INFORME CONCEPTUAL DE DISEÑO DE REDES HIDROSANITARIAS DEL PROYECTO ESCUELA
DE BELLLAS ARTES
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA, SEDE BOGOTÁ
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INFORME CONCEPTUAL
DISEÑO HIDROSANITARIO Y PROTECCIÓN CONTRA INCENDIO
PROYECTO: DISEÑOS ARQUITECTÓNICOS Y TECNICOS
COMPLEMENTARIOS PARA LA INTERVENCIÓN DE RECUPERACIÓN Y CONSERVACIÓN PATRIMONIAL DEL
EDIFICIO 301 ESCUELA DE BELLAS ARTES DE UNAVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
BOGOTÁ, 2018
INFORME CONCEPTUAL DE DISEÑO DE REDES HIDROSANITARIAS Y DE PROTECCIÓN CONTRA
INCENDIO DEL PROYECTO ESCUELA DE BELLLAS ARTES
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TABLA DE CONTENIDO
1 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ..............................................................................................3
2. SUMINISTRO DE AGUA POTABLE GENERAL .........................................................................4
2.1. Demandas ...............................................................................................................................................................................5
2.2. VELOCIDADES ......................................................................................................................................................................6
2.3. PRESIONES ............................................................................................................................................................................6
2.4. PERDIDAS EN TUBERÍAS ...............................................................................................................................................6
2.5. CÁLCULO DE TANQUE DE ALMACENAMIENTO ................................................................................................9
3. DESAGUES DE AGUAS RESIDUALES GENERAL ....................................................................11
3.1. DEMANDAS ......................................................................................................................................................................... 11
3.2. VELOCIDADES ................................................................................................................................................................... 11
3.3. VELOCIDADES ................................................................................................................................................................... 12
4. DESAGUES DE AGUAS LLUVIAS ..........................................................................................13
DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ............................................................................................................................................. 13
INTENSIDAD DE DISEÑO ........................................................................................................................................................ 13
CAUDAL DE DISEÑO .................................................................................................................................................................. 14
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1 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
El Edificio de Bellas Artes se encuentra ubicado en la sede Bogotá de la Universidad Nacional de Colombia.
Consiste en un edificio de 2 pisos destinado a salones de clase y talleres y cuenta con un área de 2719 m2
El objetivo del proyecto es realizar la intervención para la adecuación del sistema hidráulico del proyecto,
de acuerdo al nuevo planteamiento arquitectónico y solucionando problemas actuales en el manejo de
aguas lluvias.
*Ubicación del proyecto.
Fuente: Google Earth.
Isométrico del proyecto
Los estudios se adelantarán de acuerdo con los lineamientos establecidos en: Código Colombiano de Fontanería NTC 1500 ICONTEC, REGLAMENTO TÉCNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BASICO (RAS 2000) Titulo D.
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2. SUMINISTRO DE AGUA POTABLE GENERAL
El sistema de suministro de agua para los aparatos sanitarios del proyecto estará compuesto por dos tipos de redes: Una red de agua potable y una red de agua de aprovechamiento de aguas lluvias y aguas grises.
El proyecto será alimentado por la red de agua potable de la universidad por medio de la acometida existente y validando el diámetro de ésta para las nuevas necesidades. El cuarto de bombas estará situado en el mismo lugar donde actualmente existe, proponiendo una renovación de los equipos de bombeo.
Se evaluará la capacidad de los tanques actuales y se planteará la adición de un nuevo esquema que permita la recolección de aguas lluvias y aguas grises y su aprovechamiento por medio de un tratamiento que involucra trampas de arena y clorinadores.
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Parámetros de diseño red de suministro de agua potable:
2.1. Demandas
Para el cálculo de las demandas de caudal en los aparatos se utilizará el método de Hunter modificado
(NTC 1500).
Figura 2.1: Tabla unidades de consumo por aparatos sanitarios (NTC 1500)
Una vez obtenido el número de unidades de Hunter que suministrará cada uno de los ramales de los que se compone el edificio, se obtiene según la curva de demanda – grafica de Hunter.
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2.2. VELOCIDADES
La velocidad mínima para garantizar arrastre de partículas o sedimentos es de 0.6 m/s. La velocidad máxima para evitar ruidos, erosión de la tubería y golpe de ariete es de 2.0 m/s para diámetros inferiores a 2.1/2” y de 2.5m/s para diámetros iguales o superiores. La velocidad se obtiene de la fórmula de continuidad:
Q = V x A, dónde: Q = caudal obtenido de la gráfica 1 A = Área interna de la tubería Se van probando distintos diámetros de tubería hasta conseguir aquel de área interior mínima con el cual la velocidad se encuentre dentro del rango permitido.
2.3. PRESIONES Las presiones mínimas en los aparatos están dadas por la siguiente tabla: Figura 2.4.1: Tabla de caudales y presiones mínimas para artefactos hidrosanitarios (NTC 1500)
La presión de agua en la red de distribución no debe exceder los 550 kPa. Donde se superen estos valores se deben instalar dispositivos reductores de presión. Donde sea necesaria una mayor presión de servicio se debe disponer de dispositivos reforzadores de presión para ese caso específico.
2.4. PERDIDAS EN TUBERÍAS
Para el cálculo de las pérdidas por fricción en las tuberías de suministro, se utiliza la fórmula de de "HAZEN WILLIAMS".
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Para el cálculo de presión en los extremos se utiliza la ecuación de " BERNOULLI".
EQUIPOS DE BOMBEO
AGUA FRÍA POTABLE (2 BOMBAS AL 100% )
PRESIÓN RESIDUAL 6,00 m
ALTURA ESTÁTICA 8,40 m
LONGITUD 89,27 m
PÉRDIDAS POR FRICCIÓN 8,93 m
CABEZA DINÁMICA TOTAL 23,33 m
33,16 PSI
CAUDAL POR BOMBA 2,00 LPS
31,70 gpm
POTENCIA POR BOMBA 0,95 HP
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AGUA FRÍA DE SERVICIOS (2 BOMBAS AL 50% )
PRESIÓN RESIDUAL 25,00 m
ALTURA ESTÁTICA 8,60 m
LONGITUD 65,00 m
PÉRDIDAS POR FRICCIÓN 6,50 m
CABEZA DINÁMICA TOTAL 40,10 m
57,00 PSI
CAUDAL POR BOMBA 4,00 LPS
63,40 gpm
POTENCIA POR BOMBA 3,25 HP
BOMBA DE TRATAMIENTO AGUA POTABLE (2 BOMBAS AL 50% )
PRESIÓN RESIDUAL 20,00 m
ALTURA ESTÁTICA 3,00 m
LONGITUD 9,00 m
PÉRDIDAS POR FRICCIÓN 0,90 m
CABEZA DINÁMICA TOTAL 23,90 m
33,97 PSI
CAUDAL POR BOMBA 1,00 LPS
15,85 gpm
POTENCIA POR BOMBA 0,48 HP
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2.5. CÁLCULO DE TANQUE DE ALMACENAMIENTO Para determinar el volumen del tanque de almacenamiento de agua potable, se analizó la
dotación de 50 litros /persona/día, recomendada por la NTC 1500, según el uso del edificio.
Teniendo en cuenta la población estimada para el proyecto, que es de 442 personas, y día de
almacenamiento, en la siguiente tabla se indica el volumen de almacenamiento requerido para
el proyecto.
El volumen de almacenamiento útil de 54 m3, del tanque de reserva, garantiza el
abastecimiento de agua potable, durante un 1 día de servicio. Se plantea dividir el consumo
total para el aprovechamiento de aguas lluvias y aguas grises.
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CÁLCULO TANQUES DE ALMACENAMIENTO
PARÁMETRO NORMA REFERENCIA
ÁREA DE SALONES(M2) 2583 USO UNIVERSIDAD/EDUCATIVO CLASIFICACIÓN NSR-10 I-3 NSR-10,TITULO: K,TABLA:2.2.1-1
DENSIDAD POBLACIONAL (M2*PERSONA) NSR-10,TITULO: K,TABLA:3.3-1
POBLACIÓN (PERSONAS) 442 INDICADA POR EL CLIENTE
DOTACIÓN (LTS/DÍA) 50 NTC 1500, TABLA 6
ALMACENAMIENTO AGUA POTABLE
T. ALMACENAMIENTO TOTAL 1 DIAS 22100 LTS
T. ALMACENAMIENTO TOTAL 1 DIAS 22 M3
T. ALMACENAMIENTO AP (40%) 9 M3
T. ALMACENAMIENTO AS (60%) 13 M3
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3. DESAGUES DE AGUAS RESIDUALES GENERAL
La red de alcantarillado de aguas residuales está compuesta por un sistema de colectores, cajas de inspección y pozos de inspección que transportan el agua proveniente de las baterías sanitarias y demás aparatos sanitario del proyecto hasta los pozos de inspección existentes alrededor del edificio. El edificio actualmente cuenta con un sistema de alcantarillado que entrega las aguas a un pozo existente,
el cual debe evaluarse para determinar si se requiere alguna adecuación o mejora y satisfaga las
necesidades del nuevo proyecto.
Parámetros de diseño red de desagües de aguas residuales:
3.1. DEMANDAS
Los diámetros de las tuberías se establecen según la siguiente tabla:
Figura 1.2.4: Carga máxima de unidades de Hunter y longitudes máximas de tubería (NTC 1500)
3.2. VELOCIDADES
La velocidad se debe mantener en un rango entre 0.6m/s y 5m/s de acuerdo a la NTC 1500. Para obtener la velocidad en la tubería se aplica la fórmula de Manning:
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Donde: n = Coeficiente de Manning (0.009 para tuberías de PVC) V = Velocidad media en la tubería R = Radio hidráulico (D/4 para tuberías circulares) S = Pendiente de la tubería.
3.3. VELOCIDADES Para el proyecto debe plantearse un sistema de tratamiento de aguas residuales provenientes de los talleres de pintura, ya que se arrojan al alcantarillado químicos como solventes y pinturas que no pueden ser arrojados directamente al sistema de alcantarillado del campus.
Este tratamiento puede consistir en sistemas de separación tipo trampas de grasa o algún otro tipo de sistema que debe ser determinado de acuerdo a las propiedades físico-químicas del agua vertida para que cumpla con los requerimientos de la resolución 631 de 2015.
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4. DESAGUES DE AGUAS LLUVIAS
DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
El diseño de aguas lluvias está compuesto por canales ubicados en cubierta, que a través de
tragantes recogen estas aguas y por medio de bajantes se entregan a cajas de inspección que se
ubican en la periferia del proyecto. Se plantea que estas aguas sean llevadas hasta el tanque de
almacenamiento de aguas lluvias y se le realice un tratamiento para que pueda ser aprovechada
en sanitarios y orinales.
INTENSIDAD DE DISEÑO
Para el cálculo de caudales de sistemas de aguas lluvias se considerará una intensidad de
precipitación obtenida a partir de las curvas de intensidad - frecuencia propia de la zona,
para un período de retorno mínimo de 15 años y una duración de 30 min.
Para el diseño de la red se calculó la intensidad de diseño, correspondiente al valor
encontrado, mediante el método Díaz-Granados y Vargas (1998), basado en
regionalización de estaciones de precipitación de la zona.
𝑰 = 𝑨 𝑻𝑩
𝒕𝑪
I = Intensidad de diseño en mm/hora
A, B, C = Constantes que dependen de la zona (Zona Andina A=30.4, B=0.19, C=0.65)
T = Tiempo de Retorno en Años (Según la RAS 2000-TITULO D, T=15 años).
t = Duración de la precipitación en horas (Según RAS 2000 Método SCS, t=0,6).
Al calcular la intensidad de diseño con los datos anteriores, se obtiene un valor de 70,80
mm/hora, se asumió una intensidad de diseño de 100 mm/hora, con el fin de tener
unfactor de seguridad, debido a el método de regionalización.
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CAUDAL DE DISEÑO
Para el cálculo de las características de las estructuras de drenaje tales como diámetro de
las tuberías, pendientes etc... se determinó el caudal de aguas lluvias mediante el método
racional, de esta forma se tiene:
• Haciendo la transformación de unidades, se puede averiguar el caudal
correspondiente a un metro cuadrado, el cual corresponde a: 0,0278 lt / seg-m2.
• El caudal total será el producto del área aferente del colector y del caudal unitario
hallado anteriormente.
AicQ =
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• Para el diseño del canal y las tuberías de drenaje de aguas lluvias se utiliza la
ecuación de Manning, bajo condiciones de flujo uniforme y si se requiere a tubo
lleno.
𝑄 =1
𝑛∗ 𝐴 ∗ 𝑅ℎ2/3 ∗ √𝑆
• La velocidad de flujo mínima requerida para los desagües pluviales es mayor que
la de los desagües sanitarios y se fija en un valor de: 0.75 m/s.