INDICE

1.1 COMPONENTES DEL SISTEMA

1.2 CIFRAS DE CONSUMO DE AGUA FRIA Y CALIENTE.

1.3 CLCULO DE LA DEMANDA Y GASTOS DE OPERACIN

1.4 CLCULO DE UNIDADES DE CONSUMO..

1.5 CLCULO DE PERDIDA DE PRESIN

1.6 ELECCIN DE TUBERAS, PIEZAS ESPECIALES Y ACCESORIOS

1.7 REPRESENTACION ISOMTRICA DE LAS INSTALACIONES..

1.8 EQUIPOS DE BOMBEO, HIDRONEUMTICOS Y DE AGUA CALIENTE

DefinicinEs el conjunto de tinacos, tanques elevados, cisternas, tuberas y dems elementos necesarios para proporcionar agua fra, agua caliente, vapor en casos especficos, a los muebles sanitarios, hidrantes y dems servicios especiales de una edificacin.

Componentes- Tuberas- Conexiones- Tinacos- Tanques elevados- Cisternas- Vlvulas- Equipo de bombeo- Hidroneumtico- Muebles sanitarios- Hidrantes

Tanques y cisternas

De acuerdo con las NTC de Instalaciones Hidrulicas, las cisternas deben: ser suficientes para una dotacin de tres das. construirse de concreto reforzado (aditivo impermeabilizante integral, cemento tipo V). ser completamente impermeables. tener registros con cierre hermtico y sanitario. ubicarse a tres metros mnimo de cualquier tubera de aguas negras. lavarse y desinfectarse cuando menos cada seis meses. espesor mnimo de muros y losa de desplante: 20 centmetros.

Asimismo, los tinacos deben contar con tapas de cierre hermtico. lavarse y desinfectarse cuando menos cada seis meses. antes del codo de bajada debern tener un dispositivo para el desalojo del agua para lavado y mantenimiento. contar con una vlvula de control. contar con un jarro de aire con una altura mayor que el mximo nivel de agua en el tinaco. colocarse por l menos dos metros arriba del mueble sanitario ms alto. la tubera de distribucin deber ir a una altura paralela al piso de 30 centmetros para colocar un recipiente colector del agua de lavado del tinaco.

TuberasDe acuerdo con las NTC de Instalaciones Hidrulicas, las tuberas pueden ser de Cobre tipo M (NOM-W-17-1981) Fierro galvanizado (Tipo A,NOM-B-10-1981) PVC hidrulico (siempre que cumpla con las especificaciones de proyecto)Unin de tramos de tubera de cobre: soldadura de hilo y pasta fundente. Soldadura de estao nm. 50 (agua fra y columnas de doble ventilacin) Soldadura de estao nm. 95 (agua caliente)

Unin de tramos de tubera de fierro galvanizado con piezas especiales (por ejemplo: vlvulas de cobre, bronce, acero o cualquier otro material): aplicar compuesto especial o cinta de tefln.

Tuberas metlica enterradas: pintadas con pintura anticorrosiva y mnimo a 30 cm bajo el nivel de jardn a menos que se indique otra profundidad.

Otros materiales: debern estar protegidos contra la corrosin, impactos mecnicos y en su caso electrlisis.

Para tener el control de eficiencia de la tubera: realizar pruebas para determinar que el coeficiente de rugosidad n del material no ha cambiado.

Tuberas de agua caliente: una vez aprobadas, se debern recubrir con material aislante de calor con el espesor que el fabricante recomiende y garantice.

ConexionesLas caractersticas ms importantes que deben cumplir son: Uniones perfectamente hermticas sin remiendos de ninguna clase. Tendrn las dimensiones exactas para lograr uniones perfectas y sin fugas. Slo podrn ser soldadas, roscadas, termos fusionados o mixtos, de acuerdo al diseo especfico de cada conexin. En conexiones soldables, los tubos se cortarn con cortador de disco o segueta fina, se limpiarn perfectamente las rebabas y se aplicar la soldadura de manera uniforme para lograr hermeticidad.

Vlvulas

Las caractersticas ms importantes que deben cumplir son: Debern quedar localizadas en lugares accesibles para seccionar tramos de la red principal y secundaria que permitan su fcil operacin. Antes de conectar la vlvula, se revisar que sta no contenga materiales extraos en su interior. No debern quedar ahogadas en ningn elemento estructural. En vlvulas roscadas, la conexin que se introduzca en la misma deber contar con el mismo nmero de hilos por unidad de longitud. Se recomienda utilizar vlvulas de seccionamiento para delimitar tramos o zonas, y para proporcionar mantenimiento con fcil acceso, se recomienda tambin colocar stas cerca de los muebles sanitarios. Asimismo, se sugiere seccionar la red por entrepisos o por zonas, de acuerdo a la importancia y distribucin de los espacios dentro del inmueble.

PruebasSe realizarn para verificar si existen o no fugas en las uniones.La prueba hidrosttica se realizar en las tuberas de agua fra, caliente y retornos de agua caliente.

La prueba consiste en:

Introducir agua fra a presin en las tuberas correspondientes con ayuda de una bomba de mano o bomba de prueba, o bien por otros medios similares con los que se garantice la presin requerida (cuando la prueba se realice con ayuda de la bomba de prueba, en la tubera de descarga de dicha bomba se acoplar un manmetro). Las tuberas de agua fra, caliente y retorno de agua caliente se probarn a presiones promedio de 7 a 8 kg/cm (99.4 a 113.6 lb/pulg) (presiones mayores ocasionaran daos irreversibles a las cuerdas de las tuberas y a las partes interiores de las vlvulas). Una vez que se ha introducido el agua dentro de las tuberas, inclusive alcanzado la presin deseada, se deja un mnimo de 3 y un mximo de 5 horas para verificar si las conexiones y sellos estn en perfecto estado y la instalacin exenta de fallas que puedan ocasionar fugas.

Soportera

Los accesorios que sostengan las tuberas horizontales y verticales debern permitir las dilataciones, contracciones y el ajuste de las pendientes.

Tuberas verticales Separacin mxima entre elementos de soporte: 3.0 metros. Tipo de elementos de sujecin: abrazaderas de hierro. Sujetas a: columnas o trabes.

Tuberas horizontales en edificios con falso plafn. Separacin mxima entre elementos de soporte: Ver tabla siguiente. Tipo de elementos de sujecin: abrazaderas de hierro ancladas con taquetes expansores y tornillos u otro sistema que garantice la adecuada colocacin de los tubos. Sujetas a: trabes, viguetas o losas.

Separacin mxima entre elementos de sujecin en las tuberas horizontales.

Clasificacin de los sistemas de abastecimiento

Los sistemas de abastecimiento se clasifican en: Sistema de abastecimiento directo (de la red municipal con muebles a poca altura y suficiente presin de la red municipal. Presin mnima de 0.2 kg/cm en el punto ms alto de la instalacin). Sistema de abastecimiento a presin inducido por gravedad (distribucin a partir de tinacos localizados en las azoteas de las edificaciones).

Sistema de abastecimiento a presin inducido por bombeo (recomendable para garantizar la presin y gasto requeridos donde se utilizan muebles convencionales y de fluxmetro).

Sistema de abastecimiento combinado (requiere de un conjunto cisterna-tinaco que regula el abastecimiento del agua almacenada en la cisterna y la lleva al tinaco mediante bombeo para distribuirla posteriormente por gravedad a los muebles sanitarios).

DotacinEs la cantidad de agua que consume en promedio una persona durante un da para satisfacer sus necesidades.

De acuerdo al Reglamento de Construcciones para el Estado de Campeche, las dotaciones son:

Volmenes de regulacinConsiderar unidades mueble de cada mueble o centro de consumo de agua, tanto fra como caliente de acuerdo a la tabla 2.14 de las Normas Tcnicas Complementarias para Instalaciones para Diseo y Ejecucin de Obras e Instalaciones Hidrulicas.

Clculo: sumar unidades mueble a partir del punto ms alejado del punto de alimentacin para obtener consumos acumulados y calcular dimetro y prdidas.

Una unidad mueble (UM) es un factor que toma en consideracin la demanda de agua de varios tipos de accesorios o muebles sanitarios, usando como referencia un lavabo privado como 1 UM (el flujo de agua es de 0.063 litros/seg a 0.0945 litros/seg).

Presiones de trabajo

Un sistema de agua debe mantener una presin suficiente para superar cualquier prdida de presin debida a las prdidas por friccin, diferencias en elevacin y presin de trabajo en las salidas de los muebles sanitarios.Los valores mnimos de presin necesarios para muebles y accesorios de tipo estndar y los dimetros mnimos de alimentacin se presentan en la tabla 2.15 de las NTCIH. Se recomienda consultar los requerimientos particulares para cada accesorio con los fabricantes.

Clculo: partiendo del mueble ms desfavorable desde el punto de vista de ubicacin topogrfica y lejana del punto de alimentacin general, acumulando las prdidas de carga de tubera, vlvulas y piezas especiales. Cuando exista, el clculo debe iniciarse por la red de agua caliente.

Clculo de prdidas en vlvulas y piezas especiales: mtodo de longitudes de tubera recta equivalente, de acuerdo a las tablas 6.7, 6.8 y 6.9 de las Normas de Proyecto de ingeniera, tomo II del IMSS. A continuacin se presenta una tabla de longitudes equivalentes para algunos accesorios basada en las tablas mencionadas.

Diseo de instalaciones hidrulicas1. Tipo de sistema

Sistemas a presin inducidos por gravedad Presin mnima: 0.2 kg/cm (es decir, la diferencia entre el nivel inferior de la salida del tinaco y el nivel de la regadera inmediata inferior, ser de 2.0 metros ms las prdidas de presin por friccin). Diseo: se calculan las prdidas por friccin en cada tramo, cuidando que la carga disponible a la salida de todos los muebles tienda al valor de la carga de trabajo (elevacin piezomtrica elevacin del eje de la tubera) requerida por el mueble.

Sistemas a presin inducidos por bombeo Gasto mximo probable 13 l/seg equipo de bombeo con tanque hidroneumtico. Gasto mximo probable > 13 l/seg equipo de bombeo programado. Diseo: exclusivamente por velocidad, cumpliendo la velocidad recomendada para proyecto indicada en la siguiente tabla. La carga dinmica total a calcular ser la correspondiente al ramal del mueble ms desfavorable, entendindose por ste el ms alejado y el de mayor altura.

2. Prdidas de presin por friccin y prdidas de presin localesPara calcular las prdidas por friccin se utiliza la frmula de Manning:

La velocidad se puede calcular mediante la ecuacin de continuidad,Siendo

En el caso de tuberas circulares a tubo lleno:

Las prdidas por friccin para tuberas de cobre (tipo M), fierro galvanizado y cloruro de polivinilo (PVC), se calcularn con la siguiente frmula: h L s f = . Los valores del coeficiente n (Manning) se obtienen de la siguiente tabla.

Clculo de prdidas locales: utilizar el concepto de longitud equivalente, donde se considera que la conexin o accesorio produce una prdida de carga igual a la producida en una determinada longitud de tubo del mismo dimetro, lo que equivale a sustituir esas conexiones o accesorios por longitudes adicionales de tubo (ver tablas 6.7, 6.8 y 6.9 de las Normas de Proyecto de ingeniera, tomo II del IMSS).

3. Clculo de cisternasDe acuerdo con las NTC de Instalaciones Hidrulicas, las cisternas deben tener capacidad suficiente para una dotacin de tres das, es decir:

VolCisterna = Volumen demandado diario + ReservaVolCisterna = Volumen demandado diario + 2 Volumen demandado diarioVolCisterna = 3 Volumen demandado diario

Dnde:

Volumen demandado diario = No. de personas x dotacinEl No. de personas se calcula para casas-habitacin y edificios de departamentos de acuerdo a la tabla siguiente. La dotacin se asignar de acuerdo al tipo de construccin de la que se trate (vase tabla 2.13 de dotaciones de las NTCIH).

Nota importante: La altura total interior de la cisterna se debe incrementar un mnimo de 40 cm, considerando que debe haber un volumen muerto de 10 cm de altura en el lecho bajo y 30 cm de bordo libre sobre el nivel del agua para la libre operacin de flotadores y elementos de control.

4. Clculo hidrulico de la toma domiciliariaSe considera que el llenado de la cisterna debe hacerse en un perodo mximo de 12 horas, por tanto, basta dividir el volumen demandado diario de agua para servicios, obtenido a partir de la demanda, entre 43 200 segundos.

Carga disponible de la red municipal (valor usual): 10.0 m.c.a.Carga disponible en la salida del flotador: 3.0 m.c.a.

Gasto de la toma:

Las prdidas por friccin se calculan como se indica en el inciso 2. El dimetro inicial para calcular las prdidas por friccin estar dado por la siguiente expresin:

La velocidad se calcula como , donde A es el rea del tubo.

5. Clculo de tinacosLa capacidad del tinaco cuando se tiene cisterna, debe ser de slo a 1/3 de la demanda diaria.

6. Clculo hidrulico de la lnea de conduccin de la cisterna al tinacoEl gasto que habr de pasar por la lnea de conduccin de la cisterna al tinaco ser el gasto de bombeo el cual se obtendr con la siguiente expresin:

Donde Qmd es el gasto mximo diario, que se obtiene con la expresin: Qmd = Qm Kd , con Kd coeficiente de variacin diaria, cuyo valor promedio es = 1.2 Kd .Los coeficientes de variacin diaria u horaria indican que existen das y horas en las que el consumo de agua es mayor al promedio, de acuerdo al tipo de servicios, costumbres, clima, estacin del ao, cantidad y calidad del agua. Los valores promedio son:

Coeficiente de variacin diaria: = 1.2 d KCoeficiente de variacin horaria: = 1.5 h KCarga disponible en la salida del flotador del tinaco: 3.0 m.c.a.

7. Clculo de la potencia del motor de la bomba.La potencia del motor de la bomba se obtiene con la siguiente expresin:

donde: H = hes + hed + hf + hl + ht

La carga esttica de succin (hes) ser igual a la distancia vertical entre el eje de la bomba y el origen de la succin. Anlogamente, la carga esttica de descarga (hed) ser la distancia vertical entre el nivel superior del tinaco y el eje de la bomba. Para la carga de trabajo (ht) se recomienda tomar como valor promedio 1.0 m.c.a. Las prdidas por friccin y locales se calcularn como se indica en el inciso 2.

En relacin a la eficiencia del motor de la bomba , si sta se desconoce, se recomienda tomar el valor de 54.8 %.

8. Clculo hidrulico del sistema de distribucin de agua Determinar el gasto de diseo utilizando el mtodo de Hunter para cada tramo y su correspondiente gasto en lps de acuerdo a la tabla siguiente.

Revisar las velocidades de proyecto. La velocidad mnima en cualquier tramo ser de 0.70 m/seg y la mxima de 2.50 m/seg para evitar sedimentaciones, ruidos, vibraciones y golpes de ariete en las tuberas. De acuerdo al dimetro de la tubera se presenta la siguiente tabla de velocidades ptimas recomendadas.

Revisar las presiones de trabajo: de acuerdo con la tabla 2.15 de las NTCIH para cada uno de los muebles alimentados. Dimetros mnimos recomendados: para verificar y complementar el clculo del dimetro de las tuberas, se presentan a continuacin los dimetros mnimos de alimentacin de algunos muebles sanitarios. Si se conocen las especificaciones del fabricante, se debern utilizar los dimetros mnimos indicados en stas de acuerdo al tipo de mueble.

Seleccin de dimetros: dependiendo del tipo de sistema utilizado (por gravedad o por bombeo), se calcularn los dimetros de acuerdo a lo indicado en el inciso 1 y se seleccionarn los dimetros comerciales que mejor se ajusten.

9. Ejemplo de aplicacinEn la siguiente figura obtenida del Manual de Instalaciones del Ing. Sergio Zepeda se puede observar el clculo realizado para los dos tipos de sistema en una edificacin. Cabe hacer notar que las cargas disponibles (Hdisp) son adecuadas para los muebles que alimentan, por lo cual se considera correcto el diseo.

A continuacin se presentan la simbologa y algunos trminos comnmente utilizados en los planos de instalaciones hidrulicas.

REGLAMENTACIN UTILIZADA

El diseo de esta instalacin se realiz conforme a los lineamientos establecidos en el Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal y en las Normas de Diseo de Ingeniera del Instituto Mexicano del Seguro Social relativas a instalaciones hidrulicas. Asimismo, se siguieron las recomendaciones indicadas en el Manual de Instalaciones Hidrulica, Sanitaria, Gas, Aire comprimido y Vapor del Ing. Sergio Zepeda C.

DISEO DE LA RED HIDRULICAEl criterio de diseo utilizado es el de velocidad permisible, es decir, se cuida que las velocidades en todas las tuberas se encuentren dentro de los rangos permisibles para evitar el deterioro de las mismas.

A. CONSUMO HUMANO Y DE SERVICIOS.

Siguiendo lo que marca para habitacin residencial el Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal, aplicable tambin al Estado de Mxico, la dotacin mnima correspondiente es:

a) Las necesidades de riego se considerarn por separado a razn de 5 l/m2/da.b) Las necesidades generadas por empleados o trabajadores se considerarn por separado a razn de 100 l /trabajador/da.c) En lo referente a la capacidad del almacenamiento de agua para sistemas contra incendios deber observarse lo dispuesto en el artculo 122 de este Reglamento.B. FUENTE DE ABASTECIMIENTO.Agua potable de red municipal.

C. CISTERNA.C.1. Capacidad de la cisterna.Para la estimacin de la demanda diaria de agua potable, se requiere calcular el nmero de personas que requerirn el servicio, de acuerdo al nmero de recmaras:

Nmero de recmaras: 5Nmero de personas = (Nmero de recmaras x 2) +2Nmero de personas = 12

De lo anterior, el volumen demandado mnimo diario de agua potable se muestra en la siguiente tabla:

La capacidad de la cisterna para servicios est determinada por:Volumen total serv = 3500 lt/dia x 2 dia s= 7000 ltsVolumen total serv = 7.0 m3 como mnimo.

C.2. Dimensiones de la cisterna.

Considerando que la cisterna alojar el volumen de agua para servicios, se tendr un volumen total de:Volumen total serv = 7.00 m3

Las dimensiones propuestas para la cisterna son:Ancho = 2.2 mLongitud = 2.2 mAltura = 1.85 mSe debe tomar en cuenta la siguiente consideracin:La altura propuesta anterior considera un bordo libre de 0.30 m entre el nivel mximo del agua y la parte inferior de la losa de la cisterna, adems de 0.10 m de altura del agua que deben quedar siempre como volumen muerto en la cisterna.

C.3. Caudal (gasto).Caudal de la toma municipal.El gasto de la toma domiciliaria es:

La toma domiciliaria ser de tubera de cobre tipo M desde la va pblica hasta la cisterna.

D. CLCULO HIDRULICO DE LA TOMA DOMICILIARIA.Se considera una carga disponible en la red municipal de 10 m.c.a. (1.0 kg/cm2)

Para el clculo de las prdidas de carga debidas a la friccin, se utilizar la frmula de Manning:

donde:

v = velocidad del flujo en m/seg.n = coeficiente de rugosidad de Manning (adimensional)R = radio hidrulico en m.s = pendiente de friccin.

La velocidad se calcula con la ecuacin de continuidad:

donde: v = velocidad del flujo en m/seg.Q = gasto en m3/seg.A = rea hidrulica en m2.

La prdida de carga est dada por:

donde:

h f = prdida de carga en m.s = pendiente de friccin.L = longitud en m.

En la tabla siguiente se presenta el clculo hidrulico:

E. CARGA DINMICA TOTAL.Sistema hidroneumtico

La carga dinmica total est dada por:H=hes +hed +hf +ht+ht

h es = carga esttica de succin, en m.h ed = carga esttica de descarga, en m.h f = prdida por friccin, en m.h t = carga de trabajo, en m.

Los valores considerados son los siguientes:

h es = 2.15 mh ed = 7.9 - 0.20 = 7.70 m (Desnivel de descarga entre la bomba y el tinaco).h f = 55.66 mh t = 5.60 m

Por lo tanto, H = 2.15 + 7.70 + 55.66 + 5.60 +71.11 m

F. POTENCIA DEL MOTOR DE LA BOMBA.De acuerdo a la demanda de agua que debe satisfacer, se deber utilizar un tanque hidroneumtico con capacidad para 7 baos como mnimo y con una potencia de bomba de 1.5

G. DISTRIBUCIN.El sistema ser por hidroneumtico. Para el clculo del gasto demandado en cada tramo de tubera, se utilizar el mtodo de Hunter, es decir, el de unidades muebles, haciendo uso de las Normas para Diseo de Ingeniera del Instituto Mexicano del Seguro Social relativas a Instalaciones hidrulicas.Los muebles sanitarios a considerar, as como la valorizacin de unidades mueble y presin de salida de cada uno se presentan a continuacin.

H. CLCULO HIDRULICO DE LA SUCCIN.Para el clculo de los dimetros de la tubera, se considerar que sta es de cobre rgido tipo "M".

El dimetro interior de la tubera de succin de cobre rgido tipo "M" se muestra a continuacin:

A continuacin se presenta la tabla del clculo hidrulico de la succin haciendo uso del mtodo de Hunter (unidades mueble), utilizando las Normas para Diseo de Ingeniera del Instituto Mexicano del Seguro Social relativas a Instalaciones.

I. CLCULO HIDRULICO DE LA RED.Para el clculo de los dimetros de la tubera, se considerar que sta es de cobre rgido tipo "M".

A continuacin se presenta la tabla del clculo hidrulico del sistema de distribucin haciendo uso del mtodo de Hunter (unidades mueble) para la trayectoria de la lnea principal, utilizando las Normas para Diseo de Ingeniera del Instituto Mexicano del Seguro Social relativas a Instalaciones.