artefactos sanitarios están ubicados en baños de servicio público, es decir varias personas pueden ingresar al baño y utilizar diferentes artefactos sanitarios, en este caso se considera separadamente a cada tipo de artefacto 130

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

sanitario, multiplicando el número total por "Peso" correspondiente que se indica en la Tabla N° 8.1 y obteniéndose un valor total de unidades de gasto, el que se llevará a la Tabla N° 8.2 en donde se obtendrá la Máxima Demanda simultánea en Litros por segundo .

2.8.10.

CALCULO DE LA DOTACIÓN DIARIA

Para efectuar el dimensionamiento de Redes Interiores, se deben conocer primero los parámetros de diseño, como requisitos para un buen funcionamiento del sistema de abasto escogido. Estos parámetros son: el caudal, la presión, la velocidad y las pérdidas requeridas para: 

No dimensionar tuberías más grandes o más pequeñas de las que se

 

necesitan. No suene o vibre la tubería por alta velocidad. Se utilicen los caudales, presiones y diámetros necesarios para el buen

 

funcionamiento de los artefactos sanitarios. Se pueda aprovechar la presión existente en la Red pública. No dimensionar Tanques Elevados o Cisternas más grandes o más pequeños de lo necesario.

2.9.

DOTACIÓN DE AGUA

La dotación de agua, es la cantidad de agua que requiere una persona para satisfacer sus necesidades en un día y tiene varias expresiones como ser: Dotación: De

¿ hab .día

¿ hab .m ²

acuerdo al número de usuarios

Para: jardines, ajes, tiendas, almacenes, depósitos, oficinas 131

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Caso de departamentos

¿ día−Dormitorio

Las dotaciones de agua utilizadas para los cálculos y diseño de las Instalaciones Sanitarias, se en encuentran estipuladas en el Reglamento Nacional para uso doméstico, comercial e Industrial. Se indica las dotaciones que frecuentemente se utiliza en la elaboración de proyectos de Instalaciones Sanitarias, mencionando los siguientes: 

Los edificios multifamiliares, deberán estar dotados de agua potable de acuerdo al número dormitorios de cada departamento, según la siguiente tabla.

Tabla Nº 2.8 DOTACION SEGÚN NUMERO DE DORMITORIOS EN VIVIENDAS Y DEPARTAMENTOS NUMERO DE DORMITORIOS POR DEPARTAMENTO Departamento Departamento Departamento Departamento Departamento

de de de de de

1 2 3 4 5

dormitorio dormitorio dormitorio dormitorio dormitorio

DOTACIÓN DIARIA DE DEPARTAMENTOS EN LITROS 400 800 1.200 1.350 1.500

Fuente: RNIS



La dotación de agua para oficinas, se calculará a razón de 6 Lt/día*m² de área útil



de local. La dotación para locales destinados al comercio de mercaderías secas, abarrotes



y similares, se calculará a razón de 12 Lt/día*m2 de área útil de local. La dotación de agua para áreas verdes se calculará a razón de 2 Lt/ día*m2. No se requerirán incluir áreas pavimentadas, enripiadas u otras no sembradas para los fines de esta dotación.

132

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO



La dotación de agua para estaciones de servicio, bombas de gasolina, garajes y parques de estacionamiento de vehículos, se calculará de acuerdo a la siguiente Tabla: Tabla Nº 2.9 DOTACION DE AGUA PARA UNIDADES DE SERVICIO EQUIPO

DOTACIÓN

Para oficinas y ventas

6 Lt/día por m2 de área útil

Para locales de comercio

12 Lt/día por m2 de área útil

Para áreas verdes

2 Lt/día por m2 de área útil

Para garajes y estacionamientos

2 Lt/día por m2 de área útil

Fuente: RNIS

2.10. PARÁMETROS DE CÁLCULO Para el cálculo del caudal de agua necesario, la presión requerida al ingreso de agua para la edificación del Proyecto las características son las siguientes: Nº de pisos: Altura: 24 m. Total artefacto Total artefacto 87 Total artefacto Total artefacto 18 Total artefacto 10

4

Inodoros: Lavamanos:

87

Duchas: Lavaplatos:

1

Grifos:

CALCULO DE CAUDAL ARTEFACTOS

Inodoros Lavamanos

Nº DE ARTEFACTO

UNIDADES DE GASTO POR ARTEFACTO

TOTAL DE UNIDADES DE GASTO

87 87

3 1

261 87

133

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Duchas Lavaplatos Lavanderías Grifos Otros (Urinario)

1 18 0 10 2 TOTAL UNIDADES DE GASTO

2 3 3 3 3

2 54 0 30 6 440

De la Tabla Nº 2.2., entrando con el total de 440 UH, obtenemos que el caudal de agua necesario es de 3,8754 Lt/seg. CALCULO DE PRESION REQUERIDA AL INGRESO DE AGUA

A nivel de anteproyecto podríamos pre-calcular la presión requerida al ingreso de agua. Si tenemos en cuenta que el edificio tiene 4 niveles y el agua tiene que llegar hasta el último artefacto ubicado en el 4º Piso (Ducha o Inodoro). La presión que necesitaríamos seria:

Nº

DESCRIPCION

1 2 3 6 TOTAL

ALTURA (m)

Altura desde el ingreso hasta el último piso Altura del artefacto más desfavorable (Ducha) Presión de salida en el artefacto 15% altura acumulada

18.35 2 2 3.35 25.70

Asi se tiene:



Caudal requerido (lt/seg) 3.87



Presión después del medidor (m) 26

CALCULO DE DOTACION DIARIA PARA EL PROYECTO Tabla Nº 2.10 Descripción Departamento de 1 Dormitorio Departamento de 2 Dormitorio Oficinas Áreas Verdes Garajes y

Área (m2)

8180 3200 2408

Cant .

Dotaci ón

Consumo (Lt/día)

1

400

400

1

800

800

1 1 1

6 2 2

49080 6400 4816

134

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

estacionamientos CONSUMO TOTAL

61496

Fuente: RNIS

Se Adopta 60.000 Lt/día m3 día ¿ ∗1 m3 día 60000=600300 Dotación Diaria Total 60 m /día ¿ 1000 60,00 m3

OK!

2.12. DISEÑO HIDRAULICA DE LA ACOMETIDA

Q=

V T

Dónde: Q = Caudal (Lt/seg) V = Volumen (Lt) t = Tiempo (seg) Se considera:



Tiempo de llenado del Tanque Cisterna = 6 hrs.



Dotación Diaria Total = 60.00 (m3/día)

Q=

Dotación Diaria 6 hrs

Q=

Caudal de la tubería de alimentación al tanque cisterna.

60000 60000 = =2,778 ¿ 6∗3600 21600 seg

138

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Calculo del diámetro de la Acometida (Prediseño) D=1,4166 √ Q Dónde: D = Diámetro (Pulg) Q = Caudal (Lt/seg) D=1,4166 √ 2,778

Se adopta = Ø 2 – 2 ½”pulg. D = 2,361 pulg

Verificación del Diámetro de la tubería por pérdida y velocidad según Hazen Williams Dónde: Q = Caudal (Lt/seg) C = Coef. Rugosidad (PVC, C=140) D = Diámetro (Pulg) L = Longitud Tubería (m) V = Velocidad (m/seg) J = Pérdida por unidad de recorrido (m/m) hf = Perdida por tramo recto

100∗Q C J= D4,87

(

V=

1,85

)

∗0,3437

6,2∗Q 2 π∗D

Datos de cálculo: Q = Caudal (Lt/seg) = 2,78 C = Coef. Rugosidad C = 140 L = Longitud Tubería (m) = 60

h f =J∗L

Tabla Nº 2.11 TABLA DE COEFICIENTE HAZEN WILLIAMS

139

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

MATERIALES Asbesto cemento Ladrillo de

COEFICIENTE C 140 100

Saneamiento Hierro fundido, nuevo Concreto Cobre Hierro Galvanizado Vidrio Plástico PVC, CPVC Acero, Nuevo Acero Acero – Rolado Lata

130 120 - 140 130 - 140 120 140 140 - 150 140 140 - 150 130 110 130

Consideraciones 

Velocidades límites para aducción: (0,6 – 2,00) m/seg.



Tubería PVC, C = 140

Tabla Nº 2.12 Los resultados de los cálculos de diámetro de tubería de acometida serán: Diámetros

Caudal

J

Longitu

Pulg.

--

Lt/seg

--

½ ¾ 1 1½ 2

0,5 0,75 1 1,5 2

2,7778 2,7778 2,7778 2,7778 2,7778

50,0247 69442 1,7107 0,2375 0,0585

d m 60 60 60 60 60

V m/seg 21,9280 9,7458 5,4820 2,4364 1,3705

OBS. ( 0.6 2.0 ) Vibración Vibración Vibración Vibración Optimo

Así los resultados elegidos son: D = 2,0 pulg V

=

1,3705

m/seg J = 0,0418 140

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Con lo que se confirma el Diámetro de la Acometida.

2.13. DIMENCIONAMIENTO DEL MICROMEDIDOR a) Dotación Diaria Total 60000 Lt/día = 60 m3/día b) La dotación diaria, se consolida a Consumo Total Mensual en (m 3/Mes) m3 ∗30 días día m3 60 =1800 Según las solicitudes Máximas para1mes Hidrómetros Tipo mes Velocidad se tiene: Para dimensionar el medidor que va a ser instalado en el presente Proyecto, necesitamos como único dato el caudal de abastecimiento expresado en (m 3/mes), para luego establecer el “Diámetro y Capacidad” del medidor.

Tabla Nº 2.13 SOLICITUDES MAXIMAS PARA HIDROMETROS TIPO VELOCIDAD

SOLICITUDES MÁXIMAS PARA HIDRÓMETROS TIPO VELOCIDAD Diámetro Pulg.

mm

½

13

¾ 1

19 25

Cap. Medidor m3/hora

Solicitud medidor

Rango Consumo m3/mes

m3/día

m3/mes

3

6

90

0 – 90

5 7

10 14

150 210

91 – 150 151 – 210

141

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

1

25

10

20

300

211 – 300

1½

38

20

40

600

301 – 600

2

50

30

60

900

601 - 900

Fuente: “Estudio Tarifario por Costo Marginal” Guillermo Quispe M.

Así se tiene:



Capacidad: 30 m3/hr



Diámetro: 2 Pulg.

Tabla Nº 2.14

VERIFICACION DE LA PRESION DE ENTRADA AL CISTERNA CALCULO DE LA LONGITUD EQUIVALENTE N º

DESCRIPCIÓN

UNID.

CANT .

PÉRDID A

1 2 3

Codo 90º Ø 2” Llave de paso Ø 2” Válvula de Flotador Ø

Pza. Pza. Pza.

4 2 1

0,7 0,2 8,2

LONGITU D EQUIVALE NTE 2,1 0,4 8,2

4

2” Longitud Neta Tub. Ø

m

60

1

60,0

2” Longitud Total

71,40

Pérdida de Carga: h f =J∗Le Dónde: hf = Pérdida de Carga Total J = Perdida de Carga Unitaria Le = Longitud Equivalente Hf = (0,0418) * (71,4) = 2,9845 m. 142

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Tabla Nº 2.15

CÁLCULO DE PRESIÓN DE ENTRADA AL CISTERNA Perdida (m.c.a.)

Descripción Pérdida de carga por fricc.

Presión Disponibl e (m.c.a.)

Presión Residual (m.c.a.)

20

16,01548

4,1359

Tub. Pérdida de carga Medidor Ø

1

2” Altura Geométrica Tanque

0

Cisterna Total

5,1359

16,01548 m.c.a. > 2,0 m.c.a. OK!

2.14.

ALIMENTACIÓN AL TANQUE DE ALMACENAMIENTO

Los tubos de alimentación a los Tanques de Almacenamiento se dimensionan considerando los tiempos de llenado a los almacenamientos de agua. El Reglamento de Instalaciones estipula las siguientes referencias:  

Tiempo de llenado del Cisterna Tanque Elevado con alimentación

Hasta 6 horas máximo Hasta 6 horas máximo

En este caso se considera las 6 horas como tiempo de llenado del tanque bajo, al ser el único sistema de alimentación al sistema.

2.15.

CÁLCULO

DEL

SISTEMA

DE

BOMBEO

E

HIDROCELES

2.15.1.

Cálculo de Hidroceles

Los "Hidroceles" trabajan en forma cíclica por medio de un control o "Presostato" de ARRANQUE Y PARADA en Rangos de Presiones, las mismas que deben satisfacer las presiones necesarias y especialmente el abastecer al ARTEFACTO de ubicación más desfavorable. 143

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Los rangos de Presión más usados son: 20-40 PSI (Lb/Pulg²)

14-28 m

30-50 PSI (Lb/Pulg²)

21-35 m

40-60 PSI (Lb/Pulg²)

28-42 m

50-70 PSI (Lb/Pulg²)

35-49 m

Siempre el Rango de Variación debe ser 20 PSI; y estará en función de Ia PRESIÓN que se requiera para el Artefacto de ubicación más desfavorable. Se procede a calcular la ALTURA DINÁMICA (H), por la expresión:

H=

hg

+

hp

+

hM

hs

+

hTOTAL

+

Donde: H= Altura Dinámica (mca)

h g =Altura Geométrica del Hidrocel al Artefacto más desfavorable (m) h s = Altura de Succión (m) hTOTAL = Pérdida de Carga Total al Artefacto más desfavorable (según Planilla de Cálculo)(m)

Datos: h g = 20,37 m hs = 2 m hTOTAL = 8,80 m (dato de la tabla) h p = 2 mca h M = 0,50 m

144

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Luego: H = 20,37+2,00+8,80+2+0.50=33,67 mca Pero P(mca )

P ( kg /cm2 ) =

= 10 x P (kg/cm²) P( mca) 33,67 kg = =3,367( 2 ) 10 10 cm

= 47,8894 PSI Se adopta el siguiente RANGO DE PRESIÓN: Presión de Conexión

50 PSI = 35

mca

De la tabla (Myers): 0,22 Para esta condición y según Catalogo de Myers se tiene:  TANK PRES AT

70 PSI

 SHUT - OFF PSI (KPa)

(49 m)

(PARADA)  TANK PRESSURE AT

50 PSI

 START UP PSI (KPa)

35 m > 33,67 m

(ARRANQUE)

2.15.2.

Capacidad de Hidroceles

Se calcula por la expresión:

V=

Pum GMP . Min RunTime Drawdown Multiplier 145

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Donde: V

=

Vol.

Tanque

en

Galones

(Capacidad

Hidroceles) Pum GMP

= Caudal de Bombeo (Galones Por Minuto)

Min Run Time

= Tiempo de Ciclo de Arranque y Paradas Segun Myers recomienda 1 Minuto

Drawdown Multiplier = Factor que se saca de las Tablas de Myers para un rango 50 - 70 PSI

El caudal de Bombeo Q = 3.50 ≈ 55,47 GPM se extrae de la Planilla de Cálculo adjunto. Luego:

V=

55,47 × 1 = 252,175 Galones 0,22

Definido el volumen del Tanque, el PROVEEDOR nos ofrece una serie de Tanques que no siempre coinciden con el valor calculado. Cuando la Capacidad no coincida tendremos que utilizar lo que el Proveedor nos ofrezca en capacidades Menores, cuidando que el Volumen Total sea igual o mayor al requerido. Por ejemplo el Modelo MPD 86 tiene una capacidad de 86 Galones, si utilizaríamos 2 el volumen total seria de 172 Galones y si utilizamos 3 se tendría 258 Galones. Otra alternativa podría ser utilizar el Modelo MPD 52, que tiene una capacidad de 52 Galones, si utilizaríamos 5, el Volumen Total seria 260 Galones. TANQUES MYERS TANK PRES. AT SHUT -OFF PSI (Kpa)

20(138) 30 (207) 40 (276) 50 (3451 60 (414) 70 (4831 80 (552) 90 (6211

10 (69)

.26 .41 .51 .57 .61 .65 .68 .70

TANK PRESSURE AT START -UP -PSI (Kpa) 20 30 40 50 (138) (207) (276) (345)

.20 . 35 .42 .49 .54 .58 .61

.17 .29 .37 .43 .52 .56

.14 .25 .32 .52 .56

.12 .22 .29 .35

60 (414)

.10 .19 .26

146

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

DRAWDOWN VOLUME MULTIPLIER CHART (APPROXIMATE ) MYERS TANK CONVERSION TABLE

MYERS

WELLX·TROL

MIL2 MIL5 MIL7 MIL14 MPD14 MPD20 MPD36 MPD52 MPD86 MPDH7 MPDH14 MPDH20

CLAYTON MARK

AQUATRO L

A.O.SMITH

STA·RITE

WX101 WX102 WX103 WX200 WX201 WX202 WX203 WX251 WX252 WX103PS N/A

V-6P V·15P V-25P V-45P V-45 ·V-60 V·100 V·200 V·260 N/A N/A

N/A N/A CA-15 N/A N/A CA-42 CA-82 NlA CA·120 NlA N/A

N/A JPT14 JPT27 N/A 30-01 42-02 80-03 120-04 170-45 N/A 30-12H

IL·2 IL·5 IL-7 IL-14 FSD·14 FSD-20 FSD-36 FSD-52 FSD·96 FSD·7H FSD-14H

5 Gal. 11 Gal. 21 Gal. 42 Gal. 42 Gal. 42 Gal. 82 Gal. 120 Gal. 220 Gal. 21 Gal. 42Gal. .

N/A

N/A

NlA

40-17H

FSD-20H

42 Gal.

2.16.

GALVANIZED

CÁLCULO DEL EQUIPO DE BOMBEO

Las bombas están diseñadas para impulsar el agua. Admitiéndose una eficiencia global media de 67% y expresándose el caudal en [Lt/seg], se encuentra para agua potable la siguiente expresión:

P=

Q . Ht 50

Dónde: P = Potencia [ HP ] Q = Caudal

Ht

= Altura Manométrica [ m ]

Además: Ht

= h s + hi + h f +

147

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Dónde: hs

= Altura Geométrica de Succión = 2,00 m

hi hf h DESCONEX

= Altura Geométrica de Impulsión = 20,37 m

= Pérdida de Carga al Artefacto más desfavorable = 8,80 m = Altura Máxima de Parada de la Bomba para Hidroceles = 70

PSI = 49 mca

También se ha adoptado un RANGO DE TRABAJO DE HIDROCELES entre 50 a 70 PSI, según Catalogo anexo, es decir: La bomba arranca si la Presión baja a 50 PSI (35 mca) y la Bomba desconecta en 70 PSI (49 mca).

Luego: H t = 2,00+20,37+8,80+49 = 80,17 m P = (3,50() (80,17)= 5,6119 HP 50 Potencia mayorada: 5 HP Potencia Instalada Se debe admitir, en la práctica, un cierto margen para los motores eléctricos. Los siguientes aumentos son recomendables: 50% para las Bombas hasta 2 HP 30% para las Bombas de 2 a 5 HP 20% para las Bombas de 5 a 10 HP

148

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Luego se tiene: 20% 5,61 + 5,61 = 1,122 + 5,61 = 6,732 ≈ 7,0 HP Sin embargo, según Catalogo Adjunto se tiene: 60 seg ¿ Q=3,50 seg x min

= 210

¿ min

≈ 210 Lt/ mi (adoptado)

Por lo que se adopta una Bomba de P = 7,0 HP, debido a que la Bomba a utilizarse será la indicada en Catálogos, Bomba para la que se tiene las siguientes características: P = 7 HP Q = 210,00 Lt/m H = 82 m > 80,17 m OK!

2.17.

PRESION

EN

EL

ARTEFACTO

MÁS

DESFAVORABLE En el proyecto se considera como Artefacto más desfavorable la Ducha ubicado en el cuarto Piso. En el Proyecto Propuesto Sistema Indirecto (Matriz - Tanque Cisterna Bombas Hidroceles y Distribución); la Presión Mínima es: P(min)

= he + H t + Ps +

Dónde: P(min) he

= Presion Min, al Artefacto más desfavorable = Altura Geornetrica Toma - Ducha (5° Piso) (m)

149

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Ht

= Perdida de Carga Total Toma - Ducha (5° Piso) (m)

Ps

= Presion de Salida en el Artefacto más desfavorable

H M = Perdida de Carga Medidor Del Plano Isométrico y la PlaniIIa de Cálculo, se tiene: he

= 22,37 m (Del Plano Isométrico)

Ht

= 8,80 m (De la PlaniIIa de Cálculo)

Ps

= 2,0 m (Segun Reglamento)

HM

= 0,50 m

P(min)

= 22,37+8,80+2+0,50=33,67

Presión de conexión Hidrocel = 35 mca. 35 > 33,67 Ok! Se puede hacer la conexión CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES  

2.18.

EI tamaño de los Tanques deberá ser previsto en un lugar específico, el que debe ser definido en el Diseño Arquitectónico. Se tiene las formas de instalación de Hidroceles (Alternativas)

CÁLCULO DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN AGUA POTABLE

VIVIENDA MULTIFAMILIAR Para el Sistema de Distribución de Agua Potable se empleará material PVC E-40 (Tigre Plasmar) y accesorios de PVC y FG TUPY. Se realizó el Cálculo de Montantes de Distribución es decir presiones de entrada y presiones residuales por Niveles. 150

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Diseño Hidráulico de la Red secundaria de Distribución (según formulario estandarizado); incluyendo la presión residual en el punto más desfavorable de la Instalación de Agua Fría. Se aplicó el Método de Cálculo de Tuberías de Roy B. Hunter que consiste en la aplicación de la "Teoría de las Probabilidades" al cálculo de los GASTOS. Específicamente consiste en asegurar a cada artefacto sanitario o grupo de artefactos un número de Unidades de Gasto determinado experimentalmente. El cálculo de esta planilla permite obtener:    

Gastos Instantáneos (Caudales) Diámetros de cada tramo de tuberías Velocidades Pérdidas de carga

Las velocidades de Diseño constituyen en parámetro de definición de Diámetros de Tuberías. Los Diámetros, Velocidades y Pérdidas de Carga se determinan con las ecuaciones de Hazen Williams, según los parámetros:  



Presión Estática Máx. = 40 mca. Presión Mín. en Artefactos = 2 mca. (excepto artefactos de válvula o Flush)  Velocidad Mínima = 0.60 m/seg.  Pérdida de Carga en Redes Interiores = 0,1 m/m  Pérdida de mayores Carga endiámetros Sistemas se porencuentran Gravedad a =la 0,08 m/m Cabe resaltar que los salida del Tanque

y va disminuyendo conforme va subiendo la Montante. 

El cálculo de los Montantes se lo realiza de ARRIBA hacia ABAJO, y el Cálculo de los Ramales se lo realiza en sentido contrario al Flujo de agua.



La PRESIÓN, es mayor a la salida del Tanque y va disminuyendo conforme va subiendo por la Montante.

151

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO



Cuando el agua va de abajo hacia arriba, hay una disminución de presión que es la altura geométrica (menor valor) menos las pérdidas totales (menor valor).



La numeración de nudos, se lo hace en sentido inverso al flujo de agua en los ramales.



NUDO, es el punto de cruce de dos o más Tuberías; excepto en el Tanque y el Artefacto más desfavorable. TABLA N° 2.18 CUADRO DE VELOCIDADES Y CAUDALES MÁXIMOS EN TUBERIAS DE AGUA POTABLE DIÁMETRO Pulgadas mm 1/2 3/4 1 1½ 2 2½ 3 4

13 19 25 38 50 63 75 100

VELOCIDAD (m/seg)

CAUDAL (Lt/seg)

1.60 1.95 2.25 2.75 3.15 3.55 3.85 4.00

0.20 0.55 1.15 3.10 6.40 11.20 17.60 32.50

Fuente: Azevedo Netto, "Manual de Hidráulica"

152

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

153

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

154

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

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MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

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MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

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MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

159

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

160

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

2.19. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 

Para solicitar al PROVEEDOR el equipo de bombeo requerido es necesario proporcionar el Caudal y la Altura Manométrica. La Potencia es sólo referencial para que en el Proyecto Eléctrico se prevea una línea de fuerza para la Bomba.



Es necesario en la fase de adquisición de la Bomba, que el proveedor entregue la "Curva de Bombeo" en la que podamos verificar el rango de funcionamiento de la Bomba requerida en cuanto a: Caudal, Altura Manométrica y buscando Rangos de mejor Eficiencia.



Los Materiales respecto a Agua Potable, se tienen:

 Tubería: PVC E-40 (Clase Rosca)  Accesorios. Tee, Codos, Niples, Acoples, Unión Universal PVC, FG.  Válvulas y Llaves de paso de Bronce.

161

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

CAPITULO

IlI

Cálculo de Evacuación de Aguas Servidas

162

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

PROYECTO SANITARIO SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO

3. EVACUACIÓN DE AGUAS SERVIDAS GENERALIDADES Las presentes instrucciones son basadas en el Reglamento Nacional de Instalaciones Domiciliarias del Ministerio de Desarrollo Humano, y la Dirección Nacional de Saneamiento Básico (DINASBA) según resolución Secretarial N° 390 de 20 de Septiembre de 1994. La red de evacuación interior de las aguas servidas de un edificio, es un conjunto de tuberías destinadas recoger, transportar y dar salida a las aguas negras o servidas de desecho de una edificación. Las aguas negras o servidas se caracterizan por la contaminación la que se mide por varios parámetros y una de ellas es la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) que es la cantidad de oxígeno necesario para estabilizar la materia orgánica en condición aeróbica a una temperatura y tiempo determinado. 163

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Las condiciones que debe cumplir la "Evacuación de Aguas Servidas" son:    

Evacuar rápidamente las aguas servidas, alejándolas de los artefactos sanitarios. Impedir el paso del aire, olores y microbios de las tuberías al interior del edificio. Los tubos deben ser impermeables al agua, gas y aire. Los tubos deben ser durables, e instaladas de modo que los ligeros movimientos

del edificio no ocasionen fugas o pérdidas. A. Sistema de Desagüe por Gravedad Se diseña cuando la cota de salida del sistema del edificio, está sobre la cota de conexión a la Red del servicio público. B. Sistema de Desagüe por Gravedad y por Bombeo El sistema por bombeo es necesario cuando la cota de descarga del artefacto está bajo la cota de nivel de descarga de la conexión domiciliaria.

3.1.

UNIDAD HIDRAULICA DE DESCARGA (UHD)

La "Unidad Hidráulica de Descarga" corresponde a la descarga de un lavamanos, considerada como un caudal de 28 Lt/m (0.47 Lt/seg). Las descargas de los artefactos sanitarios fueron establecidos a partir del lavamanos, cuya UHD es igual a 1. Tabla Nº 3.1

UNIDADES DE DESCARGA TIPO DE APARATO SANITARIO

DIÁMETRO DE TUB. DE INSTALACION (PUL.) 1-2 2

UNIDADES DE DESCARGA

Fregadero Inodoro

1 4

2 4

Inodoro Fluxómetro

4

8

Lavaplatos Lavadora

2 2

2 2

1

1–2

1–2

1

Bañera o Tina Ducha

Fuente de Potable Lavamanos

Agua

2–3 2

164

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Orinal de Pared Orinal Fluxómetro

3.2.

2 3

2 8

ANÁLISIS DEL MOVIMIENTO DEL AGUA DESCARGADA

EN LAS TUBERÍAS Supongamos que se descarga el Inodoro en la parte superior. El agua de descarga llenará el resto del tubo de bajada, formándose en realidad un PISTÓN HIDRÁULICO que al bajar comprime todo el aire situado debajo. Esto da lugar que se produzca por la parte inferior una presión mayor que la atmosférica, que puede llegar a empujar el aire de la Trampa o Sifón al interior del aparato, perdiéndose el Sello Hidráulico, provocándose malos olores en el interior del cuarto de baño, a este fenómeno se le llama Sifonamiento por Compresión. Lo contrario sucederá con el aire que queda en la parte superior, que es enrarecido si el tubo de bajada no termina abierto por su parte superior, prolongado sobre la azotea del edificio o vivienda pero aún, estando abierto el tubo, cada vez que el citado pistón hidráulico pasa rápido ante la boca de la derivación de un aparato, aspira el aire de éste produciendo una depresión de dicho aire, que tiende a aspirar el agua del sifón, con peligro de vaciarlo. Este fenómeno se llama Sifonamiento por Aspiración. Por último, otro fenómeno que puede tener lugar es el denominado Autosifonamiento, o sea sífonamiento de un aparato debido a la descarga del mismo. Puede ocurrir también que cuando la derivación de descarga del aparato es muy larga y de poca succión entonces el agua, antes de pasar a la bajada general, puede llenar completamente la tubería de la derivación produciendo tras ella una aspiración que absorbe la última parte del agua descargada que debía quedar en la trampa o sifón para formar el cierre hidráulico.

165

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Para evitar estos fenómenos de sifonamiento hay que disponer de una Red de Ventilación, que impida que se produzca en las trampas o sifones sobre presiones citadas, motivo de las descargas de ellos.

Trampa o Sifón Es un dispositivo que tiene por objeto evitar que pasen al interior de los edificios las emanaciones procedentes de la red de evacuación; y al mismo tiempo deben permitir el paso fácil de los materiales sólidos en suspensión en el agua, sin que ellas queden retenidas o se depositen obstruyendo la trampa. El sistema usado consiste en un cierre hidráulico.

3.3.

CÁMARAS DE INSPECCIÓN- UBICACIÓN

Son obras complementarias y necesarias para que el sistema de desagües funciones en forma adecuada. Las dimensiones y tamaños utilizados en Proyectos se muestran en el Reglamento Nacional 688. Las formas de las cámaras generalmente es cuadrada, sus dimensiones interiores son de 60 x 60 centímetros hasta un metro de altura, 60 x 100 centímetros para alturas mayores a un metro. Las cámaras con profundidad mayor a un metro deben tener peldaños de fierro de 5/8" espaciados cada 30 centímetros. Tabla Nº 3.2 TAMAÑO DE CAMARA DE INSPECCION PROFUNDI DAD (m) 1 1–2 Mayor a 2

LARGO (m)

ANCHO (m)

0.6 1.0 1.20

0.6 0.6 0.8

DENOMINATIV O CAMARA Simple Doble Triple

Ref. Reglamento Nacional 688

Aspectos Constructivos de las Cámaras de Inspección 166

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Las Cámaras de Inspección se construyen en concreto simple y armado, mampostería de piedra y mampostería de ladrillo. Pueden ser de sección circular o cuadrada. Las paredes en mampostería tendrán un espesor mínimo de 20 a 25 cm, las juntas se realizarán con mortero de cemento y arena fina en proporción 1:3 ó 1 :4, las paredes internas deben ser enlucidas con una capa de 2 cm de espesor con mortero de cemento arena fina 1:2 ó 1 :3. Las paredes de concreto vaciadas en sitio, o prefabricadas mediante anillos modulares, tendrían un espesor mínimo de 10 cm. Las tapas de las Cámaras de Inspección, preferentemente serán de hierro de fundición, sin embargo por razones económicas pueden ser también de concreto armado, debiendo ser el diámetro libre de 0,60 m. Ubicación      

En todo cambio de dirección, diámetro y pendiente En todo arranque de colector En la confluencia de dos o más colectores En distancias mayores a 15 m Próximo al límite de propiedad para su conexión con la red pública. En la parte superior aguas arriba, e inferior aguas abajo de un muro de contención.

Cortes Verticales En el dibujo de los sistemas de desagüe sanitario, se debe mostrar dos cortes verticales, donde se muestran las conexiones de los artefactos sanitarios a las bajantes, anotándose el material, diámetro, tipo de artefacto, nivel de piso. Se debe mostrar los cortes longitudinales de cámaras de inspección, referidos a un plano de comparación teórico, ubicado de 3 a 5 m de profundidad del nivel más bajo. El perfil debe estar claramente dibujado con cotas en las cámaras de inspección desde la cámara principal hasta la más alejada, en el trazo de los colectores se indicarán las abreviaturas de: Tipo

de

material-Longitudinal-Diámetro-

Pendiente y su conexión en los colectores

167

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

3.4.

VENTILACIÓN SANITARIA

El sistema de desagües debe ser adecuadamente ventilado, de conformidad con el RNIS a fin de mantener la presión atmosférica en todo momento y proteger el sello de agua de los aparatos sanitarios. El sello del agua de los artefactos sanitarios, deberá ser protegido mediante ramales de ventilación, tubos auxiliares de ventilación, ventilación en circuito o una combinación de estos métodos, según lo que establece el RNIS. Los tubos de ventilación horizontales deberán tener una pendiente positiva no menor al 1 %, de forma tal que el agua que pudiera condensarse en ellos escurra al conducto de desagüe o bajante. Los tubos de ventilación conectados a un tramo horizontal del sistema de desagüe, arrancarán verticalmente o en ángulo no menor de 45° con la horizontal, hasta una altura no menor de 15 cm por encima del nivel de rebose de los artefactos sanitarios a los cuales ventilan, antes de extenderse horizontalmente. Los tramos horizontales de la tubería de ventilación deberá quedar a una altura de 15 cm como mínimo por encima de la línea de rebose del artefacto sanitario más alto al cual ventilan. La pendiente del tramo horizontal de desagüe de un aparato sanitario y el tubo vertical de desagüe, no será mayor de 2%, para reducir las posibilidades de sifonaje, excepción hecha de los Inodoros y artefactos similares. Esta distancia se medirá a lo largo del conducto de desagüe, desde la salida del sello de agua hasta la entrada del tubo de ventilación y no podrá ser menor del doble del diámetro del conducto de desagüe. 168

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Tabla Nº 3.3 DISTANCIA MAXIMA ENTRE LA SALIDA DE UN SELLO DE AGUA Y EL TUBO DE VENTILACION DIAMETRO DEL CONDUCTO DE DESAGUE DEL ARTEFACTO SANITARIO Pulgadas Milímetros 1½ 38 2 50 3 75 4 100

ALTURA MAXIMA ENTRE EL SELLO DE AGUA Y EL TUBO DE VENTILACION 1.10 m 1.50 m 1.80 m 3.00 m

Ref. RNIS

Toda bajante de aguas negras o residuales, deberá prolongarse al exterior, sin disminuir su diámetro, para llenar los requisitos de ventilación. En caso de que terminen en una terraza accesible o utilizada para cualquier fin, se prolongará por encima del piso hasta una altura de 1.80 m. cuando la cubierta el edificio sea un techo o terraza inaccesible a la bajante será prolongada de tal forma que no quede expuesta a inundación o por lo menos a 15 cm encima de la cubierta. En caso de que la distancia entre la boca de una bajante y una ventana, puerta u otra entrada de aire, al edificio sea menor de 3.00 m., el extremo superior de la bajante deberá quedar como mínimo a 0.60 m. por encima de la entrada de aire o ventana. La tubería principal de ventilación, se instalará tan vertical como sea posible y sin disminuir su diámetro. Tabla Nº 3.4

DIÁMETRO DE LA TUBERÍA PRINCIPAL DE VENTILACIÓN DIÁMET RO DE LA BAJANTE 1¼" 1½"

UNIDADES DE 1¼ DESCARGA 1½" 2" 2½" 3" 4" " VENTILADA S Longitud máxima del tubo en metros 2 9.0 8 15.0 45.0

5"

6"

8"

169

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

1½" 2" 2" 2½" 3"

42 12 20 10 10

30.0 60.0 45.0

90.0

30.0

60.0

30

18.0

60.0

3"

60

15.0

24.0

4"

100

11.0

30.0

180. 0 150. 0 120. 0 78.0

3"

4"

200

9.0

27.0

75.0

4"

500

6.0

21.0

74.0

5"

200

11.0

24.0

300. 0 270. 0 210. 0 15.0

5"

500

9.0

21.0

90.0

5"

1000

6.0

15.0

60.0

6"

350

8.0

15.0

60.0

6"

620

5.0

9.0

38.0

300. 0 270. 0 210. 0 120. 0 90.0

6"

960

7.0

30.0

75.0

6"

1900

6.0

21.0

60.0

8"

600

15.0

45.0

8"

600

12.0

30.0

8"

1400

9.0

24.0

8"

2200

8.0

18.0

390. 0 330. 0 300. 0 210. 0 150. 0 120. 0 105. 0 75.0

8"

3600

8.0

18.0

75.0

10"

1000

23.0

33.0

10"

2500

15.0

30.0

10"

3800

15.0

24.0

10"

5600

8.0

13.0

9.0 8.0 9.0

9.0 23.0 15.0 30.0 9.0

390. 0 360. 0 330. 0 240. 0 240. 0 300. 0 150. 0 105. 0 75.0

170

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

3.5.

DESAGUES

Desagüe domiciliario es el conjunto de conductos y estructuras que recibe la descarga de todas las bajantes de evacuación de inodoros, duchas, lavamanos, desperdicios, etc., de una edificación y la conduce a la red de alcantarillado del lugar. La red domiciliaria puede ser subterránea; o estar sostenida del cielo raso del sótano de la edificación.

3.5.1.

CLASIFICACIÓN DE LOS DESAGÜES

Pueden ser de cuatro tipos:    

Sanitario Pluvial Combinado Industrial

Sanitario Este tipo de desagüe recibe la descarga producto de las actividades fisiológicas humanas, desperdicios domésticos y en general las aguas negras o grises. Pluvial Recibe el agua de lluvia. Combinado Este sistema recibe tanto las aguas negras como las de lluvias; en la actualidad es poco usual, dadas las reglamentaciones de salubridad en cuanto a separación de sistemas de alcantarillado sanitario y pluvial. Industrial

171

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

El desagüe industrial, recibe la descarga de tipo industrial, que algunas veces es de naturaleza ácida inconveniente. Debe descargarse en un área colectora que no esté unida al sistema sanitario para su tratamiento y así evitar la contaminación de las fuentes. En cuanto al material de las tuberías debe ser tal que sea impermeable al agua, gas y aire, duradero y que resista la acción corrosiva de las aguas vertidas en las mismas. En los desagües podemos distinguir:   

Sifones Tuberías de evacuación Tuberías de ventilación

En la estructura de las tuberías de evacuación podemos distinguir:   

Derivaciones Bajantes Colectores

Los desagües finales en tierra, se colocarán en línea recta, y los cambios de dirección o de pendiente se harán por medio de cajas de inspección. Los empalmes de los ramales colgantes de desagüe se harán con ángulo no mayor de 45°. La pendiente de los ramales de desagüe será uniforme y no menor del 1 % si el diámetro es igual 3". Domiciliaria Es el tramo de tubería comprendido entre la caja final de inspección de una edificación y el alcantarillado.

3.6.

FLUJO EN TUBERÍAS

Definiciones 172

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

El sifón es un accesorio que prevé un sello hidráulico para evitar que los malos olores de las tuberías de desagüe penetren al interior de las edificaciones, permitiendo el flujo sin obstrucciones. El sello hidráulico debe ser de dimensión mínima recomendada de 5 cm. (2"). Los sistemas de drenaje y ventilación son diseñados para variaciones máximas de 2,5 cm (1") en columna de agua presiones positivas o negativas. Sifonamiento Se denomina así a la pérdida momentánea o definitiva del sello hidráulico. Ocurre de dos formas:  

Sifonamiento inducido Autosifonamiento

Drenes de piso Se hace mediante sifones conectados a la red de desagüe. Se instalan para lavado de pisos, en cuarto de bombas, equipos de aire acondicionado y aparatos en general que produzcan goteo. Hidráulica de los desagües Las tuberías de desagüe deben funcionar a flujo libre o canales y en condiciones uniformes. El flujo a tubo lleno produce fluctuaciones de presión que pueden destruir los sellos hidráulicos. Se recomienda que la tubería funcione al 50% de su profundidad, y en casos extremos al 75%. Generalmente se utiliza la expresión de Manning:

1 V = R 2/ 3∗S1 /2 n

173

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Q=

A 2 /3 1/ 2 R ∗S n

Fuerza tractiva Un criterio para el diseño de alcantarillados es la fuerza tractiva. Aquí se toma en consideración la forma y área mojada del ducto. Su aplicación permite el control de la erosión, sedimentación y presencia de sulfatos. Se expresa así: F = γ RS

F= Fuerza de tracción en Kg/m² γ = Peso específico del agua en Kg/m³ R = Radio hidráulico en m S = Pendiente en m/m Consideramos que la resistencia al avance opuesta por las paredes de un canal, es similar al efecto de la fricción en un cuerpo que se desliza por un plano inclinado. Si consideramos la traslación de un volumen de líquido de superficie lateral unitaria, la fuerza de tracción igual y opuesta a la resistente será: F = γ RS SI:

R = ø/4

γ = 1000 Kg/m³

F = 250 øS

Para efectos de diseño, la mini fuerza tractiva es de 0.15 kg/m²

3.7.

FLUJO DE BAJANTES

La bajante funciona verticalmente y recibe las aguas servidas de los aparatos instalados en baños, cocinas, patios de ropa etc.

174

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

La conexión de un ramal a una bajante se hace por medio de una tee o de una ye. Esta última da mejor componente vertical de la velocidad que la tee lo que aumenta la capacidad de la tubería, pero tiene la tendencia a producir sifonamiento en los sellos conectados al ramal horizontal.

3.7.1.

COMPORTAMIENTO DEL FLUJO EN LAS BAJANTES

Para caudales pequeños, el agua baja pegada a la pared interior de la tubería. Con el aumento del caudal, la adherencia continúa hasta un punto donde la fricción con el aire hace formar un pistón de agua que desciende hasta que el incremento de presión bajo del pistón lo rompe y se forma un anillo alrededor de la tubería con un cilindro de aire en el centro. Este fenómeno aparece cuando el flujo que está aumentando alcanza de un cuarto a un tercio de la sección y se manifiesta con fluctuaciones de presión. Más allá de estos valores, se pueden presentar variaciones mayores de ± 2,5 cm columna de agua, que puedan romper los sellos. Este anillo se forma a corta distancia de la entrega, continúa acelerándose hasta que la fuerza de fricción ejercida por las paredes de la tubería iguala la fuerza de gravedad. De este punto hacia abajo, suponiendo que no haya más descargas, la velocidad de la masa de agua prácticamente no cambia. A esta velocidad se le llama velocidad terminal y a la distancia que se produce se le llama longitud terminal. Se aclara así la inquietud de muchos proyectistas en cuanto a velocidades excesivas en bajantes de muchos pisos y el deterioro que producirían en los accesorios que las reciben. Para la velocidad terminal se tiene la expresión:

Vt En donde:

= 2.76

175

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Vt

= Velocidad en m/s

Lt

= Longitud terminal desde el punto de entrega en m

q = Caudal en litros por segundo (l/s) d = Diámetro de la bajante en pulgadas

3.7.2.

CAPACIDAD DE LAS BAJANTES

El caudal que puede desaguar una bajante es función de la relación del área del anillo de agua pegado a las paredes y el área total de la sección. Los investigadores Both Dawson y Roy B. Hunter encontraron que cuando dicha relación está entre 1/4 y 1/3 no se producen fluctuaciones de presión peligrosas para sifonamiento. Borde Libre

Tubería

Figura 5.10

Anillo de agua Espejo de agua 50-75% C SOLICITUDES MAXIMAS PARA HIDROMETROS TIPO VELOCIDAD C SOLICITUDES MAXIMAS PARA HIDROMETROS Fuente: “Estudio Tarifario por Costo Marginal” Guillermo Quispe M. Tubería Fuente: “Estudio Tarifario por Costo Marginal” Guillerm

Tub. Horizontal

Tub. Vertical

Cilindro de Aire

La capacidad se expresa así:

Q= 1.754

r 5 /3

d 8 /3

En donde: Q = Capacidad en l/s r = Relación de áreas d = Diámetro en pulgadas La mayoría de los códigos adoptan: 176

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

R= 1/4 o 7/24 Valores de algunos caudales: Tabla Nº 3.5

MÁXIMA CAPACIDAD EN BAJANTES ø"

Caudal en litros por segundo r = 1/4

r = 7/24

r = 1/3

2

1.10

1.40

1.80

3

3.20

4.20

5.20

4

7.00

9.10

11.30

6

20.70

26.70

33.40

8 10 12

44.50 80.80 131.00

57.60 104.00 169.80

71.90 130.40 212.00

Cuando la bajante entrega a una tubería horizontal, la velocidad terminal es superior a la velocidad para flujo uniforme del nuevo colector, produciéndose un descenso brusco de aquella, acompañado con un aumento de la profundidad, dando lugar al fenómeno conocido como resalto hidráulico en el tramo inicial, a una distancia que varía entre cero y diez diámetros. Para minimizar el efecto, se puede aumentar el diámetro del colector horizontal o aumentar su pendiente. Después de producido el resalto, la tubería tiende a fluir llena, arrastrando aire y causando fluctuaciones de presión. Tabla Nº 3.6

MÁXIMO PARA RAMALES HORIZONTALES Ø” 3 4 6

Un. 20 160 620

Q l/s 2.19 5.16 10.30

8

1400

23.40

Cuando una bajante recibe de más de tres pisos, se limita la entrega de los ramales por pisos o intervalo. La razón es que caudales muy grandes llenarán la bajante y producirían fluctuaciones de presión a través de la columna y ramal horizontal. Esto se

177

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

nota en las tablas anteriores. Cuando los valores son superados, es necesario aumentar el diámetro la bajante.

3.8.

CALCULO DE LOS RAMALES Y BAJANTES SANITARIOS

Con el propósito de hacer posible el dimensionamiento de los tubos de Desagües Sanitarios, fue establecido la "Unidad Hidráulica de Descarga" que corresponde a la descarga de un lavamanos, considerada como un caudal de 28 litros por minuto (0,47 Lt/seg). Las descargas de los artefactos sanitarios fueron establecidos a partir del lavamanos, cuya UHD es igual a 1. Los valores de UHD, de los artefactos sanitarios se mencionan en el Reglamento de Instalaciones Sanitarias en la tabla 16 Los diámetros de los ramales, bajantes y colectores, se determinan en base al número Máximo de UHD que puede conducir un tubo sanitario. Tabla Nº 3.7

ARTEFACTOS SANITARIOS QUE FORMAN PARTE DEL DISEÑO ARTEFACTO SANITARIO Planta Analizada Planta Baja 1º Nivel 2º Nivel 3º Nivel 4º Nivel TOTAL TOTALES ARTEFACTOS

3.9.

Inodor os

Lavama nos

Duch as

Urinar ios

Lavapla tos

Lavande rías

Grif os

(I)

(L)

(Du)

(U)

(Lp)

(Lv)

(Gr)

10 29 25 8 15 87

11 29 24 8 15 87

5

2

3 6 4 2 3 18

1

2 209

6 2 2

0

10

DIÁMETRO DE BAJANTES

Número Máximo de Unidades de Descarga que pueden evacuarse a un ramal de 178

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Desagüe o Bajante. 

Diámetro Mínimo que recibe la descarga de un Inodoro es de ø 4".

 Diámetro de un conducto horizontal de desagüe no puede ser menor que el de cualquiera de los orificios de salida de artefactos que a él descargan. 

En diseños los diámetros de ramales oscilan entre ø 2" y ø 3".

 Las Bajantes Sanitarias se calculan en forma similar a los Ramales, es decir, en base al Máximo número de UHD, que pueden ser conectados a las tuberías Verticales.  Los valores que se usan con frecuencia en diseños son tubos de ø 3", ø 4", ø 6" que pueden conducir 60, 500, 1900 UHD respectivamente.

PLANILLA DE CALCULO DE RAMALES PLANTA

De la Planta a BS-1 A-B-C

De la Planta a BS-2 A-B-C De la Planta a BS-3 A-B-C

PLANTA NIVEL 4º N 4º N 4º N 2º N 2º N 2º N 1º N 1º N 1º N P.B. 4º N 4º N 2º N 2º N 1º N 1º N P.B. 3º N 3º N 1º N 1º N

ARTEFACTO TIPO I L Lp I L Lp I L Lp --I L I L I L --I L I L

Nº 4 4 1 4 4 1 4 4 1 27 1 1 1 1 1 1 6 4 4 4 4

UHD Parcial 4 1 2 4 1 2 4 1 2

UHD Acumula do 16 4 2 16 4 2 16 4 2

UHD Total 22

22

22 66

4 1 4 1 4 1

4 1 4 1 4 1

5 5 5 15

4 1 4 1

16 4 16 4

20 20

Ø" Ramal (") 4" 2" 2" 4" 2" 2" 4" 2" 2" 4" 4" 2" 4" 2" 4" 2" 4" 4" 2" 4" 2"

179

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

De la Pta. a BS-4 A-B-C

P.B. 3º N 1º N

--Lp Lp

16 1 1

P.B.

---

2

2º P 2º P 1º P 1º P P.B. 2º P 2º P

I L I L --I L

1 3 2 2 8 5 3

P.B.

---

8

De la Planta a BS-1d De la Planta a BS-1e

2 2

2 2

4 1 4 1

4 3 8 2

4 1

20 3

40 2 2

4" 2" 2"

4

3''

7 10 17 23

23

4" 2" 4" 2" 4" 4" 2"

4"

Tabla Nº 3.8

MAXIMO NUMERO DE UNIDADES POR BAJANTE BAJANTE

MAS DE 3 PISOS

Ø

Hasta 3 Pisos

Total por

Total por Piso

3 4

30 240

Bajante 60 500

16 90

6 8

960 2200

1900 3600

350 600

10 12

3800 6000

5600 8400

1000 1500

PLANI LLA DE CALC ULO: BAJA NTES SANIT ARIA S Nª

PIS

UD

DIAM.

CAPACIDA

DIAM.

LONG.

OBS.

180

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

BAJANT E

BS-1 a-b-c

O 4º N 2º N 1º N PB

BS-2 a-b-c

BS-3 a-b-c

BS-4 a-b-c

BS-1d

BS-1e

PARCI ACUMULA AL D.

ADOP.

D S/REGLAM .

VENT.

VENT.

22

22

4"

2 ½"

30

Vent. Paralela

22

44

4"

2 ½"

30

Vent. Paralela

22

66

4"

2 ½"

30

Vent. Paralela

---

66

4"

---

30

Sin Vent. Paralela

66

4"

---

---

---

2 ½" 2 ½" 2 ½"

18 18 18

---

18

Vent. Paralela Vent. Paralela Vent. Paralela Sin Vent. Paralela

500

Tota l 4º P 2º P 1º P

5 5 5

5 10 15

4" 4" 4"

PB

---

15

4"

15

4"

---

---

---

2 ½" 2 ½"

15 15

---

15

Vent. Paralela Vent. Paralela Sin Vent. Paralela

500

Tota l 3º P 1º P

20 20

20 40

4" 4"

PB

---

40

4"

40

4"

---

---

---

2" 2"

30 30

---

30

Vent. Paralela Vent. Paralela Sin Vent. Paralela

500

Tota l 3º P 1º P

2 2

2 4

3" 3"

PB

---

4

3"

4

3"

---

---

---

2 ½" 2 ½"

18 18

---

18

Vent. Paralela Vent. Paralela Sin Vent. Paralela

60

Tota l 2º P 1º P

7 10

7 17

4" 4"

PB

---

17

4"

17

4"

---

---

---

2 ½" 2 ½"

18 18

---

18

Vent. Paralela Vent. Paralela Sin Vent. Paralela

---

---

Tota l 2º P 1º P

23 ---

23 23

3" 3"

PB

---

23

3"

23

3"

Tota l

500

500

---

3.10. CÁLCULO DE COLECTORES DE DESAGÜE SANITARIO Los colectores sanitarios son conductos ubicados generalmente en el patio de la Planta Baja de la vivienda.

181

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Los materiales de tuberías pueden ser de Hormigón Simple, junta rígida con mortero o flexible con anillo de goma, tubos PVC para desagüe junta flexibles con anillo de goma o con pegamento. En lo posible se ubicará en área no edificada para su fácil INSPECCIÓN y LIMPIEZA; el trazado de Colectores debe ser rectilíneo tanto en Planta como en Perfil. El diámetro Mínimo de los COLECTORES SANITARIOS debe ser ø 4" cuando conduce materia fecal y ø 3" cuando no conduce materia fecal. El diámetro Máximo debe ser menor a los Colectores Matrices.

3.10.1.

CÁMARAS DE INSPECCIÓN

Son obras complementarias y necesarias para que el sistema de desagües funcione en forma adecuada. Las dimensiones y tamaños utilizados en Proyectos se muestran en el Reglamento Nacional. La forma de las cámaras generalmente es cuadrada, sus dimensiones interiores son de 60 x 60 cm hasta un metro de altura, 60 x 100 cm para alturas mayores a un metro.

3.10.2.

UBICACION



En todo cambio de dirección, diámetro y pendiente.



En todo arranque de colector.



En la confluencia de dos o más colectores.



En distancias mayores a 15 m.



Próximo al límite de propiedad para su conexión con la Red Pública.



En la parte superior aguas arriba, e inferior aguas debajo de un Muro de Contención. 182

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

CORTES VERTICALES En el dibujo de los sistemas de Desagüe Sanitario, se muestra dos cortes verticales, donde se muestra las conexiones de los artefactos sanitarios a las Bajantes, anotándose el material, diámetro, tipo de artefacto, nivel de piso. (ver planos) Se muestran también los cortes longitudinales de cámaras de inspección, referidas a un "Plano de Comparación Teórico", ubicado entre 3 a 5 m de profundidad, del nivel más bajo. El "perfil" está claramente dibujado con Cotas en las cámaras de inspección, desde la cámara principal hasta la más alejada; además en el trazo de Colectores se indica la Notación: Tipo de Material- Longitud - Diámetro - Pendiente y su conexión a los Colectores Públicos.

3.10.3.

NUMERACIÓN DE CÁMARAS DE INSPECCIÓN

En las Plantas y Cortes Verticales, se numeran las cámaras de inspección, comenzando desde la cámara principal de conexión con los Colectores Públicos, y enumerando en forma ascendente y en sentido contrario al escurrimiento, hasta la última cámara.

Se ha colocado la altura o profundidad de la cámara y el tipo de cámara, tipo A o B: CI. # 1 h=0,40 m TIPO A



Cámara Tipo A = 60 x 60 cm.



Cámara Tipo B = 40 x 40 cm

183

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

CAPITULO

IV

Calculo de Evacuación de Agua Pluviales

184

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

PROYECTO SANITARIO SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL

4. EVACUACIÓN DE AGUAS DE LLUVIA Necesidad de Proyectar una red de evacuación de aguas pluviales La red de evacuación de aguas pluviales es muy necesaria en una vivienda para evitar problemas de inundación y otros inconvenientes. El diámetro mínimo de una bajante o colector pluvial es de 4", con una pendiente mínima de 1,5%. La ubicación de las "bajantes pluviales" está en función del plano de techos de la edificación y de la superficie de aporte para caja bajante. Diámetros de las Bajantes y Redes Horizontales para aguas pluviales Los diámetros para las bajantes y redes horizontales para aguas pluviales se determinan en función de la "Intensidad de lluvia" considerada en el diseño. 185

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Aportes 

Las bajantes pluviales se calculan en base al tiempo de concentración y el



coeficiente de escurrimiento de la cubierta. Se denomina tiempo de concentración, al tiempo más largo que necesita una gota de agua para escurrir desde el extremo más alejado hasta el punto de concentración de aguas, el tiempo de concentración máximo para un edificio es



de 5 minutos. El coeficiente de escurrimiento (escorrentía) depende del material y de la clase de suelo, así como de la pendiente y de la permeabilidad del suelo, en Instalaciones Sanitarias el coeficiente de escurrimiento es igual a 1 o sea el 100%.

4.1.

COEFICIENTE DE APORTE

El cálculo del coeficiente de aporte para alcantarillado pluvial se deduce del caudal de contribución de las aguas pluviales. Con el fin de facilitar una orientación en el cálculo del "Coeficiente de Aporte" y en base a experiencias regionales Departamentales en función a volúmenes anuales de precipitación, frecuencias de 5 años y tiempo de concentración de 15 minutos. Tabla Nº 4.1 CAUDAL DE CONTRIBUCIONDE AGUAS PLUVIALES DEPARTAMENTO

Oruro Cochabamba La Paz Santa Cruz Cobija

4.2.

PRECIPITACIONES (mm/año) 390 460 580 1100 1750

CAUDAL DE CONTRIBUCION (Lt/seg.Ha) 62 83 95 166 200

SISTEMA DE AGUAS LLUVIAS

Con el sistema de aguas lluvias se puede evacuar:

186

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Aguas subterráneas de infiltración, de drenaje superficial o de procesos industriales que no requieran de tratamiento. Se está imponiendo el sistema de alcantarillados separados con el objeto de brindar un tratamiento a las aguas negras antes de disponerlas a las fuentes naturales como ríos, embalses, lagos o al océano. Con este criterio se favorece el tamaño de las plantas ya que para intensidades de diseño, el caudal de lluvias supera muchas veces el de agua negras. En localidades en donde se dispone de sistema combinado, existen momentos que la capacidad de la planta es superada y grandes cantidades de agua pasan sin ningún tratamiento. No se permite combinar las aguas dentro de la edificación. Se diseñan y construyen los colectores separadamente hasta la caja de inspección. Los colectores de aguas de lluvia pueden fluir a tubo lleno ya que no se requiere mantener presiones específicas; tampoco se requiere ventilación. No es permitido usar las redes pluviales como bajante o ventilaciones de las sanitarias.

4.3.

CAPACIDAD

La red de aguas lluvias se diseña para evacuar todo el caudal de la precipitación instantánea, debido a que las áreas de recolección son relativamente pequeñas y no se puede considerar reducción por tiempo de concentración, infiltración, evaporación a través del terreno ya se trata de superficies impermeables. La intensidad aceptada o comúnmente usada es de 100 mm/hora/metro cuadrado = 0.0278 litros/segundos/metro cuadrado, según datos estadísticos a intensidad de una frecuencia de 5 años. El caudal total será producto del área protegida horizontalmente por el caudal unitario de 0.0278 l/s/m².

187

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Los muros verticales adyacentes a las cubiertas también contribuyen al porcentaje de precipitación, de acuerdo a la inclinación que tome por acción del viento. Se recomienda entre un 35 y 50% según la ubicación de los muros, en línea o en ángulo. Tabla Nº 4.2 CALCULO DE BAJANTES DE AGUA PLUVIALES

Intensidad de la lluvia en mm/h

ø 2 2.5 3

50 130 240 400

75 85 160 270

100 65 120 200

125 50 95 160

150 40 80 135

200 30 60 100

4 5 6 8 C

850 1,570 2,450 5,300 0.0139

570 1,050 1,650 3,500 0.0208

425 800 1,200 2,600 0.0278

340 640 980 2,120 0.0347

285 535 835 1,760 0.0417

210 400 625 1,300 0.0556

PARÁMETROS DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO PLUVIAL Los parámetros determinantes en el diseño de Alcantarillado Pluvial son: a) Intensidad, tiempo de duración y frecuencia de las precipitaciones b) Área y características de la Cubierta

4.4.

DIMENSIONAMIENTO

Aplicando el concepto para el flujo en bajantes, el agua está ocupado aproximadamente 1/3 del área total, dejando el resto para el cilindro de aire que se forma en el centro. Para los colectores horizontales se utilizan las tablas de Manning. Tabla Nº 4.3

PROYECCIÓN HORIZONTAL EN ML DE ÁREA SERVIDA CÁLCULO DE BAJANTES DE AGUAS LLUVIAS Ø” 2 2.5

50 130 240

75 85 160

Intensidad de la lluvia en mm/h 100 125 65 50 120 95

150 40 80

200 30 60

188

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

3 4 5 6 8 C

400 850 1.570 2.450 5.300 0.0139

270 570 1.050 1.650 3.500 0.0208

200 425 800 1.200 2.600 0.0278

160 340 640 980 2.120 0.0347

135 285 535 835 1.760 0.0417

100 210 400 625 1.300 0.0556

Tabla Nº 3.8

PROYECCIÓN HORIZONTAL EN M2 DE AREA SERVIDA CALCULO DE COLECTORES DE AGUAS PLUVIALES Intensidad de la lluvia en mm/h

ø Pulg

50

75

S=1.0% 100

125

150

50

75

S=2.0% 100

125

150

. 3

150

100

75

60

50

215

140

105

85

70

4

315

230

170

135

115

400

325

245

195

160

5

620

410

310

245

205

875

580

435

350

290

6

990

660

495

395

330

1,400

935

700

560

465

8

2,100

1,425

1,065

855

705

3,025

2,015

1,510

1,210

1,005

C

0.0139

0.0208

0.0278

0.0347

0.0417

0.0135

0.0208

0.0278

0.0347

0.0417

Velocidad de flujo Para desagües pluviales se ha encontrado que la velocidad mínima a tubo lleno para arrastrar las pequeñas partículas en suspensión y evitar que se decanten es de 0.8 m/s siendo deseable de 1.0 m/s. Sin embargo es preferible calcular la fuerza tractiva igual o superior a 0.15 kg/m². Caudales Los techos entregan el agua a canales semicircular o rectangular. La capacidad de flujo depende de la pendiente que se deje hacia la bajante. El agua ocupa el 70% de la profundidad y el 30% como borde libre. Agua de infiltración

189

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

El agua en el subsuelo se encuentra dentro de los espacios intergranulares del terreno y su cantidad depende de la cantidad de vacíos por unidad de volumen de cada estrato (porosidad) y esta a su vez depende de la disposición de los granos, de la textura del material y del grado de compactación. Tabla Nº 3.8 VALORES DE POROSIDAD Material Arena

y

grava Grava Arena Arcilla

Porosidad % 20 – 30 30 – 30 35 – 40 45 - 55

En general la FRECUENCIA se definirá como el tiempo en años en que una lluvia de cierta intensidad y duración se repite con las mismas características. Para la determinación de las intensidades de lluvia se debe disponer de los estudios pluviométricos correspondientes, o en su lugar obtener de los Centros de Información Meteorológicos locales o regionales las alturas de precipitación para diferentes periodos de tiempo de duración. El cálculo de las canaletas, bajantes pluviales y colectores pluviales, se lo realiza de similar manera que el de alcantarillado-sanitario, es decir, bajo el Reglamento Nacional de Saneamiento Básico. El Método de cálculo a emplear, consta simplemente en la utilización de Tablas Comparativas que nos proporciona el Reglamento. 

Los diámetros de las Bajantes Pluviales se determinan en función del área Drenada y la Intensidad de lluvia Tablas 10.10.1 y 10.10.2 del Reglamento



Nacional. Los diámetros y secciones de las Canaletas Semicirculares y Rectangulares se determinan en función del Área Drenada y la Intensidad de lluvia, tablas 10.11.1 y 10.11.2 del Reglamento Nacional.

190

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Tabla Nº 3.8 AREA PARA DESCARGUE PLUVIAL C=0.0278

Área en m2

ø

1% 75 175 310 495 1,065 1,920 3,090 5,520

3 4 5 6 8 10 12 15

2% 105 245 435 700 1,510 2,710 4,370 7,800

3% 154 350 620 995 2,140 3,840 6,190 4,050

Tabla Nº 3.8 COEFICIENTE DE RUGOSIDAD (n)

Tubo de Tubo de Tubo de Tubo de Tubo de Canales

MATERIAL concreto simple arcilla vitrificada asbesto cemento fierro fundido PVC de mampostería de

ladrillo Canales de mampostería de piedra cortada Canal de tierra

MANNING (n) 0,013 0,013 0,011 0,012 0,008 – 0,009 0,015 0,017 0,025

Dónde: CI = Cámara de Inspección BP = Bajante Pluvial Su = Sumidero CR = Cámara de Registro P = Punto de Inicio

PLANILLA DE CALCULO: BAJANTES PLUVIALES Régimen Pluviométrico = (i = 100 mm/hr) Nº BAJANTE

ÁREA DE APORTE (m²) Cod.

Parcial

Total

Ø" (Pulg. )

CAPCIDA D S/Reglam 191

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

BP-1

A1 + A2 + A3

174.90 + 194.90 + 56.21

BP-2

A4 + A5 + A6

80.9 + 18.78 +18.78

BP-3

A-7

BP-4

352.89

BP-5

A8 + A9 + A10 + A11 A-12

165.72 + 136.72 + 18.78 + 18.78 656.91

BP-6

A-13

656.91

BP-7

A-14

243.85

BP-8

A-15

309.11

BP-9

A16 + A17

188.65 +188.65

BP

426.0 1 118.4 6 352.8 9 340.0 0 656.9 1 656.9 1 243.8 5 309.1 1 377.3 0

6''

. 1200

4''

425

4''

425

4''

425

6''

1200

6''

1200

4''

425

4''

425

4''

425

= Bajante Pluvial

Al, A2, = Área Drenada

4.5.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Los bajantes pluviales deben descargarse a las cunetas de la calzada por debajo de la acera y no dejarse colgadas. Los materiales respecto a:



Alcantarillado Sanitario, se recomienda tubería PVC Clase 9 y/o SDR 3034.



Alcantarillado Pluvial, tubería PVC Clase 9 y/o SDR 3034, Accesorios PVC Clase 9.



Ventilación, tubería PVC Clase 9 ó Clase 6, Accesorios PVC Clase 9 ó Clase 6. 192

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO



Las Cámaras de Registro, deben ser del mismo material de las Bajantes y Ramales.



Las Cámaras de Inspección, de Hormigón Ciclópeo (HoCo)

Respecto a las canaletas horizontales de 10x15 cm se sugiere acoplar una rejilla de Aluminio para evitar el taponamiento del granizo.

193

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

CAPITULO

V

Calculo de Red Distribución de Agua Caliente

PROYECTO SANITARIO SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA CALIENTE 194

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

5. SISTEMA DE DISTRIBUCION DE AGUA CALIENTE 5.1. DEMANDA DE AGUA CALIENTE Está referido al consumo de agua caliente y este a su vez a la demanda de agua referido al uso de artefactos sanitarios. El sistema de producción de agua caliente debe satisfacer el consumo o demanda de agua para condición de máxima demanda del servicio. La máxima demanda del servicio está referida al uso simultáneo de artefactos sanitarios, esta simultaneidad es fácil de definir cuándo podemos predecir el uso y cuando este ocurre en un 100%, ejemplos de estos casos podrían ser:  Las duchas de una vivienda, entre las 7 y 7:30 am en la que existe mucha probabilidad que todas las duchas de la casa estén usándose o que en este tiempo todos los miembros de la familia las usen.  Las duchas de un cuartel.  Las duchas de un gimnasio o campo deportivo Una de las reglas básicas del cálculo de Instalaciones Sanitarias es satisfacer las necesidades del usuario y sobre todo en las horas de máximo consumo o demanda de agua. En el caso del agua caliente tenemos que satisfacer las necesidades para esa hora de máxima demanda de agua. El agua caliente será proporcionada por un equipo de agua caliente, describiremos los equipos de agua caliente disponibles:

195

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Los Clasificaremos en dos grandes grupos: 

Con almacenamiento



Directos

De acuerdo al uso de energía de Calentamiento, Eléctricos. 

A Gas



A Vapor



Solares

a) Con almacenamiento Son aquellos que almacenan una cantidad específica de agua y están definidos técnicamente por su volumen, a parte de esta característica tienen una capacidad horaria de producción de agua caliente (que indirectamente está definido por el tiempo que tenemos que esperar para calentar el agua antes de usarlo en el caso de calentadores utilizados en viviendas). b) Directos Son calentadores que no tiene un tanque de almacenamiento y su capacidad de calentamiento tiene que ser la necesaria para satisfacer el uso simultáneo de varios artefactos. En nuestro medio existen los siguientes tipos de calentadores: 

Calentadores eléctricos con almacenamiento



Calentadores a gas con almacenamiento



Calentadores eléctricos directos 196

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO



Calentadores a gas directos



Calentadores solares con almacenamiento

La selección de cada uno de ellos depende de la disponibilidad de energía de calentamiento (eléctrica, gas, solar): del tipo de uso y comodidad que se requiera y del costo del equipo y del costo de energía. Cada uno de ellos requiere instalaciones complementarias: El eléctrico: requiere conexión eléctrica. El de gas: requiere una conexión de gas y un sistema para la eliminación de los gases de combustión. El solar: requiere de un tanque de almacenamiento de agua caliente.

5.2. SISTEMAS PARA PRODUCCIÓN, ALMACENAMIENTO Y DISTRIBUCIÓN DE AGUA CALIENTE EL REGLAMENTO DE INSTALACIONES RECOMIENDA: Para la estimación aproximada de consumo de agua caliente; podrán adoptarse los valores de la siguiente Tabla: TABLA N° 5.1 ESTIMACIÓN DE CONSUMO

TIPO DE EDIFICIO

CONSUMO DE 1/DÍA (Lt)

Alojamiento o

25 por persona

residenciales Vivienda popular o rural

25 por persona

Vivienda residencial

50 por persona

Edificio de

40 por persona 197

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

departamentos Cuarteles

20 por persona

Internados

30 por persona

Hoteles (cocina y

3 por huésped

lavandería) Hospitales y clínicas

100 por cama

Restaurantes y

20 por persona

similares Lavanderías

15 por Kg. De ropa seca

Gimnasios

10 por m2

El volumen total de agua caliente debe ser aproximadamente igual al 30% de la demanda de agua fría. Forma de cálculo 

Para nuestro proyecto que tiene estimado albergar 750 personas en uso simultáneo (sin considerar personal de servicio y seguridad), y tomando los datos de Hoteles (cocina y lavandería), el consumo de agua caliente por persona de acuerdo a la Tabla N° 5.1 del RISD sería de 3 litros/persona para un total de 750 personas.



La dotación tomada en cuenta es por el hecho de que en nuestro proyecto no se cuenta con artefactos Duchas y tampoco con dormitorios de uso público o constante por lo que se considera la dotación indicada. 750 personas x 3 litros /persona = 2250 litros.

198

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

5.3. CÁLCULO DE EQUIPOS DE PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE

5.3.1.

Equipos con tanque de almacenamiento

Los equipos con tanque de almacenamiento se definen por dos variables el volumen de almacenamiento y la capacidad horaria de producción de agua caliente. El reglamento de instalaciones indica: Para el cálculo de la capacidad del equipo de producción de agua caliente; así como para el cálculo de la capacidad del tanque de almacenamiento; se utilizarán las relaciones que se indican; en base a la Tabla N° 5.2 del RISD dotación de agua caliente diaria, asignada, de acuerdo al siguiente cuadro. Tabla Nº 5.2 CAPACIDAD DE TANQUE DE

CAPACIDAD DEL EQUIPO DE

ALMACENAMIENTO EN RELACIÓN

PRODUCCIÓN DE AGUA

CON LA DOTACIÓN DIARIA EN

CALIENTE EN RELACIÓN CON LA

LITROS

DOTACIÓN DIARIA EN LITROS

1/5

1/7

Hoteles y pensiones

1/7

1/10

Restaurantes

1/5

1/10

Gimnasios

2/5

1/7

Hospitales, clínicas,

2/5

1/6

TIPO DE EDIFICIO

Residenciales unifamiliares y multifamiliares

consultorios y similares

5.4. EQUIPOS CON ALMACENAMIENTO

5.4.1.

Calculo de Almacenamiento empleando

Una infraestructura de 750 personas con una dotación de 3 litros/día/ huésped El consumo por día sería: 2250 litros. (750 x 3) = 2250 Lts.

199

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

La capacidad de Almacenamiento sería: 1/7 x 2250 = 321 litros La capacidad horaria por litro sería: 1/10 x 2250 = 225 litros/hora. Esto quiere decir que se tendrá que fabricar o conseguir en el mercado un equipo de calentamiento con las siguientes especificaciones:

 Capacidad de Tanque: 320 Litros  Capacidad de calentamiento: 225 Litros/hora.

Esta especificación quiere decir que un momento cualquiera mientras se va consumiendo los 320 litros el calentador va produciendo a la vez agua caliente a un caudal de 225 litros /hora.

5.4.2.

Cálculo de Almacenamiento empleando criterio de

"Demanda Real" Para nuestro Proyecto, no existe una hora de mayor consumo de agua, pero supongamos sería por las mañanas donde las personas de la sala de reuniones audiovisual (donde habrá mayor concentración de personas) usarían el agua caliente para el uso del lavamanos. Supondremos el uso de 80 personas harán uso del lavado y en la condición más desfavorable, habría 9 lavamanos funcionando a la vez. Supondremos que cada lavado dura: 1 minutos El caudal para el baño es de: 0.10 lt/seg. El consumo de agua en 1 minutos sería: 0.10 lt/seg x 1 min x 60 seg/min. = 6 litros. De este caudal consideraremos que un 50% es de agua fría y un 50% de agua caliente. Luego el consumo de agua caliente sería = 3 litros por persona 200

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Si hemos considerado que 80 personas se estarían lavando a la vez el consumo de agua caliente sería de 80 personas x 3 lts/persona = 240 litros. Los calefones comerciales tienen poca capacidad de producción de agua caliente por hora, una vez que se consume todo su volumen hay que esperar un tiempo para que se recupere el volumen del tanque con agua caliente. Bajo este razonamiento el volumen del calentador conveniente sería mínimo de: 200 personas x 3 litros/persona = 600 litros. Por lo que quedarían muchas personas sin hacer uso de este servicio.

5.4.3.

Aplicando la" demanda real"

Con el criterio de análisis realizado podríamos definir que este tipo de calefones no es recomendables este tipo de proyectos.

5.4.4.

FUENTE DE ENERGÍA USADOS EN LOS CALENTADORES

Los calentadores pueden utilizar las siguientes formas de energía:    

Eléctrica Gas Vapor Solar

En nuestro sistema se recomienda utilizar Termo tanques Eléctricos

5.5. EQUIPOS DE PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE “DIRECTOS - SIN TANQUE” Estos equipos se seleccionan tomando en cuenta caudal de máxima demanda simultánea de todos los artefactos conectados al equipo.

201

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

5.5.1.

Cálculo de caudal de Equipos

El caudal que el equipo de producción de agua caliente directo deberá de proporcionar es el equivalente al caudal obtenido del total de unidades Hunter de los artefactos sanitarios abastecidos por agua caliente.

5.6. Diseño Para nuestro proyecto que tiene, con 87 lavamanos, 18 lavaplatos, el caudal necesario será igual a:

ARTEFACTOS

Nº DE ARTEFACTO

UNIDADES DE GASTO POR ARTEFACTO

Lavamanos 87 Duchas 1 Lavaplatos 18 Lavanderías 0 Bidets 0 Lavadora eléctrica 0 TOTAL UNIDADES DE GASTO

0.75 1.5 2 2 0.75 0

TOTAL DE UNIDADES DE GASTO

65.25 1.5 36 0 0 0 102.75

Con el valor de 102.75 Unidades de Gasto, obtenemos, para artefactos de Tanque un caudal probable de 0.83 Its/seg. Para la adquisición del equipo de agua caliente directo (a gas o eléctrico), se requeriría un calentador que nos produzca agua caliente con un caudal de 0.83 Its/seg.

202

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

5.7. CÁLCULO DE REDES DE AGUA CALIENTE

5.7.1.

Dimensionamiento de Diámetros de Tuberías

El procedimiento de cálculo es similar al de agua fría, con la salvedad que al tomar los valores de UH debemos de leer del reglamento de Instalaciones Sanitarias el valor correspondiente a cada artefacto de la Columna Unidades de Gasto/Agua Caliente El dimensionamiento se hará, tornando como parámetro de diseño, a la velocidad de la tubería, esta no deberá ser menor de 0.60 m/seg ni mayor de 3 m/seg. Un criterio práctico sería mantener velocidades entre 1 y 1.50 m/seg. 

Cuando los valores por tramo sean menores a 3 UH asumir un caudal de 0.1

 

lts/seg. En los ramales independientes, considerar el diámetro de 1/2". De la tabla del cálculo entrando con dato de caudal y velocidades entre 1 y 1,5

 

m/s. Los diámetros de tuberías de agua caliente desde el calentador. Calcular la presión requerida a la salida del calentador para abastecer al último lavadero, con una presión mínima de 2.00 metros.

5.8. CÁLCULO DE PRESIÓN NECESARIA EN EL PUNTO "C" SALIDA DE AGUA CALIENTE La presión necesaria en el punto del calentador será igual a la presión requerida para llevar el agua al artefacto más alejado y/o el más alto, el más alejado es el lavadero en el punto Sala de Comidas. Como se requiere una presión a la salida del lavadero del punto de 2.00 metros, la presión de salida en el punto del calentador sería la necesaria para vencer la pérdida de presión entre ambos el tramos, debida a las longitudes de tramos de tuberías y la longitud equivalente debida a los accesorios.

203

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Si llamamos "Pc" a la presión en el calentador y definimos como 2.00 metros a la presión en el punto más desfavorable se cumplirá la siguiente ecuación: Pc - (perdida de carga por tuberías + Pérdida de carga por accesorios) = 2.00 metros.

 Pc = (Pérdida de carga por tuberías + Pérdida de carga por accesorios) +2.00

5.9. Pérdidas de carga El valor de la pérdida de carga por longitud de tramos y longitud equivalente por accesorios. Se han calculado las pérdidas de carga parciales y en la última fila se ha efectuado la suma de pérdidas de carga que nos da un total de 2.69 m. Luego: Pc = 2.69 + 2.00 = 4.69 metros Esta presión calculada para el punto "C", tendrá que ser provista por Hidroceles.

5.10.

CÁLCULO DE PRESIÓN A LA ENTRADA DE AGUA FRÍA DEL

CALENTADOR

5.10.1.

Si el Calentador es Directo (Eléctrico o Gas)

Habría que considerar la pérdida de carga en el calentador, este valor en principio debe ser consultado al proveedor. Las pérdidas de carga dentro del serpentín de calentamiento pueden tomar valores de 5 a 7 m. Con la recomendación de que este valor debe consultarse al proveedor y para efectos de cálculo de proyecto, consideraremos la pérdida de presión máxima que es 7 m. por lo que sumado este valor a los 4.69 m. se tendría una presión necesaria de 11.69 m. 204

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

En el mercado Nacional existen calentadores "directos" que requieren diferente presión mínima de funcionamiento, que está en función de la pérdida de presión dentro del serpentín por donde pasa el agua caliente y el sistema propio de cada fabricante o marca, dependiendo de ello el costo del equipo. En nuestro medio es poco frecuente que proveedores entreguen información técnica, por lo que es importante a fin de deslindar las responsabilidades del caso, indicarle al proveedor el lugar donde se va a instalar y solicitarle, en caso de que no quiera proporcionamos la información de pérdida de carga en el calentador para verificar un cálculo la "garantía de funcionamiento de su producto".

205

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

CAPITULO

VI

Calculo de Red Contra Incendios

PROYECTO SANITARIO SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN CONTRA INCENDIOS

206

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

6. SISTEMA PARA EXTINCIÓN DE INCENDIOS 6.1. INTRODUCCIÓN La protección contra incendios, comprende el conjunto de condiciones de construcción, instalación y equipamiento que deben observar tanto para los ambientes como para los edificios. Objetivos Los objetivos que se persiguen son los siguientes:

   

Dificultar la gestación de los incendios. Evitar la propagación del fuego y efecto de los gases tóxicos. Permitir la permanencia de los ocupantes hasta su evacuación. Facilitar el acceso y las tareas de extinción del personal de Bomberos.

Existen dos formas diferenciales para encarar el riesgo de incendio:  

Defensa Pasiva Defensa Activa

Defensa pasiva Son las medidas a adoptar tendientes a lograr mediante un adecuado diseño, las condiciones que logran prevenir el "riesgo de incendio" al mínimo, con la utilización de muros cortafuegos, estructuras resistentes al calor, salidas de emergencias, puertas especiales de seguridad, escaleras de escape, etc. Defensa Activa Son los elementos o instalaciones que se ejecutan en los edificios, destinados especialmente a la extinción del Incendio. 207

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

6.2. SISTEMA DE EXTINCIÓN Los elementos destinados a la extinción se pueden clasificar en:   

6.2.1.

Portátiles Fijos Otros elementos extintores

Extintores portátiles

Son los denominados "matafuegos" que permiten su accionamiento o transporte manual. Su aplicación está destinada al inicio del foco de incendio, permitiendo la aproximación al mismo, de acuerdo al tipo de fuego, debiendo estar diseñada para esa circunstancia. Se los fabrica de anhídrido carbónico, espuma, polvo químico, agua, etc. Dentro de estos tipos pueden utilizarse "matafuegos portátiles" sobre ruedas de mayor capacidad, para aplicaciones en edificios de tipo industrial. Nota  

6.2.2.

Los extintores deben ubicarse en lugares fácilmente accesibles de modo que se distingan rápidamente, debiéndose capacitar al personal en su utilización. Debe garantizarse un Mantenimiento Periódico y apropiado para asegurar contar con la "carga del agente extintor" en cada momento.

Equipos e Instalaciones Fijas

Son elementos que se encuentran instalados en forma permanente en el Edificio y que incluso pueden funcionar mediante detectores automáticos. Se pueden mencionar las siguientes instalaciones: 208

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO



Sistema de Rociadores a base de niebla de agua; utilizando Rociadores



adecuadamente distribuidos, con tuberías de agua a presión. Sistemas de Proyección de Agua; mediante tanques de incendio, con redes de



tuberías, bocas o hidrante s y mangueras con lanza y boquilla. Sistemas a base de espuma; mediante la formación de burbujas con una red de tuberías que transporta agua y un agente emulsificador que origina la espuma.

6.2.3.

Otros Elementos Extintores

Se pueden mencionar los siguientes:  

La arena, se emplea para la propagación de fuegos incipientes. Las "frazadas de amianto" que es un material incombustible y no conductor de la energía eléctrica, se utiliza para apagar por ahogamiento el fuego. Se emplean también "guantes de amianto" para prevenir quemaduras.

Para determinar los "Sistemas de Protección" a aplicar debe analizarse como se produce el proceso de Combustión.

6.3. COMBUSTIÓN Se denomina combustión a la combinación química de un cuerpo con oxígeno, cuando se produce con desprendimiento de calor, manifestándose en forma de llama o fuego. Para que se produzca la combustión es necesario que existan tres elementos fundamentales que son:   

Combustible, que es el elemento que se quema. Comburente u oxigeno que interviene en el proceso. Temperatura de Ignición que debe ser lo suficientemente

elevada

como

para

producir

el

encendido.

209

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Para que la combustión se mantenga o propague es necesario que se produzca una reacción continua en cadena en el frente de fuego. La técnica de la extinción de los Incendios consiste en eliminar por lo menos uno de estos factores incidentes. El combustible es imposible de eliminar, por lo que entonces el problema se circunscribe en atacar cualquiera de los otros dos, ya sea por ejemplo enfriando el material que arde por debajo de la temperatura de ignición o reduciendo el comburente oxígeno del ambiente que rodea el fuego, o actuando sobre los dos simultáneamente. Los sistemas de extinción a emplear, su tamaño y potencia extintora, debe estar basado en el tipo de fuego que se debe atacar.

6.3.1.

Tipos de Fuegos

Se pueden clasificar en cuatro tipos de acuerdo a las características de los materiales que arden:    

Clase Clase Clase Clase

A B C D

Fuego de Clase A Se produce en materiales sólidos comunes, tales como madera, fibras de maderas, textiles, papeles, carbones, gomas, plásticos, etc. Esta clase de fuego se combate mediante el enfriamiento con agua o con soluciones que las contengan en gran proporción.

210

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Se utilizan "instalaciones de agua central", hidroextintores o matafuegos por agua. Estos últimos consisten en recipientes que contienen agua presurizada con un gas, que es expedida mediante el accionamiento de una válvula de descarga. Los sistemas de distribución de agua están constituidos por bocas o hidrantes unidos mediante una red de cañerías, ubicadas en distintos sectores del Edificio. A estas bocas o hidrante se conectan mangueras que distribuyen el agua utilizando una lanza o boquilla conectada al extremo. Se utilizan también rociadores que producen la dispersión del agua en forma automática: en función del calor de combustión. Pueden utilizarse "sistemas de niebla de agua" mediante rociadores especiales y tuberías de agua a presión. Fuego de Clase B Se produce sobre la superficie de líquidos inflamables tales como nafta, aceite, grasas, pinturas, ceras, solventes, etc. Se extinguen por sofocación, restringiendo la presencia del comburente. Se utilizan "espumas", empleando extintores o matafuegos o sistemas centrales. Consiste en la formación de pequeñas burbujas formadas por agua y un agente emulsificador, que actúan sobre el fuego como una barrera que impide la llegada de oxígeno a la reacción química de la combustión. Fuego de Clase C Se trata de fuegos de materiales eléctricos, o instalaciones o equipos sometidos a la acción de la corriente eléctrica que están bajo tensión o sea energizados.

211

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

No pueden emplearse agentes extintores conductores de la electricidad. Se utilizan gases como el anhídrido carbónico, que posee la condición de gas inerte y limpieza de actuación. Los sistemas de extinción de anhídrido carbónico actúan fundamentalmente por desplazamiento del oxígeno del aire. Además la rápida expansión del gas al expulsarse de los cilindros en los que se encuentra almacenado a presión en forma líquida, produce un efecto refrigerante intenso que actúa sobre las substancias en combustión, así como la atmósfera circundante. Otro gas que se emplea es el halan 1211 ó el 1301 que son compuestos halogenados que actúan como un inhibidor de la reacción química de la combustión, utilizándose el primero en locales sin personal y el segundo en áreas con personal expuesto por su menor tenor tóxico. Actualmente se lo ha prohibido porque afecta la capa de ozono. Puede emplearse además extintores de polvo químico seco, que consiste en arrojar al fuego una combinación finamente pulverizada de polvos de base sódica, potásica, etc., con distintos componentes, que ahogan la parte recubierta, ya que en su descomposición debida al calor originan anhídrido carbónico. Para este tipo de fuego no debe emplearse espumas ni agua a chorro bajo ningún concepto. La única forma de modificar el procedimiento de extinción es actuando lo antes posible sobre la llave principal de alimentación eléctrica o desconectando mediante protecciones adecuadas. Si no existe tensión, el fuego queda clasificado como del tipo A o B descripto precedentemente. Fuego de Clase D Se refiere a fuegos sobre metales combustibles como el magnesio, circonio, titanio, litio, sodio, etc. 212

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Para controlar fuegos de este tipo se emplean polvos especiales para cada uno de ellos, no pudiéndose utilizar ninguno de los agentes convencionales descritos precedentemente. Como técnica de extinción puede cubrirse o asfixiarse con arenas o escorias.

6.4. DISEÑO DE REDES DE AGUA CONTRA INCENDIO El sistema de Agua contra incendio para un Edificio se instala para que en caso de incendio, los ocupantes puedan hacer uso de este hasta que lleguen los bomberos. El diseño tiene una autonomía de funcionamiento hasta por media hora. El agua almacenada en el Tanque garantiza el funcionamiento de dos mangueras durante media hora. El volumen de agua necesario para que dos mangueras con caudal de 8 Lt/seg funcionen durante media hora es de 14,4 m³. Por seguridad se Implementará un tanque de vol. 20.000 M 3 Este volumen tiene que estar almacenados en el tanque Cisterna, si se diseña equipos de bombeo especial para incendio. O podría estar en el tanque elevado en esta alternativa se debe considerar la presión mínima sobre la manguera es de 10 m. Algunos proyectistas recomiendan colocar en los pisos superiores solamente extinguidores. Los diámetros mínimos en un sistema contra incendios son:   

Punto de conexión a manguera Ø 2 - 2 ½” Punto de conexión a Unión Siamesa Ø 3 - 4" El cálculo hidráulico tiene que garantizar una presión en el punto más alejado, de 10 m.

213

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

El diseño geométrico de Redes de Agua contra Incendio considera la ubicación de:   

Gabinetes Contra Incendio Uniones Siamesas Exteriores Rociadores Automáticos

En nuestro sistema no se tomará en cuenta el sistema de Rociadores por el alto costo de la red.

6.4.1.

Gabinetes contra Incendio

Los gabinetes contra Incendio están hechos de Plancha Metálica, En su interior se instalan:    

Válvula angular de Ø 2 ½” Manguera de Ø 1 ½”, longitudes 20 a 45 m, Ø 2" Extintor Hacha. (Ver fig.)

El punto de alimentación de agua es de Ø 2 ½”. Este equipo está preparado para ser usado por cualquier persona, las presiones de trabajo en el punto de conexión a mangueras es mínima de 10 m. Se instalan empotrados en los muros y en algunos casos sobrepuestos en la pared.

214

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

El extinguidor permite combatir el Incendio en su fase inicial, si se logra extinguirlo no será necesario el uso de mangueras. (Ver Fig.)

6.4.2.

Unión Siamesa

Es una conexión que extiende la Red contra Incendios del Edificio hasta la calle. El objetivo de esta es que los Bomberos puedan conectar sus mangueras y hacer ingresar el agua al sistema de Incendio del Edificio. El diámetro de tubería a instalar para conectar la unión siamesa es de Ø 4”

215

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

6.5. REDES DE DISTRIBUCIÓN CONTRA INCENDIOS Es de vital importancia el diseño e instalación de tuberías horizontales y verticales contra incendios en edificios. El fuego, especialmente en este tipo de edificaciones, puede empezar en algún punto cerrado, que dada su ubicación no pueda ser alcanzado por agua bombeada por el equipo del cuerpo de bomberos. En estos casos la solución es instalar un Sistema de gabinetes contra incendios dentro del edificio. Estos sistemas con un diseño apropiado proporcionan abastecimiento adecuado para dominar el fuego rápidamente.

6.5.1.

Bombas

Las bombas para combatir incendios, deben ser diseñadas para cumplir con las especificaciones de caudal, presión, etc. y pueden ser centrifugas rotatorias o de pistón.

6.6. SISTEMA PROPUESTO

6.6.1.

Gabinetes de incendios

Hay diferentes tipos de acuerdo al riesgo:

6.6.2.

Uso Propuesto

Ocupantes de los edificios, fuegos incipientes, clasificados como riesgo leve.

216

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Salidas en cada piso para conexiones mangueras de 1 ½”. Podrán no llevar conexiones siamesas.

6.6.3.

Distribución,

uso,

diámetro

y

longitud

de

la

manguera 

Salida de mangueras de 30 m y 1 ½”.

Cualquier punto de la construcción, no debe quedar a más de 9 m. de la boquilla y sin obstáculos hasta ese punto. 

Roscas de conexión NST.

6.6.4.

Caudales y presiones requeridas

 Caudal mínimo requerido 8 l/s  Diámetro mínimo 2 ½”  Presión 55 y 56 psi Con una o más tuberías verticales el caudal será de 8 l/s mínimo. El tanque de reserva debe diseñarse para suministrar 8 l/s durante 30 minutos a la salida más alejada y una presión final de 55 psi.

6.6.5.

Altura edificación

No mayores de 78 m diámetro mínimo 2 ½” Deben instalarse una o más siamesas. No es permitido el uso de tuberías plásticas para el sistema contra incendios.

217

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

6.7. Condiciones generales Toda edificación debe estar dotada de un sistema de protección contra incendio, de acuerdo con el riesgo y tipo de construcción de la misma. El sistema de suministro y distribución de agua para la extinción de incendios en una edificación, debe ser independiente del sistema de agua potable para el consumo diario, al igual que sus tanques de reserva para este fin. En algunos casos, se puede aceptar que el tanque de reserva general de la edificación, contenga también la reserva para protección contra incendios, siempre y cuando, la toma de agua potable se localice a una altura tal del fondo del tanque, de manera que la cantidad de agua que quede por debajo de este nivel en dicho tanque, corresponda a la reserva.

6.8. Características del suministro de agua Se podrá aceptar cualquier tipo de suministro con capacidad para abastecer automáticamente la toma de agua necesaria, para la protección total durante el tiempo requerido. En algunos casos, será necesario más de una fuente de suministro. El suministro de agua aceptado podrá ser: 

Abastecimiento de la red pública, cuando estén garantizados el caudal y la

    

presión necesarios. Bombas automáticas. Bombas controladas manualmente, en combinación con tanques de presión. Tanques de presión hidroneurnáticos. Tanques de gravedad. Bombas controladas manualmente mediante operación a control remoto desde la toma de agua o gabinete

Se debe tener por lo menos una fuente de suministro con capacidad para abastecer lo necesario, mientras se operan otras fuentes.

218

MEMORIA DE CÁLCULO DEL PROYECTO

Cuando el abastecimiento sea de la red pública, deberán tomarse las precauciones adecuadas para evitar la posible contaminación de esta.

6.9. Coeficiente de descarga En condiciones reales, para obtener el caudal que pasa por un orificio existen dos elementos que modifican los valores teóricos, la velocidad real, considerada como la velocidad promedia en la totalidad de la sección transversal de la corriente, es algo inferior a la velocidad obtenida por cálculo a partir de la presión. Esta reducción se debe a la fricción y a la turbulencia, y se expresa mediante un coeficiente de velocidad, designado como Cv. Los valores de Cv se determinan experimentalmente en pruebas de laboratorio. Cuando las bocas de salida están bien diseñadas, el coeficiente de velocidad es casi constante y aproximadamente igual a 0.98. Algunas bocas de salida están diseñadas de modo que la superficie real de la sección transversal del chorro sea menor que la superficie del orificio. Esta diferencia se contempla usualmente bajo un coeficiente de contracción y se designa como Cc. Los coeficientes de contracción varían enormemente según el diseño y la calidad del orificio o boquilla. En orificios con aristas vivas, el valor de Cc aproximadamente es de 0.62. En términos prácticos, los coeficientes de velocidad y de contracción pueden combinarse en un solo coeficiente de descarga, designado como Cd.

6.10.

Conclusiones y recomendaciones

La edificación deberá estar provista, cuando se especifican los servicios, de una o más conexiones siamesas, para el uso del cuerpo de bomberos. Las siamesas para el uso del cuerpo de bomberos, se arriostrarán adecuadamente, y sus conexiones de entrada que deberán ser tipo hembra giratoria NST. No deberá colocarse válvula de cierre en las conexiones siamesas para el uso del cuerpo de bomberos.

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Deberá instalarse una válvula de retención (cheque), lo más cerca posible al punto donde se efectúa la conexión, si la siamesa no tiene incorporada dicha válvula. Las conexiones para las mangueras, deberán estar provistas de tapas adecuadas, aseguradas y colocadas de tal forma, que su remoción sea fácil. Las conexiones siamesas para mangueras, deberán colocarse en la fachada de la edificación, de tal forma, que sean de fácil operación por parte del cuerpo de bomberos sin interrupciones. Deberá indicarse claramente, por medio de un aviso, el sistema de suministro previsto para el uso del cuerpo de bomberos. Deberá indicarse igualmente, en que partes de la edificación se ha previsto el suministro de válvulas siamesas. Se deberá llevar un registro de control y mantenimiento del sistema. Todo sistema de extinción deberá llevar convenientemente ubicada, una placa en la que se indique claramente la presión de funcionamiento.

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