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UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA INSTALACIONES SANITARIAS

INGENIERÍA CIVIL

INSTALACIÓN DE AGUA FRIA, AGUA CALIENTE Y CONTRA INCENDIO EN UN EDIFICIO-HOTEL RESUMEN En el presente trabajo se toma por objetivo el saber adecuadamente instalar redes de agua tanto fría, caliente, contra incendios, etc. Con los suficientes criterios razonables

para establecer

la demanda

necesaria del edificio y determinar la cantidad de aparatos sanitarios, tubería, utilizando los sistemas directo o indirecto según requiera la edificación. Para el caso de sistema indirecto se diseña el tanque cisterna y el tanque Hidroneumático en donde los aparatos sanitarios contaran con el líquido elemento durante todo el día sin interrupciones salvo casos extremos, para lo cual con normas y criterios se dotara de agua al edificio permanentemente. El presente trabajo consta con planos de arquitectura, en donde se presenta la distribución de las redes de agua, luego se tiene cuadros de cálculo para determinar los diámetros, pérdidas de carga, computo de la demanda del edificio, diseños de los tanques tanto Hidroneumático como de la cisterna así mismo el diseño de la bomba.

I. INTRODUCCION: En la construcción de las edificaciones, uno de los aspectos más importantes es el diseño de la red de instalaciones sanitarias, debido a que debe satisfacer las necesidades básicas del ser humano, como son el agua potable para la preparación de alimentos, el aseo personal y la limpieza del hogar, eliminando desechos orgánicos, etc. Las instalaciones sanitarias estudiadas en este caso, son del tipo domiciliario, donde se consideran los aparatos sanitarios de uso privado. Estas instalaciones básicamente deben cumplir con las exigencias de habitabilidad, funcionabilidad, durabilidad y economía en toda la vivienda. El diseño de la red sanitaria, que comprende el cálculo de la pérdida de carga disponible, la pérdida de carga por tramos considerando los accesorios, el cálculo de las presiones de salida, tiene como requisitos: conocer la presión de la red pública, la presión mínima de salida, las velocidades máximas permisibles por cada tubería y las diferencias de altura, entre otros. Conociendo estos datos se logrará un correcto dimencionamiento de las tuberías y accesorios de la vivienda, como se verá en el presente trabajo. El trabajo se basa en el método más utilizado para el cálculo de las redes de distribución interior de agua, que es el denominado Método de los gastos probables, creado por Roy B. Hunter, que consiste en asegurar a cada aparato sanitario un número de “unidades de gasto” determinadas experimentalmente.

INSTALACIÓN DE AGUA

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1.1 Objetivos: Generales:  Estudiar las redes de distribución de agua domiciliarias, para estar en capacidad de interpretar los diferentes parámetros relacionados con las instalaciones sanitarias. Específicos: Estudio de la isometría de la vivienda, para definir el punto

 y tramo más desfavorable.

Determinación de la pérdida de carga disponible total y por

 tramos.

Determinación de los diámetros de tuberías, en base a sus



velocidades permisibles, y accesorios. 

Calculo de la presión de salida.



Aplicación de un sistema de distribución directo o indirecto según el caso lo requieras).

1.2 Justificación: Teniendo en cuenta las características de la edificación antes descritas es necesario e indispensable colocar aparatos sanitarios en un número suficiente, de modo que aseguren un adecuado servicio a sus usuarios.

III. REVISION DE LITERATURA:  CÁLCULO DE LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA El método más utilizado para el cálculo de las redes de distribución interior de agua es el método de Roy B. Hunter o de los gastos probables. Este método se basa en la aplicación de la teoría de las probabilidades para el cálculo de los gastos. Específicamente consiste en asegurar a cada aparato sanitario un número de “unidades de gasto” determinadas experimentalmente. La “unidad de gasto” es la que corresponde a la descarga de un lavatorio común que tiene una capacidad de 1 pie3, el cual descarga en un minuto; es un valor adimensional. Este método considera que cuanto mayor es el número de aparatos sanitarios, la proporción de uso simultáneo disminuye, por lo que cualquier gasto adicional que sobrecargue el sistema rara vez se notara; mientras que si se trata de sistemas con muy pocos aparatos sanitarios, la sobrecarga puede producir condiciones inconvenientes de funcionamiento. Para estimar la máxima demanda de agua en un edificio debe tenerse en cuenta si el tipo de servicio que van a prestar los aparatos es publico o privado.

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Aparatos de uso privado: cuando los baños son de uso privado existen menores posibilidades de uso simultáneo, para estimar sus unidades de gasto se puede recurrir ciertos valores mostrados en tablas del Reglamento Nacional de Construcción. Al aplicarse el método debe tomarse en cuenta si los aparatos son de tanque o de válvula, pues tienen diferentes unidades de gasto. Una vez calculada el total de unidades de gasto, se podrán determinar “los gastos probable” para la aplicación del Método Hunter. Criterios para el cálculo de las redes de distribución Los diámetros de las tuberías de distribución se calcularán con los gastos probables obtenidos según el número de unidades de gasto de los aparatos sanitarios para servir. La presión mínima en la salida de los aparatos sanitarios será de 3.5 m, salvo aquellos equipados con válvulas semi-automáticas o equipos especiales en los que la presión estará dada por las recomendaciones de los fabricantes, aproximadamente entre 7 y 10.5 m. Para el cálculo de las tuberías de distribución, la velocidad mínima será de 0.6 m/s, y la velocidad máxima según tablas. La presión estática no será superior a 35 m para evitar los ruidos molestos y el deterioro de la red. Procedimiento de cálculo Efectuar un isométrico de la red de agua identificando cada punto de entrega a un aparato o grupo de aparatos sanitarios. Ubicar el punto mas desfavorable que debe tener presión mínima; siendo este el mas alejado horizontalmente y el mas elevado con respecto a la cota de la red publica. Ubicar el tramo mas desfavorable y calcular para el las unidades de gasto (unidades Hunter) sumando progresivamente de arriba hacia abajo hasta el punto inicial del tramo. Determinar el o los gastos probables para el tramo. Calcular la pérdida de carga disponible para el punto más desfavorable. Asumir diámetros y con los gastos respectivos obtener las perdidas de carga parciales. Verificar que la suma de perdidas de carga parciales sea menor que la perdida de carga disponible para aceptar los diámetros asumidos.

 SERVICIO DE AGUA CALIENTE Los sistemas de abastecimiento de agua caliente están constituidos por un calentador con o sin tanque acumulador, una canalización que transporta el agua hasta la toma mas alejada y a continuación una canalización de retorno que devuelve al calentado el agua no utilizada (esta tubería no es requerida en pequeñas instalaciones). De esta manera se mantiene una circulación constante y el agua caliente sale enseguida por el artefacto, sin necesidad de dar primero salida al agua enfriada que habría permanecido en la conducción si no existiera el escape del conducto de retorno.

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Los tubos de cobre son los mas aconsejables en las instalaciones de agua caliente, aunque los mas usados son los de plástico CPVC.

 SISTEMA INDIRECTO DE SUMINISTRO DE AGUA: Tanque Hidroneumático: 1.

Ventajas.  Evita que la estructura se sobrecargue (no requiere tanque elevado)  El sistema trabaja bajo una presiona predeterminada.  Requiere menor espacio que el tanque elevado.

2.

Desventajas.  En caso de falta de emergía eléctrica el sistema es inutilizable. 

Es un sistema caro con respecto al sistema directo.



Hay posibilidades de contaminación del agua dentro del edificio, sea en la cisterna o en el hidroneumático.

1. Calculo de cada uno de sus Ramales. Ramal domiciliario o Acometida.-es el tramo de tubería comprendida entre la tubería matiz publica y la ubicación del medidor o deposito de regulación .el diámetro de este ramal nos proporciona SEDAPAL una vez aprobado los planos por el organismo encargado de dar licencia de construir. Este diámetro es por lo general de 5/8”, 3/4” y lo máximo 1”, el material puede ser PVC, FºF. Medidor.- es un dispositivo que nos permite aflorar la cantidad de agua que se abastece a un edificio o una casa, para que mediante una tarifa especial se pague el consumo de agua.

IV. DISEÑO DE TUBERIAS: 1. SISTEMA DIRECTO PRIMER PISO:  CÁLCULO DE LA DOTACION DE AGUA:

PRIMER PISO RESTAURANT AUDIT. (Nº PERS.) ADMINISTR. 1 ADMINISTR. 2 VIGILANCIA INSTALACIÓN DE AGUA

DOTACIÓN Lts /m²/ dia 40 3 6 6 6

ÁREA m² 150.00 120.00 20.00 20.00 20.00

PARCIAL Lts / dia 7,000.00 360.00 120.00 120.00 120.00 Pág.

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CUARTO DE SERV. CONSEJERIA SALA DE BAILE 10 DORM. SIMP. JARDINES LAVANDERIA

6 6 30 500 2 40

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20.00 25.00 30.00 10.00 200.00 120.00

TOTAL

120.00 150.00 900.00 5,000.00 400.00 4,800.00 19,090.00

2. SISTEMA INDIRECTO SEGUNDO-CUARTO PISO:  CÁLCULO DE LA DOTACION DE AGUA:

SEGUNDO PISO 16 DORM.SIMP. 6 DORM.DOBL. ALMACEN

DOTACIÓN Lts /m²/ día 500 500 6

ÁREA m² 16.00 6.00 20.00

TOTAL TERCER PISO 19 DORM.SIMP 4 DORMT.DOBLES

DOTACIÓN Lts /m²/ día 500 500

11,120.00 ÁREA m² 19.00 4.00

TOTAL CUARTO PISO 19 DORM.SIMP 4 DORMT.DOBLES

DOTACIÓN Lts /m²/ día 500 500 34,120.00 34.12

TOTAL Lts / día 9,500.00 2,000.00 11,500.00

ÁREA m² 19.00 4.00

TOTAL DOTACION

TOTAL Lts / día 8,000.00 3,000.00 120.00

TOTAL Lts / día 9,500.00 2,000.00 11,500.00

Lt/DIA m^3

Dotación diaria = 34120 L / día. Dotación diaria = 34.12 m^3  DIMENCIONAMIENTO DEL TANQUE CISTERNA: - Volumen de acuerdo al consumo doméstico: Vc 

3 ( Dotación) 4

Vc 

3 (34120) 4

Vc = 25590 L Vc = 25.59m3 - Volumen de agua contra incendios: El caudal mínimo según el R.N.C. para 2 mangueras durante ½ hora debe ser. Q = 6 L / seg. INSTALACIÓN DE AGUA

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Entonces calculamos el volumen así. 6 L ----------------------------------1 seg. X ------------------1800 seg. (½ hora) X = 10 800 L. V = 10.8 m3. Por lo tanto el volumen total de la cisterna será: Vc = 25.59m3 + 10.8m3 Vc = 36.39m3 Entonces las dimensiones elegidas serán: Ancho = 2.35m. Largo = 1.5m. Altura = 2.53m. , del que se tendrá en cuenta la altura libre especificada en el R.N.C. que va de 0.20m. – 0.30m. Para edificios hasta cuatro pisos, elegimos el de 0.30 por estar en el jardín. Dimensiones: Ancho = 2.25m. Largo = 4.50m. Alto

= 2.53m.

 DIMENCIONAMIENTO DEL TANQUE HIDRONEUMATICO: El volumen se calcula solo para el consumo doméstico mas no para el contra incendios. VOLUMEN DEL TANQUE HIDRONEUMATICO: Caudal

0.395

Altura Longitud Presión Mínima Tanque hidroneumático Factor CAUDAL Q

7.8 m

Tanque Hidroneumático Capacidad Diámetro (m) Alto (m) Espesor de Plancha

L/seg

10.00 55 20 mca 30 - 50 PSI 9.25 58.46

80

Galones

6.32GPM m m 28 PSI

59 GPM

40

m3

0.58

1.3 1/8"

 CÁLCULOS DESDE LA RED PÚBLICA A LA CISTERNA: -

Caudal de entrada: Para que la cisterna se llene en 4 horas: Q=V/t

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36390 Q ( 4)(3600)

Q = 2.53 L / seg. Q = 39.59 G.P.M.

-

Altura de carga disponible: Se considerará un desnivel de 1.00m entre la red pública y el medidor, además según el R.N.C. debe tener una presión de salida de 2 m.c.a. como mínimo y la presión en la red pública de 15 m.c.a. H = 15 m.c.a. – (1.00 + 2.00) = 12 m.c.a.

-

Selección del medidor: Q = 20.21 G.P.M. Ø

PERDIDA

1”

3.95 lb. / Pulg2. = 2.81 m.c.a.

¾”

9.30 lb. / Pulg2. = 6.60 m.c.a.

Entonces asumimos Ø = 1” por la menor pérdida de carga.  DISEÑO DE BOMBA Y TUBERÍA DE IMPULCIÓN: Tubería de impulsión: Tramo

a-b

U.H GASTO

Q (Lits/seg)

Diámetro

3"

b-c

c-d

d-e

551

414

277

136

5.04

4.05

3

1.96

2 1/2"

AZOTEA(136 U.H) 3º NIVEL(277 UH.)

2 1/4"

2"

e 2" d 2 1/4

2º NIVEL(414 U.H)

c

1º NIVEL(551 U.H)

b

2 1/2"

3" T.H a

Potencia de Bomba:

P

HT Q 75 * e

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HT = Altura a elevar + Pérdidas por Fricción + Pérdidas Locales HT = HD + PC HT = 11 + 39.75+ 0 HT = 49.75m.c.a. HT = 49.75 m.c.a. Q = 0.3412 L / seg. Entonces calculamos la potencia de la bomba reemplazando los valores. P

49.75 * 0.3412 75 * 0.75

P = 0.399H.P. Por lo tanto se requerirá un bomba de 1 H.P.  POTENCIA DE LA BOMBA PARA DISEÑO CONTRA INCENDIOS: -

Caudal al gabinete contra incendios de la azotea (G.C.I.): El caudal se calculará así: Q=V/t Q

10800 (.5)(3600)

Q = 6.00 L / seg. Que es el mismo de la dotación considerada en el R.N.C., además según este el diámetro mínimo de tubería es de ø = 2 ½ “, para la tubería de impulsión, de donde se tiene: Ø de Succión

= 3“

Ø de Impulsión = 2 ½” -

Potencia de bomba:

P

HT Q 75 * e

HT = Altura a elevar + Pérdidas por Fricción + Pérdidas Locales HT = H + Hf + HL H = Prof. Debajo del nivel de piso terminado + altura del edificio +altura a la que se ubicará el tanque elevado. H = 2.40m. + 9.8m. + 1.20m. H = 13.40m. Hf = 1.58 HL = 29.65 HT = 13.40 + 1.58 + 29.65 HT = 45.63m.c.a. HT = 45.63 m.c.a. INSTALACIÓN DE AGUA

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Q = 6 L / seg. Entonces calculamos la potencia de la bomba reemplazando los valores. P

45.63 * 6 75 * 0.75

P = 4.87 H.P. Por lo tanto se requerirá un abomba de 5 H.P.

Además de este procedimiento se presentará algunos anexos en los que están los cálculos de perdidas por fricción, perdidas locales y esquema de dotaciones (para el sistema directo).

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