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• Luis Miguel Delgado Campos

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SISTEMA DIRECTO

 SISTEMA DIRECTO DE ABASTECICMIENTO DE AGUA Es cuando la de red pública es suficiente para abastecer a todos los puntos de consumo a cualquier hora del día. El suministro de la red pública debe ser permanente y abastecer directamente todas las instalaciones

SISTEMA INDIRECTO

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 SISTEMA INDIRECTO: CISTERNA – TANQUE ELEVADO Cuando la presión en la red pública no es suficiente para dar servicio a los artefactos sanitarios de los niveles más altos es necesario que la red suministre agua a reservorios como la cisterna y el tanque elevado y de este abastecer por gravedad a todo el sistema de agua.  CISTERNA: Depósito de almacenamiento ubicado en la parte baja de una edificación.  TANQUE ELEVADO: Depósito de almacenamiento de agua que da servicio por gravedad.

 SISTEMA INDIRECTO: CISTERNA – TANQUE HIDRONEUMATICO

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Cuando la presión en la red pública no es suficiente para dar servicio a los artefactos sanitarios de los niveles más altos es necesario que la red suministre agua a reservorios como la cisterna y el tanque hidroneumático y de este abastecer por bombeo a todo el sistema.

INTRODUCCIÓN

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La estimación de los caudales de diseño para el suministro de redes de agua potable en edificaciones en nuestro país, se ha venido realizando por medio de la aplicación del método de probabilidades de Roy Hunter; de acuerdo con estudios recientes realizados se ha demostrado que los caudales de diseño difieren significativamente de los consumos reales en dichas edificaciones. En el presente artículo se pretende recopilar y analizar algunos de los diferentes métodos disponibles para la estimación de los caudales máximos probables y comparar los resultados obtenidos con las demandas reales, con el fin de establecer la metodología que permita estimar con mayor certeza los consumos reales. MÉTODOS EMPÍRICOS En estos métodos, para un número dado de muebles sanitarios en un sistema, se toma una decisión arbitraria, con base en la experiencia, en relación al número de muebles que pueden operar simultáneamente. En teoría, los métodos empíricos podrían considerarse los mejores para el cálculo de pequeños sistemas hidráulicos. MÉTODO BRITÁNICO Este método establece, con base en el criterio de un grupo de personas especializadas en el diseño de sistemas hidráulicos, tablas de "Probables Demandas Simultáneas", correspondientes a diversas cargas potenciales. La Tabla Nº 1 muestra las demandas para distintos muebles sanitarios; después, considerando el sistema de distribución hidráulico, se sumaron las demandas de todos los muebles sanitarios que puede servir una línea de tubería en el sistema, para luego ingresar a la Tabla Nº 2 con el número de litros por minuto que se calcularon, leer la Probable Demanda Máxima Simultánea en litros por minuto, y diseñar la tubería que conducirá este flujo.

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MÉTODO DE DAWSON Y BOWMAN De manera análoga al método anterior, es el desarrollado por Dawson y Bowman en la Universidad de Wisconsin. Ellos prepararon una tabla del número total de muebles sanitarios en varias clases de vivienda unifamiliar y casas de apartamentos de hasta seis unidades de vivienda y especificaron el número y la clase de muebles sanitarios que podrían estar en uso simultáneo para determinar las cargas de diseño. En la Tabla Nº 3 se muestran los resultados que obtuvieron. Para estimar el caudal máximo posible se tienen en cuenta los caudales individuales de la Tabla Nº1. MÉTODOS SEMIEMPÍRICOS Estos métodos, aunque se basan en la experiencia, tienen cierto sustento teórico, que les permite establecer fórmulas y expresiones matemáticas. MÉTODO ALEMÁN DE LA RAÍZ CUADRADA Este método toma como unidad de gasto, la descarga de una llave de 3/8" (0.25 l.p.s) bajo ciertas condiciones, y asigna un "factor de carga" unitario a dicho gasto. Para cualquier otro mueble que tenga un gasto diferente, un factor de carga es establecido tomando una relación entre el gasto de éste y el "gasto unitario" (llave de 3/8") y elevando al cuadrado el resultado. Así, el factor de carga para cada tipo de mueble en el edificio es multiplicada por el número de muebles servidos por la tubería en cuestión, el resultado es sumado, y finalmente es obtenida la raíz cuadrada. El resultado es multiplicado por el gasto unitario de una llave de 3/8" para obtener el gasto de abastecimiento al edificio, cualquiera que éste sea. La obtención de la raíz

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cuadrada considera, de una manera arbitraria, el hecho que los muebles no trabajan simultáneamente. La metodología es como sigue: Considere una unidad de flujo o gasto, la cual es tomada normalmente como la de una llave de 3/8". Este gasto se asume que es de 0.25 l/s (4 g.p.m); esta unidad de gasto se denota con q1, y el factor de carga f1 para la llave es tomado como unitario.

Ahora, considere que se tienen n1 llaves de este diámetro abastecidas por una tubería, cuya carga o gasto de diseño quiere ser determinada. Si se asume que n1 de estos muebles pueden operar simultáneamente en cualquier instante de observación, la carga de diseño será:

Ahora, a manera de ilustración, se puede considerar que tenemos también n2 llaves de 3/4" abastecidas por la misma línea. Se considera que una llave de 3/4" tiene una demanda de 0.75 l/s en la tubería de abastecimiento, esto es, consume un gasto tres veces mayor que la llave de 3/8". El factor de carga f2 para la llave de 3/4" será 32 = 9. Generalizando, para cualquier clase de muebles que son usados de manera intermitente en el sistema, tenemos como fórmula para la carga de diseño, la siguiente:

Donde; Q = carga o gasto de diseño, en l.p.s.

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f1, f2, fn = factor de carga. n1, n2, ni = número de muebles sanitarios por clase.

MÉTODO DEL FACTOR DE SIMULTANEIDAD Para la obtención del caudal máximo probable (Qp) se hace preciso establecer los caudales de los aparatos instalados, sumarlos y, posteriormente, afectar los resultados por un coeficiente de simultaneidad K1.

Esta fórmula es la establecida por la Norma Francesa NP 41-204 para toda clase de edificios. Los caudales mínimos recomendados se muestran en la Tabla Nº 4.

Entonces Qp será:

De diferentes congresos internacionales sobre el tema se ha concluido por conveniencia que K1 en ningún caso será inferior a 0,2; aunque es una condición que puede ser revaluada.

MÉTODO RACIONAL O ESPAÑOL Al igual que en el caso anterior se establecen los caudales de los aparatos instalados, se suman y se afectan los resultados por el coeficiente de simultaneidad K1, pero en éste caso n será el número de aparatos instalados en una vivienda; En conjuntos de viviendas de similares características, para considerar la simultaneidad, el caudal punta QP del distribuidor común a un determinado número de las mismas se obtiene como la sumatoria de los caudales puntas de cada vivienda qp afectado por el siguiente factor:

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Donde N, es el número de viviendas. Para un buen funcionamiento de los aparatos, en la Tabla Nº 5 se muestran los caudales mínimos que se deben suministrar.

METODOS PROBABILISTICOS La teoría de la probabilidad, aunque es la más racional, es de dudosa aplicación cuando se trata del diseño de instalaciones hidráulicas en edificios con escasos muebles sanitarios; además, las frecuencias de uso consideradas en el método probabilístico de Hunter, son demasiado altas para este tipo de diseño. MÉTODO DE HUNTER (MÉTODOS DE LOS GASTOS PROBABLES) Hunter definió como “unidad de mueble e unidad de gasto W a la cantidad de agua consumida por un lavabo de tipo doméstico durante un uso del mismo. Habiendo definido la unidad mueble, determinó la equivalencia de unidades mueble para los aparatos sanitarios más usuales y basando en el cálculo de las probabilidades, obtuvo el tiempo de uso simultáneo de los muebles y de aquí los gastos en función del número de unidades mueble.

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Este método consiste en asignar a cada aparato sanitario o grupo de aparatos sanitarios, un número de “unidades de gasto” o “peso” determinado experimentalmente. La “unidad de gasto” es la que corresponde a la descarga de un lavatorio común con trampa sanitaria de 1 ¼” de diámetro, equivalente a un pie cúbico por minuto (0.47 lts/s). 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 disminuye. Para estimar la máxima demanda de agua de un edificio o sección de él, debe tenerse en cuenta si el tipo de servicio que prestarán los aparatos es público o privado. Servicio Público: Cuando los aparatos sanitarios están ubicados en baños de servicio público, es decir, varias personas pueden ingresar al baño y utilizar diferentes aparatos sanitarios, en ese caso se considera separadamente a cada aparato sanitario, multiplicando el número total por el “peso” correspondiente, obteniéndose un valor total de unidades de gasto con el que se obtendrá la máxima demanda simultánea en litros por segundo. Servicio Privado: En este caso se considera cada tipo de ambiente o aparato de este uso, y se multiplica por su factor de “peso”. El total de unidades obtenidas se lleva a la tabla correspondiente a servicio privad donde se obtiene la máxima demanda simultánea. Debe tomarse en cuenta al aplicar el método si los aparatos sanitarios son de tanque o de válvula (fluxómetro) pues se obtienen diferentes resultados de acuerdo al tipo de aparato. Tabla I: unidades de gasto para el cálculo de las tuberías de distribución de agua en los edificios (aparatos de uso privado)

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Tabla II: Unidades de gasto para el cálculo de las tuberías de distribución de agua en los edifi cios (aparatos de uso público)

Tabla III: Gastos Probables para la aplicación del método de Hunter.

Fuente: R.N.E. – Norma IS 0.10

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Ejemplo: Encontrar el gasto probable de un edificio que presenta las siguientes características y el diámetro de la tubería de impulsión: Primer piso        

Baño de visitas : Ducha Lavatorio Inodoro con tanque Bidet Lavatorio de cocina Lavatorio de repostero Lavatorio limpieza

Segundo piso      

4 baños completos: Tina Inodoro Ducha Bidet Lavatorio

Azotea     

U. Gasto 2 1 3 2 1 3 4 5

Lavatorio de ropa Baño de servicio: Ducha Inodoro Lavatorio

Aparato Tina Lavatorio Inodoro Ducha Bidé Lav. Cocina Lav. Rep. Lav. Limp. TOTAL

1° Piso #Ap. 0 1 1 1 1 1 0 1

U.G. 0 1 3 2 1 3 0 3 13

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2° Piso #Ap. 4 4 4 4 4 0 0 0

U.G. 8 4 12 8 4 0 0 0 36

Azotea #Ap. 0 1 1 1 0 0 1 0

U.G. 0 1 3 2 0 0 4 0 10

Total #Ap. 4 6 6 6 5 1 1 1

U.G. 8 6 18 12 5 4 3 3 59

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Caudal 1° Piso Con 13 UG en tabla Gastos Probables =0.40 Lt/sg.

Caudal 1° Piso Con 36 UG en tabla=0.85 Lt/sg

Caudal 1° Piso Con 10 UG en tabla=0.43Lt/sg

Caudal 1° Piso Qt=0.40 + 0.85 + 0.43=1.68Lt/Sg.

CONSIDERACIONES PARA EL CALCULO DE DISTRIBUCION DE AGUA:  La presión estática máxima no debe ser superior a 50 m de columna de agua (0.490 MP)  La presión mínima de entrada de los aparatos sanitarios será de 2.0m  La presión mínima de entrada en los aparatos sanitarios que llevan válvulas semiautomáticas, y los equipos especiales estará dada por las recomendaciones del fabricante.  Para el cálculo de las tuberías de distribución, se recomienda una velocidad mínima de 0.60m/sg, para evitar la sedimentación de partículas y una velocidad máxima de acuerdo a la tabla.

Cálculo de la velocidad: Q =1.68 lt/s < 2.25 lt/s Por lo tanto: Diámetro = 1 1/4 “

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