Colombia) Magíster en Ingeniería sanitaria (Universidad Nacional de Colombia). Durante varios años profesor de la materia en las universidades La Gran Colombia y Pontificia Universidad Javeriana. Actualmente, director de Ingeniería Civil de Universidad Católica de Colombia.
Por más de 22 años prestó sus servicios en la empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá y como asesor de la Agencia de Asistencia Técnica de Alemania GTZ y de la Organización Panamericana de la salud OPS/OMS. Autor de: Auxiliar para diseño y construcción de alcantarillados (Bogotá, 1978). Diseño de redes hidráulicas y sanitarias para edificios (Bogotá, 1982). El agua (Bogotá, 1985, 1987). Desagües (Bogotá, 1987). Instalaciones hidráulicas, sanitarias y de gas en edificaciones (Bogotá, 1992 y 1997). Diseño de instalaciones hidrosanitarias y de gas en edificaciones (2001 y 2002). Agua, desagües y gas para edificaciones (Bogotá, 2005).
Premios: Nacional de ingeniería Diódoro Sánchez (1986 y 1989). Sociedad Colombiana de Ingenieros por las obras El agua y desagües. La rana de oro, Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá, 1986. Mención AIDIS-ABES de la Asociación Interamericana de Ingeniería Sanitaria y Ambiental Río de Janeiro, Brasil, 1988. Orden al Mérito "Julio Garavito" en grado Gran Oficial otorgada por el gobierno nacional en ceremonia de la Sociedad Colombiana de Ingenieros, 1997.
Pérez Carmona, Rafael
Instalaciones hidrosanitarias y de gas para edificaciones / Rafael Pérez Carmona. -- 6ª. ed. -- Bogotá : Ecoe Ediciones, 2010.
550 p. ; 24 cm. Incluye bibliografía ISBN 978-958-648-677-4
1. Abastecimiento de agua 2. Desagües de edificios 3. Instalaciones de gas 4. Instalaciones sanitarias 5. Plomería I. Título
CDD: 696.1 ed. 20 CO-BoBN– a731664
Colección: Ingeniería y Arquitectura Área: Ingeniería
Primera edición: Bogotá, D.C., marzo de 1992 Segunda edición: Bogotá, D.C., febrero de 1997 Tercera edición: Bogotá, D.C., junio de 2001 Cuarta edición: Bogotá, D.C., septiembre de 2002 Quinta edición: Bogotá, D.C., marzo de 2005 Sexta edición: Bogotá, D.C., octubre de 2010 Reimpresión: Bogotá, D.C., 2011
ISBN: 978-958-648-677-4 © Rafael Pérez Carmona
[email protected] © Ecoe Ediciones
E-mail: [email protected] www.ecoeediciones.com
Carrera 19 No. 63C- 32 PBX: 2481449, Fax: 3461741 Coordinación editorial: Alexander Acosta Quintero Autoedición: Magda Rocío Barrero
Carátula: Magda Rocío Barrero Impresión: Digiprint Editores E.U.
Calle 63 Bis No. 70-49 Tels.:4307050 - 2597060 Impreso y hecho en Colombia
Prólogo ... XV .
Introducción ... XVII
Capítulo I. Suministro de agua ... 1
Terminología usual ... 3
Presión ... 3
Presión estática ... 3
Suministro de agua a las viviendas ... 4
Presiones recomendadas ... 5
Edificios en obra ... 5
Estimación de caudales y presiones ... 7
Coeficiente de simultaneidad según el número de salidas K1 ... 7
Coeficiente de simultaneidad K2 ... 8
Consumo de agua ... 8
Riegos ... 9
Dotación para edificaciones destinadas al alojamiento de animales ... 10
Dotación para plantas de producción e industrialización de leche y derivados ... 10
Asignación de caudales para aparatos ... 10
Consideraciones ... 10 Medidor ... 11 Recomendaciones básicas ... 11 Aparatos sanitarios ... 12 Lavamanos ... 12 Sanitarios ... 13 Lavadero ... 14 Orinal ... 14 Aseo cuerpo ... 15 Lavaplatos ... 16 Bañeras ... 16 Duchas ... 17
Tipos de abastecimiento de agua ... 20
A. Para tanque alto ... 20
B. Tanque bajo y alto ... 21
C. Tanque bajo, bombeo a tanque alto y equipaje de presión elevado ... 22
D. Tanque bajo ... 23
E. Tanque bajo, alto y equipo de presión ... 24
F. Localización de medidores ... 25
G. Medidores cerca al acceso de cada apartamento ... 26
Capítulo II. Equipos de presión ... 27
Presión atmosférica ... 29
Altura de succión ... 29
Altura de succión estática (D.H.) ... 30
Altura de succión dinámica total (T.D.H.) ... 30
Carga de aspiración o altura de succión ... 30
Carga de aspiración estática ... 30
Principios básicos sobre bombas ... 30
Clases de fluido... 31
Bombas centrífugas ... 31
Principios de funcionamiento de una bomba centrífuga ... 31
Curvas de las bombas centrífugas ... 32
Principios fundamentales de una instalación ... 33
Sistemas hidroneumáticos precargados ... 37
Cálculo del volumen de regulación (VR) ... 38
Cálculo del volumen del tanque ... 39
Volumen del tanque ... 41
Volumen hidroneumático ... 41
Equipo sin hidroneumáticos ... 42
Otros sistemas ... 42
Sistemas de presión constante vs. hidroneumáticos ... 43
Sistema hidroconstante ... 45
Capítulo III. Cálculo de pérdidas en tuberías y accesorios ... 46
Tablas Flamant ... 49
Tablas Hazen Williams ... 59
Pérdidas en accesorios ... 59
Valores prácticos ... 59
Tablas (pérdidas de accesorios) ... 60
Medidores ... 70
Características ... 71
Caudal nominal ... 75
Pérdida de carga ... 75
Capítulo IV. Redes de distribución ... 77
Elevación y suministro de agua a presión y por gravedad ... 80
Principios generales ... 80
Cálculo de potencia de los sistemas de presión ... 81
Cálculo de succión ... 82
Cálculo altura máxima de succión ... 82
Cálculo de la N.P.S.H. (Altura de succión positiva) ... 83
Tablas de potencia de la bomba ... 84
Impulsión ... 88
Utilización de las tablas ... 88
Componentes de la succión y la impulsión ... 88
Succión ... 88
Sistema de suministro por gravedad ... 89
Sistema de suministro por presión ... 89
Para un conjunto residencial ... 89
Diseño de suministro para edificios ... 94
Red interna ... 94 Distribuidor ... 94 Columnas ... 94 Derivaciones ... 94 Ramales ... 94 Sistemas de distribución ... 95
Sistema por gravedad ... 95
Sistema a presión ... 95
Válvulas reductoras y reguladoras de presión ... 95
Causas de las variaciones ... 95
Funcionamiento ... 95
Control de temperatura de mezcla en edificios con agua caliente central ... 97
Selección de válvulas reductoras y reguladoras ... 98
Rango de presiones ... 98
Ejemplo de cálculo por gravedad ... 101
Datos técnicos ... 101
Cálculo de V ... 105
Cálculo de la altura de impulsión ... 108
Cálculo de la succión más impulsión ... 108
Cálculo de la NPSH (Altura de succión positiva) ... 110
Cálculo de la potencia ... 110
Ejemplo sistema de presión ... 112
Datos técnicos ... 112
1. Cálculo de la impulsión ... 112
2. Cálculo de la succión ... 117
3. Potencia de las bombas ... 119
Capítulo V. Desagües ... 125
Clasificación de los desagües ... 127
Sanitario ... 127 Pluvial ... 127 Combinado ... 127 Industrial ... 127 Domiciliaria ... 128 Flujo en tuberías ... 128 Definiciones ... 128 Sifonamiento ... 128
Tapones de inspección (T.I.) ... 131
Drenes de piso ... 134
Trampas de aceites ... 134
Trampas de grasas ... 134
Hidráulica de los desagües ... 136
Fuerza tractiva ... 136
Flujo de bajantes ... 136
Capacidad de las bajantes ... 138
Valores de algunos caudales ... 138
Componentes adicionales, bombas y eyectores ... 139
Dimensionamiento del sistema de desagüe ... 139
Unidad de descarga ... 141
Tablas de caudales para fluxómetros ... 142
Tablas Manning ... 143
Dimensionamiento de bajantes ... 183
Procedimiento para dimensionar bajantes ... 183
Cambio de dirección en bajantes ... 183
Procedimiento ... 184
Ejemplo sistema de aguas negras ... 186
Cálculo colectores ... 187
Sistema pluvial ... 192
Sistema de aguas lluvias ... 192
Capacidad ... 192 Dimensionamiento ... 192 Valocidad de flujo ... 193 Caudales ... 193 Agua de infiltración ... 193 Tubería de drenaje ... 193 Tubería perforada ... 194 Tubería porosa ... 195 Materiales filtrantes ... 195
Desagües por bombeo ... 195
Dimensionamiento del tanque ... 195
Comportamiento de la estación de bombeo ... 196
Ejemplo estación de bombeo aguas negras ... 197
Cálculo de la potencia de la bomba en H.P. ... 197
Instalación ... 197
Ejemplo cálculo desagüe pluvial ... 199
Capítulo VI. Sistemas de ventilación ... 203
Pérdida del sello en los sifones ... 206
1. Autosifonamiento ... 206
2. Contrapresión ... 207
3. Evaporación ... 207
4. Atracción capilar ... 208
5. Efectos del viento ... 208
Flujo de aire en bajantes ... 208
Longitud tubería de ventilación ... 209
Reventilación ... 212
Localización de los terminales ... 212
Ventilación principal ... 212
Ventilación de aparatos ... 213
Caudal de aire en los conductos horizontales ... 213
Distancia entre ventilación y sifón ... 214
Ventilación individual ... 214 Ventilación común ... 214 Ramal de ventilación ... 214 Pendientes en ventilaciones ... 215 Ventilación continua ... 215 Ventilación húmeda ... 215 En el último piso ... 216 En pisos intermedios ... 216
Ventilación del circuito ... 216
Ventilación en anillo ... 216
Ventilación de alivio ... 217
Ventilación en cambios de dirección de la bajante ... 218
Desagüe y ventilación ... 218
Efectos de jabones y detergentes ... 219
Acumulación de espumas ... 220
Dimensionamiento de sistemas ... 220
Ventilación principal ... 220
Terminales de ventilación ... 220
Múltiples de ventilación ... 221
Ventilaciones individuales y ramales de ventilación ... 221
Ventilación de alivio ... 223
Circuitos de ventilación ... 223
Diámetro necesario para los tubos de ventilación ... 223
Capítulo VII. Redes de distribución contra incendios ... 225
Clasificación ... 227 Gabinetes de incendios ... 228 Clase I ... 229 Clase II ... 230 Clase III ... 231 Riesgos ... 231 Leve ... 231 Moderado ... 232 Alto ... 232 Condiciones generales ... 232
Características del suministro de agua ... 233
Conexiones para uso del cuerpo de bomberos ... 233
Control y mantenimiento ... 234
Potencia de las bombas de incendios ... 234
Coeficiente de descarga ... 235
Diseño ... 236
Cálculo ... 236
Procedimiento ... 236
Sistema de regaderas ... 238
Suministro y distribución de agua ... 238
Requisitos en el suministro de agua ... 239
Diseño hidráulico ... 240
Cálculo de la presión de aire del tanque a presión ... 241
Cálculo del volumen ... 246
Tablas de Flamant ... 253
Tablas Hazen Williams ... 255
Capítulo VIII. Agua caliente ... 265
Sistema de suministro ... 267
Dispositivos de seguridad ... 268
Corrosividad ... 270
Caída de presión ... 270
Calentador indirecto con tanque ... 273
Caída de presión ... 274
Demanda y capacidad de los calentadores ... 274
Escogencia de los calentadores... 277
Sistema de circulación de retorno ... 278
Sistemas de circulación ... 279
Sistema alimentado hacia arriba ... 280
Sistema alimentado hacia abajo ... 281
Sistema combinado ... 281
Determinación de caudales de circulación y dimensiones de la tubería de retorno ... 287
Tablas de agua caliente en redes ... 292
Capítulo IX. Redes de distribución de gas ... 297
Definiciones ... 300
Medidores ... 309
Materiales ... 311
Juntas y conexiones de tubería ... 311
Generalidades ... 311
Instalación gas natural ... 311
Pasos para el cumplimiento de un servicio ... 318
Diseño de instalaciones ... 320
Instalaciones internas baja presión ... 320
Instalaciones internas media presión ... 405
Gases licuados del petróleo ... 412
Características del GLP para diseño ... 413
Usos dómesticos ... 413
Caraterísticas del G.L.P. ... 414
Instalación de tanques ... 414
Cálculo de redes para GLP de una urbanización ... 420
Gasodomésticos para los apartamentos ... 420
Caudales en hora pico ... 420
Datos técnicos ... 420
Gas GLP ... 420
Caudal de diseño (Qd) ... 420
Construcción redes externas ... 424
Dimensionamiento de tanques ... 424
Ubicación ... 425
Capítulo X. Ventilación ... 437
Aire de combustión ... 439
Aire de ventilación o circulante ... 439
Aire de dilución de la combustión ... 439
Generalidades ... 440
Aire adicional ... 441
Aberturas superiores ... 441
Diseño para los sistemas de evacuación de los productos de la combustión ... 443
Objeto ... 443
Clasificación ... 443
Ductos de evacuación ... 444
Conductos metálicos para la evacuación de los productos de la combustión ... 445
Tabla capacidad de evacuación de los conductores y conectores metálicos de pared sencilla ... 452
Calentador ... 454
Estufa ... 454
Ducto común ... 455
Ductos múltiples para la evacuación de los productos de la combustión de artefactos instalados en los pisos de una edificación ... 459
Chimeneas de mampostería ... 462
Recomendaciones ... 462
Diseño conectores ... 462
Procedimiento ... 463
Terminales de los ductos ... 464
Recomendaciones ... 464
Ductos de asbesto cemento ... 465
Recomendaciones ... 469
Capítulo XI. Anexos ... 471
Proyecto hidráulico y sanitario ... 473
Especificaciones generales para la instalación de materiales ... 473
1. Tubería y accesorios en hierro galvanizado ... 473
2. Tubería y accesorios PVC presión ... 473
3. Tubería y accesorios de cobre ... 475
4. Válvulas para las redes generales de distribución ... 476
5. Tubería y accesorios PVC sanitaria y liviana ... 476
6. Tubería y accesorios de grez ... 477
Criterios y recomendaciones para la ejecución de obras hidráulicas y sanitarias ... 478
Supervisión para la ejecución de instalaciones hidráulicas y sanitarias ... 478
Desarrollo de actividades ... 478
Instalación de aparatos ... 483
Figuras detalle conexiones ... 486
Accesorios de cobre y bronce ... 515
Accesorios de cloruro de polivinilo (PVC) ... 516
Accesorios de cloruro de polivinilo para tubería de presión (PVC) ... 518
Accesorios de cloruro de polivinilo para tubería sanitaria (PVC) ... 520
Accesorios de tubería galvanizada ... 521
Herramientas ... 522
Utilización de las herramientas ... 525
Abreviaturas ... 528
En redes hidráulicas ... 528
Accesorios sanitarios ... 528
Accesorios hidráulicos ... 528
En redes de desagües ... 529
Convenciones de colores aplicables a tberías a la vista ... 529
Tablas de unidades de medidas ... 532
Simbología tipos de unión ... 533
Simbología redes suministro de aguas ... 539
Redes suministro de gas (convenciones) ... 541
Convenciones ... 542
Selección de aparatos ... 543
El ingeniero civil Rafael Pérez Carmona, profesional de excepcionales virtudes personales y profesionales, está entregando a la Academia, a colegas y al país, su obra “Instalaciones Hidrosanitarias y de Gas para Edificaciones“ producción de gran importancia, tanto para profesores y alumnos, como para quienes están dedicados a la actividad de la cual este trabajo se ocupa, pues en él encontrarán una guía de apoyo, para un cabal y exitoso desempeño.
Rafael Pérez Carmona, recibió su grado como ingeniero civil en el año 1971 en la Universidad Gran Colombia. A partir de ese momento prestó eficientes servicios a la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá por 22 años, con gran dedicación y entusiasmo ha ejercido la docencia por 38 años en las Universidades Católica de Colombia, Pontificia Universidad Javeriana, Gran Colombia y Piloto de Colombia, desempeñándose en la primera de ellas, durante 18 años, como Decano de la Facultad de Ingeniería Civil.
Esta sucinta mención a su actividad profesional y docente permite afirmar que en Rafael Pérez Carmona se conjugan la investigación y análisis académicos, con la experiencia en obra, lo que es garantía del buen quehacer que aparece señalado en este libro.
Su amplia producción bibliográfica, iniciada desde el año de 1982, asciende hasta ahora a once obras, dos de ellas merecedoras del premio “Diódoro Sánchez” otorgados por la Sociedad Colombiana de Ingenieros en los años 1986 y 1989.
Por sus brillantes ejecutorias el Gobierno Nacional le otorgó, en mayo de 1997, la condecoración “Orden al Mérito Julio Garavito” en el grado de “Gran Oficial”.
En la seguridad de que Rafael Pérez Carmona siente su espíritu enriquecido de satisfacción por este lapso de su vida, le agradezco que me haya permitido prologar su nuevo libro y expresarle así mi gran admiración, amistad y aprecio.
Hernando Monroy Valencia
Ex presidente de la Sociedad Colombiana de Ingenieros
Encontramos un significado especial en lo referente al diseño e instalación del Sistema Hidrosanitario y de gas.
Este ofrece un conocimiento profundo, una amplia objetividad, guía útil, unas precauciones necesarias, y un registro informativo de trabajo de instalaciones y las ex periencias adversas.
El reconocimiento de errores pasados y el aprendizaje de estos nos da grandes bases para el diseño y la instalación de Sistemas Hidrosanitarios y de gas.
Se ha notado el desarrollo progresivo en América. Las condiciones intolerables de sa-lubridad y las muertes por epidemias debido a las aguas grises, obligaron a to mar medidas de protección a la Salud, para ser adoptadas en áreas altamente densificadas. Los incendios desastrosos en sitios congestionados llevaron a la cons trucción de grandes sistemas de abas-tecimiento tanto para combatirlo como para suministro de agua potable en edificios. Por otro lado, el acelerado costo de la energía eléctrica, ha traído como consecuencia, el desarrollo, normalización y uso del gas como combustible doméstico e industrial.
La hidrosanitaria en edificios trajo consigo problemas relacionados con la Salud Pública, la higiene personal, el diseño de construcción, los materiales de plomería, las técnicas avan-zadas y los reglamentos estatales. Como estos problemas se desa rrollan durante un período de revolución industrial las soluciones que se dieron estuvieron íntimamente ligadas a los nuevos materiales, métodos, modelos y estandarización.
La historia ofrece registro de varios errores, malos productos, burdos materiales e instala-ciones insalubres que fueron creadas por la instalación del sistema de plomería en edificios. En cada caso hubo que hacerse correcciones adecuadas y tenerse las precauciones para el futuro.
El reglamento requerido para los Sistemas Hidrosanitarios en edificios, llego a ser rápida-mente un tema reconocido. Una serie de principios fue hecha y divulgada.
El objetivo amplio del funcionamiento es el de proveer protecciones Sanitarias dentro y adyacentes a las edificaciones para proteger la Salud Pública, la seguridad y bienestar para brindar protección contra peligros de instalaciones inadecuadas e insalubres.
En los viejos tiempos la plomería y la salubridad no siempre fueron primitivas. En épocas pasadas el hombre las elevó a los niveles significativos. La historia revela que una de las diferencias fundamentales entre la civilización y la barbarie, está re la cionada con la instalación de sistemas de tubería para el adecuado suministro de agua potable, disposición sanitaria de las aguas grises y eficiente e inobjetable dis posición de las aguas lluvias.
Esto es evidente debido a que la gente que disfrutó de civilizaciones más elevadas, en el pasado, desarrolló sistemas de plomería para la protección de la salud.
Esto se confirma en los reportes de descubrimientos arqueológicos en varias partes del mundo, en donde se sabía del florecimiento de civilizaciones antiguas. Por ejemplo, las ruinas de un sistema de plomería estimado en unos 3.000 a 6.000 años de edad, fueron encontrados en excavaciones en el valle del río Indo en la India. En Egipto se descubrieron secciones de tubos para agua por cerca de 5.000 años, junto con apar tamentos cuyas alcobas estaban al parecer provistas de un cuarto de baño.
De todas las poblaciones antiguas los romanos llevaron la sanidad del más alto y vasto grado de desarrollo. Del latín han venido tales palabras como Sanidad y Plomero, la última se ha derivado de artifex plumbarius, significado un trabajador en plomo. Los acueductos romanos aún adornan la campiña italiana y se encuentra entre los triunfos mundiales de la ingeniería. Sistema de alcantarillado subterráneos exten samente grandes, baños públicos y privados, sistema de tubería de plomo y bronce y accesorios de mármol con aditamentos de oro y plata han venido a ser símbolos de la civilización de la antigua Roma.
Un aspecto especialmente significativo de progreso, puede ser citado, como lo es el hecho de que mucho del sistema subterráneo de suministro público de agua fue construido con tuberías de plomo fundido estándar.
El Imperio Romano utilizó baños públicos que alcanzaron a cubrir hasta una milla y aco-modar simultáneamente 3.200 bañistas. En las viviendas las tinas ocupaban a menudo un cuarto entero y estaban equipadas con agua caliente y fría. El agua caliente era conducida por medio de una tubería de bronce o plomo a través de fuegos abiertos. Las tinas de már-mol sólido estaban labradas o recubiertas con azulejos de cerámica vidriada y equipadas con accesorios de oro y plata.
Después de aproximadamente mil años de dominar el mundo, el Imperio Romano se derrumbó. En el siglo V estuvo sometido a invasiones sucesivas por los Godos y Vándalos, tribus bárbaras del norte de Europa. Con el saqueo de Roma, incluyendo los metales que pudieran remover de sus obras públicas, su civilización decayó rápidamente y las normas sanitarias retrocedieron casi al punto de desaparecer.
Por muchos siglos, la gente en general puso poca atención al aseo personal y a otras necesidades domésticas, sanitarias incluyendo el uso del agua.
El bañarse era desaprobado por las personas de influencia y no se tomaba en serio aún por los miembros de la clase dominante, muchos de los cuales preferían el uso de lociones o perfumes. Las instalaciones de plomería cayeron en desuso, incluyendo los inodoros los cuales se habían incrementado y usado ampliamente en Roma durante los siglos IV y V. No fueron usados otra vez sino hasta el siglo XII y aún entonces su uso era extremadamente limitado.
Durante el siglo XIV, Europa fue azotada por la peste bubónica y se reporta que entre el continente e Inglaterra hubo aproximadamente 25 millones de personas muertas.
Para incrementar las medidas sanitarias en París en 1395, las autoridades ordenaron no arrojar las aguas negras por las ventanas, pero esta práctica continuó en otras ciudades sin tener en cuenta estas disposiciones.
En el continente americano
Los reportes disponibles del desarrollo progresivo de las normas sanitarias en Nueva York, pueden ser citadas como típico. Después de la fundación del puerto en 1626, se construyeron las casas. Ninguna de ellas tenía instalaciones para suministro de agua y disposición de aguas servidas. El agua era usada parcamente por la dificultad para su obtención. Se traía de manantiales, pozos o se compraba a vendedores ambu lantes, que la transportaban en barriles de madera y carretas de tracción animal.
En Estados Unidos, que estaba dedicado casi exclusivamente a la agricultura, la plomería casi no progresó hasta 1800. Algunas personas pudientes de la época construyeron en sus residencias instalaciones de plomería con poca eficacia. Las instalaciones consistían de una pila o fregadero y una tina de baño portátil. La le trina exterior era el medio común para deshacerse de los desperdicios y excre mentos. En algunos casos se usaban inodoros importados de Inglaterra, pero es muy dudoso que en las instalaciones de aquella época se utilizaron principios científicos.
Después de la guerra civil norteamericana, el desarrollo de la plomería empezó lenta pero sistemáticamente. Se expidieron patentes de sifones y de métodos de ventilación. La utilidad de los sistemas de abastecimiento de agua y los de elimi nación de aguas negras se hizo más evidente y se empezó a considerar la plomería como una necesidad en vez de un lujo, como se le consideró veinte años antes. Hasta el año 1900, muy pocas residencias de localidades urbanas contaban con algo más que un vertedero de aguas sucias y un hidrante o fuente de columna para eliminar los desperdicios.
A principios del siglo XX, la plomería empezó a progresar más rápidamente. En los interi-ores de los edificios se instalaron inodoros de los de tipos de fondo entolva o con descarga de agua, así como fregaderos, lavamanos y bañeras. Se aplicaron métodos científicos a la construcción de las instalaciones de plomería.
Los sifones de los aparatos sanitarios fueron ventilados y se introdujo el agua co rriente caliente y fría.
Durante este período apareció el inodoro de descarga por sifón y los estados estableci-eron leyes para el control sanitario. El mayor progreso de la plomería tuvo lugar después de 1910, que es muy reciente, dada la antigüedad de miles de años que tiene este oficio. Los métodos modernos de manufactura suministraron equipo y materiales que podían usarse
científicamente en un sistema de plomería. Los edificios se construyeron más grandes y la gente que los ocupaba exigía más instalaciones y equipos sanitarios.
Aunque todavía existen muchos hogares que no cuentan con sistemas completos de plomería, su progreso corregirá al fin esta condición de insatisfacción.
Suministro
de agua
capítulo 1
El suministro de agua potable es requi sito indispensable para la vida y progreso de la humanidad.
Este suministro requiere de fuentes ina -go tables de agua y sistemas com ple jos de almacenamiento, puri ficación, dis tri bución y drenaje, sobre todo en las áreas metro-politanas. Son los técnicos hidráulicos, Ingenieros Civiles, Sanita rios, Mecá nicos y miembros de organi zaciones rela cionadas con este campo, quienes tienen la responsa-bilidad de su ministrar con calidad y cantidad su fi ciente agua para las necesidades de la población.
Terminología usual
Como ayuda para entender mejor los capí-tulos siguientes, definimos algunos términos usados con mayor frecuencia.
Presión
Es el efecto que se produce cuando se aplica una fuerza a una superficie. Se acostumbra a expresarse en varios sis temas de unidades: Kilogramo por Cen tímetro cuadrado (Kg/
cm2), libras por pie cuadrado (psf), libras
por pul gada cuadrada (psi), El sistema inter-nacional utiliza el pascal (Pa).
Una columna de agua de un metro de altura, ejerce una presión de 0.1 kilo gramos por centímetro cuadrado, cual quiera que sea el diámetro o sección de la columna.
Presión estática
Es la ejercida en la base de un tubo vertical de descarga cuando el agua se encuentra en reposo.
Suministro de agua
Collar de derivación Registro de derivación
Tubería en PVC flexible o cobre
Registro de corte con acople Medidor Operador de prueba Tapón de prueba Tubería en PVC lexible o cobre Conexión C.U. Figura 1.1. Acometida domiciliaria
Cualquier líquido que fluye por un tubo origina una fricción a medida que se pone en contacto con las paredes del tubo. Esta fricción hace más lenta la velocidad del flujo, pudiéndose medir la pérdida de velocidad en metros o cen tímetros. La pérdida por velocidad del flujo se conoce a menudo como pérdida de carga por fricción o ro-zamiento
(V2 / 2g)
V = Velocidad media g = Constante gravitacional
Suministro de agua a las
vivien das
La conexión domiciliaria, es la parte de la instalación comprendida entre la red de ser-vicio público y el medidor. La intermitencia en la prestación del ser vicio 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 general-mente a la falta de cuidado en la planeación y mano de obra defectuosa en la insta lación del servicio de agua.
Con mucha frecuencia, la presión de la tubería pública es baja; es posible que au-mentando el diámetro, se corrija un po co esta deficiencia.
No obstante, este méto do sería apli cable a residencias de una o dos plantas. En edi fi ci os, es la única solución para el servicio a pro pia do de los aparatos y ésta se obtiene con el empleo de equipos de presión.
Las redes de distribución en cual quier ti po de edificación deben instalarse cerrando cir-cuitos, con esto se logra una mejor dis tri-bución de presiones que contribuye a una óp ti ma presurización del sistema.
Nivel anden
Figura 1.2
Collar de derivación
Registro de incorporación CU sin acople (eventualmente con acople)
Tubería PF + UAD Adaptador macho
PF + UAD
Adaptador macho PF + UAD Registro de corte Cajilla de concreto Tuerca y Racor CU Adaptador macho PF + UAD Tubería PF + UAD Adaptador macho PF + UAD Entrada de la acometida al predio Registro de rueda CU Tapa HF Sonido de apertura tapa Sardinel Vía Observaciones:
• Todos los implementos de la acometida que lleven rosca se les debe colocar teflón. • El tapón debe quedar a nivel del anden y de la cajilla.
• El perfore en la red principal para instalar el registro de incorporación deberá quedar frente al respectivo predio.
• Las paredes de la cajilla no se deben romper. La tubería debe pasar por el orificio hecho para tal efecto.
La experiencia en el oficio única men te puede adquirirse haciendo insta la ciones durante mucho tiempo. Las rela cio nes con los trabajos y las institu ciones con instruc-tores prácticos en el oficio, sirven mucho para adquirir experiencia en este trabajo. El análisis de las instala ciones efectivas de los edi ficios antiguos y modernos, también es de gran valor.
Hay muchos factores que deben to marse en consideración antes de poder deter minar el consumo de agua del ser vicio. Este deberá ser lo suficien temente am plio para poder suministrar una can tidad adecuada aún en las horas picos.
Para calcular el diámetro de la tubería de servicio, se debe establecer con exac ti tud dos cosas: primero, la deman da má xima 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 simul taneidad de uso de los aparatos.
Presiones recomendadas
Relacionamos en el presente cuadro, las presiones máximas y mínimas con los diá-metros de conexión.
Edificios en obra
Es necesario tener suministro de agua en los edificios en construcción, para servicios generales, protección contra incendios, para deshacerse del agua usada y de los desechos humanos. Los principales tubos de suministro de agua de la instalación definitiva, como los de desagües pueden instalarse durante el período de construc-ción, con los servi cios temporales instalados en los pisos superiores a medida que avanza la construcción.
La instalación de las tuberías para la pro-tección contra incendios debe ir ele vándose también a medida que se cons truye el edificio y no debe usarse nada más que para ello.
Aparato sanitario Recomendada Mínima Diámetro m.c.a. Kg./cm2 lb/pulg2 m.c.a. Kg./cm2 lb/pulg2 Conexión
Inodoro fluxómetro 10.33 1.03 14.70 7.70 0.77 10.96 1”
Inodoro de tanque 7.00 0.70 9.96 2.80 0.28 3.98 1/2”
Orinal de fluxómetro 10.33 1.03 14.70 7.70 0.77 10.96 3/4 - 1”
Orinal con llave 7.00 0.70 9.96 2.80 0.28 3.98 1/2”
Vertederos 3.50 0.35 4.98 2.00 0.20 2.85 1/2” Duchas 10.33 1.03 14.70 2.00 0.20 2.85 1/2” Lavamanos 5.00 0.50 7.12 2.00 0.20 2.85 1/2” Lavadoras 7.00 0.70 9.96 2.80 0.28 3.98 1/2” Bidé 5.00 0.50 7.12 2.00 0.20 2.85 1/2” Lavadero 4.00 0.40 5.69 2.00 0.20 2.85 1/2” Lavaplatos 2.00 0.20 2.85 2.00 0.20 2.85 1/2” Tabla 1.1 Presiones recomendadas
Lavado y rebose Tanque alto Vol. = 30 - 40% Vol. total
Ventosa Bastones de aireación
Tanque bajo Vol. - 60 - 70% del total Red pública de
sumnistro
Acometida
Válvula reductora de presión
Sube o baja de tanque alto Figura 1.3. Prueba hidráulica
Renovación a lavadero Renovación a lavadero Renovación a lavadero Renovación a lavadero Renovación a lavadero Renovación a lavadero Renovación a lavadero
Un buen diseño se obtiene si se tiene en cuenta cada una de las recomen da ciones y normas establecidas por las ins titu ciones encargadas de fijar dichas pautas. (Veáse fig 1.3)
Estimación de caudales y
pre siones
El caudal de suministro de un aparato de-pende de su modelo y de la presión dispo-nible antes del mismo.
Se han establecido valores de diseño los cuales aparecen en la tabla corres pon -diente, sin embargo los valores exac tos deben ser consultados en los catá logos de los fabricantes.
Para el dimensionamiento de los diá me tros, se tendrá en cuenta que no todos los apara-tos funcionarán al tiempo. Por tal razón se distinguirá cada tipo de caudal.
El caudal máximo posible se presen ta cuan-do la totalidad de los aparatos fun cio nan simultáneamente. Para los di se ños no se tendrá en cuenta este caudal ya que es de ocurrencia improbable. Cau dal Máximo Probable: Es el que se pue de presentar en la tubería de sumi nis tro y con el cual se debe diseñar. Em pí ri camente se ha tratado de deter minar, pe ro los resultados siempre han sido di fe rentes, sin embargo, con algu nos ajus tes utilizaremos el método de pro ba-bilidades de Roy B. Hunter, presen tado en E.U.A. en 1932.
Coeficiente de simultaneidad
se gún el número de salidas K
1 El método considera que algunos de los aparatos conectados en un sistema funcio-narán al tiempo.Una vez establecido el caudal pro ba ble en la tubería de suministro, se debe hacer men-ción al coeficiente de simul taneidad. Por ello dependiendo del número de salidas en funcionamiento, y del uso de la edifica-ción, aparecerá un coeficiente, cuyo valor máximo será de uno (1), y mínimo de 0,20. Se hace hincapié en que, indepen dien -temente del tipo y número de apa ra tos, es importantísimo estudiar el tipo de edificio objeto del cálculo, ya que en un hotel, un camerino, un internado, un cuartel etc., funcionan muchos aparatos a la vez. En cambio en un edificio resi den cial no parece probable que esto ocu rra.
Debido a estos factores existen innu me-rables curvas de coeficiente de simul-taneidad.
La norma francesa indica el coeficiente así: 1
K1 =
(S - 1)1/2
en donde K1, es el coeficiente y S el número
de salidas. Esta expresión es cuestionable, si se tiene en cuenta que no todas las salidas suministran el mismo caudal.
S K1 S K1 S K1 1 1,00 9 0,35 17 0,25 2 1,00 10 0,33 18 0,24 3 0,71 11 0,32 19 0,24 4 0,58 12 0,30 20 0,23 5 0,50 13 0,29 21 0,22 6 0,45 14 0,28 22 0,22 7 0,40 15 0,27 23 0,21 8 0,38 16 0,26 24 0,21 Tabla 1.2 Coeficiente de simultaneidad
Cuando se diseñan inodoros con fluxó-metros, que son aparatos de mayor caudal, se debe considerar el coeficiente de simul-taneidad por separado si se tiene en cuenta que el funcionamiento de estos aparatos es de poca duración y conviene hacer las instalaciones por separado.
Coeficiente de Simultaneidad K
2 Cuando se trata de un conjunto de viviendas o varios edificios, se utilizará el coeficientede simultaneidad K2 , el cual se calcula así:
K2 = (20+4N) / 12 (N+1);
Donde N es el número de viviendas
Consumo de agua
El consumo depende del buen servicio que preste la empresa o entidad correspondiente, del grado social y nivel de vida de las personas de determinado lugar. Sin embargo cuando se diseñan redes de acueducto se asumen para dichos cálculos consumos que van de 200 a 250 litros por día y por habitante.
Para diseños específicos de edifica ciones señalamos algunos consumos que deben tenerse en cuenta para los cálculos de tanques y bombas si son necesarios:
Comercio... 20 l/m2-min400l/día
Industrias... 80 l/ trabajador día
Universidades... 50 l/est./día
Internados... 250 l/pers./día
Hoteles (a)... 500 l/hab/día
Hoteles (b)... 250 l/cama/día Oficinas... 90 l/pers./día Cuarteles... 350 l/pers./día Restaurantes... 4 l/com/día Hospitales... 600 l/cama/día Prisiones... 600 l/pers./día Lavanderías... 48 l/kg./ropa
Lavado de carros... 400 l/por carro
W.C. públicos... 50 l/h
W.C. intermitentes... 150 l/h Consultorios Médicos... 500 l/consul./día
Clínicas dentales... 1000 l/unidad
Hipodromos, velodromos 1 l/ espectador
Casinos, salas de baile 30 l/m2
Cines, teatros 3 l /silla
N K2 N K2 N K2 N K2 N K2 N K2 1 1,00 11 0,44 21 0,39 31 0,38 41 0,37 51- 0,36 2 0,78 12 0,44 22 0.39 32 0,37 42 0,36 52 0,36 3 0,67 13 0,43 23 0,39 33 0,37 43 0,36 53 0,36 4 0,60 14 0,42 24 0,39 34 0,37 44 0,36 54 0,36 5 0,56 15 0,42 25 0,38 35 0,37 45 0,36 55 0,36 6 0,52 16 0,41 26 0,38 36 0,37 46 0,36 56 0,36 7 0,50 17 0,41 27 0,38 37 0,37 47 0,36 57 0,36 8 0,48 18 0,40 28 0,38 38 0,37 48 0,36 58 0,36 9 0,47 19 0,40 29 0,38 39 0,37 49 0,36 59 0,36 10 0,45 20 0,40 30 0,38 40 0,37 50 0,36 60 0,36 Tabla 1.3
Coeficiente de simultaneidad para urbanizaciones
N = Número de viviendas k2 = Coeficiente
Riegos
En edificios que tengan oficinas y locales comerciales se puede considerar una (1) per-sona por cada diez (10) me tros cuadrados en oficinas y una (1) persona por cada veinte (20) metros cua drados en locales comercia-les. Si la edi ficación tiene lavandería, desde luego el cálculo será adicional.
Piso asfaltado.. 1 l/m2
Empedrados.. 1,5 l/m2
Jardines... 2 l/m2
Piscinas... 300 l/bañista
Duchas piscina... 60 l/bañista
Tabla 1.4
Unidades de suministro
Aparatos Público Privado
Fría Caliente Total Fría Caliente Total
Ducha o tina 2.00 2.00 4.00 1.50 1.50 2.00
Bidé o lavamanos 1.00 1.00 2.00
Lavaplatos 1.50 1.50 2.00
Lavaplato eléctrico 3.00 3.00 6.00 2.00 2.00 3.00
Lavadora 2.00 2.00 4.00 2.00 1.00 3.00
Inodoro con Fluxometro 10.00 10.00 6.00 6.00
Inodoro de tanque 5.00 5.00 3.00 3.00
Orinal de fluxometro 10.00 10.00
Orinal de llave 2.00 2.00
Lavamanos de llave 4.00 4.00
Fregadero uso hotel 4.00 4.00 1.0 1.0
Lavadero 2.0 2.0
Servitecas: Bares, heladerías,
cafeterías: área en m2 Consumo diario en l/m2
Lavado automático 1200 l/ día / unidad 30 1.500
Lavado no automático 7500 l/ día / unidad 31-60 60
Bombas de gasolina 300 l/ día / surtidor 61-100 50
Parqueaderos cubiertos 2 l/ día / m2 más de 100 40
Ventas de repuestos 6 l/ día / m2
Dotación para edificaciones
des ti nadas al alojamiento de
animales.
Tipo Edificación Dotación en l/día/anim. Ganado lechero 125 Bovinos 42 Ovinos 13 Equinos 42 Porcinos 12
Pollos, pavos,gansos, 20 por cada
Para mataderos públicos o
privados
Clase de animal Dotación en
l/día/anim.
Bovinos 500
Porcinos 300
Ovinos y caprinos 250
Aves 15 por cada
kg. en vivo
Dotación para plantas de
pro ducción e industrialización
de leche y derivados
Dotación por Edificación c/1.000 litros de leche/día Recibo y enfriamiento... 1.500 Pasteurización... 1.500 Fábrica de mantequillaqueso o leche en polvo 1.500
Asignación de caudales
para aparatos
En nuestro medio es poco lo que se ha in-vestigado, sin embargo, quienes laboramos en el sector, coincidimos en el sobrediseño de los caudales.
En efecto, se considera que el aparato líder del baño en caudal y presión es la ducha y que tres (3) unidades para el inodoro son excesivas, se propone que sea una (1) la unidad para el inodoro y que de dieciseis (16) litros de depósito en la cisterna se baje a ocho (8) aumen tando la cabeza de la misma y redi se ñando el sifón del inodoro.
Consideraciones
En un baño se tiene:Aparato Unidades Salidas
Sanitario 3 1 Ducha 2 2 Lavamanos 1 2 Bidé 1 2 Total 7 7 En la tabla 1.2.: para 7 salidas; K1 = 0.40. Luego Q = 7 x 0.4 = 2.8 unidades. Si tenemos:
Aparato Unidades Salidas
Sanitario 3 1
Ducha 2 2
Lavamanos 1 2
Total 6 5
En la tabla 1.2 para 5 salidas; K1 = 0.5 Luego
Q = 6 x 0.5 = 3 unidades.
Si tenemos:
Aparato Unidades Salidas
Sanitario 1 1
Ducha 2 2
Lavamanos 1 2
Total 4 5
En la tabla 1.2 para 5 salidas, K1 = 0.5
Si tenemos:
Aparato Unidades Salidas
Sanitario 1 1 Ducha 2 2 Lavamanos 1 2 Bidé 1 2 Total 5 7 Para 7 salidas, K1 = 0.4. Luego Q = 5 x 0,4 = 2 unidades.
En patio de ropas y cocina se tiene: Aparato Unidades Salidas
Lavadora 3 2 Lavadero 2 1 Lavaplatos 2 2 Total 7 5 Para 5 salidas, K1 = 0.5. Luego Q = 7 x 0.5 = 3.5 unidades.
En conclusión, empíricamente y ha ciendo los ejercicios matemáticos, se de termina que un baño puede trabajar ade cuadamente con tres (3) unidades. Es re co mendable que el diámetro mínimo de dis tribución en los baños sea de 3/4” y las derivaciones a los aparatos en 1/2”.
Medidor
Para cálculo de pérdidas en el medidor se toman mínimo cinco (5) salidas, teniendo:
K1 = 0,50 y 16 unidades
Q = 16 x 0.5 = 8 unidades.
Si se toma la condición más des ven ta josa, o sea, con 6 unidades por baño, se tiene:
Aparato Unidades Salidas
4 baños 24 20 Lavadora 3 2 Lavadero 2 1 Lavaplatos 2 2 Llave de riego 1 1 Total 32 26 En la tabla, el K1 mínimo es de 0.21 Luego Q = 32 x 0.21 = 6.72 unidades. Concluyendo: para residencias simi lares a las estudiadas, se puede optar por la si -guiente tabla.
Localización Unidades Diámetro
Baño 3 3/4”
Patio de ropas 3 3/4”
Cocina 3 3/4”
Medidor 8 1/2”
Recomendaciones básicas
Hechas las anteriores considera cio nes y habiendo aplicado el criterio en mu chas edificaciones residenciales mul ti fa miliares con muy buenos resul ta dos, se propone sean considerados los si guien tes pasos: 1. Para apartamentos y viviendas
uni-familiares de hasta cuatro (4) baños, cocina y patio de ropas se consideran doce (12) unidades de suministro,que equivalen a 0,57 litros por segundo.
2. Debe diseñarse y cerrarse la red de dis-tribución principal en una pulgada (1”). 3. La distribución en los baños debe
cerrar-se y dicerrar-señarcerrar-se en 3/4 de pul gada. 4. Las conexiones de los aparatos deben
diseñarse en media pulgada (1/2”). 5. En la entrada de la residencia o
apar-tamento, debe instalarse una válvula de rueda o registro de paso directo. 6. A la entrada de cada baño, cocina y patio
de ropa, debe instalarse una válvula de paso directo.
7. El sanitario debe estar provisto de una válvula.
Aparatos sanitarios
Para su instalación, se precisan cier tas con-diciones de espacio a fin de que cumplan adecuadamente las funciones sanitarias. Longitud en cm.
El suministro de agua debe cumplir con los estándares de cantidad y calidad uni-versalmente establecidos para cada espe-cificación.
Lavamanos
Para lavado de manos, antebrazo y hasta la cara generalmente se diseña para un sumi-nistro entre 1 y 2 unidades, con o sin agua caliente. El desagüe debe estar en capacidad de drenar aproxima damente 0,4 l/s durante 15s. Se debe evitar el derramamiento y salpicaduras. 32,5 / 4 7,5 80 / 92,5 80 / 97 ,5 77 ,5 / 82 ,2 50 / 65 67,5 / 75 25 / 32,5 32,5 / 3 7,5 60 / 6 2,5 67 / 8 0 45 Figura 1.4a. Figura 1.4b.
Sanitarios
La disposicion de heces exige espa cios funcionales. El suministro de agua varía con el tipo de descarga. Hay cis ternas con capa-cidad de 8 a 12 litros; su tiempo de llenado es de 2.5 minutos.
Cuando se emplean fluxómetros son sufi-cientes de 6 a 8 litros por uso; sin embargo, el caudal instantáneo máximo es muy supe-rior, de unos 3 l/s durante 5 a 7 segundos y la descarga aproximada de 2,3 l/s. 35 48 10 0 70 20 33 / 3 9 67 / 70 125 37 / 4 0 38 / 4 0 75 / 8 0 32,5 / 40 38 / 39 55 / 67 / 50 60 / 90 90 / 110 35 / 52 45 / 6 0 95 / 120 50 55 / 80 80 20 38 / 3 9 Figura 1.5b Figura 1.5a Figura 1.5c
Orinal
La evacuación de la orina para hom bres, necesita espacios indicados en la figura. El espacio mínimo entre ejes de batería es de 60 cm. Las cisternas cuando pro ducen un lavado intermitente, des car gan 50 l/h por aparato y para el drenaje continuo es necesario una descarga de 0,04 l/s.
30 / 65 14 5 / 1 60 61 / 7 5 80 / 10 5 60 / 70 40 / 50 55 / 90 75 / 8 0 100 / 40 67,5 / 80
Lavadero
Lavado de ropa manual con espacio fun -cional para el lavado y restregado. Su volumen generalmente de 150 litros y drenaje para 0.90 l/s durante un tiempo de 2.3 minutos.
Figura 1.6
Aseo cuerpo
El aseo del cuerpo se puede realizar de dife-rentes posturas: de pie, sentado, re costado o acostado.
El suministro se diseña entre 2 y 3 uni dades, dependiendo de la posición. El desagüe debe estar en capacidad de descaragar aproxima-damente 1.0 l/s durante 3 minutos.
Rociadores Laterales 69 / 70 18 0 / 2 30 60 / 95 30 60 / 95
Rociadores para la cabeza
Rociador para el cuerpo
Ro ci ad or es p ar a l as p ie rn as 70 / 7 6 100 / 100 67,5 / 72,5 67,5 / 70 115 / 138 48,5 / 52,5 Figura 1.8a Figura 1.8c Figura 1.8d Figura 1.8b
Lavaplatos
De una o dos pocetas, según se quiera hacer el fregado y enjuague en espacios diferen-tes. Generalmente se utilizan 15 litros para el fregado y 5 para el enjua gue con agua caliente.
Bañeras
Aparato de gran tamaño que permite la in mersión del cuerpo en postura alar gada. Se dividen en dos grandes grupos: las em-potradas y las no emem-potradas.
Se fabrican en diferentes materiales. En es-pacios reducidos se deben instalar bañeras cortas o escalonadas, así como minibaños con aplicaciones diversas.
Las bañeras deben colocarse lo más cerca posible al desagüe de la bajante, para evitar sobreelevación con respecto al nivel del fondo. 77,5 / 82 95 / 120 80 / 135 95 / 150 70 50 40 / 55 20 / 40 160 / 200 70 / 90 48,5 / 52, 5 69 / 73 138 / 160 80
El drenaje puede producir caudales de 0.90 l/s en 40 segundos.
Figura 1.9
Selección de aparatos
Duchas
La ubicación de la jabonera no debe ser alcanzada por el chorro de agua.
20 60 130 75 100 70 90 70 10 225 190 15 / 20 90 90 90 Figura 1.11a Figura 1.11b
Sanitario Lavamanos Sanitario Lavamanos Orinal
1 - 15 1 1 1 1
16 - 35 2 1 3 1
36 - 55 3 4
0 - 9 0
10 - 50 1
> 55 1 por cada 40 personas 1 por cada 50 hombres
MUJERES HOMBRES
OCUPANTES
Uso de empleados permanentes - teatros - auditorios - centros de convenciones
Sanitario Lavamanos Ducha Sanitario Lavamanos Orinal Ducha Bebedero
MUJERES HOMBRES
OCUPANTES
Nota: véase otros cuadros en Anexos, pág. 543
1 - 50 3 1 - 100 1 1 1 51 - 100 4 1 - 150 1 - 200 1 1 101 - 200 8 2 2 151 - 400 201 - 400 11 2 3 2 3 401 - 600 4 401 - 750 3 3Adicionar 1 por cada 125 1 por cada 500 1 por cada 300
Sanitario Lavamanos Sanitario Lavamanos Orinal
1 2 3 1 por cada 500 Bebedero MUJERES HOMBRES OCUPANTES
Para uso público - Teatros - Auditorios - Centros de Convenciones
Sanitario Lavamanos Ducha Sanitario Lavamanos Orinal Ducha
MUJERES HOMBRES
OCUPANTES
Dormitorios - Personal Administrativo Permanente
Sanitario Lavamanos Sanitario Lavamanos Orinal
MUJERES HOMBRES OCUPANTES 1- 9 0 1- 15 1 1 16 - 35 3 2 36 - 55 4 3 1- 40 1 1 10 - 50 1
> 55 1 por cada 40 1 por cada 40
> 50 1 por cada 50
Hospitales - Uso empleados
Sanitario Lavamanos Sanitario Lavamanos Orinal Bebedero
MUJERES HOMBRES
OCUPANTES
Figura 1.12. Planta redes agua fria y agua caliente
Agua Fría Agua Caliente
Figura 1.13. A - Para tanque alto
Tipos de abastecimiento de agua
A. Para tanque alto
· Se utlizará para edificaciones de má ximo de tres pisos supeditado a la pre sión disponible de la red pública.
· Acometida directa al tanque alto con paso directo a suministro por gra ve dad. · Volumen del tanque alto con
disponi-bilidad para 24 horas.
· El sistema debe garantizar la reno-vación del agua del tanque alto. Se debe preveer un cheque para aprove char la presión de la red pública.
· La altura del tanque debe garantizar el adecuado funcionamiento del apa rato crítico.
· Es necesario conocer las caracte rís ticas requeridas de presión de la gri fería.
Tanque alto Vol. = 100% Lavado y rebose Bastones de Aireación Ventosa Sube a tanque alto de acuerdo a la presión del lugar Válvula para despresurizar la red de suministro Acometida Red pública de suministro
H. Debe ser calculada para satisfacer el aparato crítico H Medidor Medidor Medidor Medidor Medidor Medidor Medidor Válvula de corte
B. Tanque bajo y alto
· Acometida a tanque bajo y paso directo a la red de bombeo al tanque alto.
· Volumen tanque bajo entre el 60% y 70% del consumo diario. · Volumen tanque alto entre el 40% y 30% del consumo diario.
Lavado y rebose
Tanque alto Vol. = 30 - 40% Vol. total
Ventosa Bastones de aireación
Red de bombeo a tanque alto Válvula para despresurizar la red de bombeo Equipo de bombeo
min. 2 unidades para el 100% del caudal total Tanque bajo
Vol. - 60 - 70% del total Red pública de
sumnistro
H. Debe ser calculada para satisfacer el aparato crítico Acometida Válvula de corte Medidor Medidor Medidor Medidor Medidor Medidor Medidor Figura 1.14. B - Tanque bajo y alto
C. Tanque bajo, bombeo a tanque alto y equipo de presión elevado
· Acometida a tanque bajo y paso directo a red de bombeo. · Equipo de bombeo para llenado de tanque alto.
· Suministro por gravedad a pisos inferiores. · Equipo de presión para pisos superiores.
Nota:
Este equipo puede crear ruidos incómodos para el piso superior. Es necesario tomar las medidas pertinentes.
Bastones de Aireación Tanque alto
Vol. - 30 - 40% Vol. total
Ventosa
Paso Directo
Red de bombeo a tanque alto
Equipo de bombeo min. 2 unidades para el 100% del caudal total Tanque bajo
Vol. - 60 - 70% del total Red pública
de suministro
Equipos de presión para los pisos superiores Acometida Válvula de corte Medidor Medidor Medidor Medidor Medidor Medidor Medidor
Figura 1.16. D - Tanque bajo (para más de 10 pisos colocar V.R.P. o sectorizar)
D. Tanque bajo
· Acometida a tanque bajo.
· Volumen del tanque igual al 100% del consumo diario. · Suministro con equipo de presión.
· Utilización para multifamiliares, centros comerciales, oficinas e industrias. · Mas eficiente y más usado en la actualidad.
Acometida Válvula reduc-tora de presión (V.R.P.) Columna de agua fría presión Tanque Hidroacumulador Equipo de presión Tanque bajo Vol 100% Red pública
Figura 1.17. E - Tanque bajo, alto y equipo de presión
E. Tanque bajo, alto y equipo de presión
· Volumen tanque bajo, 100% del con-sumo diario.
· Volumen tanque alto, entre 30% y 40% dependiendo de la edificación y tipo de uso, lo mas conveniente.
· Acometida a tanque bajo, paso directo a red de bombeo dependiendo de la altura de la edificación.
· Equipo de presión para suministro y llenado del tanque alto.
· Tanque alto debe funcionar como re ser-va en caso de suspensión, pero al mis mo tiempo se debe preveer la ope ración para renovar permanente men te el agua depositada en el mis mo.
Lavado y rebose
Tanque alto Vol. = 30 - 40% Vol. total
Ventosa Bastones de aireación
Tanque bajo
Vol. - 60 - 70% del total Red pública de suministro Acometida Válvula reducto-ra de presión Tanque Hidroacumulador Equipo de presión Sube o baja de tanque alto Válvula de corte Renovación a lavadero Renovación a lavadero Renovación a lavadero Renovación a lavadero Renovación a lavadero Renovación a lavadero Renovación a lavadero
F. Localización de medidores
Se deben instalar en un mismo lugar o en el acceso a cada usuario.
· Cuando las circunstancias lo requieran, se instalara en sótanos o primer nivel.
· Por los ruidos de operación, los medidores no deben ubicarse cerca a las alcobas o zonas sociales.
Sube al servicio
Medidores Viene de equipo
Tanque alto Vol. = 100% Lavado y rebose Bastones de Aireación Ventosa Válvula para despresurizar la red de suministro Red pública de suministro Acometida Columna o bajante de agua Medidores cajillas sencillas dobles o triples Válvula de corte
Equipos de
presión
capítulo 2
Figura 2.2 Figura 2.1
Tapón cebado
Cuando se tiene que calcular una ca beza mediante el uso de equipos de pre sión, el primer concepto que se debe te ner claro, es la presión barométri ca del lugar. Esta no es más que la presión at mosférica hechas las correcciones de altura sobre el nivel del mar y la tempe ratura ambiente del sitio.
Definiciones
Presión atmosférica
Es el peso de la columna de aire que tiene la capa atmosférica, ejercido en una unidad de área.
Presión atmosférica
= 14,7 Libras por pulgada cuadrada = 101 kilo Pascal
= 10.33 metros columna de agua = 760 milímetros de mercurio = 12,9 metros de acetona
= 1,033 kilos / cm2
Altura de succión
Existe cuando el espejo del agua está debajo del eje de la bomba.
Nivel del mar
Válvula cheque
Universal Tee
Codo radio largo
Apoyos tubería
Apoyos tubería
Válvula compuerta
Tubería de succión con 2 grados de inclina-ción hacia el sitio de sucinclina-ción
Válvula de pie con canastilla Reducción excéntrica
Capa externa con la atmósfera
Columnas de aire h2 h1 h3
Equipos de presión
Altura de succiónFigura 2.3
Altura de succión estática. (D.H.)
Es la distancia vertical medida en una unidad de longitud (metros, pies, etc.) desde el eje de la bomba hasta el nivel libre del líquido que va a ser bombeado.
Altura de succión dinámica total.
(T.D.H.)
Es la suma de la altura de succión está tica, más las pérdidas por fricción en tuberías, accesorios
y carga de velocidad v2 / 2g.
Carga de aspiración o altura de
succión
Existe cuando el espejo de agua o aprovisiona-miento está por encima del eje de la bomba.
Carga de aspiración estática
Es la distancia vertical medida en una uni-dad de longitud (metros, pies, etc.) desde el espejo libre del agua hasta el eje de la bomba.
Principios básicos sobre bom bas
¿Qué es una bomba?
Una bomba es un aparato mecánico cuya única función es adicionarle energía a un fluido para que pueda realizar un trabajo.
¿Qué es energía?
Energía es la capacidad de hacer un tra-bajo. hpf. D hes. D hes. D hpf. D hpf. D hes. D hpf. S hpf. S hpf. S hpf. S hpf. S hpf. S a. Descarga succión b. Descarga c. Sifon
Figura 2.4
¿Qué es un fluido?
Un fluido es toda materia que bajo la ac-ción de una fuerza, permanentemente se deforma.
Clases de fluido
Compresible:
Es aquél cuya densidad cambia cuando es sometido a alguna fuerza. Ejemplo: aire, gases, etc.
Incompresible:
Es aquél cuya densidad no cambia si es sometido a alguna fuerza. Ejemplo: agua, líquidos, etc.
En consecuencia las bombas sólo pueden adicionarle energía a fluidos incompresi-bles.
Bombas centrífugas
Rotor de flujo radial Rotor de flujo axial Rotor de flujo mixto
El rotor determina la relación con los pa-rámetros de caudal Q, altura H y eficiencia η. Así:
Bomba centrífuga: su fundamento para adicionar la energía al fluido es la acción de la fuerza centrífuga.
Principios de funcionamiento de
una bomba centrífuga
Se tiene el nivel del líquido en el punto A, si se abren las válvulas de los puntos B y C, el líquido penetra a través de la tubería y bomba por vasos comu ni cantes sin necesi-dad de hacer esfuerzo o trabajo muy pronto lo tendre mos en el punto D.
D C S A B V F W R m = masa de la partícula S C P H B R Centro de giro Rotor Q H n
Radial Medios y bajos Medias y altas Medias y medias altas
Axial Grandes y muy grandes Muy bajas y bajas Altas y muy altas
Mixto Medios y grandes Bajas y medias Medias altas y altas
Cuadro 2.1
Si se hace girar el rotor R en el sen tido indicado, la partícula P de líquido que se encuentra en uno de los canales o conducto del Rotor R adquiere una velocidad V, que depende de la del rotor (o sea W); en ese momento al estar la partícula P a una distan-cia H del centro de giro del rotor, se efectúa sobre él una fuerza F que tiende a alejarla del centro de giro, es así como esa partícula P ha adquirido una energía de velocidad, la cual es función de la velocidad del rotor, de la masa de esa partícula y de la distancia a que se encuentre del centro de giro. Esta energía posibilita al líquido desplazarse dentro de la carcasa de la bomba, y a medida que se aleja del centro del rotor adquiere
más energía, E = mv2 / 2 hasta alcanzar la
necesaria para salir por S.
Curvas de las bombas cen trí fu gas
Las bombas centrífugas no se pueden especificar únicamente por los diámetros de succión y descarga, puesto que ellas no dan la información necesaria para su utili-zación en un trabajo determinado. Se debe especificar altura de bombeo y líquido que se desea elevar. Como se necesita un motor para accionarla, deben conocerse las revolu-ciones por minuto a que deba trabajar, así como la potencia.Como complemento se debe dar la eficien-cia deseada para calcular con exactitud la potencia necesaria.
NPSH Cabeza neta de succión positiva: es la presión absoluta expre sada en altura del lí-quido considerado, en el diámetro de entrada
Gráfica 2.1 1 1/2 h-5.0 Monof Caudal 10 20 30 40 50 60 70 80 G.P.M. US 90 0 50 100 150 200 250 250 L.M.P. 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 -0 Motobomba: 1 1/2 H Modelo: sello mecánico R.P.M. 3500 Motor: eléctrico ø Rotor: variable
ø Max. partículas Conecc. succión: 1 1/2” Desc. 11 1/2”
Altura dinámica total
1 1/2 H-3.0 TRF 1 1/2 h-2.0 Trif 1 1/2 h-1.8 Trif 1 1/2 h-2.4 Trif 1 1/2 h-2.0 Monof 1 1/2 H-3.6 TRF ø 145 mm ø 165 mm ø 178 mm ø 171 mm
de la bomba, menos la presión de vapor del líquido a temperatura de bombeo.
La NPSH, puede ser disponible, es la presión de que se dispone una vez se han tenido en cuenta todos los factores (alturas) de una instalación.
La NPSH requerida es la presión mínima que necesita la bomba para operar con éxito. Entonces NPSH Disp. > NPSH requerida. Hay que tener claro que la NPSH disponible depende de la instalación, mientras que la NPSH requerida, es la que el fabricante grafica en las curvas de las bombas. Presión Atmosférica = 10,33 mca = 101 kPa = Altura Estática + Pérdidas + Presión de Vapor + NPSH disp.
Principios fundamentales de
una instalación
En la succión
· Se procurará diseñar la succión lo más corta posible.
· Hermetismo en la instalación.
· Instalar el menor número de acce-sorios.
· El diámetro de la succión debe ser igual o mayor al de la succión de la bomba. · Es conveniente una inclinación de 2
grados de la bomba hacia el sitio de la succión.
· No se deben permitir formas que impi-dan la libre salida del aire al momento del cebado.
· Se debe usar válvula de pie cuando la bomba no es autocebante y coladera cuando la bomba es autocebante. · La succión no debe llegar al fondo del
tanque, ni debe quedar pegada a la pared lateral. Gráfica 2.2 ø 268 mm 30A - 18.0 ø 190 mm ø 180 mm 30A - 12.0 30A - 9.0 ø 208 90 80 70 60 50 40 30 20 0 10 20 30 40 50 60 70 Caudal
Altura dinámica total -
m 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 30 20 10 0 8 6 4 2 0 40 80 120 160 200 240 280 NPSH - m
Altura dinámica total - pies
· Cuando el diámetro de la succión es mayor que la succión de la bomba, se debe instalar una conexión excén trica.
En la descarga
· El diámetro debe ser igual o mayor al de la descarga de la bomba.
· Se debe preveer el tapón de cebado. · Es necesario colocar válvula de che que
para prevenir daños en la bomba cuando el agua se regresa debido al apagado de la bomba.
La válvula de compuerta tiene como función servir de reguladora de caudal cuan do se requiera, así como impedir que el líquido se derrame cuando se efec túen labores de mantenimiento o repa ración de la bomba.
Las universales tienen la función de permitir el montaje y desmonte de la bom ba cuando se requiera. También se pueden utilizar Dresser, uniones elásticas y bridas.
Como se definió anteriormente, todos los equipos de presión cumplen la fun ción de presurizar las redes.
Un sistema se encarga de elevar el agua al tanque alto y de éste se hace la distribución a los diferentes aparatos por gravedad. En este caso se debe contar con tanques de reserva abajo y arriba. Este sistema se llama comúnmente distribución por gravedad.
Otros sistemas, además de presurizar la red, distribuyen el agua directamente a
Descarga Lado succión 2% Si Descarga Lado succión Exceso de codos No Se crean bolsas de aire
Figura 2.7 (a) Figura 2.6 1.5 D SI 0.3 a 0.5 d NO Bolsa de aire
Figura 2.7 (c) Figura 2.7 (b)
Figura 2.8
los aparatos. Cuentan estos equipos con hidroacumuladores, accesorios, manóme tros, válvulas, etc., que son los encar ga dos de controlar la intermitencia del ser vicio, de acuerdo a la demanda.
Todos son de presión constante y sólo se di-ferencian por los accesorios e instru mentos con que operan.
Sistemas hidroneumáticos pre
cargados
Estos sistemas fueron ideados con el fin de mantener el volumen de aire cons tante dentro del tanque, al tiempo que se separa el agua del aire comprimido. La separación se hace mediante una mem brana o bolsa de neopreno lami nado.
La función de estos aparatos, es mantener presurizada la red y satisfacer el suministro en momentos de poca demanda, tiempo du-rante el cual el equipo permanece apagado. Al volumen acumulado en el tanque, se le llama volumen de regulación (VR).
Aire Aire
Aire
Aire Aire
Precarga inicial Entrada al
tanque del aire
La bomba termina un ciclo
Membrana vacía completamente Salida de agua del tanque Agua Agua Agua
Cálculo del volumen de regula
ción (VR)
Recordemos la expresión V = QT V = Volumen Q = Caudal T = Tiempo Qb = Caudal de bombeo; t = Tiempo de bombeo Qc = Caudal de consumo; T = Tiempo de consumo Vb = QbT = Volumen de bombeo en un tiempo T Vc = QcT = Volumen de consu- mo en un tiempo T t = Tiempo de bombeorequerido para obtener el
volumen de consumo
requerido para un tiempo T.
Para el volumen de regulación VR, se plantea la siguiente expresión: VR = Qc (T - t) = (Qb - Qc)t VR = QcT - Qct = Qbt - Qct Luego: QcT = Qbt Qc t = —— T (1) Qb
VR = Volumen a consumir mientras el equipo está apagado
VR = Qbt - Qct (2) Qc en (1) t = —— T Qb Reemplazando (1) en (2) VR= Qb Qc T
-
Qc Qc T= Qb Qc T-
Qc Qc T Qb Qb Qb Qb VR= T (Qb Qc - Qc2) (3) QbEl volumen de regulación debe estar en función del consumo, siendo el caudal de bombeo Qb y el tiempo T cons tantes. Cuando el caudal de consumo tiende a cero, el volumen de regulación se hace máximo. Derivando el volumen de regulación, res-pecto al caudal de consumo variable se tiene:
dVR T
dQc = Qb (Qb - 2 Qc) (4) Para máximos y mínimos sí
T = 0; Qb la ecuación (4) = 0 Si Qb - 2 Qc = 0 Qb = 2 Qc Qb Qc = (5); reemplazando (5) en (3) 2 VR = T (Qb x Qb _ Qb2) Qb 2 4 T Qb VR = — (Qb - ——) = T Qb 2 2 4 QbT VR = ———— (6) 4
