UNIVERSIDAD CATOLICA DEL MAULE FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA EN CONSTRUCCIÓN VOL I: DISEÑO AGUA POTABLE DOMICILIARIA EN BASE A COMPETENCIAS DE EGRESO DEL INGENIERO CONSTRUCTOR UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL MAULE. ALEX FABIÁN ROCHA OYARCE. Profesor Guía Ramón Carreño Gutiérrez 2015 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule UNIVERSIDAD CATOLICA DEL MAULE FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA EN CONSTRUCCIÓN VOL I: DISEÑO AGUA POTABLE DOMICILIARIA EN BASE A COMPETENCIAS DE EGRESO DEL INGENIERO CONSTRUCTOR UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL MAULE. Por ALEX FABIÁN ROCHA OYARCE. Texto basado en proyecto de título Escuela Ingeniería en Construcción. Tutor: Señor Ramón Carreño Gutiérrez Noviembre, 2015 Talca, Chile 1 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule ÍNDICE GENERAL VOLUMEN I: DISEÑO DE AGUA POTABLE DOMICILIARIA ........................ 8 CAPÍTULO I: EL INGENIERO CONSTRUCTOR EN EL DISEÑO SANITARIO DOMICILIARIO. ............................................................................................. 9 1.1 MARCO LEGAL. ................................................................................. 9 1.2 COMPETENCIAS DE EGRESO DEL INGENIERO CONSTRUCTOR DE LA UCM. 9 1.3 COMETENCIAS GENÉRICAS O TRASNVERSALES ....................... 10 CAPÍTULO II: DISEÑO DE INSTALACIONES SANITARIAS DE AGUA POTABLE DOMICILIARIA. ......................................................................... 12 2.1 GENERALIDADES. ........................................................................... 12 2.2 INSTALACIÓN DE AGUA POTABLE DOMICILIARIA ....................... 12 2.2.1 Primer tramo: Arranque de agua potable. .......................................... 13 2.2.2 Segundo tramo: Instalación interior de agua potable. ........................ 13 2.3 CÁLCULOS. ...................................................................................... 14 2.3.1 Gasto máximo instalado y gasto máximo probable. ........................... 15 2.3.2 El medidor de agua potable ............................................................... 21 2.3.2.1 Consumo máximo diario (C) ......................................................... 21 2.3.2.2 Gasto máximo probable. ............................................................... 24 2.3.3 Cálculo de pérdida del medidor. ........................................................ 33 2.4 Cálculo de pérdidas en cañerías. ...................................................... 35 2 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 2.4.1 Determinación de las pérdidas de carga y diámetro de cañerías. ...... 35 2.4.1.1 Presión mínima. ............................................................................ 37 2.4.1.2 Cálculo de las pérdidas de carga en las tuberías.......................... 39 2.4.1.3 Fórmula de Hazen-Williams. ......................................................... 40 2.4.2 Cálculo de las pérdidas de carga en piezas especiales y accesorios de unión. 41 2.4.3 Presión disponible. ............................................................................ 56 2.4.3.1 Cota de altura ............................................................................... 56 2.4.3.2 Ecuación fundamental para el cálculo de la pérdida de presión de la instalación. ................................................................................................... 58 2.5 DISEÑO. ........................................................................................... 63 2.5.1 Simbología. ....................................................................................... 63 2.5.1.1 Simbología para agua potable y tubería proyectada. .................... 64 2.5.1.2 Simbología tubería existente. ....................................................... 65 2.5.1.3 Artefactos ..................................................................................... 66 2.5.2 Planos de planta. ............................................................................... 67 2.5.2.1 Información en los planos de planta. ............................................ 69 2.5.2.2 Planos isométricos........................................................................ 71 2.5.2.3 Pasos (optativos) para la realización de una proyección en isométrico. 72 2.5.2.4 Información planos isométricos. ................................................... 74 2.5.3 Disposiciones de diseño. ................................................................... 74 CAPÍTULO III: CÁLCULO DE PÉRDIDA DE CARGA EN CAÑERÍAS Y DIÁMETRO DE TUBERÍAS. ........................................................................ 98 3 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule CAPÍTULO IV: MATERIALES Y COSTOS. ............................................... 124 4.1 Cobre (NCh951/1 - NCh396 - NCh2674). ........................................ 124 4.1.1 Tubería Tipo L ................................................................................. 126 4.1.2 Tubería tipo K .................................................................................. 126 4.1.3 Tubería tipo M ................................................................................. 127 4.2 Costos tuberías de cobre................................................................. 127 4.3 PVC o Policloruro de vinilo (NCh399 - NCh1721). ........................... 128 4.3.1 Conexión soldable. .......................................................................... 128 4.3.2 Conexión roscable. .......................................................................... 129 4.3.3 Características cuantitativas y/o cualitativas. ................................... 129 4.4 Costos tuberías de cobre................................................................. 130 4.5 HDPE - Polietileno de alta densidad (NCh 398/1.Of2004) ............... 130 4.5.1 Principales características ............................................................... 131 4.6 Costos tuberías de HDPE................................................................ 132 CAPÍTULO V: REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE UN PROYECTO DE AGUA POTABLE.................................................................................................. 133 5.1 Procedimiento para la ejecución de las Instalaciones Domiciliarias de Agua Potable. ..................................................................................................... 133 5.1.1 Otorgamiento de la Factibilidad de servicios sanitarios. .................. 133 5.2 Presentación del Proyecto ............................................................... 136 5.3 Contenido del Proyecto. .................................................................. 137 4 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule ÍNDICE DE TABLA Tabla 1: Competencias transversales o genéricas de la UCM ..................................11 Tabla 2: Gastos instalados por artefacto ...................................................................16 Tabla 3: Consumos máximos diarios en instalaciones domiciliarias de agua potable22 Tabla 4: Dotación según tipo de vivienda ..................................................................23 Tabla 5: Capacidad máxima de los medidores ..........................................................24 Tabla 6: Coeficientes de fricción para fórmula de Hazen-Williams ............................41 Tabla 7: Cotas de Artefactos más Comunes. ............................................................57 Tabla 8: Simbología Agua potable y Tubería proyectada. .........................................64 Tabla 9: Simbología tubería existente .......................................................................65 Tabla 10: Simbología Artefactos. ..............................................................................66 Tabla 11: Precios unitarios elementos de cobre ...................................................... 127 Tabla 12: Precios unitarios elementos de PVC ....................................................... 130 Tabla 13: Precios unitarios elementos de HDPE ..................................................... 132 5 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule ÍNDICE DE IMÁGENES Ilustración 1: Arranque de agua potable ....................................................................13 Ilustración 2: Instalación domiciliaria de agua potable ...............................................14 Ilustración 3: Cuadro de diámetros y presiones.........................................................36 Ilustración 4: Presión Inicial que generalmente ofrecen las empresas concesionarias. ..................................................................................................................................38 Ilustración 5: Trazado en planta de agua fría proyecto. .............................................67 Ilustración 6: Trazado en planta agua caliente proyecto............................................68 Ilustración 7: Detalle trazado agua caliente. ..............................................................69 Ilustración 8: Plano de planta con información requerida. .........................................70 Ilustración 9: Llaves de paso y su respectivo diámetro..............................................71 Ilustración 10: Fundamento dibujo isométrico. ..........................................................72 Ilustración 11: Plano de casa emplazado en terreno del propietario..........................75 Ilustración 12: Diámetros de cañería en función de los artefactos que alimenta .......76 Ilustración 13: Calefón (K) de 19 mm. .......................................................................77 Ilustración 14: Trazado de agua caliente ...................................................................78 Ilustración 15: Red de agua caliente sectorizada ......................................................79 Ilustración 16: Arranque tipo en HDPE. .....................................................................80 Ilustración 17: Trazado isométrico de un ramal. ........................................................81 Ilustración 18: Trazado isométrico de un ramal. ........................................................82 Ilustración 19: Tramo isométrico agua fría, con 3 o más elementos. .........................83 6 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule ÍNDICE DE FÓRMULAS Fórmula 1: Gasto máximo probable. .........................................................................16 Fórmula 2: Consumo máximo diario (C) ....................................................................23 Fórmula 3: Pérdida de carga en el medidor ..............................................................33 Fórmula 4: Velocidad del agua en una cañería. ........................................................35 Fórmula 5: Fair-Whipple-Hsiao para agua fría...........................................................39 Fórmula 6: Fair-Whipple-Hsiao para agua fría...........................................................39 Fórmula 7: Fórmula de Hazen-Williams ....................................................................40 Fórmula 8: Pérdida singular (m.c.a.) .........................................................................42 Fórmula 9: Cálculo presión disponible ......................................................................56 Fórmula 10: Ecuación fundamental ...........................................................................58 Fórmula 11: Fórmula presión disponible. ................................................................ 103 7 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 1 VOLUMEN I: DISEÑO DE AGUA POTABLE DOMICILIARIA En el presente volumen se presenta al alumno todos los conocimiento necesarios para la buena ejecución de diseños de agua potable domiciliaria, además de la presentación completas de proyectos sanitarios. Todo lo anterior explicado al alumno desde los conceptos básicos hasta la complejidad misma del tema. Para conocimiento del alumno, este texto está basado en competencias de egreso del profesional, por lo que será recurrente la aplicación del conocimiento de manera práctica, que debe realizar de la manera más transparente posible, y entender que un error implica realizar una retroalimentación de este para no volver a cometerlo, así lograr el objetivo de potenciar las competencias de egreso. Lo anterior siempre amparado de igual manera por las competencias transversales o genéricas propias de la Universidad Católica del Maule, a fin de que el alumno desarrolle las competencias relacionadas al conocimiento, y también relacionadas al tema personal y valórico del estudiante. 8 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule CAPÍTULO I: EL INGENIERO CONSTRUCTOR EN EL DISEÑO SANITARIO DOMICILIARIO. 1.1 MARCO LEGAL. El Ingeniero Constructor, en base a la Ley N° 11.994 (Creación del Colegio de Constructores Civiles de Chile, hoy Colegio de Constructores Civiles e Ingenieros Constructores de Chile) y su artículo 19, en su inciso b) proyectar, ejecutar, dirigir y fiscalizar las instalaciones anexas o complementarias, para las que estén autorizados por las leyes o reglamentos vigentes. Pero es la Superintendencia de Servicios Sanitarios, que en su ORD. Circular N° 1086, establece las competencias del profesional en el diseño, detallando específicamente la facultad del Ingeniero Constructor para diseñar instalaciones sanitarias de agua potable domiciliaria. 1.2 COMPETENCIAS DE EGRESO DEL INGENIERO CONSTRUCTOR DE LA UCM. En base al Proyecto Formativo Ingeniería en Construcción año 2015, se espera que el alumno de pregrado durante el curso Instalaciones Sanitarias, con la ayuda de este texto de apoyo a la docencia de aprendizaje autónomo, genere las siguientes competencias: • Incorporar los conocimientos de la matemática, física y estadística para tomar decisiones en el ámbito de la ingeniería en Construcción. 9 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Resolver problemas en la ejecución de un proyecto de construcción, basado en los fundamentos de las ciencias de la ingeniería en Construcción. • Modelar los procesos constructivos de un proyecto de construcción. • Evaluar propuesta técnica, económica y financiera de un proceso constructivo. 1.3 COMETENCIAS GENÉRICAS O TRASNVERSALES De manera paralela a la generación de las competencias es necesario que el alumno de pregrado al momento de la inserción laboral tenga desarrollado un manejo de competencias de carácter personal, que marquen el sello del profesional de la Universidad Católica del Maule. Por esta razón, es que el alumno de pregrado y en un nexo directo con este texto de apoyo a la docencia, espera aplicar las siguientes competencias genéricas o transversales de la Universidad Católica del Maule, a fin de que éstas sean aplicadas en esta especialidad, como en cualquier ámbito del futuro profesional. 10 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Competencias Genéricas o Transversales 1.- Demostrar coherencia ética entre sus postulados valóricos y sus acciones, respetando los derechos humanos y participando activamente en las organizaciones comunitarias, haciendo primar la responsabilidad social desde una perspectiva cristiana. 2.- Responder con iniciativa a problemáticas de investigación orientadas a su especialidad. 3.- Realizar investigaciones que contribuyan al desarrollo del conocimiento científico y aplicado, en el contexto propio de su proceso formativo. 4.- Comunicar ideas, tanto en la lengua materna como en el idioma inglés, haciendo uso de las tecnologías de la información para desenvolverse en diversos escenarios, dando soluciones a diversas problemáticas de la especialidad. Tabla 1: Competencias transversales o genéricas de la UCM 11 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 2 CAPÍTULO II: DISEÑO DE INSTALACIONES SANITARIAS DE AGUA POTABLE DOMICILIARIA. 2.1 GENERALIDADES. En este capítulo se procederá a explicar todo lo relacionado con el diseño de una instalación domiciliaria de agua potable, desde sus cálculos correspondientes, su trazado, vistas en isométricos y realización de proyectos completos de instalaciones de agua potable domiciliaria. Todo desde una perspectiva orientada al estudiante, paso a paso, y con múltiples ejercicios que fomenten la retroalimentación de los contenidos. 2.2 INSTALACIÓN DE AGUA POTABLE DOMICILIARIA Una instalación de agua potable domiciliaria, son las obras necesarias para dotar de este servicio a un inmueble desde la salida de la llave de paso colocada a continuación del medidor o de los sistemas propios de abastecimiento de agua potable, hasta los artefactos. Dentro de las instalaciones sanitarias domiciliarias de agua potable podemos encontrar dos tramos claramente definidos, uno de carácter público, del que por ley está encargado el prestador del servicio o concesionario 1, y un tramo de instalación interior propia de cada usuario del servicio, es aquí donde el Ingeniero Constructor tiene la facultad de diseñar y realizar proyectos completos, que es a lo que se refiere el diseño de agua potable domiciliario. 1 Es la persona natural o jurídica, habilitada para el otorgamiento de los servicios públicos de distribución de agua potable, que se obliga a entregarlos a quien los solicite dentro de su área o zona de concesión, en las condiciones establecidas en la Ley, el Reglamento y su respectivo decreto de concesión. 12 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 2.2.1 Primer tramo: Arranque de agua potable. Este primer tramo, hace referencia al arranque de agua potable, que es el tramo de la red pública de distribución, comprendido desde el punto de su conexión 2 a la tubería de distribución, hasta la llave de paso colocada después del medidor inclusive. Ilustración 1: Arranque de agua potable 2.2.2 Segundo tramo: Instalación interior de agua potable. Este segundo tramo hace referencia al diseño que comprende desde la salida de la llave de paso colocada a continuación del medidor o de los sistemas propios de abastecimiento de agua potable, hasta los artefactos. En la Ilustración 2 se puede apreciar ambos tramos, desde la llave de paso hasta los artefactos y el arranque domiciliario explicado en el punto anterior. 2 Es la unión física del arranque de agua potable y la tubería de la red pública de distribución. 13 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Ilustración 2: Instalación domiciliaria de agua potable 2.3 CÁLCULOS. Un buen diseño de instalaciones sanitarias de agua potable domiciliaria implica no tener errores en ninguno de los diversos cálculos que se exigen por normativa y debe asegurar el correcto suministro a todos los artefactos que compongan la red de agua potable, como también en todo momento asegurar la potabilidad del agua. Un mal cálculo puede generar diversos problemas en su posterior ejecución y utilización de la red. Por esta razón se procederá a explicar paso a paso todos los cálculos que aseguren una buena proyección y posterior ejecución de las obras. Hay que tener siempre presente que el Reglamento de Instalaciones Domiciliarias de Agua Potable y Alcantarillado norma los cálculos y diseños en función de los requisitos mínimos para que la red de agua potable domiciliaria tras su ejecución, funcione correctamente. Por lo que se aconseja no llevar todas las soluciones de 14 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule diseño al límite de las normas, ya que se debe tener presente que en primer lugar, habrá terceros involucrados en su uso, y en segundo lugar, la red de agua potable es un servicio indispensable en el buen vivir de todas las personas. Por lo tanto es indispensable diseñar y realizar los proyectos completos con responsabilidad y conciencia, pues se debe velar siempre por entregar un proyecto de calidad al usuario al que va dirigido el proyecto. 2.3.1 Gasto máximo instalado y gasto máximo probable. El primer cálculo que se debe realizar, es determinar el gasto instalado y el gasto máximo probable, para poder calcular el segundo valor, es necesario saber el primero, por lo que a continuación se procede a explicar cómo calcular estos dos valores fundamentales para el diseño de una instalación de agua potable domiciliaria. • Gasto instalado (Qi): Suma de todos los consumos de agua que se producirán en la instalación domiciliaria de agua potable (IDAP). Para obtener este valor, es necesario recurrir al Anexo N°3 del RIDAA, pero para efectos de comodidad para el estudiante, dicha tabla se presenta a continuación: 15 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Gasto (L/min) Tipo de Artefacto Agua fría Agua caliente - Baño lluvia Baño tina 10 Especificaciones del fabricante 10 15 10 15 Lavatorio 8 8 Bidet Urinario corriente 6 - Lavaplatos 6 6 Especificaciones del fabricante 12 12 Lavadero 15 15 Lavacopas Lavadora Bebedero Salivera dentista Llave de riego 13 mm Llave de riego 19 mm Urinario con cañería perforada/ m Ducha con cañería perforada/ m 12 15 5 5 20 50 10 40 12 15 - Inodoro corriente Inodoro con válvula automática Urinario con válvula automática - - Tabla 2: Gastos instalados por artefacto • Gasto máximo probable (QMP): Concepto probabilístico mediante el cual se cuantifica el máximo caudal con el que deben diseñarse las instalaciones de agua potable de inmuebles que tienen una determinada característica de consumo. Éste se calcula en función del gasto máximo instalado. Q.M.P. = 1.7391* QI^ 0.6891 Fórmula 1: Gasto máximo probable. 16 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Donde: Q.M.P.: Gasto máximo probable en L/min. QI: Gasto instalado en L/min. Con respecto a los gastos instalados por artefactos que debe utilizarse para el cálculo de los diámetros de las tuberías. Se emplearán los mismos valores para instalaciones de agua fría como para aquellas de agua caliente. La suma de los gastos instalados con agua fría determinará el gasto máximo instalado en L/min. Salvo consideraciones propias del proyecto, se podrá efectuar el cálculo de los caudales totales, sin incluir el consumo de agua caliente de calefón, calderas u otros. El gasto máximo probable total de una instalación con ramales que cuenten simultáneamente con grifería corriente y válvulas automáticas, (instalaciones mixtas), está dado por la suma de los gastos máximos probables independientes de ambos tipos de artefactos, salvo justificación del proyectista 3. En todo caso, para el dimensionamiento de las instalaciones se podrá emplear un gasto de diseño diferente al gasto máximo probable. Su valor mínimo deberá ser debidamente justificado por el proyectista y su valor máximo corresponderá al gasto instalado, el que deberá ser aceptado en forma expresa por el Prestador, todo lo cual quedará establecido en el plano del proyecto. Es importante mencionar que según el tipo de calentador que se utilice, el consumo de agua caliente varía. Cuando el calentador es de acumulación de agua caliente (un termo, por ejemplo) se suma al gasto instalado de agua fría el del agua caliente. En cambio, cuando el calentador es de circulación (un calefón) no se considera el gasto en agua caliente. 3 Persona autorizada por las disposiciones legales vigentes para proyectar instalaciones domiciliarias de agua potable y alcantarillado, que asume la responsabilidad del diseño por él desarrollado. 17 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Ejemplo - Ejercicios - Preguntas • Ejemplo: Se debe realizar el cálculo de un Q.M.P de un casa, la cual cuanta con un inodoro corriente, un lavaplatos, un baño ducha (lluvia) y una llave de jardín de 13 mm. Para realizar este ejemplo se sugiere realizar una tabla como la siguiente: • Cálculo Qi (Gasto instalado) Inodoro Corriente Lavaplatos Baño lluvia Llave de jardín (13 mm). Agua Fría Agua Caliente Cantidad l/min Sub total Cantidad l/min Sub total 1 10 10 1 1 1 12 10 20 12 10 20 Total A.F. 52 1 1 - 12 10 - 12 10 - Total A.C. 22 Entonces tenemos que nuestro Qi (Gasto instalado) es: 52 lt/min. Ahora es posible calcular nuestro Q.M.P, en función de nuestro Qi, aplicando este valor en la fórmula 1 (Gasto máximo probable). • Cálculo Q.M.P (Gasto máximo probable) Q.M.P.: 1.7391*52(lt/min)^ 0.6891 Q.M.P.: 26,47 (lt/min) 18 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Ejercicios Calcule el Qi y el Q.M.P para los siguientes casos: Caso 1: Se le solicita entregar el cálculo de Qi y Q.M.P. de una vivienda con los siguientes artefactos: 1 Lavaplatos, 1 lavadero, 1 lavadora, 1 lavamanos, 1 WC, 1 baño tina y 1 llave de jardín de 19 mm . (Sol. Qi: 125 lt/min; Q.M.P.: 48,45 lt/min). Caso 2: Se le solicita entregar cálculo de Qi y Q.M.P de una sede social, la cual tiene en su interior: 2 WC, 2 lavamanos, 4 baños lluvia y 1 llave de jardín de 19 mm. (Sol. Sin solución, comprar con un compañero(a)). Caso 3: Como futuro Ingeniero Constructor, un mandante le solicita calcular el Qi y Q.M.P. de su hogar, a fin de ir comprobando a medida que avanzan los contenidos de este volumen, comprobar si dicha conexión cumple con lo estipulado en el RIDAA. (Sol. Independiente de cada alumno). • Preguntas ¿Bajo qué Ley el Ingeniero Constructor está facultado para desarrollar diseños y proyectos completos de agua potable domiciliario? ¿Si un mandante le pidiera realizar un diseño de un arranque de agua potable, lo haría?, ¿Qué respuesta la daría al mandante?. Con sus palabras, explique los conceptos de Qi y Q.M.P. Una persona le presenta un proyecto para su revisión en el que calculó el Q.M.P con la suma del Qi agua fría y Qi de agua caliente. Usted revisa y no hay mas antecedentes al respecto. ¿Consideraría correcto el cálculo?, ¿Existe alguna forma de que dicho cálculo pudiese estar correcto? 19 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Competencia a desarrollar 4: Incorporar los conocimientos de la matemática, física y estadística para tomar decisiones en el ámbito de la ingeniería en Construcción. 4 Recuerde una competencia implica la aplicación del conocimiento teórico, en la práctica. Por lo que si no sabe o no entiende un ejercicio o pregunta, intente resolverla mediante el uso de este texto, con sus compañeros o directamente con el profesor, para así buscar la retroalimentación. 20 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 2.3.2 El medidor de agua potable Como mencionamos anteriormente, un buen diseño de agua potable domiciliaria implica sucesivos cálculos relacionados entre sí, que tienen un orden lógico y que aseguran que la red funcione correctamente. Parte importante del diseño una instalación de agua potable domiciliaria, es calcular el medidor de agua potable que será utilizado para dotar el suministro a todos los artefactos que sean parte del proyecto. El medidor de agua potable se determina mediante dos cálculos independientes, que en su conjunto le permiten al proyectista determinar bajo bases de cálculo el mejor diámetro del medidor de agua potable a utilizar. Los parámetros a tener en cuenta para determinar el diámetro del medidor de agua potable son los siguientes: 2.3.2.1 Consumo máximo diario (C) Para poder determinar el valor del Consumo máximo diario, es necesario entender el concepto de Dotación, que corresponde al volumen promedio de agua que consume un elemento determinado o persona en un día y que depende del tipo de vivienda, todo esto, en relación a la cantidad de servicios higiénicos con los que cuenta; o del tipo de recinto para el cual se realiza el proyecto como por ejemplo: casas, viviendas sociales, establecimientos hospitalarios, jardines y prados, etc. El consumo máximo diario (C) al tener distintos valores en función del recinto que el proyecto determine, lo podemos encontrar con diversas unidades, la tabla 3 contiene los consumos máximos diarios completos según determinación del RIDAA. 21 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Recinto Casa habitación. Consumo máximo diario 80 - 450 lt/hab/día Vivienda Social Edificios de departamentos, con arranque único incluyendo usos domésticos, lavado, riego y calefacción. Edificios de departamentos, con arranque independiente e incluyendo sólo consumo doméstico. 70 lt/hab/día 450 lt/hab/día 200 - 300 lt/hab/día 50 lt/alumnos ext./día 100 lt/alumnos mp./día Establecimientos educacionales Establecimientos hospitalarios Locales industriales Locales comerciales y oficinas (10 lt/m2/día como mínimo) 200 lt/alumnos int./día 1300- 2000 lt/cama/día 150 lt/operario/turno/día 150 lt/empleado/día Bares, restaurantes, fuentes de soda y similares En salas de espectáculos, sin considerar acondicionamiento de aire. 40 lt/m2/día 25 lt/butaca/día Jardines y prados Dispensarios, policlínicos y otros establecimientos similares Regimientos y cuarteles (a lo cual hay que agregar otros consumos) Hoteles y residenciales Piscinas residenciales con equipo de recirculación Piscinas residenciales sin equipo de recirculación 10 lt/m2/día 100 lt/m2/día 200 lt/hombre/día 200 lt/cama/día 1 cambio al mes. 1 cambio total cada 10 días. Tabla 3: Consumos máximos diarios en instalaciones domiciliarias de agua potable 22 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule En complemento a la tabla entregada anteriormente, se presenta a continuación una tabla para consumo máximo diario (C), en función de los tipos de artefactos que pueda tener una vivienda. Tipo de vivienda Dotación Casas con un baño y cocina 250 lt / hab / día Casas con un baño y medio, cocina y lavadero 300 lt / hab / día Casas con dos baños y medio, cocina y lavadero 350 lt / hab / día Casas con más de dos baños y medio, cocina y lavadero 400 lt / hab / día Tabla 4: Dotación según tipo de vivienda Esta tabla nos servirá como complemento detallado y referencial sólo para el primer valor de consumo máximo diario de la tabla 3, consumos máximos diarios en instalaciones domiciliarias de agua potable (Casa habitación). Una vez determinado el valor (C), cuya unidad es m3/día, que consiste en la multiplicación de una variable de la dotación (m2, habitantes, cama, alumno, etc.) por su correspondiente valor de dotación, o la suma de estos, según los valores referenciales de la tabla 3 y tabla 4, como se aprecia en la fórmula 2, podemos ocupar dicho dato en la tabla 5. Q max. diario : (Variable de la dotación) * Dotación + Σ (Variable de la dotación) * Dotación Fórmula 2: Consumo máximo diario (C) 23 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Domiciliario Uso Diámetro del Medidor mm. Consumo máx. diario m3/día (C) Gasto máx. Probable lt/min (QMP) 13 3 50 19 5 80 25 7 117 38 20 333 50 100 1667 Tabla 5: Capacidad máxima de los medidores En caso de el diámetro sea mayor a 38 mm deberá recurrirse a las especificaciones del fabricante del medidor correspondiente. Para que no exista duda respecto a valores decimales que pueda dar como resultado el valor del consumo máximo diario (C), se acepta como criterio para el diseño y determinación del diámetro del medidor de agua potable: "Utilizar el valor del consumo máximo diario (C) e ingresarlo a la tabla en la columna correspondiente a (C) y se selecciona el valor inmediatamente mayor que encontrase en la columna. 2.3.2.2 Gasto máximo probable. Para determinar el medidor mediante el Gasto máximo probable (Q.M.P.) se debe buscar el valor (de ahí la importancia de su buen cálculo), en la misma tabla de capacidad máxima de los medidores (tabla 5), ocupando el mismo criterio que para dicho valor. Por lo tanto se debe selecciona el valor inmediatamente mayor que 24 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule encontrase en la columna de Q.M.P. Como se vio en los puntos anteriores, el Q.M.P tiene una unidad de (l/min). Como mencionó anteriormente, para el cálculo del diámetro del medidor se puede hacer mediante dos cálculos, lo cual fomenta una base solvente de cálculo, por lo que se aconseja realizar ambos, pues para una memoria de cálculo de un proyecto de agua potable domiciliario, es esencial contar con ambos. Los casos que se pueden dar tiendo los valores de C y Q.M.P. son los siguientes: • Los valores C y Q.P.M. al revisarlos en la tabla 5 dan como resultado el mismo diámetro, por lo que sin duda ese es el diámetro que se debe ocupar. • Al revisar los valores de C y Q.M.P en la tabla 5 arrojan diferentes diámetros. En este caso se adoptará el diámetro mayor que cumpla satisfactoriamente ambas condiciones. Recordemos que este dato, el diámetro del medidor, debe estar indicado en el plano del proyecto. 25 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Ejemplo - Ejercicios - Preguntas • Ejemplo: Se presenta el siguiente cálculo de Qi y Q.M.P. de una vivienda social, en la cual habitarán 2 personas. Se la vivienda social hay instalado un calentador de circulación. Agua Fría Cantidad l/min Inodoro Corriente Lavaplatos Lavatorio Baño lluvia Llave de jardín (13 mm). 1 10 Subtotal 10 1 1 1 1 12 8 10 20 12 8 10 20 Total A.F. 60 Agua Caliente Cantidad l/min Sub total - - - 1 1 1 - 12 8 10 - 12 8 10 - Total A.C. 30 Entonces tenemos que nuestro Qi (Gasto instalado) es: 60 lt/min. Ahora es posible calcular nuestro Q.M.P, en función de nuestro Qi, aplicando este valor en la fórmula 1 (Gasto máximo probable). • Cálculo Q.M.P (Gasto máximo probable) Q.M.P.: 1.7391*60(lt/min)^ 0.6891 Q.M.P.: 29,22 (lt/min) 26 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Teniendo el valor de Q.M.P. es necesario ahora calcular el valor de consumo máximo diarios (C). Sabemos que según la tabla 3 el consumo máximo de una vivienda social es 70 lt/hab/día, y tenemos el dato de que la cantidad de personas que habitarán esta vivienda son 3. Con estos valores podemos aplicar nuestra fórmula 2, quedando de la siguiente forma. Q max. diario : (3 habitantes) * 70 lt/hab/día = 210 (lt/día) = 0,21 m3/día5. Con ambos valores podemos tomar la Tabla 5: Capacidad máxima de los medidores, e insertamos nuestros valores de Q.M.P. = 29,22 (lt/min) y nuestro valor de (C) = 0,21 m3/día en su columna respectiva. Eligiendo SIEMPRE el valor inmediatamente mayor. Diámetro del Medidor mm. Consumo máx. diario m3/día (C) Gasto máx. Probable lt/min (QMP) 13 3 50 19 5 80 25 7 117 38 20 333 50 100 1667 Domiciliario Uso En este caso podemos ver que tanto el valor del Q.M.P como el de C coinciden en el mismo diámetro del medidor, por lo que con toda seguridad podemos decir que el diámetro a ocupar en esta instalación domiciliaria de agua potable es de 13 mm. 5 El valor de (C) de ser presentado en todo proyecto en m3/día, por lo que dicho valor se divide en 1000. m3 = 1/1000 Lt. 27 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Ejemplo 2 Usted está a cargo de la realización de un proyecto completo de una red de agua potable domiciliaria de una casa estilo mediterránea de 140 m2 y una superficie de riego de 10 m2. Usted se encuentra en la fase de realización de la memoria de cálculo del medidor y tiene como antecedentes que los artefactos que se ocuparán en dicha casa son: 3 duchas lluvia, 3 lavatorios, 3 WC, 1 lavaplatos, 1 lavadero y una llave de jardín de 19 mm. El calentador es de circulación. Además tiene como dato que la cantidad de personas que habitarán el inmueble son 4. • Cálculo de Qi y Q.M.P. Agua Fría Cantidad l/min Inodoro Corriente Lavaplatos Lavatorio Lavadero Baño lluvia Llave de jardín (19 mm). 3 10 Subtotal 30 1 3 1 3 1 12 8 15 10 50 12 24 15 30 50 Total A.F. 161 Agua Caliente Cantidad l/min Sub total - - - 1 3 1 3 - 12 8 15 10 - 12 24 15 30 - Total A.C. 81 Entonces tenemos que nuestro Qi (Gasto instalado) es: 161 lt/min. Ahora es posible calcular nuestro Q.M.P, en función de nuestro Qi, aplicando este valor en la fórmula 1 (Gasto máximo probable). 28 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Cálculo Q.M.P (Gasto máximo probable) Q.M.P.: 1.7391*161(lt/min)^ 0.6891 Q.M.P.: 57,68 (lt/min) • Cálculo de consumo máximo (C) Teniendo el valor de Q.M.P. es necesario ahora calcular el valor de consumo máximo diarios (C). Sabemos que según la Tabla 4: Dotación según tipo de vivienda el consumo máximo de una de las características mencionadas es de 400 lt/hab/día, y tenemos el dato de que la cantidad de personas que habitarán esta vivienda son 4, además hay que tener en cuenta que ahora existe un área de riego, de 10 m2. Con estos valores podemos aplicar nuestra fórmula 2, quedando de la siguiente forma. (4 habitantes) * 400 lt/hab/día + (10 m2 * 10 lt/m2/día) Q max. diario : Q max. diario = 1600 (lt/día) + 100 (lt/día) Q max. diario = 1700 (lt/día) = 1,70 m3/día. Con ambos valores podemos tomar la Tabla 5: Capacidad máxima de los medidores, e insertamos nuestros valores de Q.M.P. = 57,68 (lt/min) y nuestro valor de (C) = 1,70 m3/día en su columna respectiva. Eligiendo SIEMPRE el valor inmediatamente mayor. 29 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Domiciliario Uso Diámetro del Medidor mm. Consumo máx. diario m3/día (C) Gasto máx. Probable lt/min (QMP) 13 3 50 19 5 80 25 7 117 38 20 333 50 100 1667 Como podemos ver en este caso, el valor de C y Q.M.P. difieren, por lo que se aplica el criterio de ocupar el medidor de mayor diámetro. Como profesionales debemos respetar siempre este criterio, independiente si el valor de Q.M.P nos da 50,1 o similar, o el valor de C de 3,1 o similar, valores que si los redondeamos caen dentro de los parámetros de un medidor con diámetro de 13 mm. Esto no es justificación y se debe utilizar siempre el diámetro de medidor acorde a nuestro cálculos, independiente de que esto signifique un menor costo para una empresa o mandante, ya que siempre se debe preservar que la red de agua potable que diseñemos funcione con la calidad correspondiente desde el primer momento, y además preservar la calidad ante posibles modificaciones posteriores (ampliaciones). 30 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Ejercicios Calcule el diámetro del medidor para los siguientes casos: Caso 1: Un mandante le solicita calcular el diámetro de un medidor para una pequeña oficina, la cual consta con los siguientes artefactos: 2 WC, 1 Lavatorio, 1 Baño lluvia y 1 lavaplatos, se contempla un calentador de circulación. Los empleados que trabajan en las dependencias del local son 2. (Sol. Diámetro medidor: 13mm.) Caso 2: Se le solicita realizar un cálculo de diámetro de medidor para un regimiento en la ciudad de Talca, en la cual se contemplan los siguientes artefactos: 6 Baños lluvia, 7 WC, 7 Lavatorios y 1 lavaplatos. Para calentar el agua se utilizará un calentador de circulación. Se le concede como dato que la cantidad de hombres presentes en el regimiento será de 10. (Sol. Diámetro medidor: 19 mm.) Caso 3: En ayuda a una organización usted se ofrece a calcular el diámetro de medidor que necesita una vivienda social que consta con los siguientes artefactos: 1 WC, 1 Baño lluvia, 1 Lavatorio, 1 Lavaplatos y una llave de jardín de 13 mm, se utilizará un calentador de circulación para calentar el agua. Como profesional encargado de proyectar dicha red de agua potable domiciliaria, se le comunica que la cantidad de personas que habitarán esta vivienda social será de 3 personas. (Sol. Sin solución, comparar con compañeros.) Caso 4: Anteriormente un mandante lo solicito calcular el Qi y Q.M.P. en base a la situación real de su hogar, el mismo mandante le solicita verificar que el diámetro del medidor de su hogar sea el correcto, en función de las variables C y Q.M.P. Realice los cálculos pertinentes y compruebe si su hogar cumple con los requisitos establecidos por el RIDAA. 31 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule (Sol. Sin solución, resultados independientes en cada alumno.) • Preguntas ¿Qué significa el valor (C) para el cálculo de diámetro de medidor de agua potable?, ¿Qué concepto debe comprender relacionado al valor de (C)? ¿Qué unidad tiene el valor (C)? Al existir discrepancia en los valores de (C) y Q.M.P. ¿Qué situaciones se pueden dar al momento de determinar el diámetro del medidor? Hasta el momento debería saber lo que representan los valores de Qi y Q.M.P. Explique tanto personalmente como un compañía de un compañero dichos conceptos y los pasos necesarios para calcular el diámetro de un medidor en una red de agua potable. Suponga que en el Caso 3, la persona decide ampliar su hogar a una casa habitacional, la cual cuenta ahora con 2 WC, 2 Baño lluvia, 1 Lavatorio, 1 Lavaplatos y una llave de jardín de 13 mm. La ampliación ahora cuenta con un área de riego de 5 m2. Al aumentar los artefactos y al existir un área de riego, ¿Se mantiene el mismo diámetro de medidor?. 32 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 2.3.3 Cálculo de pérdida del medidor. El medidor de agua potable es un mecanismo de relojería a través del cual se obliga a pasar el flujo de agua, con el fin de poder medir el volumen de liquido que entra a la instalación. Este procedimiento implica una cierta pérdida de presión (carga) en el medidor, que es necesario determinar. Por esa razón es que previo al cálculo de las pérdidas que existen por el roce en las cañerías de nuestra red de agua potable domiciliario, es necesario calcular las pérdidas que se producen a raíz del paso del agua por nuestro medidor previamente calculado. Para dicho cálculo se ocuparán dos variables explicadas anteriormente Q.M.P (Gasto máximo probable en L/min) y C (Capacidad máxima del medidor en m3/día). La fórmula para calcular la "pérdida de carga" en el medidor (K) es la siguiente: K: 0.036 * (QMP/C)2 Fórmula 3: Pérdida de carga en el medidor En todo caso, será obligación del proyectista justificar técnicamente el empleo de otra expresión o de valores específicos correspondientes a medidores de otras características distintas a los mecánicos. Para medidores de diámetros superiores a 38 mm. deben utilizarse las tablas que entreguen los fabricantes. Se ha mencionado que para la determinación del diámetro del medidor es necesario calcular valores como gasto máximo probable y consumo máximo diario que forman parámetros para elegir el medidor que cumpla con la demanda necesaria conforme los elementos que tendrá nuestra red. 33 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule En relación a esto, el cálculo de la pérdida del medidor viene a ser el punto determinante en la decisión final del medidor a ocupar en la red que estemos proyectando, pues se debe tener presente siempre, de comprobar que "a nivel de terreno sobre la tubería, la presión mínima de servicio en las tuberías de distribución, excluyendo el arranque, debe ser 147 kPa (1,5 kgf/cm2 = 15 m.c.a.), para el consumo máximo horario, con una pérdida de carga máxima de 49 kPa (5 m.c.a.) en el arranque 6". Lo que quiere decir el párrafo anterior, es que las empresas prestadoras de servicio no aceptarán un medidor que en conjunto con el arranque (medidor + arranque) tengan pérdidas mayores a 5 m.c.a. Por lo tanto al desarrollar las memorias de cálculo debemos tener en consideración que el que el valor K (pérdida de carga en el medidor) no de como resultado una pérdida de carga igual, cercana o superior a 5 m.c.a. La razón recae en que existe la ORD N°5491, con fecha 26 de noviembre de 2014, que explica la situación de la pérdida del arranque. Es importante señalar que el diámetro del medidor era el mismo que el del arranque. Una observación importante sobre la pérdida de presión en el medidor, es que cuando ésta sea superior a los 5 m.c.a., es conveniente modificar el diámetro de medidor, escogiendo uno mayor. Si éste fuera el caso, sólo se modifica el diámetro del medidor, conservándose el diámetro del arranque, y se debe incluir una nota en los planos que indique esta situación, por ejemplo: “Arranque de 13mm, Medidor de 19mm”. 6 NCh691Of98, Agua potable - conducción, regulación y distribución, punto 7.2 presiones de servicio. 34 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 2.4 Cálculo de pérdidas en cañerías. Parte fundamental de la proyección de una red agua potable domiciliaria, es asegurarnos que esta funcione en optimas condiciones, por lo que es necesario realizar los cálculos pertinentes a fin de respaldar todas las consideraciones que el Reglamento de Instalaciones Domiciliarias de Agua Potable y el Alcantarillado y las respectivas normas (En este caso NCh2485, Instalaciones domiciliarias de agua potable – Diseño, cálculo y requisitos de las redes interiores) determinen. En este punto se procederán a explicar todos los cálculos que compone el cuadro completo relacionado con las pérdidas de cañerías, pero por el momento se evitarán los ejemplos, puesto que éstos cálculos van de la mano con el diseño de la red de agua potable domiciliaria, que se detallará en los puntos posteriores, donde se procederán a realizar los ejemplos y ejercicios pertinentes al estudiante. 2.4.1 Determinación de las pérdidas de carga y diámetro de cañerías. La determinación de las pérdidas de carga, será efectuada por el proyectista de acuerdo con fórmulas, tablas y ábacos correspondientes a cada material, no aceptándose sobre el punto de salida del artefacto situado más desfavorablemente, una presión menor a 4 m.c.a. para Instalaciones Domiciliarias de Agua Potable alimentadas desde la matriz, considerándose ésta en condición de presión de día de máximo consumo en período de punta, ó 7 m.c.a. cuando se abastece desde medios mecánicos, ni una velocidad superior a 2,5 m/s en las tuberías exteriores y de distribución principal y 2 m/s en las tuberías de la red interior. Para calcular la velocidad del agua en una cañería, se ocupará la siguiente fórmula: V: (21.221 * Q.M.P.) / D2 Fórmula 4: Velocidad del agua en una cañería. 35 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule En que: Q.M.P.: Gasto máximo probable en L/min. D: Diámetro interior de la cañería en mm. (Ver diámetros en Anexo 3). El cálculo de los diámetros y pérdidas de carga en cada punto, deberá resumirse en forma de cuadro ordenado según tramos de tuberías. Se recomienda la utilización de un cuadro de cálculos similar al que se indica a continuación, al cual, el proyectista podrá hacer las variaciones que estime conveniente, de acuerdo con la complejidad del proyecto. Ilustración 3: Cuadro de diámetros y presiones. El cálculo de las pérdidas de carga se iniciará en la llave de paso ubicada después del medidor, siendo necesario considerar aquellas producidas en las tuberías de la instalación interior y calentador empleado, indicando las características técnicas de este último en el plano del proyecto. La importancia de dimensionar correctamente el diámetro de una cañería es que un mal cálculo que se traduzca en diámetro erróneo puede traer consigo problemas que pueden afectar el buen funcionamiento de la red una vez ejecutada. Entre los errores típicos podemos mencionar: • Sub-dimensionamiento de la red de agua potable domiciliaria: Un error como este trae consigo que exista una mayor pérdida de carga, lo que 36 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule quiere decir que existe una mayor pérdida de presión ya que existe un mayor roce del agua con las paredes de la cañería, debido a que esta tiene un diámetro menor al requerido. Una situación como esta puede traer problemas en los períodos de mayor consumo, notándose una baja en el flujo del agua, y de presión suficiente para surtir a todos los artefactos. • Sobre-dimensionamiento de la red de agua potable domiciliaria: Una situación como esta no debería reportar grandes problemas de funcionamiento de nuestra red de agua potable domiciliaria, pero si se traduciría en un mayor gasto económico, al ocupar tuberías y accesorios para un diámetro mayor al necesitado. • Baja vida útil de los artefactos: Diámetros inapropiados de las tuberías afectan el funcionamiento de los artefactos y, por lo tanto, su vida útil. Un ejemplo característico es el calefón, que está diseñado para trabajar dentro de una rango de presión y caudal determinado. Cuando por fallas en el proyecto la cantidad de agua que llega al serpentín se reduce, éste se recalienta y se va acortando su vida útil. 2.4.1.1 Presión mínima. La Ilustración 3 muestra un formato de tabla de diámetros y presiones, esta tabla trabaja en función de una presión mínima, donde el prestador 7 debe asegurar la 7 Persona natural o jurídica, habilitada para el otorgamiento de los servicios públicos de distribución de agua potable o de recolección de aguas servidas, que se obliga a entregarlos a quien lo solicite dentro de su área de concesión, en las condiciones establecidas en la ley, su reglamento y su respectivo decreto de concesión. 37 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule presión mínima dinámica aguas abajo del arranque domiciliario en la llave de paso después del medidor de 14 m.c.a. (1,373 bar) para el consumo máximo diario, tomando como referencia la cota de terreno sobre la tubería de distribución de la red pública. En el caso que dicha presión sea inferior, el prestador debe justificarla técnicamente. Si bien la presión inicial del cálculo del proyecto es muchas veces dependiente de la ubicación geográfica de la instalación, la presión inicial mínima que aseguran las empresas de agua potable en la matriz, es de 15 m.c.a.. A partir de esta presión se deben calcular las pérdidas de carga que se producen en la instalación, para conocer las presiones que llegan a los artefactos. Hay empresas que consideran los 15 m.c.a. en la matriz, antes del MAP o después del MAP. Frente a esta variedad de criterio es necesario informarse antes de ejecutar el cálculo. Ilustración 4: Presión Inicial que generalmente ofrecen las empresas concesionarias. 38 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 2.4.1.2 Cálculo de las pérdidas de carga en las tuberías. Para el cálculo de las pérdidas de carga en las tuberías se pueden usar algunas de las fórmulas siguientes u otras que se utilicen para el cálculo de pérdidas de carga en instalaciones domiciliarias, cuya procedencia debe ser indicada por el proyectista. • Fórmula de Fair-Whipple-Hsiao: Para agua fría: J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753) Fórmula 5: Fair-Whipple-Hsiao para agua fría Para agua caliente: J: 545,045 x ((Q1,751/D4,753) Fórmula 6: Fair-Whipple-Hsiao para agua fría En que: J: Pérdida de carga unitaria en las tuberías [m/m]; Q: Caudal máximo probable [L/min]; D: Diámetro interior real [mm]. En este caso, esta fórmula depende de una variable hasta ahora conocida Q (Q.M.P.), y una aún no conocida, que es D (diámetro interior real), y se dice no conocida porque aún no se explica su cálculo, pues esta variable depende de otro cálculo. 39 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Esta fórmula se puede usar para todos los diámetros de tuberías inferiores a 100 mm. 2.4.1.3 Fórmula de Hazen-Williams. J: (10,67 x Q1,85) / (D4,85 x C1,85) Fórmula 7: Fórmula de Hazen-Williams En que: J: Pérdida de carga unitaria en las tuberías (m/m); Q: Caudal máximo probable (m3/s); D: Diámetro interior (m); C: Coeficiente de fricción que depende del material de la tubería. Como se puede ver, en este caso existen las mismas variables mencionadas en la Fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, agregando una nueva variable, que es C, que no es lo mismo que la C mencionada anteriormente como Consumo máximo del medidor. Los valores de C (Coeficiente de fricción) se presentan a continuación: 40 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Tabla 6: Coeficientes de fricción para fórmula de Hazen-Williams Material de la tubería C Tubería recta lisa nueva (Cobre - plomo) 140 Tubería de acero lisa nueva 120 Tubería de fundición nueva 110 Tubería de función usada 100 Tubería de fundición vieja 80 Tubería de fierro galvanizado 90 Tubería de PVC 150 Esta fórmula se puede usar para todos los diámetros superiores o iguales a 100 mm. 2.4.2 Cálculo de las pérdidas de carga en piezas especiales y accesorios de unión. Una pieza especial o accesorio de unión hace referencia a las piezas que se utilizan para unir los tubos y completar el sistema de tuberías, tales como: válvulas, llave, adaptadores, curvas, reducciones, uniones americanas, coplas u otras, en redes domiciliarias. Para el cálculo de las pérdidas de carga en las piezas especiales o accesorios de unión se pueden usar los métodos hidráulicos que se señalan a continuación: 41 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Cálculo de la pérdida de carga producida por una determinada pieza especial o accesorio, según método cinético. Para este método se usa la fórmula siguiente: J s : (K x V2) / (2 x g) Fórmula 8: Pérdida singular (m.c.a.) En que: J s : Pérdida singular (m.c.a.); V: Velocidad de escurrimiento (m/s); g: Aceleración de gravedad (9,81 [m/s2]); K: Coeficiente de proporcionalidad que depende de las características específicas de cada pieza especial; (Ver Anexo 2) V2/2g: Altura de velocidad. 42 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Cálculo de la pérdida de carga de un accesorio determinado, por asignación de una pérdida por fricción a una longitud equivalente de tubería del mismo diámetro. El método de longitud equivalente hace referencia a la longitud real de una tubería más una longitud equivalente por las pérdidas de carga singulares, es decir, aquellas ocasionadas por llaves, válvulas, accesorios de unión y piezas especiales, reemplazadas éstas por pérdidas equivalentes en tubos rectos, presentes en el tramo que se está analizando. Para el cálculo de la pérdida de carga de un determinado accesorio por este método hidráulico, se puede usar la tabla que se presenta en el anexo 1, donde están tabulados los valores equivalentes en metros (m), para cada tipo de accesorio. Como se mencionó, los ejemplos concretos y relacionados con la aplicación de éstos métodos de cálculo se aplicarán de forma amplia al ver en completo las disposiciones de diseño para las instalaciones domiciliarias de agua potable, ya que es determinante entender de manera completa el diseño para poder ejecutar los cálculo correctamente. 43 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Método simplificado de la longitud equivalente mediante el cual se asigna a la pérdida por accesorios en un tramo del sistema, un factor que aumenta la longitud real del tramo. Se debe considerar un coeficiente igual a 1,5 de la longitud real del tramo para la estimación de la longitud equivalente de los accesorios. Este método está limitado a proyectos con medidores hasta 19 mm. de diámetro. 44 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Ejemplo - Ejercicios - Preguntas • Ejemplo 1 Un mandante le solicita verificar si las pérdidas de medidor K para los cálculos de diámetro mostrados a continuación son correctos, y cumplen con la normativa vigente. Cantidad Agua Fría l/min 1 1 1 1 1 Inodoro Corriente Lavaplatos Lavatorio Baño lluvia Llave de jardín (13 mm). Agua Caliente l/min Sub total Cantidad 10 Subtotal 10 - - - 12 8 10 20 12 8 10 20 1 1 1 - 12 8 10 - 12 8 10 - Total A.F. 60 Total A.C. 30 Entonces tenemos que nuestro Qi (Gasto instalado) es: 90 lt/min. • Cálculo Q.M.P (Gasto máximo probable) Q.M.P.: 1.7391*90(lt/min)^ 0.6891 Q.M.P.: 29,22 (lt/min) 45 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Teniendo el valor de Q.M.P. es necesario ahora calcular el valor de consumo máximo diarios (C). • Cálculo de consumo máximo (C) Ahora se presentan los cálculos de consumo máximo, para una casa habitación de 6 habitantes. Q max. diario : (6 habitantes) * 400 lt/hab/día = 2400 (lt/día) = 2,40 m3/día8. Con ambos valores se determina que el diámetro del medidor es de 13 mm. Diámetro del Medidor mm. Consumo máx. diario m3/día (C) Gasto máx. Probable lt/min (QMP) 13 3 50 19 5 80 25 7 117 38 20 333 50 100 1667 Domiciliario Uso Ahora se procede a calcular el valor (K) con lo cual se corroborará que el diámetro calculado, cumple con la pérdida de presión de la normativa vigente. 8 El valor de (C) de ser presentado en todo proyecto en m3/día, por lo que dicho valor se divide en 1000. m3 = 1/1000 Lt. 46 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Cálculo de pérdida de carga en el medidor (K) Para calcular este valor, es necesario según la Fórmula 3: Pérdida de carga en el medidor los valores de Q.M.P. y C. En este caso el Gasto máximo probable (Q.M.P.) es 38,64 (lt/min) y el Consumo máximo diario (C) es 2,40 (m3/día), por lo que su valor correspondiente en la tabla es 3 (m3/día), entonces aplicando estos valores en la formula antes mencionada tenemos. K: 0,036 (QMP/C)2 K: 0,036 (38,64 / 3,00)2 K: 3,41 m.c.a. < 5 m.c.a. (Pérdida de carga arranque + medidor). Como se puede apreciar, la pérdida del medidor es menor a 5 m.c.a. por lo que el diámetro escogido cumple con la normativa vigente. • Ejemplo 2 A continuación se presentan los cálculos de Qi y Q.M.P. mas el cálculo correspondiente de consumo máximo diario y se solicita comprobar si el medidor cumple con la normativa vigente, en cuanto a pérdida de carga. 47 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Tabla Qi y Q.M.P. Cantidad Agua Fría l/min 3 Inodoro Corriente Urinario corriente Lavatorio Lavadero Baño lluvia Llave de jardín (19 mm). Agua Caliente l/min Sub total Cantidad 10 Subtotal 30 - - - 2 6 12 2 6 12 3 1 6 1 8 15 10 50 24 15 60 50 3 1 6 - 8 15 10 - 24 15 60 - Total A.F. 189 Total A.C. 111 Entonces tenemos que nuestro Qi (Gasto instalado) es: 189 lt/min. • Cálculo Q.M.P (Gasto máximo probable) Q.M.P.: 1.7391*189(lt/min)^ 0.6891 Q.M.P.: 64,42 (lt/min) 48 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Cálculo de consumo máximo (C) En este caso, se entrega como valor para consumo máximo diario de 300 lt/jugadores/día para los 11 jugadores pertenecientes al club deportivo, pues los entrenamientos son cuatro veces por semana, además, se regará una superficie aproximada de 20 m2. (11 jugadores) * 300 lt/jugadores/día + (20 m2 * 10 lt/m2/día) Q max. diario : Q max. diario = 3.300 (lt/día) + 200 (lt/día) Q max. diario = 3.500 (lt/día) = 3,50 m3/día. Con ambos valores tomamos la Tabla 5: Capacidad máxima de los medidores, e insertamos nuestros valores de Q.M.P. = 64,42 (lt/min) y nuestro valor de (C) = 3,50 m3/día en su columna respectiva. Eligiendo SIEMPRE el valor inmediatamente mayor. Domiciliario Uso Diámetro del Medidor mm. Consumo máx. diario m3/día (C) Gasto máx. Probable lt/min (QMP) 13 3 50 19 5 80 25 7 117 38 20 333 50 100 1667 49 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Por lo tanto, en función del gasto máximo probable y el consumo máximo diario, se obtiene que el medidor para satisfacer la demanda corresponde a un medidor de 19 mm. Ahora es necesario comprobar si este medidor cumple con la normativa de pérdida de carga. • Cálculo de pérdida de carga en el medidor (K) Para calcular este valor, es necesario según la Fórmula 3: Pérdida de carga en el medidor los valores de Q.M.P. y C. En este caso el Gasto máximo probable (Q.M.P.) es 64,42 (lt/min) y el Consumo máximo diario (C) es 3,50 (m3/día), por lo que su valor correspondiente en la tabla es 5 (m3/día), entonces aplicando estos valores en la formula antes mencionada tenemos. K: 0,036 (QMP/C)2 K: 0,036 (64,42 / 5,00)2 K: 5,97 m.c.a. > 5 m.c.a. (Pérdida de arranque + medidor) En este caso, la perdida de carga en el medidor es mayor a los 5 m.c.a. que establece la normativa vigente, por lo que pasamos al medidor con diámetro inmediatamente superior, por lo que en este caso, ocuparemos un medidor de 25 mm. 50 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Procedemos entonces a calcular nuevamente la pérdida de carga en el medidor, con un nuevo valor de C (consuno máximo diario), que para el valor de diámetro de medidor de 25 mm. es 7. • Nuevo cálculo de pérdida de carga en el medidor (K) Ante la excesiva pérdida de carga en el medidor para el diámetro de 19 mm. que no cumple con la normativa vigente, se procede a ocupar un medidor con un diámetro inmediatamente superior, es decir, un medidor de 25 mm. el cual tiene un valor de consumo máximo diario de 7 m3/día, por lo que nuestro nuevo cálculo queda de la siguiente forma: K: 0,036 (QMP/C)2 K: 0,036 (64,42 / 7,00)2 K: 3,04 m.c.a. < 5 m.c.a. (Pérdida de arranque + medidor). En este caso se comprueba que la pérdida de carga en el medidor para un diámetro de 25 mm. si cumple con la normativa, por lo que nos aseguramos que a pesar de que por cálculo de Q.M.P. y C el diámetro del medidor nos daba como valor de 19 mm., el no cumplimiento de la pérdida de carga nos llevó a utilizar un medidor con un diámetro mayor, que nos asegura el cumplimiento de los tres requisitos para la utilización de un medidor de 25 mm. (Gasto máximo probable, consumo máximo diario y pérdida de carga en el medidor). Recuerde siempre que su trabajo de proyectista debe estar respaldado por sus valores éticos - profesionales, puesto que siempre se debe buscar entregar un trabajo con la mayor calidad y seriedad. En el caso mostrado anteriormente, a pesar de que el diámetro de 19 mm. cumplía a cabalidad con los valores de Q.M.P. y C, el valor de K no satisfacía la normativa, independiente si existe un mayor gasto económico, siempre se debe privilegiar que las proyecciones y cálculos cumplan a 51 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule cabalidad toda la normativa implicada en la proyección de una red de agua potable domiciliaria. • Ejercicios Compruebe la pérdida de carga en el medidor para los siguientes casos: Caso 1: Un colega suyo le entrega los cálculos de Q.M.P. y C de una casa que pretende construir, y le pide que corroboré que el diámetro del medidor determinado es correcto, mediante el cálculo de la pérdida de carga del medidor. Los datos entregados son los siguientes Q.M.P.: 65,12 lt/min y C: 6,58 m3/día. (Sol. Pérdida de carga en el medidor: 3,12 m.c.a.; cumple.) Caso 2: Acaba de salir del banco, con la felicidad de que le banco le ha aprobado un crédito de auto-construcción de 5.000 UF. Decide por lo tanto realizar el proyecto de agua potable domiciliaria para su aprobación. Los artefactos que instalará en su futura casa se presentan a continuación: Agua Fría Cantidad l/min Inodoro Corriente Lavacopas 2 10 Subtotal 20 1 12 Lavatorio Lavaplatos Lavadero Lavadero Baño lluvia Llave de jardín (13 mm). 2 1 1 1 2 1 8 1 15 15 10 50 Agua Caliente Cantidad l/min Sub total - - - 12 1 12 12 16 12 15 15 20 50 2 1 1 1 6 - 8 1 15 15 10 - 16 12 15 15 60 - 52 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Sabe usted que el consumo máximo diario para esta proyecto habitacional será de 350 lt/hab/día, para usted y su familia que la constituye 4 personas. Además revisando los planos de arquitectura, se da cuenta que tendrá que regar aproximadamente 300 m2. Calcule los valores de Qi, Q.M.P. y C, y compruebe si el medidor cumple la con pérdida de carga según normativa. (Sol. Qi 115 lt/min; Q.M.P.: 45,75 lt/min; C: 4,4; K: 3,01 m.c.a.; : Diámetro medidor: 19 mm.) Caso 3: La empresa constructora de la cual usted es dependiente se ha ganado una propuesta de construcción de una sede social, y se le asigna a usted la tarea de realizar el proyecto de agua potable domiciliario. Como antecedentes tiene la siguiente tabla: Agua Fría Cantidad l/min Inodoro Corriente Baño tina 2 10 Subtotal 20 1 15 Lavatorio Lavadero Lavaplatos Baño lluvia Llave de jardín (13 mm). 2 1 1 1 1 Agua Caliente Cantidad l/min Sub total - - - 15 1 15 15 8 15 12 10 20 16 15 12 10 20 2 1 1 1 - 8 15 12 10 - 16 15 12 10 - Total A.F. 108 Total A.C. 68 53 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule El consumo máximo diario para este caso, indica un valor de 250 lt/persona/día, y se contempla que las personas que utilicen la sede por día son 8. Determine los valores de Q.M.P. y C, además de corroborar si el medidor cumple con la pérdida de caga estipulada por normativa. (Sol. Sin solución, comparar con compañeros.) Caso 4: Siguiendo la línea de los capítulos anteriores, el mandante sigue solicitando los cálculos para comprobar si su hogar cumple con la normativa vigente, en este aspecto le solicita los cálculos de la pérdida de carga en el medidor, a fin de corroborar si su instalación de agua potable domiciliaria cumple hasta el momento cumple con la normativa. (Sol. Sin solución, resultados independientes en cada alumno.) • Preguntas ¿Qué significa la variable (K)?, ¿De qué variables depende (K)?. ¿Cuál debe ser la pérdida máxima (m.c.a.) en el arranque?, ¿Qué normativa regulariza la pregunta anterior?. ¿Cuál es la presión mínima que se debe asegurar al artefacto más desfavorable?, ¿Y si se abastece desde medios mecánicos?, ¿Que elementos se pueden considerar como medios mecánicos?. Suponga que en un tramo del sector del baño la velocidad da como resultado 2,7 m/s, ¿El valor calculado cumple con la normativa?, ¿Qué dice la normativa al respecto?. 54 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule El valor de la velocidad en el tramo de la llave de paso colocada a continuación del medidor hasta la entrada propiamente tal al inmueble es de 1,8 m/s, ¿El valor cumple con la normativa?, ¿Qué dice esta al respecto?. Para el cálculo de la perdida de carga en tuberías existen dos fórmulas ¿Cuáles son?, ¿Para qué diámetro de tubería puede ocuparse cada una?. Que entiende por prestador. ¿Cuáles son los dos métodos para el cálculo de pérdida de carga en piezas especiales?, ¿Qué entiende por cada uno?, explique. Si en el ejercicio del caso 3 se le agregara una piscina se le agregara una piscina de la siguientes dimensiones L: 5,5 m., A: 3,5 m., y Altura promedio : 3 m., ¿Cómo haría el cálculo para sumarlo al consumo máximo diario?, ¿El diámetro del medidor sigue siendo el mismo?. (Pista: los m3 pueden convertirse a lt, recuerde la unidad del valor C.) 55 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 2.4.3 Presión disponible. Una vez que se tiene calculado la pérdida de presión en el medidor, es conveniente calcular la presión disponible, Un vez que conocemos la presión disponible, es conveniente revisar si ésta va a permitir un buen flujo de agua en los artefactos, es decir, si a partir de la presión disponible, el artefacto más desfavorable va a poder, recibir al menos una presión de 4 M.c.a., que es la establecido por el reglamento. La presión disponible se calcula restando la perdida de presión en el medidor (J MAP ), a la presión inicial (Pi) garantizada por la compañía. P disp. = Pi - J MAP Fórmula 9: Cálculo presión disponible Como en una instalación no sólo se pierde presión por roce, sino también por cambios en la altura a la que debe subir el agua por la cañería, debemos determinar las diferencias de cotas de altura en los artefactos, respecto a la altura del medidor. En particular, necesitamos conocer la cota de altura del artefacto más desfavorable. 2.4.3.1 Cota de altura La cota es la medida en que se ubica la alimentación de un artefacto. En la Tabla 6 se señalan las cotas características de los artefactos más comunes. 56 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Tabla 7: Cotas de Artefactos más Comunes. Artefacto Cota (m) Lavadero 1,00 – 1,20 Lavatorio 0,80 Lavaplatos 0,80 Llave de jardín 0,60 Inodoro 0,40 Bidé 0,40 Baño lluvia 1,80 – 2,00 Calefón 1,10 – 1,40 Como el agua pierde presión al tener que subir por la cañería, las cotas de altura se suman a las demás pérdidas de carga. Sólo cuando la alimentación de un artefacto queda más abajo que la altura del medidor (cota 0) el agua baja y, por lo tanto, gana presión. En ese caso, la cota del artefacto se resta a las pérdidas de carga. 57 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 2.4.3.2 Ecuación fundamental para el cálculo de la pérdida de presión de la instalación. Conociendo la cota de altura del artefacto más desfavorable, estamos en condiciones de aplicar la llamada “ecuación fundamental” con la cual se calcula la pérdida máxima de presión que puede tener la instalación, garantizando la presión necesaria al último artefacto. Para determinar cuál es el artefacto más desfavorable de una instalación es muy valiosa la experiencia del proyectista, el que debe considerar tanto las cotas de los artefactos como la distancia a la que ellos están desde el puno de partida. La ecuación fundamental se presenta a continuación: J = P i – (J MAP + P. Final ± ΔH) Fórmula 10: Ecuación fundamental J: Pérdida máxima de presión por roce disponible. P i : Presión inicial. J MAP : Pérdida disponible en el artefacto más desfavorable (debe ser de 4 m.c.a. como mínimo disponible). ΔH: Diferencia de cotas de altura (positivas o negativas). En otras palabras es la diferencia de cotas de altura entre el MAP y el tramo que se calcula. 58 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Ejemplo - Ejercicios - Preguntas • Ejemplo 1 Estamos a cargo de la proyección de una instalación domiciliaria de agua potable para una casa modelo de una constructora, que pretende realizar 60 de éstas en un sector de Talca. Consultamos con la empresa concesionaria y nos indica que la presión disponible después de la llave de paso del medidor es 16 m.c.a., la pérdida de carga en el medidor nos da un valor de 3, 21 m.c.a. Como ya hemos realizado el diseño, sabemos que el artefacto más desfavorable es una dicha lluvia, y la diferencia de cota entre el MAP y este artefacto es 2,1 m. • Cálculo presión disponible. Para calcular la presión disponible ocupamos la fórmula 8: P disp. = Pi - J MAP P disp. = 16 m.c.a. - 3,21 m.c.a. P disp. = 12,79 m.c.a. Ahora procedemos a calcular la pérdida de presión que tenemos disponible en nuestra red de agua potable domiciliaria, para que el último artefacto cumpla con la presión mínima de 4 m.c.a. 59 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Cálculo de pérdida de presión disponible para le red. Para realizar este cálculo, utilizaremos la llamada ecuación fundamental. J = P i – (J MAP + P. Final ± ΔH) J = 16 – (3,21 + 4 (Es la presión final mínima del artefacto más desfavorable + 2,1) J = 6,69 m.c.a. Mediante la ecuación fundamental determinamos que disponemos de 6,69 m.c.a. para perder por roce en los tramos de cañería entre el medidor y el artefacto más desfavorable, para llegar a este con 4 m.c.a. como mínimo. Así, mientras el proyectista tome la experiencia a medida que realice estos proyectos, con este valor sabrá si el medidor escogido logrará abastecer la red, y cumplir con la presión mínima que establece la normativa para el artefacto más desfavorable. • Ejercicio 1 Como ha sido la tónica, realice el cálculo de la presión disponible y la pérdida de presión de que debería tener su hogar, para que el artefacto más desfavorable cumpla con la normativa. (R: Sin solución, resultado independiente de cada alumno) 60 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Ejercicio 2 Usted es un profesional que se ha dedicado por 10 años a la realización de proyectos de agua potable domiciliaria. Se le presenta un proyecto de una casa de 140 m2, la cual debida a su vasta experiencia no debería tener problemas si la pérdida desde el MAP, hasta el último artefacto no supere los 6.5 - 7.0 m.c.a., y así el último artefacto tenga una presión de 4 m.c.a. Sabe usted que la presión que le ofrece el concesionario después de la llave de paso del medidor es de 15 m.c.a., el valor del consumo diario (C) es de 3,1 m3/día y el valor del gasto máximo probable (Q.M.P.) es de 50,3 l/min. La diferencia de cotas entre el medidor y el artefacto más desfavorable es de 1,0 m. (Recuerde que como la diferencia de cotas de altura es negativa a la presión, se suma a las pérdidas de carga). Verifique los cálculos de P disp. y pérdida de carga para la red para comprobar la afirmación propuesta en el primer párrafo. (R: K: 3,64 m.c.a.; P disp. : 11,36 m.c.a.; j: 6,36 m.c.a., por lo tanto el medidor escogido no debería presentar problemas para que el último artefacto tenga una presión de 4 m.c.a.). • Preguntas ¿Cuál es a presión mínima que se debe asegurar para el artefacto mas desfavorable? Si un colega le pide calcular la presión disponible en que ofrece la empresa prestadora de servicios en la calle 30 oriente con 4 norte, ¿cómo la calcularía?, ¿cómo resolvería la duda de su colega?. 61 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule ¿Cuál es el principal beneficio de calcular la pérdida de presión que puede tener la red para que el último artefacto tenga una presión mínima de 4 m.c.a.?. Explique el valor de ΔH en la ecuación fundamental, y por qué el valor de este puede tener ambas operaciones en la fórmula (suma y resta). Si en el ejercicio 2 no se hubiera cumplido la afirmación por mucho rango, qué solución aplicaría usted en ese caso. 62 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 2.5 DISEÑO. En los puntos posteriores, se desarrollarán todos los temas que implican el desarrollo de la proyección de una red de agua potable domiciliaria, que complementen todos los contenidos abarcados anteriormente en lo que concierne a los cálculos de instalaciones de agua potable domiciliaria, para posteriormente explicar en última instancia los requerimientos para la entrega de proyectos completos por parte del Ingeniero Constructor. Parte fundamental de la realización de un diseño de agua potable domiciliaria, recae en que el Ingeniero Constructor o proyectista esté completamente familiarizado con la arquitectura del proyecto que desea realizar, puesto que de esta manera deberá evitar y visualizar desde este punto, los posibles obstáculos que podrán existir en terreno al momento de ejecutar la instalación domiciliaria de agua potable, lo que traerá consigo la realización de un trazado eficiente, que no generé posteriores cambios que puedan generar cambios en las presiones destinadas a los artefactos. 2.5.1 Simbología. Para la realización de los planos de agua potable domiciliaria, el Reglamento de Instalaciones Domiciliarias de Agua Potable y Alcantarillado (RIDAA), deja a su disposición la simbología que se debe utilizar para la proyección de estos planos. 63 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 2.5.1.1 Simbología para agua potable y tubería proyectada. Tabla 8: Simbología Agua potable y Tubería proyectada. 64 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 2.5.1.2 Simbología tubería existente. Tabla 9: Simbología tubería existente 65 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 2.5.1.3 Artefactos Tabla 10: Simbología Artefactos. Designación Sigla Lavaplatos LP Lavacopas LC Lavadero LV Lavavajillas LVAJ Máquina Lavadora MLAV Bebedero BE Bidet Bd Baño tina Bo Baño Lluvia Bll Lavatorio Lo Urinario Ur Inodoro WC Inodoro con válvula automática WCVA Símbolo 66 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 2.5.2 Planos de planta. Un proyecto de agua potable domiciliaria parte de un plano de planta, en el cuál se desarrolla el trazado de la red de agua potable domiciliaria, no olvide que el trazado de agua caliente y agua fría se deben desarrollar en plantas independientes. Lo que se debe buscar como proyectista es la realización de tramos cortos, tratando de evitar las pérdidas de presión y intentando que nuestros trazados no impliquen un presupuesto excesivo, pero recuerde que tampoco es conveniente llevar todas la realización de los proyectos de agua potable domiciliaria al borde de la normativa mínima. Ilustración 5: Trazado en planta de agua fría proyecto. Generalmente el trazado de agua caliente viene siendo muy similar al proyectado en agua fría, pero debemos tener cuidado con pequeños detalles que es necesario tener en cuenta. 67 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Ilustración 6: Trazado en planta agua caliente proyecto Como se aprecia en la ilustración 6, el trazado de agua caliente no contempla el trazado desde el medidor hasta el calefón, termo o caldera según corresponda, sino que este parte desde la unidad calentadora de agua a todos los artefactos que consuman agua caliente, como se aprecia en la ilustración 7 el trazado de agua caliente solo contempla un termo, una caldera y se dirige hasta llegar a los lavamanos (o lavatorio; Lo), si bien el trazado pasa por los inodoros (WC), la tubería no ingresa hasta el artefacto, es decir, la tubería sale del muro para conectarse al artefacto. Esto se aprecia con mayor claridad en la ilustración 7, donde claramente se ve que el trazado de agua caliente pasa por inodoro, pero no hay una conexión con el artefacto. 68 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Ilustración 7: Detalle trazado agua caliente. 2.5.2.1 Información en los planos de planta. Tanto en el plano de planta de agua fría, como el de agua caliente debe contener toda la información proporcionada por los cálculos realizados, y las mediciones pertinentes. La información con la que debe contar un plano de planta, tanto en su trazado de agua fría como de agua caliente son los siguientes: • Largo de los tramos (m.) • Llaves de jardín o de paso con su respectivo diámetro. • Materialidad del tramo (Cu, PVC, HDPE, etc.). • Diámetro de la cañería de todos los tramos de la red. • Sigla de los artefactos. 69 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule A continuación se presenta un ejemplo de un trazado de agua potable, con toda la información mencionada anteriormente. Ilustración 8: Plano de planta con información requerida. 70 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Si bien habrá notado que en el plano de planta presentado en la ilustración 8, hay una información que no aparece, probablemente se deba al grosor de la línea de trazado. La información que falta en el plano de de la ilustración antes mencionada son las llaves de paso, y el diámetro de éstas. En el caso anterior se dicho error corresponda a un tema netamente de dibujo técnico, pero como profesional no debe obviar esto por ningún motivo. Por esta razón la ilustración 9 muestra el detalle de un proyecto donde se aprecia claramente el detalle de las llaves de paso, y el diámetro correspondiente. Ilustración 9: Llaves de paso y su respectivo diámetro. 2.5.2.2 Planos isométricos. Todo proyecto de agua potable domiciliaria debe contar como se mencionó anteriormente, con su plano de planta de agua caliente y de agua fría, y con sus respectivos planos de isométricos. El término "isométrico " deriva del griego; "igual medida", y proviene del prefijo “isos” que significa “igual” y de la palabra “métrico” que expresa o significa "medida"; ya 71 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule que la escala de medición es la misma a lo largo de cada eje. Esta particularidad no se cumple en otras formas de proyección gráfica. Por ende, Isométrico se refiere a aquel dibujo tridimensional que se ha realizado con los ejes inclinados formando un ángulo de 30° con la horizontal. Ilustración 10: Fundamento dibujo isométrico. Una de las grandes ventajas del dibujo isométrico es que se puede realizar el dibujo de cualquier modelo sin utilizar ninguna escala especial, ya que las líneas paralelas a los ejes se toman en su verdadera magnitud. Así por ejemplo, el cubo cuando lo dibujamos en forma isométrica queda con todas sus aristas de igual medida. 2.5.2.3 Pasos (optativos) para la realización de una proyección en isométrico. A continuación se presenta una serie de puntos para la realización de una proyección de planos isométricos. Este procedimiento paso a paso se presenta de manera 72 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule optativa para el alumno, puesto que si el alumno tiene otro método 9 donde la realización y visualización del plano isométrico se le hace más fácil debería ser tan válida como los puntos mostrados a continuación. Pasos para realizar una proyección isométrica: 1. Mirar y analizar las vistas dadas y/o dibujadas. 2. Realizar un croquis mental, o si es necesario en papel a mano alzada, del cuerpo. 3. Analizar que vista en perspectiva del cuerpo (o plano) es más conveniente. 4. Realizar las líneas guías según ilustración 10. 5. Se recomienda empezar por los trazados más grandes y luego hacer los tramos más pequeños. 6. En caso de existir una planta superior, realizar la subida de manera vertical (eje Z), y continuar la planta de arriba formando un ángulo de 30° con la horizontal. 9 Algunas personas realizan el trazado de planta en papel, y luego giran el papel ocupando el mismo principio, tratando de que este quede en una posición de 30° con respecto a la horizontal. 73 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 2.5.2.4 Información planos isométricos. De la misma forma que los planos de planta de agua potable domiciliaria (agua fría y agua caliente) deben llevar una serie de información, los planos isométricos se ajustan al mismo principio. En este sentido, el listado de información que debe llevar un plano isométrico de instalación domiciliaria de agua potable son: • Largo de los tramos (m.) • Llaves de jardín o de paso con su respectivo diámetro. • Materialidad del tramo (Cu, PVC, HDPE, etc.). • Diámetro de la cañería de todos los tramos de la red. • Sigla de los artefactos. 2.5.3 Disposiciones de diseño. Tanto el Reglamento de Instalaciones Domiciliarias de Agua Potable y Alcantarillado, como la NCh2485Of2000, regulan el diseño de las instalaciones domiciliarias de agua potable, determinando diversas disposiciones que el proyectista debe conocer, y entender, puesto que el cumplimiento de éstas asegurará en parte la aprobación de un proyecto de instalación sanitarias domiciliaria por parte del prestador. Además, algunas de estas disposiciones vienen a facilitar la realización de cálculos en el desarrollo de la memoria de cálculo. 74 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Las tuberías de la instalación domiciliaria deben quedar dentro de los límites de la propiedad o contar con la servidumbre 10 respectiva. Ilustración 11: Plano de casa emplazado en terreno del propietario. 10 La servidumbre se presenta como un derecho real, recae sobre una cosa ajena (es imposible la servidumbre sobre cosa propia), es inseparable de la finca a la que pertenece, y consiste en la facultad de utilizar dicha cosa y de servirse de ella de una manera más o menos plena. 75 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule En el caso de la ilustración 11, como proyectista debe delimitarse solo a desarrollar la red de agua potable domiciliaria, dentro del terreno (delimitado en la imagen), o dentro de la servidumbre correspondiente, ya que ante cualquier problema legal, es aquí donde recae su responsabilidad. • Salvo justificación técnica en contrario, en las instalaciones de agua fría la tubería de cobre que alimenta un solo artefacto debe tener un diámetro mínimo de 13 mm o su diámetro hidráulicamente equivalente en otros materiales autorizados. Si alimenta más de un artefacto o un artefacto calentador, el diámetro mínimo en tubería de cobre debe ser de 19 mm o su diámetro hidráulicamente equivalente en materiales autorizados. La llave de paso en la tubería al artefacto calentador de agua debe tener el diámetro mínimo de 19 mm. Ilustración 12: Diámetros de cañería en función de los artefactos que alimenta 76 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Como se puede apreciar en la Ilustración 12 en el punto 9 empieza un tramo (círculo rojo) de la red que debe alimentar 3 artefactos (2 LC y 1 LP), como lo dice el punto tratado, el ser una cañería que alimenta a 2 o más artefactos, su diámetro mínimo será 19 mm. o su diámetro hidráulicamente equivalente en materiales autorizados. Luego de esto, la situación que se presentan son dos. Primero, existen 2 lavacopas independientes, es decir, cada cañería alimenta su propio artefacto, por esta razón como se aprecia en el circulo azul, ambas cañerías son de 13 mm. o 1/2" ya que son de cobre. En segundo lugar, luego de los dos lavacopas, viene un trayecto de cañería que solo alimenta a un lavaplatos (flecha negra), como este tramo alimenta solo un artefacto, su diámetro es de 13 mm. (diámetro mínimo). Ilustración 13: Calefón (K) de 19 mm. En la ilustración 13, se puede apreciar que el calefón tiene un diámetro mínimo de 19 mm. con su respectiva llave de paso. 77 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • En cada recinto donde se instalen artefactos sanitarios, se deben incluir como mínimo una llave de paso en la tubería para agua fría y otra llave de paso en la tubería para agua caliente, además de la llave de paso para el inodoro. El artefacto calentador debe contar con llaves de paso para el agua fría y para el agua caliente. Ilustración 14: Trazado de agua caliente En la ilustración 14, se muestra un trazado de agua caliente, que tiene como finalidad mostrar que el proyecto cuenta con dos sectores claramente definidos (baño y cocina), que deben estar correctamente sectorizados. 78 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Ilustración 15: Red de agua caliente sectorizada La ilustración 15 representa el plano isométrico de la red de agua caliente de la ilustración 14. Se ocupo una red de este tipo a modo de explicación, pues es necesario ver en detalle y con la mayor resolución lo que se quiere mostrar. Como bien se explicaba anteriormente, existen dos sectores claramente definidos, y que es necesario "sectorizar" según se explicaba en el punto a desarrollar. En círculo rojo, se aprecia claramente que existen dos llaves de paso, que permiten cortar el agua antes de que estas lleguen a los artefactos. Es importante recalcar que debe realizar esto tanto en el los trazados de agua fría como de agua caliente (lo mismo para los cálculos). 79 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • En las dependencias sanitarias de uso público o masivo, las instalaciones de agua potable no deben ser embutidas en muros o losas, pero, pueden ir cubiertas, debiendo quedar accesibles para su revisión y mantenimiento. • En industrias, laboratorios, hospitales, centros médicos y odontológicos y otros que manejen productos tóxicos, inmediatamente después de la llave de paso ubicada aguas abajo del medidor o medidor remarcador, la instalación de agua potable debe incluir una válvula antiretorno. • La instalación interior debe ser independiente de otras con suministro propio o particular. • Se debe proyectar un solo arranque domiciliario para predios o industrias con varios inmuebles en su interior a fin de que no existan interconexiones con varios arranques. No se deben interconectar sistemas o instalaciones interiores abastecidas por varios arranques en el mismo predio. A pesar que la proyección del arranque domiciliario no es competencias de los Ingenieros Constructores, es importante que tenga en consideración lo mencionado anteriormente. Ilustración 16: Arranque tipo en HDPE. 80 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Para el último artefacto, el caudal máximo probable se debe considerar igual al caudal instalado. Ilustración 17: Trazado isométrico de un ramal. En este caso, la ilustración 17 permite explicar los siguientes puntos: 1. En el tramo 9 - Lo, para efectos de cálculos el Q.M.P.: 8 (l/min). y el Qi: 8 (l/min). 2. Lo mismo ocurre para el tramo 8 - 9, que al alimentar solo un artefacto, para efectos de cálculos simplificado, tendrían los valores de Q.M.P.: 8 (l/min). y el Qi: 8 (l/min). 81 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Para los dos últimos artefactos de un tramo de ramal, el caudal máximo probable debe ser la suma de los caudales de ambos. Ilustración 18: Trazado isométrico de un ramal. La Ilustración 18 permite mostrar el punto antes mencionado, en este caso, el cálculo simplificado para el tramo 7 - 8 queda de la siguiente manera. 1. El tramo 7 - 8 se encuentra alimentando dos artefactos (Wc - Lo), el cálculo simplificado queda de la siguiente forma, Q.M.P.: 18 (l/min) y el Qi: 18 (l/min). 82 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • El caudal máximo probable de un tramo de ramal en que existen tres o más artefactos debe ser, como mínimo la suma de los dos de mayor consumo. Ilustración 19: Tramo isométrico agua fría, con 3 o más elementos. En la Ilustración 19, se puede apreciar un tramo (círculo azul), que se encuentra alimentando tres elementos. Según el punto en cuestión, el cálculo mínimo del gasto máximo probable para dicho tramo es: Artefacto Q.M.P. Tramo (L/min) Qi (L/min) L° - 8 WC 10 10 B° 15 15 Total 25 33 83 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Al tener los artefactos WC y B° los valores de Qi mayor (10 L/min y 15 L/min respectivamente), la suma de estos dos vienen a ser como mínimo el valor de Q.M.P. del tramo en cuestión. • Llaves de paso: 1. Las llaves de paso, se deben ubicar en lugares de fácil acceso, para así poder cortar el suministro de manera parcial, cuando exista algún problema con algún artefacto o se requiera de reparaciones, sin que ellos afecte el paso de agua a aquellos artefactos que no presenten fallas. 2. Como se mencionó anteriormente, es indispensable que las llaves de paso (entiéndase de agua caliente y fría) se ubiquen en toda sala de servicio (baño, cocina, etc.). Lo mismo ocurre con los artefactos sanitarios, como lavaplatos, lavatorios, lavaderos, máquinas lavadoras, etc., que deben llevar sus respectivas llaves de paso de agua fría y caliente de manera individual. La razón es que de esta manera los artefactos, quedan aislados de otras zonas húmedas, y de la misma manera podrán ser independizado si es necesario. 3. Las llaves de jardín deben ubicarse en ramales que sean independientes a los controlados por las llaves de paso de los baños, lavaplatos, lavaderos, u otros artefactos. Las llaves de paso deben estar en lugares visibles y accesibles. 84 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Ubicación de artefactos: Si usted está a cargo de un proyecto completo, desde su construcción, existen una serie de disposiciones que orientan al proyectista sobre la colocación de los artefactos sanitarios. 1. Como se mencionó anteriormente, una cañería de 13 mm. no puede surtir a más de un artefacto. 2. Los artefactos nunca deben estar a una distancia menor que 25 cm. uno de otro. 3. Los inodoros deben instalarse lo menos a la vista posible respecto de la puerta. 4. El bidet debe instalarse próximo al inodoro para hacer cómodo el uso sucesivo de ambos artefactos. 5. De ser posible, el lavatorio debe colocarse en la proximidad de una ventana para aprovechar la iluminación natural. 6. Se autoriza la colocación de calefón sobre el secador del lavaplatos, contemplando las normas de seguridad propias del uso de este artefacto. 7. No se permite la instalación de una llave de jardín en el tramo vertical de salida del medidor. Del mismo modo, se establece claramente que la llave de jardín debe quedar instalada fuera del nicho del medidor de agua potable. 85 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Ejemplo - Ejercicios - Preguntas • Ejemplo 1 A nuestra oficina nos llega el siguiente plano de arquitectura, al cual se nos solicita realizar, tanto el plano de planta, como el plano isométrico del proyecto, ya que posteriormente realizaremos todos los cálculos pertinentes. (Hasta el momento ya se han explicado cómo realizar la mayoría de los cálculos, para reforzar dichos conocimientos es bueno que los aplique en cada una de las instancias que se le presenten dentro de este texto.) Como se enmarca en el cuadrado rojo, en dicho sector se centran los artefactos que van a componer nuestra red de agua potable domiciliaria. 86 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Como orden lógico, primero realizamos nuestro plano de planta de agua fría, es importante que sepa que línea usar para el trazado, a pesar de que esta ya se explico en la página 56, en la mayoría de los trazados isométricos que se realizan por tierra o por radier, se utiliza la línea continua. Ahora procedemos a realizar el plano en planta de agua caliente, para poder realizar los planos isométricos pertinentes. El trazado de agua caliente, en el mismo caso del 87 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule agua fría, ya se ha explicado en la página 56, siendo generalmente utilizado cuando se realiza por tierra o por radier la línea segmentada. No olvide que en el trazado e isométrico de agua caliente solo se trazan aquellos artefactos que ocupen agua caliente. El plano de planta de agua caliente quedaría de la siguiente manera: Con esto, ya podemos realizar los planos isométricos tanto de agua potable fría y caliente. 88 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule El plano isométrico de agua fría en función del plano de planta proyectado anteriormente es Para finalizar, se desarrolla el isométrico de agua caliente, en función del plano de planta proyectado. 89 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Ejercicio 1 La empresa en la que se encuentra trabajando se ha adjudicado la construcción de un centro de rehabilitación, al cual es necesario realizarle el proyecto de agua potable domiciliario, por el momento el gerente de proyecto le ofrece un bono por $750.000 si realiza los cálculos de Qi, Q.M.P., Consumo máximo diario (C), Pérdida (K) y cálculo del medidor. Para el cálculo de consumo máximo diario, utilice los siguientes valores: 1. Número de usuario: 5 personas 2. Dotación considerada: 200 l/hab/día 3. Superficie de riego: 175,96 m2 R: Qi: 110 l/min; Q.M.P.: 44,37 l/min; C: 2,8 = 3,0 m3/día (No cumple con pérdida de carga en el medidor), C: 5 m3/día; K: 2,83; Medidor: 19 mm. (En función de lo aprendido, realice los diámetros de los trazados que según lo visto pueda determinar sin cálculos). 90 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule R: Plano de planta agua fría. R: Plano de planta agua caliente. R: Sin solución de isométricos de agua fría y caliente (comparar con compañeros). 91 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Ejercicio 2 Trabajando con boleta de honorarios para el SERVIU, se le solicita realizar el proyecto de agua potable domiciliaria para un tipo de viviendas que el gobierno pretende construir en la región del Maule. Al ser un gran Ingeniero Constructor, y gerenciar su empresa personal, decide por el momento solo realizar los cálculos de Qi, Q.M.P., C, K, y Diámetro del medidor, además de los pertinentes planos de planta e isométricos. 92 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Para el cálculo de consumo máximo diario, utilice los siguientes valores: 1. Número de usuario: 4 personas 2. Dotación considerada: 250 l/hab/día 3. Superficie de riego: 20 m2 R: Qi: 110 l/min; Q.M.P.: 44,37 l/min; C: Sin resultado; K: Sin resultado; Medidor: 19 mm. (En función de lo aprendido, realice los diámetros de los trazados que según lo visto pueda determinar sin cálculos). R: Plano de planta agua fría. 93 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule R: Plano Isométrico Agua fría. R: Plano de planta agua caliente e isométrico agua caliente, sin solución. Comparar con un compañero. • Ejercicio 3 Siguiendo la línea, como futuro Ingeniero Constructor y a medida que ha avanzado este texto, ha realizado todos los cálculos de la instalación sanitaria de agua potable domiciliaria de su hogar. El mandante (su padre o madre), le solicitan que realice los planos de la instalación, tanto de planta de agua fría y caliente, como sus correspondientes isométricos. 94 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Ejercicio 4 En la tabla a continuación, en el cuadro contiguo identifique a que corresponde la imagen o dibuje lo solicitado. Tubería agua fría por radier o tierra Lavaplatos Baño tina Tubería agua caliente por radier o tierra Termo Reducción Calefon Lavacopas Lavadero Urinario Lavatorio 95 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Preguntas ¿Qué tipo de líneas usaría para realizar un trazado de agua potable fría, y uno caliente bajo tierra?. ¿Qué es un plano isométrico?. ¿Cuánto debe ser la profundidad mínima de la red exterior, y por qué razón se toma este resguardo? (Investigar). A su juicio, considera un buen trabajo, que la red de agua potable domiciliario y la red de alcantarillado se crucen, o siga la misma línea de la red de agua potable domiciliaria. (Investigar). ¿Qué información debe llevar los planos de planta tanto de agua fría como de agua caliente?, ¿para los planos isométricos es la misma?. ¿Cuál es la pérdida máxima que debe se acepta entre el arranque y el medidor de agua potable?. Defina los conceptos de Qi, Q.M.P., K, C. Sin realizar cálculos, ¿qué condiciones dispone el RIDAA para poder determinar los diámetros de algunas cañerías?. Las llaves de paso, ¿dónde se deben ubicar?, ¿cada artefacto de debe llevar también una llave de paso sólo de agua fría?. ¿Cuál es la distancia mínima que debe existir entre dos artefactos colindantes?. 96 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule A continuación, identifique los errores que presenta el siguiente plano de planta de agua fría. A continuación, se presenta el plano isométrico de agua fría, del plano de planta mostrado en la pregunta anterior. De la misma forma, identifique los errores que trae el plano isométrico. 97 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 3 CAPÍTULO III: CÁLCULO DE PÉRDIDA DE CARGA EN CAÑERÍAS Y DIÁMETRO DE TUBERÍAS. Uno de los pasos finales es aprender a realizar los cálculos de pérdida de carga, velocidad y determinación de diámetro de cada uno de los tramos que componen nuestra red de agua potable domiciliaria. Cabe mencionar que hoy día existen planillas de excel que nos permiten realizar todos estos cálculos de manera más rápida y eficiente, pero es fundamental que como estudiante comprenda desde la base, los cálculos matemáticos que se deben realizar. Como se mencionó anteriormente, existen diversos métodos para poder realizar los cálculos pertinentes a nuestra red de agua potable domiciliaria, éstos son: • Cálculo de la pérdida de carga producida por una determinada pieza especial o accesorio, según método cinético. • Cálculo de la pérdida de carga de un accesorio determinado, por asignación de una pérdida por fricción a una longitud equivalente de tubería del mismo diámetro. (Más conocida y empleada) • Método simplificado de la longitud equivalente mediante el cual se asigna a la pérdida por accesorios en un tramo del sistema, un factor que aumenta la longitud real del tramo. A continuación se explicará paso a paso como realizar los cálculos en función del proyecto, y utilizando los métodos mencionados. Tome estos proyectos como ejemplos, y realícelos cambiando los trazados o los métodos. 98 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Ejemplo 1 Se nos presenta el siguiente proyecto de agua potable domiciliario. Material a utilizar: Cobre Tipo L (Los diámetros se explicarán en los capítulos posteriores). Una vez realizado el plano de planta de agua fría, procedemos a realizar el correspondiente isométrico de agua fría. 99 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Como estudiante, ya sabe cómo realizar todos los cálculos anteriores a la realización de la tabla para el cálculo de pérdida de carga y diámetro de las tuberías. De todas formas es necesario que comprenda que este apartado se centra solo en el desarrollo de esta tabla y que como estudiante, debe realizar y aplicar los conocimientos aprendidos durante el transcurso de este texto. De igual manera, los el resultado de los cálculos se presenta a continuación: R: Qi: 63 l/min; Q.M.P.: 30,22 l/min; C: 0,75 m3/día (consumo de 250 l/hab/día para 3 personas); K: 3,65 m.c.a.; J fundamental : 6,45 (Para presión inicial de 15 m.c.a.) ; Diámetro medidor: 13 mm. 100 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Como lo respaldan los cálculos, el diámetro de medidor a ocupar es de 13 mm. por lo que para desarrollar la tabla de cálculo de pérdida en cañerías y determinar los diámetros de esta, sabemos que podemos ocupar los 3 métodos existentes. • Cálculo de la pérdida de carga producida por una determinada pieza especial o accesorio, según método cinético. • Cálculo de la pérdida de carga de un accesorio determinado, por asignación de una pérdida por fricción a una longitud equivalente de tubería del mismo diámetro. • Método simplificado de la longitud equivalente mediante el cual se asigna a la pérdida por accesorios en un tramo del sistema, un factor que aumenta la longitud real del tramo. (Permitido ocupar este método en diámetro de hasta 19 mm.) En este caso ocuparemos el método simplificado de longitud equivalente. Tramo Qi Q.M.P φ L 1,5*L J 1,5*J*L COTA PI P.DISP PUNTO Antes de comenzar a realizar los cálculos pertinentes, es necesario que se familiarice con la tabla, en el sentido que comprenda cada una los ítem que es necesario completar. • Tramo: En esta columna se indican los tramos de tubería de la instalación. Por ejemplo, A-B, indica el tramo de la tubería incluido entre el punto A y B indicados en el esquema isométrico de la instalación. • Qi (Gasto Máximo Instalado). Es la suma de todos los gastos de los artefactos que hay desde el comienzo del tramo hasta el final de la instalación. A medida que avanza en el cuadro hacia abajo, se le va restando el gasto 101 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule instalado de los artefactos de los tramos anteriores, ya calculados, para conocer el gasto instalado solo de los artefactos que falta alimentar. • Q.M.P. (Gasto Máximo Probable): Este valor se determina a partir del Gasto Máximo Instalado, consignado en la columna anterior. Para esto, se puede utilizar el grafico o la fórmula 1. Recordemos que cuando el tramo alimento a un solo artefacto, el Q.M.P. se toma al Qi. • Ø Diámetro (mm) de la tubería del tramo: En esta columna se indica el diámetro en milímetros de la tubería. Esta elección inicial es por ensayo y error, por tanteo. Por eso, la experiencia del instalador es fundamental para que el proceso sea correcto. Para este tanteo se considera el diámetro mínimo que plantea el RIDAA y la NCh 2485 para más de un artefacto o 13 mm. para uno solo, según el tramo que se esté calculando. • L (Largo del tramo): Se indica la longitud del tramo en metros. • 1,5 x L (Longitud equivalente simplificado): Se considera un 50% adicional de la longitud real del tramo (que es lo mismo que multiplicar la longitud por 1,5), para tomar en cuenta las pérdidas ocasionadas por los fitting o llaves (también llamadas pérdidas singulares). • J (Pérdida de carga por 1 metro de cañería): Se obtiene del ábaco para cañerías de cobre y plástico. En este grafico o ábaco, se puede ubicar la pérdida de carga para 100 metros de cañería, según el diámetro de la cañería y el gasto máximo probable del tramo. El valor obtenido, entonces, se divide por 100 para obtener el valor de pérdida de carga por cada metro. Este valor es el que se coloca en este casillero. 102 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • J x 1,5 x L (Pérdida de carga en el tramo): Se obtiene multiplicando la pérdida de carga por metros (j), por la cantidad de metros del tramo (1,5 x L), es decir, multiplicando las dos columnas anteriores. • Acumulado: Pérdidas de cargas acumuladas hasta el momento. Es la suma de las pérdidas de carga de los tramos anteriores y el actual. Es decir, se suman los valores de la columna anterior calculados hasta el momento. Con este valor el instalador va observando cuánto se acerca el valor de esta columna con el resultado entregado por la ecuación fundamental (Explicado en el punto 2.4.3.2). Si el valor acumulado sobrepasa la perdida de carga determinada por la ecuación fundamental, significa que el artefacto más desfavorable recibirá menos de 4 m.c.a., lo que no está permitido. Entonces, habrá que aumentar el diámetro de cañería de alguno de los tramos, y reiniciar el cálculo desde ese punto. • Cota (H): Aquí se indican las cotas con sus signos correspondientes (si son más altas que la cota 0, se suman a las pérdidas de carga, si son más bajas que la cota 0, se restan a las pérdidas de carga). • Pi (Presión inicial): Aquí se indica la presión disponible con que se cuenta al inicio del tramo. En el caso del primer tramo, se anota la presión entregada por la compañía menos la pérdida de carga ocasionada por el medidor (J Map ). • P. disp. (Presión disponible): Es la presión disponible en el punto final de cada tramo, considerando las pérdidas de carga ocurridas hasta ese punto. Se obtiene restando al valor de la columna anterior (Pi), el valor de la pérdida de carga del tramo (J x 1,5 x L), y la pérdida ocasionada por cambios en las cotas, si hubiera. Es decir: P. Disp. = Pi – (J x 1,5 x L) – Cota Fórmula 11: Fórmula presión disponible. 103 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Pto. (Punto): En esta columna se indica el punto final del tramo, mediante la letra correspondiente. Como estudiante y futuro Ingeniero Constructor que se dedique a la proyección de este tipo de planos, es fundamental que sepa y entienda todo los puntos que componen la tabla en sí. Procedemos a realizar los cálculos pertinentes. Tramo Qi Q.M.P A-B 63 30,22 φ φ (int) V L 1,5*L J 19 19,94 1,61 1,05 1,58 0,18 1,5*J*L COTA PI P.DISP PUNTO 0,28 -0,8 11,35 11,87 B Qi: (20 + 10 + 10 + 8 + 15) L/min = 63 L/min. Q.M.P.: 30,22 L/min. φ: Al alimentar más de un artefacto ocuparemos cañerías de 19 mm. V: (21.221 * Q.M.P.) / D2 V: (21.221 * 30,22)/ (19,94) 2 V: 1,61 m/s L: (0,25 + 0,8) m = 1,05 m. L * 1,5: 1,05 x 1,5 = 1,58 m. Al ser tubería de cobre, ocuparemos la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para agua fría. J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753) 104 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule J: 676,745 x ((30,221,751/19,944,753) J: 0,18 m.c.a. El cálculo de J (1,5 x J x L) es sencillo, dando como resultado: 0,28 m.c.a. En este caso, el tramo A - B tiene una bajada de 0,8 m., como se mencionó en el punto 2.4.3.1 el agua al bajar por efecto de la gravedad, gana presión, por lo que la cota (-0,8),se resta a la pérdida de carga. La presión inicial en este caso corresponde a la presión que nos ofrece el prestador del servicio, menos la pérdida de carga en el medidor. Pi: 15 m.c.a. - 3,65 = 11,35 m.c.a. La presión disponible en el punto final de cada tramo, queda determinada por: P. Disp. = Pi – (J x 1,5 x L) – Cota P. Disp. = 11,35 – (0,28) + 0,8 P. Disp. = 11,87 m.c.a. Tramo Qi Q.M.P B-C 43 23,22 φ φ (int) V L 1,5*L J 19 19,94 1,24 6,55 9,83 0,11 1,5*J*L COTA PI P.DISP PUNTO 1,09 +1,4 11,87 9,38 C Qi: (10 + 10 + 8 + 15) L/min = 43 L/min. (Menos la llave de jardín) Q.M.P.: 23,22 L/min. φ: Al alimentar más de un artefacto ocuparemos cañerías de 19 mm. 105 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule V: (21,221 * Q.M.P.) / D2 V: (21,221 * 23,22)/ (19,94) 2 V: 1,24 m/s L: (4,75 + 1,40 + 0,40) m = 6,55 m. L * 1,5: 6,55 x 1,5 = 9,83 m. Al ser tubería de cobre, ocuparemos la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para agua fría. J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753) J: 676,745 x ((23,221,751/19,944,753) J: 0,11 m.c.a. El cálculo de J (1,5 x J x L) es sencillo, dando como resultado: 1,09 m.c.a. En este caso, el tramo B - C tiene una subida de 1,4 m., como se mencionó en el punto 2.4.3.1 el agua al tener que subir y vencer la fuerza de gravedad, pierde presión, por lo que la cota (1,4),se suma a la pérdida de carga. La presión inicial en este caso corresponde a la presión final con la que quedamos en el final del tramo A-B. Pi: 11,87 m.c.a. La presión disponible en el punto final del tramo B-C queda determinada por: P. Disp. = Pi – (J x 1,5 x L) – Cota P. Disp. = 11,87 – (1,09) - 1,4 106 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule P. Disp. =9,38 m.c.a. φ Tramo Qi Q.M.P C-D 43 23,22 φ (int) V L 1,5*L J 19 19,94 1,24 0,70 1,05 0,11 1,5*J*L COTA PI P.DISP PUNTO 0,12 0 9,38 9,27 D Qi: (10 + 10 + 8 + 15) L/min = 43 L/min. (Menos la llave de jardín) Q.M.P.: 23,22 L/min. φ: Al alimentar más de un artefacto ocuparemos cañerías de 19 mm. V: (21,221 * Q.M.P.) / D2 V: (21,221 * 23,22)/ (19,94) 2 V: 1,24 m/s L: 0,7 m. L * 1,5: 0,70 x 1,5 = 1,05 m. Al ser tubería de cobre, ocuparemos la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para agua fría. J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753) J: 676,745 x ((23,221,751/19,944,753) J: 0,11 m.c.a. El cálculo de J (1,5 x J x L) es sencillo, dando como resultado: 0,12 m.c.a. 107 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule En este caso, el tramo C - D no tiene cota ni de bajada ni de subida. La presión inicial en este caso corresponde a la presión final con la que quedamos en el final del tramo B-C. Pi: 9,38 m.c.a. La presión disponible en el punto final del tramo C-D, queda determinada por: P. Disp. = Pi – (J x 1,5 x L) – Cota P. Disp. = 9,38 – (0,11) - 0 P. Disp . =9,27 m.c.a. Tramo Qi Q.M.P D-E 28 17,28 φ φ (int) V L 1,5*L J 19 19,94 0,92 0,50 0,75 0,07 1,5*J*L COTA PI P.DISP PUNTO 0,05 0 9,38 9,27 E Qi: (10 + 10 + 8) L/min = 28 L/min. (Menos la llave de jardín y lavadero) Q.M.P.: 17,28 L/min. φ: Al alimentar más de un artefacto ocuparemos cañerías de 19 mm. V: (21,221 * Q.M.P.) / D2 V: (21,221 * 17,28)/ (19,94) 2 V: 0,92 m/s L: 0,50 m. L * 1,5: 0,50 x 1,5 = 0,75 m. 108 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Al ser tubería de cobre, ocuparemos la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para agua fría. J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753) J: 676,745 x ((17,281,751/19,944,753) J: 0,07 m.c.a. El cálculo de J (1,5 x J x L) es sencillo, dando como resultado: 0,05 m.c.a. En este caso, el tramo D-E no tiene cota ni de bajada ni de subida. La presión inicial en este caso corresponde a la presión final con la que quedamos en el final del tramo C-D. Pi: 9,27 m.c.a. La presión disponible en el punto final del tramo C-D, queda determinada por: P. Disp. = Pi – (J x 1,5 x L) – Cota P. Disp. = 9,27 – (0,05) - 0 P. Disp. = 9,22 m.c.a. 109 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule φ Tramo Qi Q.M.P E-F 18 12,74 φ (int) V L 1,5*L J 19 19,94 0,68 0,70 1,05 0,07 1,5*J*L COTA PI P.DISP PUNTO 0,05 0 9,38 9,27 F Qi: (10 + 8) L/min = 18 L/min. (Menos la llave de jardín, lavadero y baño lluvia) Q.M.P.: 12,74 L/min. φ: Al alimentar más de un artefacto ocuparemos cañerías de 19 mm. V: (21,221 * Q.M.P.) / D2 V: (21,221 * 12,74)/ (19,94) 2 V: 0,68 m/s L: 0,70 m. L * 1,5: 0,50 x 1,5 = 1,05 m. Al ser tubería de cobre, ocuparemos la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para agua fría. J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753) J: 676,745 x ((12,741,751/19,944,753) J: 0,04 m.c.a. El cálculo de J (1,5 x J x L) es sencillo, dando como resultado: 0,04 m.c.a. En este caso, el tramo E-F no tiene cota ni de bajada ni de subida. 110 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule La presión inicial en este caso corresponde a la presión final con la que quedamos en el final del tramo D-E. Pi: 9,22 m.c.a. La presión disponible en el punto final del tramo C-D, queda determinada por: P. Disp. = Pi – (J x 1,5 x L) – Cota P. Disp. = 9,22 – (0,04) - 0 P. Disp . = 9,18 m.c.a. Tramo Qi Q.M.P F-G 18 12,74 φ φ (int) V L 1,5*L J 13 13,84 0,68 0,90 1,35 0,08 1,5*J*L COTA PI P.DISP PUNTO 0,11 0,5 9,18 8,57 G Qi: (8) L/min = 8 L/min. (Menos la llave de jardín, lavadero, baño lluvia y WC) Q.M.P.: 7,29 L/min. φ: Al alimentar solo un artefacto ocuparemos cañerías de 13 mm. V: (21,221 * Q.M.P.) / D2 V: (21,221 * 7,29) / (13,84) 2 V: 0,81 m/s L: 0,90 m. L * 1,5: 0,90 x 1,5 = 1,35 m. 111 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Al ser tubería de cobre, ocuparemos la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para agua fría. J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753) J: 676,745 x ((7,291,751/13,844,753) J: 0,08 m.c.a. El cálculo de J (1,5 x J x L) es sencillo, dando como resultado: 0,11 m.c.a. En este caso, el tramo F - G tiene una subida de 0,5 m. correspondiente al artefacto, como se mencionó en el punto 2.4.3.1 el agua al tener que subir y vencer la fuerza de gravedad, pierde presión, por lo que la cota (0,5),se suma a la pérdida de carga. La presión inicial en este caso corresponde a la presión final con la que quedamos en el final del tramo E-F. Pi: 9,18 m.c.a. La presión disponible en el punto final del tramo C-D, queda determinada por: P. Disp. = Pi – (J x 1,5 x L) – Cota P. Disp. = 9,18 – (0,11) - 0,5 P. Disp. = 8,57 m.c.a. 112 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule φ Tramo Qi Q.M.P D-H 15 11,24 φ (int) V L 1,5*L J 13 13,84 1,25 6,20 9,30 0,08 1,5*J*L COTA PI P.DISP PUNTO 1,67 0,5 9,18 8,57 H Qi: (15) L/min = 15 L/min. (Solo lavadero) Q.M.P.: 11,24 L/min. φ: Al alimentar solo un artefacto ocuparemos cañerías de 13 mm. V: (21,221 * Q.M.P.) / D2 V: (21,221 * 11,24) / (13,84) 2 V: 1,25 m/s L: (3,75 + 2,45) m. = 6,20 m. L * 1,5: 6,20 x 1,5 = 9,30 m. Al ser tubería de cobre, ocuparemos la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para agua fría. J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753) J: 676,745 x ((11,241,751/13,844,753) J: 0,18 m.c.a. El cálculo de J (1,5 x J x L) es sencillo, dando como resultado: 1,67 m.c.a. En este caso, el tramo D-H no tiene cota ni de bajada ni de subida. 113 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Muy importante, la presión inicial en este caso corresponde a la presión final con la que quedamos en el final del tramo C-D. Es importante no cometer el error de seguir con la presión del último tramo calculado. Vea siempre la red en el plano isométrico, y realice los cálculos en función de este. Pi: 9,27 m.c.a. La presión disponible en el punto final del tramo C-D, queda determinada por: P. Disp. = Pi – (J x 1,5 x L) – Cota P. Disp. = 9,27 – (1,67) - 0 P. Disp . = 7,60 m.c.a. Tramo Qi Q.M.P H-I 15 11,24 φ φ (int) V L 1,5*L J 13 13,84 1,25 1,10 1,65 0,18 1,5*J*L COTA PI P.DISP PUNTO 1,67 0,9 9,18 8,57 I Qi: (15) L/min = 15 L/min. (Solo lavadero) Q.M.P.: 11,24 L/min. φ: Al alimentar solo un artefacto ocuparemos cañerías de 13 mm. V: (21,221 * Q.M.P.) / D2 V: (21,221 * 11,24) / (13,84) 2 V: 1,25 m/s L: (0,20 + 0,90) m. = 1,10 m. L * 1,5: 1,10 x 1,5 = 1,65 m. 114 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Al ser tubería de cobre, ocuparemos la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para agua fría. J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753) J: 676,745 x ((11,241,751/13,844,753) J: 0,18 m.c.a. El cálculo de J (1,5 x J x L) es sencillo, dando como resultado: 0,29 m.c.a. En este caso, el tramo H-I tiene una subida de 0,9 m. correspondiente al artefacto, como se mencionó en el punto 2.4.3.1 el agua al tener que subir y vencer la fuerza de gravedad, pierde presión, por lo que la cota (0,9), se suma a la pérdida de carga. La presión inicial en este caso corresponde a la presión final con la que quedamos en el final del tramo D-H. Pi: 7,63 m.c.a. La presión disponible en el punto final del tramo H-I, queda determinada por: P. Disp. = Pi – (J x 1,5 x L) – Cota P. Disp. = 7,63 – (0,29) - 0,90 P. Disp. = 6,44 m.c.a. Nota: Recuerde que este es un ejercicio a modo explicativo, la tabla debe quedar toda junta, mientras que el desarrollo debe realizarlo aparte. Conclusiones: Como se puede apreciar, la presión disponible en el último artefacto es superior a 4 m.c.a. en agua fría, dando como resultado 6,44 m.c.a.. Las velocidades de las cañerías no superan los 2,5 m/s (en el caso de la red 115 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule exterior), ni los 2,0 m/s (en el caso de la red interior). En el caso del cálculo de la Pérdida máxima de presión por roce disponible (J: ecuación fundamental), el valor que nos da es de 6,45 m.c.a., en el caso del ejercicio reciente nuestro resultado es 3,62 (Suma de valores de 1,5 x J x L). Preguntas en relación al ejercicio. Como alumno es se siente capaz de realizar el cálculo de agua caliente, si la respuesta es sí, ¿En qué punto y qué con qué presión iniciaría los cálculos?, si la respuesta es no, no se preocupe, el desarrollo completo se encuentra en el en el Anexo: Solucionario. De haber cambiado el método de cálculo de longitud equivalente simplificado, a longitud equivalente, ¿Qué deberíamos haber tenido en cuenta? A juicio suyo, ¿Por qué no se realizaron los cálculos de las cañerías de los artefactos?, por ejemplo: Tramo E-Bll o Tramo F-WC. ¿Afectan de alguna manera realizar los cálculos de pérdida de carga, velocidad, etc., en estos tramos?. 116 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Ejercicio 2 Un mandante llega a nuestra oficina ubicada en el último piso del edificio plaza de Talca, el mandante le solicita realizar el proyecto completo de una red de agua potable domiciliaria, para lo que le solicita que le realice una boleta de honorarios por $1.200.000 en el caso de realizar el trabajo. El mandate le comenta que ha escuchado hablar sobre el método de longitud equivalente, por lo que le solicita realizar la memoria de cálculo con dicho método, y además, le pide que le explique en qué consiste dicho método y que tablas necesita para poder realizar los cálculos pertinentes. Explicación método de longitud equivalente: 117 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 118 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Para poder ocupar este método, es necesario revisar la tabla "longitudes equivalentes a pérdidas singulares", que se encuentra en el anexo 1. Analice y familiarícese con dicha tabla, ya que como podrá ver existen distintos tipos de llaves de paso que es necesario comprender. Entre los tres tipos de llaves de paso más comunes encontramos: • Llave tipo globo: Este tipo de llaves es muy eficiente para regular o controlar el flujo conducido por una cañería, y son empleadas corrientemente en las instalaciones domiciliarias de agua potable, ya sea como llaves de paso para regular el caudal, o como llaves de salida. Las llaves tipo globo hacen pasar el agua por un recorrido sinuoso, lo que opone gran resistencia al paso del agua, incluso al estar completamente abierta. Esta característica la hace inapropiada cuando se requiere dar paso al agua con una mínima perdida de carga. • Llave tipo compuerta: En las llaves de compuerta el agua pasa directamente. Por esto, ofrecen poca resistencia al caudal y una mínima perdida de carga cuando se encuentra totalmente abierta. Por la forma en que está construida no se recomienda para regular el caudal, porque si el disco queda en una posición intermedia puede causar vibraciones o golpeteos. Por otra parte, al quedar en una posición intermedia, el disco de la llave está sujeto a una fuerte erosión debido al gran incremento de la velocidad del fluido en los bordes. Son eficientes, entonces, como llaves de paso que deben funcionar en dos posiciones solamente, o totalmente abiertas o totalmente cerradas. • Llave tipo bola: Esta tipología incorpora los últimos adelantos en materia de diseño. Están construidas para dar un servicio óptimo y perdurable. Dentro de sus principales características está el paso recto y completo del fluido, lo que no provoca turbulencias y permiten una mínima perdida de carga. Son de cierre rápido, para abrir y cerrar sólo basta ¼ de giro de la 119 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule manilla (la manilla indica la dirección del flujo). Requieren poco espacio para su instalación. Son durables, conservan sus condiciones aún después de miles de accionamientos, incluyendo aplicaciones críticas. Funcionan en cualquier posición de instalación. 120 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule En función del plano de planta de agua fría, el plano isométrico de agua fría correspondiente al proyecto sería Al igual que como el ejercicio anterior, usted a la altura de este texto ya debería saber calcular sin ningún problema todos los cálculos previos a la realización de la tabla de pérdida de carga en tuberías. De igual manera, los el resultado de los cálculos se presenta a continuación: R: Qi: 125 l/min; Q.M.P.: 48,45 l/min; C: 1,35 m3/día (consumo de 300 l/hab/día para 4 personas y un área de regadío de 15 m2); K: 3,38 m.c.a.; J fundamental : 10,56 (Para presión inicial de 17 m.c.a.) ; Diámetro medidor: 19 mm. 121 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Procedemos a realizar los cálculos con el método de longitud equivalente, recuerde tener a mano la tabla "longitudes equivalentes a pérdidas singulares" incluida en el anexo 1. φ Cu 25 26,04 1,52 1,24 0,55 Total 48,45 Equivalente 125 Interior Q.M.P Cañería MAP - 1 Qi J por fricción Piezom Cota étrica Artef. -0,80 0,00 Presión 17 Pto m.c.a. V m/s2 Nominal Tramo Longitud Material Gasto Max. 1,79 J T (JxL) 0,11 0,20 Perdida acum. 0,20 14,58 1 Qi: (50 + 12 + 15 + 8 + 15 + 10 + 15) L/min = 125 L/min. (Todos los artefactos) Q.M.P.: 48,45 L/min. φ: Al alimentar a más de un artefacto ocuparemos cañerías de 19 mm de cobre. φ final: 25 mm. V: (21,221 * Q.M.P.) / D2 V: (21,221 * 48,45) / (19,94) 2 V: 2,59 m/s (No cumple, ocupamos el diámetro inmediatamente superior). 114 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule V: (21,221 * Q.M.P.) / D2 V: (21,221 * 48,45) / (26,04) 2 V: 1,52 m/s (No cumple, ocupamos el diámetro inmediatamente superior). L (cañería): (0,80 + 0,44) m. = 1,24 m. L (Equivalente): Realizamos una tabla, colocando todos los fittings o piezas especiales que encontramos en el tramo. Diámetro Fitting Longitud Equivalente 19 mm. Codo radio 90° radio corto 0,55 Al ser tubería de cobre, ocuparemos la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para agua fría. J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753) J: 676,745 x ((30,621,751/19,944,753) J: 0,11 m.c.a. 114 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule El cálculo de J x L es sencillo, dando como resultado: 0,20 m.c.a. En este caso, el tramo MAP - 1 tiene una bajada de 0,8 m., como se mencionó en el punto 2.4.3.1 el agua al bajar por efecto de la gravedad, gana presión, por lo que la cota (-0,8),se resta a la pérdida de carga. 115 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule La presión inicial en este caso corresponde a la presión que nos ofrece el prestador del servicio, menos la pérdida de carga en el medidor. Pi: 17 m.c.a. - 2,8 m.c.a. = 14,2 m.c.a. La presión disponible en el punto final del tramo MAP-1, queda determinada por: P. Disp. = Pi – (J x L) – Cota P. Disp. = 14,2 – (0,20) + 0,8 P. Disp . = 14,80 m.c.a. φ Cu 19 19,94 1,56 8,41 1,39 Total 34,07 Equivalente 75 Interior Q.M.P Cañería 1-2 Qi J por fricción Piezom Cota étrica Artef. 0,80 0,00 Presión 17 Pto m.c.a. V m/s2 Nominal Tramo Longitud Material Gasto Max. 9,80 J T (JxL) 0,22 2,16 Perdida acum. 2,58 11,84 2 Qi: (12 + 15 + 8 + 15 + 10 + 15) L/min = 75 L/min. (Menos llave de paso) Q.M.P.: 34,07 L/min. 114 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule φ: Al alimentar a más de un artefacto ocuparemos cañerías de 19 mm de cobre. V: (21,221 * Q.M.P.) / D2 V: (21,221 * 29,22) / (19,94) 2 V: 1,82 m/s L (cañería): (7,61 + 0,8) m. = 8,41 m. L (Equivalente): Realizamos una tabla, colocando todos los fittings o piezas especiales que encontramos en el tramo. Como puede notar, solo anotamos los fittings que existen desde el comienzo del tramo y lo que hay en el medio, evitando incluir en los cálculos las piezas especiales del punto final. 115 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Diámetro Fitting Longitud Equivalente 19 mm. Tee de paso directo 0,29 19 mm. 2 codos de radio corto 2 x 0,55 = 1,1 Al ser tubería de cobre, ocuparemos la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para agua fría. J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753) J: 676,745 x ((34,071,751/19,944,753) J: 0,22 m.c.a. El cálculo de J x L es sencillo, dando como resultado: 2,16 m.c.a. El cálculo de pérdida acumulada corresponde a la pérdida del tramo (J x L) + la acumulada calculada anteriormente. J acumulada : (0,42 + 2,16) = 2,58 m.c.a. En este caso, el tramo 1-2 tiene una subida de 0,8 m. correspondiente a la subida de la cañería a nivel de radier, como se mencionó en el punto 2.4.3.1 el agua al tener que subir y vencer la fuerza de gravedad, pierde presión, por lo que la cota (0,8), se suma a la pérdida de carga. 116 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule La presión disponible en el punto final del tramo 1-2, queda determinada por: P. Disp. = Pi – (J x L) – Cota P. Disp. = 14,80 - (2,16) - 0,8 P. Disp . = 11,84 m.c.a. φ Cu 19 19,94 1,61 1,41 2,15 Total 30,22 Equivalente 63 Interior Q.M.P Cañería 2-3 Qi Cota étrica Artef. 0,00 0,00 Presión 17 Pto m.c.a. V m/s2 Nominal Tramo J por fricción Longitud Material Gasto Max. Piezom 3,56 J T (JxL) 0,18 0,64 Perdida acum. 2,76 11,00 3 Qi: (15 + 8 + 15 + 10 + 15) L/min = 63 L/min. (Menos llave de paso y lavadero) Q.M.P.: 30,22 L/min. 114 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule φ: Al alimentar a más de un artefacto ocuparemos cañerías de 19 mm de cobre. V: (21,221 * Q.M.P.) / D2 V: (21,221 * 25,05) / (19,94) 2 V: 1,61 m/s L (cañería): (1,41) m. = 1,41 m. L (Equivalente): Realizamos una tabla, colocando todos los fittings o piezas especiales que encontramos en el tramo. Como puede notar, solo anotamos los fittings que existen desde el comienzo del tramo y lo que hay en el medio, evitando incluir en los cálculos las piezas especiales del punto final. 115 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Diámetro Fitting Longitud Equivalente 19 mm. Tee de paso directo 0,29 19 mm. Válvula de ángulo 1,86 Al ser tubería de cobre, ocuparemos la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para agua fría. J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753) J: 676,745 x ((30,221,751/19,944,753) J: 0,18 m.c.a. El cálculo de J x L es sencillo, dando como resultado: 0,64 m.c.a. El cálculo de pérdida acumulada corresponde a la pérdida del tramo (J x L) + la acumulada calculada anteriormente. J acumulada : (0,18 + 2,58) = 2,76 m.c.a. En este caso, el tramo 2-3 no tiene cota ni de bajada ni de subida. La presión disponible en el punto final del tramo 2-3, queda determinada por: P. Disp. = Pi – (J x L) – Cota P. Disp. = 11,64 - (0,64) - 0 P. Disp. = 11,00 m.c.a. 116 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule φ Cu 19 19,94 1,61 1,42 2,15 Total 30,22 Equivalente 63 Interior Q.M.P Cañería 3-4 Qi J por fricción Cota étrica Artef. 0,00 0,00 Presión 17 Pto m.c.a. V m/s2 Nominal Tramo Longitud Material Gasto Max. Piezom 3,57 J T (JxL) 0,18 0,64 Perdida acum. 3,01 10,36 4 Qi: (15 + 8 + 15 + 10 + 15) L/min = 63 L/min. (Menos llave de paso y lavadero) Q.M.P.: 30,22 L/min. φ: Al alimentar a más de un artefacto ocuparemos cañerías de 19 mm de cobre. V: (21,221 * Q.M.P.) / D2 V: (21,221 * 30,22) / (19,94) 2 V: 1,61 m/s L (cañería): (0,19 + 0,27 + 0,29 + 0,67) m. = 1,42 m. L (Equivalente): Realizamos una tabla, colocando todos los fittings o piezas especiales que encontramos en el tramo. 114 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Como puede notar, solo anotamos los fittings que existen desde el comienzo del tramo y lo que hay en el medio, evitando incluir en los cálculos las piezas especiales del punto final. Diámetro Fitting Longitud Equivalente 19 mm. 4 Tee de paso directo 4 x 0,29 =1,16 19 mm. Válvula de ángulo 1,86 Al ser tubería de cobre, ocuparemos la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para agua fría. J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753) J: 676,745 x ((30,221,751/19,944,753) 115 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule J: 0,18 m.c.a. El cálculo de J x L es sencillo, dando como resultado: 0,64 m.c.a. El cálculo de pérdida acumulada corresponde a la pérdida del tramo (J x L) + la acumulada calculada anteriormente. J acumulada : (2,76 + 0,64) = 3,40 m.c.a. En este caso, el tramo 3-4 no tiene cota ni de bajada ni de subida. La presión disponible en el punto final del tramo 3-4, queda determinada por: P. Disp. = Pi – (J x L) – Cota P. Disp. = 11,00 - (0,64) - 0 P. Disp. = 10,36 m.c.a. 116 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule φ Cu 13 13,84 1,25 1,41 0,76 Total 11,24 Equivalente 15 Interior Q.M.P Cañería 4-5 Qi J por fricción Cota étrica Artef. 0,00 0,61 Presión 17 Pto m.c.a. V m/s2 Nominal Tramo Longitud Material Gasto Max. Piezom 2,17 J T (JxL) 0,18 0,39 Perdida acum. 3,40 10,66 5 Qi: (15) L/min = 15 L/min. (Solo baño lluvia) Q.M.P.: 11,24 L/min. φ: Al alimentar a sólo un artefacto ocuparemos cañerías de 13 mm de cobre. V: (21,221 * Q.M.P.) / D2 V: (21,221 * 11,24) / (13,84) 2 V: 1,25 m/s L (cañería): (0,80 + 0,61) m. = 1,41 m. L (Equivalente): Realizamos una tabla, colocando todos los fittings o piezas especiales que encontramos en el tramo. 114 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Como puede notar, solo anotamos los fittings que existen desde el comienzo del tramo y lo que hay en el medio, evitando incluir en los cálculos las piezas especiales del punto final. Diámetro Fitting Longitud Equivalente 13 mm. Tee de paso directo 0,20 13 mm. Codo 90º radio 0,20 13 mm. Codo 90º radio corto 0,36 Al ser tubería de cobre, ocuparemos la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para agua fría. J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753) J: 676,745 x ((11,241,751/13,844,753) J: 0,18 m.c.a. El cálculo de J x L es sencillo, dando como resultado: 0,39 m.c.a. 115 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule El cálculo de pérdida acumulada corresponde a la pérdida del tramo (J x L) + la acumulada calculada anteriormente. J acumulada : (3,40 + 0,39) = 3,79 m.c.a. En este caso, el tramo 4-5 tiene una subida de 0,61 m. correspondiente al artefacto, como se mencionó en el punto 2.4.3.1 el agua al tener que subir y vencer la fuerza de gravedad, pierde presión, por lo que la cota (0,61), se suma a la pérdida de carga. La presión disponible en el punto final del tramo 3-4, queda determinada por: P. Disp. = Pi – (J x L) – Cota P. Disp. = 10,36 - (0,39) - 0,61 P. Disp. = 9,36 m.c.a. Nota: Recuerde que este es un ejercicio a modo explicativo, la tabla debe quedar toda junta, mientras que el desarrollo debe realizarlo aparte. Conclusiones: Como se puede apreciar, la presión disponible en el último artefacto es superior a 4 m.c.a. en agua fría, dando como resultado 9,36 m.c.a.. Las velocidades de las cañerías no superan los 2,5 m/s, ya que se corrigió oportunamente (en el caso de la red exterior), ni los 2,0 m/s (en el caso de la red interior). En el caso del cálculo de la Pérdida máxima de presión por roce disponible (J: ecuación fundamental), el valor que nos da es de 10,56 m.c.a., en el caso del ejercicio desarrollado nuestro resultado correspondiente al J acumulado es de 3,79 m.c.a., lo que significa que teóricamente aun tenemos 6,77 m.c.a. que podemos perder, para que el artefacto más desfavorable tenga una pérdida de presión de 4 m.c.a. 116 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Preguntas en relación al ejercicio. Como alumno es se siente capaz de realizar el cálculo de agua caliente, si la respuesta es sí, ¿Qué valores ocuparía en el siguiente caso? Digamos que está realizando el tramo 2 - Lp, ¿Qué valor ocuparía en caso de estar ocupando el método de longitud equivalente?, De continuar con el ejercicio, ¿Qué valor ocuparía en el tramo 2 - 3?, ¿Al ya haber ocupado un valor para dicha pieza en el tramo 2 - Lp implica que no pueda ocupar otro valor para el tramo 2 - 3? Pista: Puede seguir el curso del agua según la tabla " Longitudes equivalentes a pérdidas singulares". Si la respuesta es no, no se preocupe, el desarrollo completo se encuentra en el Anexo: Solucionario. Como alumno, pudo darse cuenta de que no se realizaron los cálculos de los tramos de los artefactos ¿afecta en algo el resultado final de la presión final del último artefacto?. Compruebe el punto anterior realizando el ejercicio pasando por todos los artefactos. 117 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Si se cambiase las tuberías de Cu a PVC o HDPE, ¿qué valores cambiarían?, ¿Qué valores necesitaríamos para poder realizar los cálculos normalmente?. 118 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Ejercicios En función de lo aprendido, realice completamente todos los cálculos para los siguientes proyectos. R: Sin solución, compare con compañeros. • Ejercicio 1 119 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Ejercicio 2 120 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 121 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Ejercicio 3 122 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Ejercicio 4 • Ejercicio 5 Con los antecedentes que el mandante le ha solicitado sobre la instalación domiciliaria de su hogar, realice los cálculos de pérdida de carga en tuberías, y compruebe que efectivamente se cumpla la norma. Consejo: En caso de querer realizar más proyectos, entre a www.mercadopublico.cl y en la búsqueda de proyectos utilice palabras claves como "viviendas", "sede sociales", "agua potable", "agua potable domiciliaria", "casas", "ampliaciones", y términos por el estilo. Con la planta de arquitectura debería poder realizarlos sin problemas. 123 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 4 CAPÍTULO IV: MATERIALES Y COSTOS. En la parte domiciliaria, el Reglamento de Instalaciones Domiciliarias de Agua Potable y Alcantarillado ( RIDAA ), aprobado por D.S. MOP N°50/02, establece en su artículo 6° que los materiales, componentes, artefactos, equipos y sistemas utilizados en las instalaciones domiciliarias de los inmuebles, deberán cumplir con las normas chilenas oficiales vigentes al respecto o a falta de ellas, con las especificaciones técnicas que fije la Superintendencia por resolución fundada. La Superintendencia para estos efectos mantendrá un listado autorizado de materiales y componentes que se puedan utilizar en instalaciones domiciliarias de agua potable y alcantarillado (www.siss.cl). Entre los principales materiales utilizados en las instalaciones domiciliarias de agua potable tenemos. 4.1 Cobre (NCh951/1 - NCh396 - NCh2674). El cobre tiene una característica única entre los materiales utilizados para el transporte de agua potable: sus propiedades higiénicas pueden combatir e inhibir el crecimiento de bacterias. Esto ayuda a mantener el agua limpia y sana. Varias investigaciones han demostrado el beneficio del cobre y algunos hospitales han decidido instalar cañerías de cobre para su sistema de tuberías de agua para proteger la salud de sus pacientes. Además, el tubo de cobre puede liberar únicamente los iones de cobre en el agua que son necesarios para el metabolismo del cuerpo: el agua que bebemos y usamos no irá a contener aditivos, pigmentos, compuestos orgánicos volátiles u otros compuestos sintéticos. 124 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Entre las principales características están: Alta resistencia: Puede soportar extremos altos y bajos de temperatura y presión y puede ser expuesto a los rayos UV, temperatura y oxígeno de ambientes abiertos. Versátil: El tubo de cobre se utiliza en diversos servicios: agua potable, calefacción, gas, gases medicinales, sistemas de energía solar, extintores de incendios, sistemas de aire acondicionado. Él cumple con los requisitos de seguridad en una amplia gama de temperaturas y presiones sin paralelo. Economía de energía: Gracias a su excelente conductividad térmica, el cobre es el mejor material para el intercambio de calor (o fluidos fríos). Higiénico: Los tubos de cobre son materiales excelentes en el combate a la proliferación de gérmenes y bacterias. Reciclable: En los casos de demolición o renovación, los tubos de cobre pueden ser 100% reciclados sin pérdida de rendimiento. Saludable: El tubo está hecho de 99,90% de cobre y la composición no cambia con el tiempo; sin aditivos, compuestos orgánicos volátiles o pigmentos en el interior. Atractivo: Los tubos de cobre se pueden montar en el exterior de una pared y, gracias a su bella apariencia pueden ser explotados para realizar instalaciones a la vista en paredes hermosas. Versátil: Tubos de cobre y sus accesorios cumplen con los estándares internacionales. Están disponibles en todos los mercados y los componentes de un sistema de cañerías se pueden cambiar, independientemente del productor. 125 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule En el rubro de la construcción, se hablan de tres tipos de tuberías de cobre, estas son: 4.1.1 Tubería Tipo L La tubería de cobre tipo “L” se utiliza en sistemas para la conducción de gas LP y natural, agua fría, agua caliente y sistemas contra incendios. La identificación de esta tubería se realiza con grabado bajo relieve y tinta azul a lo largo del tubo. Es un tipo de tubería para usarse en instalaciones de fluidos a presión en condiciones más severas de servicio y seguridad que la tipo “M”. Por duración, en los ramales principales o columnas de agua caliente, se recomienda emplear tubería de cobre tipo “L” de mayor espesor que la tipo “M” dando mayor margen al desgaste por el rozamiento del agua, que es favorecido por la temperatura del fluido. Para instalaciones, en edificios y/o construcciones donde se requiera mayor presión de trabajo es recomendable la tubería tipo “L”. 4.1.2 Tubería tipo K La tubería tipo “K” se utiliza en sistemas para la conducción de gas LP y natural, aire comprimido, así como líneas hidráulicas. La identificación de esta tubería se realiza con grabado bajo relieve y tinta verde a lo largo del tubo. Por sus características se recomienda usar en instalaciones de tipo industrial, conduciendo líquidos y gases en condiciones más severas de presión y temperatura que los tipos M y L. 126 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 4.1.3 Tubería tipo M La tubería de cobre tipo “M” se utiliza en instalaciones hidráulicas para la conducción de agua fría y caliente en casa habitación, edificios y naves industriales, donde no se exceda de las presiones de trabajo a las que fue diseñada, así como, de las velocidades del fluido de 3 m/seg. La identificación de esta tubería se utiliza con grabado bajo relieve a tinta roja a lo largo del tubo. 4.2 Costos tuberías de cobre De manera resumida, y para que el alumno tenga una noción, se presenta a continuación una tabla con costos de algunos elementos de cobre. Tabla 11: Precios unitarios elementos de cobre DESCRIPCION CAÑERIA COBRE TIPO M 1" CAÑERIA COBRE TIPO M 3/4" CAÑERIA COBRE TIPO M 1/2" CAÑERIA COBRE TIPO L 1" CAÑERIA COBRE TIPO L 3/4" CAÑERIA COBRE TIPO L 1/2" TEE 1" x 1" x 1/2" TEE 1" x 3/4" x 1/2" CODOS 1" CODOS 1/2" CODO 3/4"X1/2" LLAVES DE PASO 1/2" UNIDAD Mt PRECIO UNITARIO $ 4.765 Mt $ 3.026 Mt Mt $ 1.903 $ 5.765 Mt $ 3.787 Mt Mt Mt C/U C/U C/U C/U $ 2.787 $ 1.596 $ 1.383 $ 665 $ 121 $ 350 $ 1.500 127 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 4.3 PVC o Policloruro de vinilo (NCh399 - NCh1721). La denominación de tuberías PVC proviene del policloruro de vinilo, que es un polímero termoplástico. “Termoplástico” implica que a temperatura ambiente los materiales presentan características más rígidas que cuando la temperatura es aumentada. El tipo de PVC utilizado principalmente utilizado en instalaciones domiciliarias es el PVC rígido. El PVC rígido se obtiene por la fusión y moldeo a temperatura adecuada de policloruro de vinilo con aditivos excepto plastificantes. Se obtiene un material que es resistente al impacto y estabilizado frente a la acción de la luz solar y efectos de la intemperie. Entre las principales aplicaciones están: INSTALACIONES DOMICILIARIAS DE AGUA POTABLE – RED INTERIOR – Tuberías para redes de agua fría. INSTALACIONES DOMICILIARIAS DE AGUA POTABLE – RED INTERIOR – Accesorios para tuberías. INSTALACIONES DOMICILIARIAS DE AGUA POTABLE – SISTEMA DE IMPULSIÓN – Planta elevadora de agua potable. 4.3.1 Conexión soldable. Los Tubos de PVC rígido para instalaciones hidráulicas en presión, son producidos en color celeste, de acuerdo a la norma NCh 399 y en diámetros de 20 a 50mm, con uniones soldables. Son los indicados para instalaciones embutidas permanentes. 128 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 4.3.2 Conexión roscable. Conjunto de accesorios fabricados a partir de tuberías Clase 10. Todas las conexiones presentan unión con goma Anger, utilizados en redes de distribución de agua potable o riego. 4.3.3 Características cuantitativas y/o cualitativas. Principales características Técnicas para Conexiones Soldables y Roscables: Bajo módulo de elasticidad. Elevada resistencia química. Baja rugosidad hidráulica, lo que se traduce en menores pérdidas de carga. Elevada resistencia mecánica. 129 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 4.4 Costos tuberías de cobre De manera resumida, y para que el alumno tenga una noción, se presenta a continuación una tabla con costos de algunos elementos de PVC. Tabla 12: Precios unitarios elementos de PVC DESCRIPCION PVC CLASE 10 25 mm PVC CLASE 16 20 mm PVC 32 mm PVC 50 mm Codo PVC-P 90° de 32 x 32 mm Cementar 25 mm 45° Codo PVC presión Tee PVC presión 20 x 20 x 20 mm. 1/2" 90° Curva PVC presión Copla PVC presión 20 x 20 mm Cementar Tee PVC presión 32 x 32 x 32 mm. Cementar 4.5 UNIDAD Mt Mt Mt Mt PRECIO UNITARIO $ 263 $ 190 $664 $ 1690 C/U C/U $ 234 $ 186 C/U C/U $ 122 $ 890 C/U $ 58 C/U $ 169 HDPE - Polietileno de alta densidad (NCh 398/1.Of2004) El polietileno de alta densidad (HDPE) es un material que se utiliza hoy también en el sector de la construcción. Básicamente, se aplica para la ejecución de redes de agua potable (fría y caliente) y gas, tanto en la distribución a nivel de urbanización como en redes interiores de casas y edificios. El HDPE en vivienda se utiliza principalmente para la canalización de fluidos. Donde más se observa, actualmente, es en las redes de distribución de agua potable, en reemplazo de las cañerías de cobre cuyo valor ha subido en los últimos años por el precio del metal. 130 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 4.5.1 Principales características La tubería de HDPE para conducción de agua potable se fabrica en con compuesto de polietileno de alta densidad, el cual puede ser PE-80 o PE-100 según la solicitud del cliente. La tubería se proporciona en color negro con cuatro franjas azules coextruidas, según norma NCh 398/1.Of 2004. Además, se puede proveer en diámetro exterior desde 90 a 250 mm y en las siguientes presiones nominales de trabajo: PN6-PN8-PN10-PN12,5-PN16 según la norma NCh 397. Of 77 y la norma ISO 4427:2007. La presentación es en rollos de 50, 100 y 150 mts. y tiras de 6 y 12 mts., todo esto según en diámetro de la tubería. Las tuberías están fabricadas con Polietileno de Alta Densidad (HDPE), negro de humo como pigmento y agente Ultravioleta, para lograr una mayor resistencia a los rayos UV. El Polietileno de Alta Densidad es un material termoplástico, que presenta las siguientes características generales: Resistente a las bajas temperaturas. Alta resistencia a la tensión; compresión, tracción. Baja densidad en comparación con metales u otros materiales. Impermeable , Inerte (al contenido), baja reactividad; No tóxico. El HDPE PE-100 en comparación con el HDPE PE-80 presenta una mayor Tensión de diseño en Kg/cm2. 131 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 4.6 Costos tuberías de HDPE. De manera resumida, y para que el alumno tenga una noción, se presenta a continuación una tabla con costos de algunos elementos de HDPE. : Tabla 13: Precios unitarios elementos de HDPE DESCRIPCION TUBERÍA HDPE 20 mm TUBERÍA HDPE 25 mm TUBERÍA HDPE 32 mm TUBERÍA HDPE 40 mm TUBERÍA HDPE 50 mm TUBERÍA HDPE 63 mm CODO 90° COMPRESIÓN HDPE 20 MM x 20 MM TEE COMPRESIÓN HDPE 25 x 25 x 25 CODO 90° TERMOFUSIÓN HDPE PE100 PN10 63 mm CODO 90° ELECTROFUSION HDPE PE100 PN16 20 mm COPLA COMPRESIÓN HDPE 25 mm TERMINAL HE COMPRESIÓN HDPE 20 x 1/2" UNIDAD Mt Mt Mt Mt Mt Mt PRECIO UNITARIO $ 824 $ 1.067 $ 1.600 $ 2.133 $ 3.247 $ 5.137 Mt $ 1.586 Mt $ 2.964 C/U $ 5.189 C/U $ 7.509 C/U $ 1.942 C/U $ 991 Preguntas • ¿Existe algún material o elementos que la Superintendencia de Servicios Sanitarios (SISS) tenga prohibido para el diseño de instalaciones domiciliarias de agua potable?. 132 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 5 CAPÍTULO V: REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE UN PROYECTO DE AGUA POTABLE. 5.1 Procedimiento para la ejecución de las Instalaciones Domiciliarias de Agua Potable. La tramitación administrativa correspondiente al proyecto y construcción de las Instalaciones Domiciliarias de Agua Potable y Alcantarillado (IDAA), contempla las siguientes etapas: • Otorgamiento de la Factibilidad de servicios. • Presentación del proyecto. • De la iniciación de obras. • Autorización de Conexión y Empalme. • Instalaciones de Agua Potable y de alcantarillado de aguas servidas. • Recepción de las instalaciones. 5.1.1 Otorgamiento de la Factibilidad de servicios sanitarios. Previo a la elaboración de un proyecto de instalación domiciliaria y/o de red pública, el peticionario deberá solicitar el Certificado de Factibilidad de dación de servicio de agua potable o de alcantarillado, según corresponda. Si el prestador no pudiere otorgar el servicio de manera inmediata por no disponer de la infraestructura necesaria, en la factibilidad deberá identificar las obras que requiere y el mínimo plazo técnicamente necesario para su construcción y puesta en servicio 133 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule y los demás antecedentes pertinentes, según el artículo 33 de la ley General de Servicios Sanitarios. Para el otorgamiento de la factibilidad de dación de servicios sanitarios, el peticionario deberá entregar la siguiente información: 1. Antecedentes del propietario: Nombre Domicilio Teléfono o fax Correo electrónico RUT Firma 2. Antecedentes del proyectista: Nombre Domicilio Teléfono o fax Correo electrónico RUT Firma 134 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 3. Antecedentes del inmueble: Calle y número. Población, comuna y ciudad. Croquis de ubicación. Datos del arranque y de la unión domiciliaria, en caso de existir. Datos de la fuente propia, en caso de existir. Terreno bajo cota de rasante o de solera, en caso de existir. 4. Datos del proyecto: Tipo y destino de la obra. Nº de edificaciones. Nº de pisos. Consumos estimados de agua potable en m3/día. Caudal de aguas servidas (UEH) y volumen máximo de descarga (m3/mes). Consumo estimado en m3/día para conexión provisional en caso de ser necesario. En caso de proyectos que cuenten con un sistema particular de abastecimiento de agua potable o disposición de aguas servidas, deberá adjuntarse una descripción general con indicación de la capacidad de esos sistemas en m3/día. 135 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule 5.2 Presentación del Proyecto La presentación y contenido del proyecto de Instalaciones Domiciliarias deberá cumplir con lo siguiente: 1. La Memoria y Especificaciones Técnicas deberán presentarse mecanografiados en papel y en forma adicional en archivos magnéticos, cuando hayan sido confeccionados en dicho medio. 2. Los Planos deberán cumplir con las siguientes pautas: El tamaño de los planos estará comprendido entre los formatos A-3 y A-0, conforme a las Normas NCh 13 y 494. Las escalas se seleccionarán entre las siguientes: - Planos de conjuntos o loteos: 1:100; 1:200; 1:250, 1:500 y 1:1000 - Planos de la propiedad, plantas de pisos: 1:50; 1:100; 1:200; 1:250; 1:500 - Planos de detalles y cortes: 1:1; 1:5; 1:10; 1:20; 1:25 ó 1:50 En general se usará la escala 1:100 para plantas de pisos. Cuando ésta no sea adecuada, se recurrirá a la más conveniente de las indicadas, de modo de obtener una buena presentación y máxima claridad en la interpretación de los planos. Para su confección se empleará poliéster translúcido con tinta indeleble negra. Deberá presentarse en forma que puedan plegarse en formatos de 210 mm. 136 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule de ancho por 297 mm. de alto con una tolerancia de ± 10 mm. Adicionalmente se presentarán en archivos magnéticos, cuando hayan sido confeccionados en por dicho medio. La carátula deberá ir ubicada en la esquina inferior derecha, debiendo plegarse el plano de manera que ésta quede siempre ubicada en primer plano, tanto en los proyectos de agua potable como en los de alcantarillado. El detalle será el establecido en el Anexo: Carátula. 5.3 Contenido del Proyecto. Los proyectos deberán contener memoria, planos y especificaciones técnicas como documentos independientes. Sin embargo, en aquellos que correspondan a viviendas hasta de dos pisos, con 75 UEH o menos y diámetro máximo de arranque y medidor de agua potable de 25 mm. y que no incluyan obras complementarias, tales como estanques, sistema de elevación u otros, se podrá establecer en el plano la memoria y especificaciones técnicas mínimas. Los proyectos no contemplados en esta excepción se califican como proyectos de envergadura. Se entenderá por Memoria, la exposición de los antecedentes, recursos, requerimientos, métodos de estudio y cálculo de las soluciones propuestas, la que deberá contener las bases técnicas que correspondan para el diseño de los proyectos de conformidad a lo establecido en este Reglamento: 1. Proyectos de agua potable: Número estimado de usuarios Dotaciones consideradas. Materiales utilizados. 137 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Cálculo de gastos instalados, probable y consumo máximo diario. Cálculo de presiones. Cálculo del medidor. Cálculo y características de obras y equipos especiales. Cálculo del consumo del período de punta Bases técnicas del sistema de riego, si lo hubiera. Los Planos, son la expresión gráfica del proyecto y su contenido determina la geometría completa de la obra. Junto con las especificaciones técnicas deben definir todos los requisitos necesarios para la construcción, los que constarán esencialmente de lo siguiente: • Plano de ubicación de la propiedad con sus dimensiones, referida a puntos de referencia (PR), fácilmente identificable, indicando el norte. • Planta de cada piso con indicación de cotas referidas al punto de la solera ubicado sobre la unión domiciliaria de alcantarillado (CS) a otro adecuado. • Ubicación y protección del medidor. • Si se precisa describir más detalladamente parte de las instalaciones domiciliarias de agua potable y alcantarillado (IDAA) se utilizarán cortes de detalle a escala adecuada. • Cuando sea necesario en los proyectos de envergadura deberá incluirse un esquema isométrico. • Las instalaciones de agua potable y alcantarillado deberán ir en planos separados. 138 Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule • Los proyectos de las instalaciones de agua fría y caliente podrán ir en un mismo plano, pero en plantas separadas. Las Especificaciones Técnicas representarán la expresión escrita de las condiciones del proyecto. Tendrán por objeto impartir las instrucciones técnicas sobre los procedimientos constructivos, los materiales que se emplearán, las tolerancias y pruebas que deberán cumplirse. 139
