instalaciones_sanitarias_de_edificaciones_Ing_LUIS_CASTILLO_ANSELMI.pdf

INSTALACIONES SANITARIAS PARA EDIFICACIONES
-
pluvial, a la demanda de alimentos, al avance y desarrollo de la industria. Así por ejemplo el
riego representa alrededor del 40% en los Estados Unidos y el 30% en Europa, mientras que la
cuota para la Industria sube bruscamente a un 85% en Bélgica y Finlandia, En docenas de países
en desarrollo, la cuota ocupada por la industria es menor que un 5%.
Cada uno de estos usos del agua es tan importante que deben analizarse considerando los
factores de cantidad, calidad, continuidad, costo y sobre todo disponibilidad, sin descuidar los
aspectos de preservación y conservación de los recursos hídricos.
AGUA PARA CONSUMO HUMANO O DOMESTICO
El término "consumo humano'; tiene su origen con la aparición del hombre ya que uno de los
elementos principales para su existencia fue el agua como alimento y medio de aseo. Cuando
el hombre decide vivir en grupo y bajo techo aparecen otras actividades como la preparación
de alimentos, lavado de ropa y utensilios, construcción, etc., apareciendo el termina"domestico"
Actualmente se utiliza el término consumo humano para referirse al agua con la calidad
necesaria para ser consumida como bebida y para preparación de alimentos. Sin embargo el
crecimiento y la evolución de las poblaciones y ciudades con sus industrias, actividades agrícolas
modernas, etc. ha hecho que para suministrar el agua a las edificaciones, se deba pensar en
varios aspectos como calidad, cantidad, cobertura, continuidad, costo y disponibilidad, a fin
de proyectar y construir los sistemas que garanticen un servicio adecuado. Si bien todos estos
parámetros tienen importancia y deben cumplirse para considerar que el servicio es eficiente,
el aspecto de calidad es fundamental, debiendo cumplir con las Normas de Calidad vigentes
sobre todo lo relacionado con la calidad Bacteriológica.
ACONDICIONAMIENTO DE LA CALIDAD
Si el agua potable para una edificación es entregada por una Empresa Prestadora de Servicios,
la responsabilidad de su calidad es de esta Empresa, pero cuando la edificación debe contar con
fuente propia, la responsabilidad de la calidad es del propietario. La Empresa o el propietario
están sujetos al control de calidad por la Autoridad competente.
Tanto la Empresa Prestadora como el propietario a través del proyectista, deberá preocuparse
de verificar la calidad del agua con los análisis físico químico y bacteriológico de la fuente y de
ser necesario realizar el tratamiento adecuado de acuerdo a las normas vigentes para cumplir
con las Normas de calidad de agua vigentes en el País.
Cuando se trata de agua para consumo industrial el proyectista deberá obtener la información
de la calidad de agua que necesita la Industria en particular a fin de considerar, de ser necesario,
los procesos de tratamiento que acondicionen el agua a las necesidades de la Industria.
REQUERIMIENTOS
Las diferentes actividades que el hombre realiza en las edificaciones generan un requerimiento
de agua de acuerdo a la actividad y uso. Este requerimiento se refleja en la llamada dotación.
• , . Editorial Macro

INGENIERíA Y GESTIÓN Abastecimiento de agua para Edificaciones
La dotación de agua para una edificación está relacionada con tres parámetros: la cantidad de
agua expresada en unidades de volumen; el tipo de usuario expresado en habitantes, área u
otra unidad y el tiempo en el cual es consumida esa cantidad de agua. Las dotaciones mínimas
están establecidas en las normas de diseño vigentes.
Los habitantes de una edificación consumen una cantidad de agua en un tiempo determinado
que por razones de repetición de hábitos se considera un día. A este concepto se denomina
consumo diario.
Como el consumo es variable durante el día debido a que el agua se utiliza en cantidades
variables en diferentes momentos se establece el concepto de demanda y demanda máxima
cuando esta es la mayor. Si esta demanda la relacionamos con la simultaneidad de uso de los
aparatos sanitarios, establecemos el concepto de máxima demanda simultánea.
os conceptos anteriores se refieren al consumo domestico, sin embargo cuando se proyecta
instalaciones de uso industrial, o de uso especial, será necesario obtener la información del
consumo directamente de los expertos en los procesos industriales que se llevaran a cabo en la
industria en particular o de los especialistas en el caso de otras actividades especiales.
SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA UTILIZADOS EN EDIFICACIONES
El objetivo y la función de un sistema de abastecimiento de agua para una edificación es
suministrar al usuario agua de buena calidad apta para consumo humano u otros usos, en
cantidad suficiente, con una presión adecuada y durante las 24 horas del día a través de los
aparatos sanitarios, artefactos y equipos conectados a los puntos de salida necesarios.
Para lograr el objetivo será necesario estudiar las características de la edificación y sus
requerimientos y plantear el sistema más eficiente y económico.
A continuación se exponen los sistemas de abastecimiento de agua más usuales cuyo uso
dependerá de las características de la edificación y de la fuente de agua, ya sea la red pública o
fuente propia, de los cuales se podrá escoger el más conveniente, eficiente y económico para
cada caso.
Al presentar cada uno de los sistemas estableceremos las condiciones en que puede ser
utilizado, los componentes o elementos de que consta y las ventajas y desventajas que tienen
cada uno de ellos.
Más adelante se mostrará el método de dimensionamiento y cálculo para cada uno de los
elementos que forman parte de los diferentes sistemas.
SISTEMA DIRECTO
•
Llamado así porque el agua potable es utilizada directamente del sistema público, previa
factibilidad otorgada por la Empresa o ente administrador, o de la fuente propia con la presión
y el caudal necesarios. Esto significa que para optar por este sistema, deberá verificarse que se
cumplan las dos condiciones (caudal y presión necesarias), durante las 24 horas del día.

•
-
El sistema propiamente dicho consta de una red de distribución que se inicia en la conexión
domiciliaria, en el límite propiedad y termina en cada uno de los puntos de salida instalados
para conectar los aparatos sanitarios o artefactos y equipos con necesidad de agua. Ver figura
NO.01
Para el caso de utilizar la red pública de la ciudad el nexo entre esta y la red de distribución
mencionada es una conexión domiciliaria que incluye generalmente un sistema de micro
medición y que es administrada por el concesionario.
Ventajas:
• No hay contacto del agua con el medio ambiente, no existiendo por lo tanto puntos de
posible contaminación.
• Bajo costo inicial y de operación y mantenimiento.
• No utiliza equipos
• Está supeditado a la calidad, continuidad y presión del sistema público.
SISTEMA TANQUE ELEVADO
Si no se cumplen las dos condiciones para utilizar el sistema directo, es decir si la red pública no
garantiza el caudal y presión necesarias para que un sistema directo funcione correctamente
durante las 24 horas del día, es necesario recurrir a otro sistema que permita se cumplan con las
condiciones para un eficiente servicio.
Normalmente los sistemas públicos de abastecimiento de agua potable están diseñados con
la capacidad y caudal para cubrir las demandas de la ciudad incluyendo su expansión; y con
presiones máximas y mínimas y variables entre horas de máxima y mínima demanda.
Una alternativa es utilizar un tanque elevado con capacidad para el1 00% del consumo diario y
en una cota que permita dar la presión o carga suficiente para el sistema. Para ello será necesario
verificar que la presión en la red pública por lo menos en las horas de mínimo consumo sea
suficiente para permitir el llenado del tanque y cuyo volumen se pueda utilizar en las horas de
máximo consumo.
Este sistema consta básicamente de una tubería de alimentación que se inicia en la conexión
domiciliaria y que termina en el tanque elevado, permitiendo su llenado; un tanque elevado
con la capacidad y altura referidos anteriormente y una red de distribución que se inicia en
el tanque elevado y termina en cada una de las salidas de agua para conectar los aparatos
sanitarios, artefactos o equipos con necesidad de agua. Ver figura No. 02
Por lo general las horas de mínimo consumo son entre 12.00 m y las 05.00, durante las que debe
llenarse el tanque elevado.
• ,;_ Editorial Macro

INGENIERíA YGESTIÓN Abastecimiento de agua para Edificaciones *;I.'J
• PRESION MINIMA
: EN LA RED
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I I
~RED DE
I DISTRIBUCION
~-~-----?
I
//////..0.///////////////////////////1'/////////////////////////////////
r-·-~ ---1
/ MEDIDOR
/
~ FIG.
'<ED PUBLICA
ESQUEMA DEL SISTEMA DIRECTO
S"
•
Editorial Macro -ti-

---
• PRESION MINIIAA
r
bt
EN LA RED
TANOUE
ELEVADO
_
. .
J r
I
I
I I
I ~-+._.~
I I
I
I
I
I
~-+-~
I
I
~ooc
~TUB. DE
ALIMENTACION DISTRIBUCION
I ~-T-'~
I
I
I
I I
I ~ . - .1. 1.1. ~
I
r·- ~=/////
/
j///////////////////////
/
////////
/
////////////////
/ . MEDIDOR
. /
4' FIG. 2
RED PUBLICA
ESQUEMA DEL SISTEMA INDIRECTO - TANQUE ELEVADO
*4'. Editorial Macro

Ventajas:
• Garantiza el volumen y la presión para el sistema
• No es necesario uso de equipos de elevación
Desventajas:
• Tiene un punto de contacto del agua con el medo ambiente posibilitando su contaminación,
siendo necesario limpieza y desinfección periódica.
• Mayor costo inicial que el sistema directo
• Mayor costo de operación y mantenimiento.
SISTEMA CISTERNA-TANQUE ELEVADO
Si el sistema público de abastecimiento de agua potable no satisface la presión necesaria para
un sistema directo o para llenar un tanque elevado en las horas de mínimo consumo, será
necesario crear las condiciones para que el sistema de la edificación funcione eficientemente.
Ello obliga a utilizar un sistema que considere un depósito de almacenamiento en la parte
inferior de la edificación, llamada comúnmente cisterna, el que se llena con la presión de la
red pública y un tanque elevado para dar la carga o presión necesaria al sistema y regular el
consumo.
Este sistema está conformado por una tubería de alimentación que se inicia en la conexión
domiciliaria y termina en la cisterna yque conduceel caudal necesario para llenarla generalmente
en las horas de mínimo consumo; una cisterna de almacenamiento con una capacidad mínima,
de acuerdo a la norma vigente, equivalente al 75% del consumo diario; un equipo de bombeo
para elevar el agua de la cisterna al tanque elevado a través de una tubería de succión y una de
impulsión o elevación; un tanque elevado con una capacidad mínima equivalente a un tercio
del consumo diario y una red de distribución que se inicia en el tanque elevado y termina en
cada uno de los puntos de salida para conectar los aparatos sanitarios, artefactos y equipos con
necesidad de agua. Ver figura No. 03.
Ventajas:
• Mantiene un volumen de almacenamiento y regulación que permite una cierta
independencia del sistema público.
• Las condiciones de caudal y presión se cumplen constantemente
~------------------------------------------------------------------~ .
Desventajas:
• Tiene dos puntos de contacto con el ambiente posibilitando contaminación
• Mayor costo inicial y de operación y mantenimiento.
Editorial Macro W'¡M

•
---
r~ANOUE
ELEVADO
I
I
I
I
I
I
I
i
I
J
~TUB. DE
. IMPULSION
I
i
I
I
I
~ ELECTROBOMBA
I
I
.1. ~ .1. I
I
I
I
I
.1. f .1. I
I
rRED DE
DISTRIBUCION
.1. t.1. l
i
!
I
.1. 1.1
• I
,.,..-.J.~//'!(/.(~~ ~/////////////////////////////////////
./ MEDIDOR % . 'l
/ % 1CISTERNA %
./ ./
. /' /'
/ ////////////
4
RED PUBLICA
FIG. 3
ESQUEMA DEL SISTEMA INDIRECTO
CISTERNA - TANQUE ELEVADO

SISTEMA CISTERNA-EQUIPO DE PRESURIZACIÓN
Cuando por razones de carácter arquitectónico o de requerir presiones de salida mayores a las
que se puedan conseguir con un tanque elevado adecuado a la volumétrica de la edificación,
será necesario obviar el tanque elevado y utilizar un equipo de presurización que suministre el
caudal y presión adecuadas al sistema.
Este sistema estará conformado por una tubería de alimentación de la conexión domiciliaria
a la cisterna; una cisterna de almacenamiento con capacidad mínima equivalente al 100% del
consumo diario; un equipo de presurización que suministrará el caudal y presión al sistema a
través de una tubería de succión y una red de distribución que se inicia en el equipo y termina
en cada uno de los puntos de salida para conectar los aparatos sanitarios, artefactos o equipos
con necesidad de agua potable. Ver figura NO.04
Ventajas:
Mantiene un volumen de almacenamiento que le da cierta independencia del sistema
público.
• Las condiciones de caudal y presión se cumplen constantemente
• Es posible dar al sistema la presión que sea necesaria
Desventajas:
• Tiene un punto de contacto con el ambiente, posibilitando contaminación.
• Mayor costo inicial y de operación y mantenimiento.
Como hemos visto anteriormente todos los sistemas se inician generalmente (cuando la
fuente es la red pública), en una conexión domiciliaria que es instalada por la Empresa o ente
administradora del servicio y cuyo objetivo es controlar el consumo y uso del agua mediante
diferentes métodos, siendo el más recomendado el que utiliza un medidor de agua para cada
conexión domiciliaria, en el que se realiza la lectura del consumo, base para la facturación y
cobranza del servicio.
En el caso de las edificaciones multifamiliares o con más de una unidad de uso es importante
considerar la medición en cada una de estas unidades de uso a fin de evitar los problemas
que se generan por la facturación global y en el pago de los servicios. En este caso es h encial
establecer un medidor general y medidores por unidad de uso ubicados en lugar adecuado
para realizar la lectura, pudiendo realizar la facturación y cobranza a cada una de las unidades
de uso.
Editorial Macro .a

---
.1. t .1. I
i
I
~RED DE
1 DISTRIBUCION
.1. ,.1. I
I
EOUIPO DE
C1L--~
,r-~~//////~ ~/////////////////////////////////////
/ MEDIDOR % . I'l
/ % 1CIS~ERNA 1%
/ / ~///////////J
-f
RED PUBLICA
FIG. 4
ESQUEMA DEL SISTEMA INDIRECTO
CISTERNA - EQUIPO DE PRESURIZACION

CONEXIÓN DOMICILIARIA
Si bien la conexión domiciliaria debe ser establecida por la Empresa prestadora de servicios ya
que pasará a ser propiedad o administrada por ella, se puede incluir en el proyecto, sobre todo
para seleccionar el o los medidores y establecer la perdida de carga que influirá en la presión
inicial a partir de la conexión domiciliaria o en los sistemas de presurización de las edificaciones.
A pesar de no ser un tema inherente a las instalaciones sanitarias interiores abordaremos
algunos conceptos relativos a los medidores de agua utilizados en la micromedición.
Los aspectos más importantes que hay que tener en cuenta al seleccionar el medidor son el
estudio de consumo y caudales promedio, máximo y mínimo; la calidad del agua; la perdida de
carga en relación alos caudales y el tipo de medidor en relación alas características mencionadas
y a su ubicación en la edificación.
Con relación a los caudales, debe analizarse el caudal mínimo a fin de que el medidor pueda
registrar el consumo con el error dentro del campo de tolerancia y seleccionar el diámetro
adecuado del medidor; el caudal máximo, a fin de no sobredimensionar el medidor y asociarlo
con altas perdidas de carga.
La perdida de presión producida por el medidor con los diferentes caudales será importante, ya
que tendrá influencia en la presión necesaria para el sistema.
Como vemos la selección del medidor tiene importancia y deberá realizarse al escoger el
sistema a utilizar en la edificación y después de haber obtenido la factibilidad de servicio del
Concesionario a fin de contar con los datos básicos para el dimensionamiento y cálculo del
sistema.
DISEÑO, DIMENSIONAMIENTO Y CALCULO
La elaboración del proyecto de un sistema de abastecimiento de agua potable para una
edificación debe contemplar varias etapas: Toma de información, obtención de la factibilidad
de servicio del concesionario de la ciudad, predimensionamiento, anteproyecto o diseño
preliminar, cálculo preliminar, diseño definitivo y dimensionamiento y cálculo definitivo.
TOMA DE INFORMACIÓN
Como ya se ha mencionado anteriormente al iniciar el proyecto se deberá obtener la mayor
información posible relacionada a la edificación como:
o Ubicación mediante plano.
o Tipo de edificación •
o Usos
o Proyecto arquitectónico
o Cuadro de áreas
o Requerimientos especiales de agua
Tipo de aparatos sanitarios y grifería a utilizar.
o Otros.
Editorial Macro ***

---
OBTENCiÓN DE LA FACTIBILIDAD DE SERVICIO
La factibilidad de servicio de agua del concesionario podrá ser positiva o negativa. En el primer
caso se obtendrá datos del lugar de la toma o conexión domiciliaria y la presión promedio en la
zona. En el segundo caso se tendrá que estudiar la obtención de fuente propia.
PREDIMENSIONAMIENTO, DISEÑO Y CALCULO PRELIMINAR
•
El predimensionamiento, diseño y calculo preliminar de los diferentes elementos de los
sistemas se realiza utilizando la normatividad vigente y formulas hidráulicas racionales, que se
irán presentando y aplicando para cada caso.
Obtenida la información necesaria y teniendo en cuenta los criterios expuestos anteriormente,
así como los que puedan argüirse en la coordinación con el Arquitecto y los demás especialistas,
deberá definirse el tipo de sistema a utilizar.
A continuación exponemos la metodología y criterios para predimensionar cada uno de los
elementos de los diferentes sistemas, así como elaborar un diseño y cálculo preliminar.
Creo necesario decir que la metodología y criterios para dimensionar y calcular los diferentes
elementos del sistema son los mismos para la etapa del proyecto definitivo y se ha separado en
estas dos etapas ya que las coordinaciones con las diferentes especialidades producen cambios
en el trazado y diseño que pueden modificar las dimensiones y características de los elementos.
La diferencia entre el anteproyecto y el proyecto definitivo es que en este último se desarrolla
el sistema completo incluyendo todos los detalles a nivel de obra.
También es importante mencionar que si bien la Norma vigente fija como presión de salida
mínima en el punto más desfavorable el valor de 2 m de carga de agua, el proyectista deberá
asegurarse que los aparatos sanitarios y las griferías a utilizarse en cada caso funcionen con esta
presión, de lo contrario deberá considerar la presión real con que funcione el artefacto.
SISTEMA DIRECTO
Red de distribución
Como quiera que las redes de agua potable publicas trabajan en el país (Perú) con presiones
normalmente bajas con un promedio de aproximadamente lOa 15 m y los concesionarios
a cargo de la administración de los sistemas recomiendan que las edificaciones de uso
multifamiliar, comercial, industrial y usos especiales tengan almacenamiento y presurización,
el sistema directo es aplicado solamente para viviendas unifamiliares menores y pequeñas
edificaciones de otros usos. Por este motivo la red de distribución es relativamente pequeña
por lo que su predimensionamiento se reduce a calcular los diámetros de las tuberías de dicha
red, considerando la presión conocida al inicio y la presión de salida fijada por el proyectista en
el punto más desfavorable y una velocidad dentro de los límites permisibles, lo que dará una
idea de su tamaño después de efectuar el prediseño o trazado preliminar.
*..1- Editorial Macro

INGENIERíA Y GESTIÓN Abastecimiento de agua para Edificaciones pi.'.j
Para el trazado preliminar es necesario tener algunas consideraciones como:
• Establecer el punto donde está ubicada la conexión domiciliaria si la tiene o donde estará ubicada
en caso de no tenerla.
• Fijar los puntos de salida de agua en cada uno de los aparatos sanitarios, grifos, etc., estableciendo
su diámetro mínimo.
Estudiar los ambientes por los que podría pasar la tubería de agua, teniendo en cuenta el material
de construcción y las estructuras.
Con estas consideraciones se puede establecer el recorrido de la tubería y realizar el trazado
desde la conexión domiciliaria hasta cada uno de los puntos de salida fijados. Para ello será
necesario utilizar la simbología establecida en la Norma vigente, cumpliendo así mismo con los
demás requisitos.
El cálculo y dimensionamiento preliminar de la red trazada se hace utilizando generalmente la
fórmula de Hazen Williams, pudiendo usar cualquier otra fórmula racional.
Una de las formas de la fórmula de Hazen Williams es la siguiente:
donde:
Q= Caudal en Ips
C = Coeficiente de rugosidad
D = Diámetro en pulgadas
Q = 0.0004265 . C . d263 • 5 °.54
S= Pendiente en milésimos (m/Km)
Q= 3.2 . C .V4.174 / 5 1.714
donde:
V=m/s
•
Como lo que queremos determinar es el diámetro de los diferentes tramos de la red de
distribución, será necesario conocer el caudal Q equivalente a la máxima demanda simultanea
y la pendiente S, ya que el coeficiente de rugosidad se establecerá de acuerdo al material a
utilizarse.
Editorial Macro _.,M

•
---
DETERMINACiÓN DE LOS CAUDALES
Para determinar los caudales correspondientes a la máxima demanda simultanea de cada
tramo de la red, utilizaremos el método de probabilidades, también llamado Hunter que se
basa en asignar a cada uno de los aparatos sanitarios una cantidad de unidades equivalentes
a 25 litros por minuto y establecer una relación probabilística entre la simultaneidad de uso de
una determinada cantidad de aparatos y un caudal como máxima demanda simultanea.
Él número de unidades asignado a cada aparato sanitario está establecido en las normas
vigentes y los caudales como máxima demanda simultanea se podrán establecer de la curva
probabilística original correspondiente o de la tabla que ha sido elaborada sobre la base de la
curva original aplicándose un ajuste tal que resulten valores aplicables a las condiciones socio
económicas de nuestro País. Es importante mencionar que cada proyecto deberá ser evaluado
por el proyectista sobre todo en el aspecto de simultaneidad de uso, a fin de evitar errores en el
dimensionamiento del sistema.
Se incluye la curva original (Fig. W 05 Y06) Yla tabla No. 1que relacionan él número de unidades
de uso y el caudal de la máxima demanda simultanea.
DETERMINACiÓN DE LA PENDIENTE S
La pendiente Sse determina dividiendo la presión disponible entre la longitud total.
La presión disponible se calcula restando de la presión otorgada por la red pública, la presión
de salida asignada en el aparato más desfavorable y la altura estática o física desde la conexión
domiciliaria hasta la salida más desfavorable.
La longitud total se establece sumando la longitud física entre la conexión domiciliaria hasta
el punto más desfavorable considerado, mas la longitud equivalente correspondiente a los
accesorios y válvulas que han sido incluidos en el recorrido considerado, teniendo en cuenta un
diámetro y un factor de conducción estimados.
Teniendo los valores del caudal Q y la pendiente S así como el coeficiente de rugosidad C se
calculará el diámetro del tramo respectivo. El valor encontrado estará dado en pulgadas.Si este
valor no coincide con un diámetro comercial se deberá asimilar el diámetro inmediato superior.
Con el diámetro establecido se deberá recalcular mediante la misma fórmula el valor real de la
pendiente S, con lo cual se determinará la perdida de carga real.
Utilizando la segunda fórmula y con los valores finales se deberá calcular la velocidad que
deberá estar entre los valores requeridos por la Norma vigente y que para estos casos es de
0.6 mIs como mínima y 3 mIs como máxima. Si no cumple con la velocidad recomendada se
deberá cambiar el diámetro y realizar nuevamente el cálculo, verificando siempre que la presión
de salida sea mayor a la mínima establecida.
*4:- Editorial Macro
-
,

INGENIERíA Y GESTIÓN
i

i
'" N
N N

1
o
N
1
1

1

1

r-..

[
1
,
Abastecimiento de agua para Edificaciones
19¿
I ~
ro
.....
, I ~
l'
u
1' o
.....
t: '-
ro
1
" 1. 1. I~
1 t- f-' f Ilrl
:::¡ ,1'-
~ 1.
C"
"-
o
u
~
.....
~
~
......
1.
"- r'
i.
1
"-
r-...
"- l'
r-...
o
o
...
N
o
o
N
N
o
o
o
N
o
o
<Xl
o
o
'"
o
o
...
o
o
N
o
o
o
o
o
<Xl
o
o
'"
o •
~
o
o
N
Editorial Macro *J4

---

I
•

1

QJ
cr
1
e
ro
,....
1
O
VI
~
1
....
ro
;¿
1
I
. .... I
( •l.../
I
'O
?
~

~
~
~
9
~

.

.t._~cJ!_to_ría_'_M_ac_ro
_ _ .___ __.___.
o
o
N
N
o
o
N
o
<Xl
o
'"
o
".
o
N
o
o
o
<Xl
o
'"
o
N
o

INGENIERíA Y GESTIÓN Abastecimiento de agua para Edificaciones I!!!IJ
Ejemplo N° 1
Se trata de calcular los diámetros de la red de distribución para un servicio sanitario
compuesto por un inodoro, un lavatorio y una ducha según se muestra en la Fig. No. 07,
considerando que la red pública entrega el agua a una presión de 8 m.
Solución:
En la figura No. 07 se muestra el trazo de la red de distribución con la salida en cada uno
de los aparatos sanitarios, los accesorios y válvulas y con indicación de las distancias
correspondientes.
Calculo de caudales
Tramo Unidades de gasto Caudal (Ips)
C - D Ducha: 2 0.10
B-e Ducha + lavatorio: 3 0.12
A-B Ducha + lavatorio + Inodoro: 6 0.25
Calculo deS
S= Presión disponible/Longitud total
Presión al inicio
Altura Estática
Longitud física
Longitud equivalente
Tramo Codo 90·
A - B 2
B- e 1
e - D 2
: 8m.
: 2.30 m
: 6.20 m
Te
1
1
-
Longitud Total: 6.20 + 9.15 = 15.35
Presión de salida
Presión disponible
Valv lo equiv
1 2.65
- 2.00
1 4.50
9.15
S = 3.70/ 15.35 = 0.243 = 243 milésimos
Cálculo de diámetros: Ver cuadro de cálculo.
: 2m.
: 8 - 2 -2.30 = 3.70
•
.___c::.
Ed
:::.:
í::;:;
t0
c:..:
".c:.
·al
:.,cMacro • •

I1
~
....Q
§:
~
1,
I
1.50
C')
a
LONGITUD
U.H.
,-o
F'lSICA
EOUNALENTE
TOTAl
•
-
B
1.60
2.65
•
.
25
B
-
e
2.JO
2.00
'
.JO
e
-
o
2.20
'
.50
6.10
TOTAL
6.20
9
.
15
15.35
.70
PLANTA
ESCAlA
'
;:;>01
HI
p
.
,"
p
ul9
milhimas
0
.25
%
~
J65
1.39
5.81
0.
12
~
%
0
.36
5.45
0
.
10
~
~
67
0.65
J
.JO
FIG.
7
mi.
1.84
0.88
0
.74
•
~
tJ~
~o/
~,o
.
/
.
/
.
/
f"
/
/~
.
/
<:
"-"-
rPooRO
'
-
--xk;:.
'"01>
'~0}1°
~
./:
~././

ESQUEMA
ISOMETRICO
s,
EJEMPLO
#
1

SISTEMA TANQUE ELEVADO
Como se mencionó en la descripción, el sistema consta de una tubería de alimentación, un
tanque elevado y una red de distribución.
Para estar seguros que podemos utilizar este sistema, debemos verificar que la presión en la
salida de la conexión domiciliaria cuando menos en las horas de minimo consumo sea mayor
que la presión necesaria estimada para llenar el tanque.
La presión necesaria para llenar el tanque la podemos estimar, sumando la altura estática o
física, desde la conexión domiciliaria hasta el nivel de entrada al tanque, mas una presión de
salida de aproximadamente 2 o 3 m, mas una pérdida de carga estimada, considerando la
longitud total desde la conexión hasta el tanque y un factor de conducción deiS al 10%.
Si esta condición se cumple, podremos elaborar el diseño preliminar y realizar el
dimensionamiento y los cálculos de cada uno de los elementos del sistema.
TANQUE ELEVADO
El volumen del tanque elevado será igual al 100% del consumo diario calculado sobre la base
de los usos de los diferentes ambientes de la edificación y las dotaciones correspondientes.
Obtenido el volumen se fijará las dimensiones (largo, ancho y alto), considerando que la altura
total debe ser la adecuada para que una persona pueda ingresar para realizar la limpieza
periódica y que deberá mantenerse una altura libre sobre el nivel de agua, teniendo en
consideración lo establecido en la Norma vigente. Deberá así mismo contar con una ventana
de inspección que llevará una tapa sanitaria.
La ubicación del tanque elevado deberá fijarse en coordinación con el Arquitecto y el Ingeniero
estructural, teniendo en cuenta la altura necesaria para dar la presión suficiente al sistema y el
fácil acceso. La altura necesaria podrá estimarse ubicando el fondo del tanque a 3.00 m de la
salida más alta, debiendo posteriormente al cálculo ajustarse al valor real.
Se le dotará de una tubería de ingreso controlada por una válvula de control de nivel,
generalmente tipo flotador, una tubería de salida a la red de distribución y una tubería de
vaciado controladas por una válvula de interrupción y una tubería de rebose, todas ubicadas
teniendo en cuenta lo establecido en la Norma vigente.
TUBERíA DE ALIMENTACIÓN
•
Esta tubería deberá ser trazada desde la caja del medidor hasta el tanque elevado, procurando
el menor recorrido posible, y con la menor interferencia con los elementos constructivos y
estructurales
Para determinar el diámetro, utilizando la formula de Hazen-Williams, será necesario conocer el
caudal Qy la pendiente o factor de conducción S.
______________________ _
.___ _. _
_
._.____._
_
..____._
_
._._.._
.._.___€'-litorialJ~/acro . .

-
Determinación del caudal
El caudal de llenado del tanque elevado se determina dividiendo el volumen del tanque entre
el tiempo de llenado (horas de mínimo consumo), que se estima entre 4 o 6 horas.
Determinación de S
Como se ha mencionado anteriormente la pendiente o factor de conducción se determinará
dividiendo la presión disponible entre la longitud total. La presión disponible es el resultado
de restar de la presión en la red pública, la altura estática o física entre la salida del medidor y el
punto de ingreso al tanque elevado y la presión de salida en dicho punto. La longitud total se
establece sumando la longitud física entre la salida del medidor hasta el ingreso al tanque, mas
la longitud equivalente (Ver Pág. 35), ajustándose posteriormente en la segunda aproximación
en la que se lleva el diámetro calculado a un diámetro comercial, con el que se ajusta el factor
de conducción S, se determina la perdida de carga y se verifica la velocidad.
RED DE DISTRIBUCiÓN
La red de distribución debe ser dimensionada o calculada tramo por tramo, desde la salida del
tanque elevado hasta la salida correspondiente acada uno de los aparatos sanitarios o artefactos
o equipos con necesidad de agua en la edificación utilizando la forma de Hazen Williams.
Para ello será necesario establecer todas las características de cada uno de los tramos, es decir :
ubicación, longitud total (longitud física + longitud equivalente), unidades de gasto, caudal y
pendiente o factor de conducción, el cual se establece teniendo en cuenta la presión disponible
y la longitud total del tramo entre la salida el tanque elevado y el punto más desfavorable de
entrega.
La presión disponible se establecerá restando de la altura física entre el fondo del tanque y la
salida más alta, la presión de salida en dicha salida.
Con estas características se irá calculando tramo por tramo, estableciendo el diámetro, el cual se
llevará a un diámetro comercial y se ajustará el factor de conducción, verificando la velocidad y
estableciendo la perdida de carga y la presión de salida en cada punto.
EJEMPLON°2
Se t rata de dimensionar y calcular los elementos de un sistema agua potable indirecto
"tanque elevado" que sirve a una vivienda bifamiliar de dos pisos de acuerdo a la figura
No. 8 y que cuenta con dos departamentos de cuatro dormitorios, un servicio sanitario con
inodoro, lavatorio y ducha y un lavadero, cada uno. La presión en la red pública, después del
medidor es de 14 m.
Verificación de presión
Altura estática = 9.90 m
Presión de salida = 2.00
Perdida de carga = 1.00
Presión necesaria = 12.90 m, menor a la presión en la red pública. OK
MM Editorial Macro

~
§:
f
I
-:+;-
------:
I
I
I
I
I
______
__
,
I
I
~--
I
I
Al--
!
i
i
BOJa
AF
O~:.
I
I
ServIcIos

:
:
:
55
:
:
o
AF
de
TANQUE
ELEVADO
Llego
AF
de
T
cnque
Elevado
I
____
____
___
~
ir
~~.:?
Pub';co
=
=
=
========------
---=--.¡J:
I
I
I
I
_:J,.~
Sube
o
Tonque
Elevodo
I
I
I
I
I
I
I
I
_~.J,-~
PLANTA
TANQUE
ELEVADO
ESCAI,.¡
.
_._.
PLANTA
TIPICA
,
.
y
2'
PISO
ESCAL
'
I
:!>O
Sube
Af"
01
Tanque
Elevado
.
15
rS
~'5
3.95
-
-
-
-
.
1.40
.
~=::-
~ouc
1
·1
1
1
~
1.40
I
I
"'~~
f
TECHO
4.65
:
""""""'-.
E
.
1
/"
~
I
I
_---/
•
~
1
~/""-0
~
1.40
1
.00
¡
,_ro
~
L
PISO
i
I
1
"''''''''''L
2.601
/
"
H
I
LAV~
~/""-0
2.50
2
.60
2
.60
l
'
PISO
.60
1.
,.
PISO
,
03~
J
~
.
.
/
00
...

ESQUEMA
ISOMETRICO
'IE
LONGITUD
TRAMO
U.H.
a
•
s
H'
Po
V
FlsrCA
EOUIVAlENTE
TOTAL
''''
pulg
milkimos
m.
m.
mis
A
-
8
3.90
5.00
8
.90
18
0.50
~
1.00
%
45
0
.40
4.95
0.92
8
-
e
1.25
2.75
4.00
9
0
.32
2::C
%
20
0.08
4.87
0.74
C
-
o
0.75
1.50
2.25
6
0
.25
~
0.75
X
0
.
11
4
.76
0.81
o
-
E
0.60
1.50
2.10
5
0.23
~
0
.75
%
43
0
.09
4.67
0
.75
E
-
r
1.65
10.00
11.65
2
0.10
~
0.50
~
67
0.78
2.49
0
.74
r
-
G
3.85
6.00
9.85
9
0.32
~
0
.75
~
80
0
.
79
6.75
1.05
G
-
H
0
.75
1.50
2.25
6
0.25
~
0
.75
~
51
0
.
12
6.64
0
.80
H
-
I
0.60
1.50
2.10
5
0.23
~
0.75
1%
43
0.09
6
.55
0.75
I
-
J
1.65
10.00
11.65
2
0.
10
~
0
.50
1
%
67
0.78
4.37
0.74
i
28.90
I
•
FIG.
8
EJEMPLO
#2
~
G)
~
n;
::o
};;'
-<
G)
¡;;
::::!
0,
<':
lo
i
(ti
t)
3'
g'
O-
¡;.
~
§
-g
iil
~
::.
g
t)
g'
m
I

-
•
Volumen =consumo diario =2 Dptos. 4 Dormit. x 1,350 I/ D/ d =2,700 1.
Dimensiones: Largo =ancho =1.40 m; Altura de agua =1.40 m; altura libre =0.40 m
Tubería de alimentación
El diámetro de la tubería de alimentación se determina utilizando la fórmula de Hazen
Williams para lo cual se deberá calcular el caudal de llenado yel factor de conducción s.
Caudal de llenado Q= Volumen/tiempo de llenado: 2,700/4/ 3600 = 0.19 Ips.
Factor de conducción = Presión disponible/ longitud total
Presión disponible = 14.00 m - 9.90 - 2.00 = 2.10
Lt = Long. Física + Long. Eq. =9.90 + 3 Codos (2.4 m.) + 1 Valv.Flot (5 m.) D. Est.: 3,4"
Lt. = 17.40 m.
Factor de conducción = 2.10 / 17.40 = 120 milésimos
Aplicando la fórmula, con Q = 0.19 Ips. y Fc =120 milésimos:
d = 0.57" ; llevando a diámetro comercial: 0.75 "
Recalculando S con d = 0.75; S = 30.7
Velocidad = 0.62 mI s.
Para aplicar la fórmula de Hazen-Williams debemos conocer los caudales y la pendiente o
factor de conducción para cada tramo.
Caudales: Se determinarán por el método de unidades de gasto, de acuerdo a los aparatos
sanitarios y la simultaneidad de uso según la tabla No.1.
Factor de conducción: Presión disponible/ longitud total
Presión disponible = he (3,95m.) - Ps (2 m.)
Presión disponible = 3.95 - 2 = 1.95 m.
Factor de conducción (S) = 1.95/28.9 = 0.067
Aplicando la fórmula se ha calculado la red de distribución tramo por tramo, aplicando los
diámetros comerciales, ajustando el factor de conducción real para determinar la pérdida
de carga y verificar la velocidad, así como la presión de salida en cada uno de los aparatos
sanitarios. (Ver cuadro de cálculo)
MM Editorial Macro

SISTEMA CISTERNA-TANQUE ELEVADO
Si la presión en la salida de la conexión domiciliaria es menor que la presión necesaria para llenar
un tanque elevado aun en las horas de mínimo consumo, será necesario utilizar un sistema que
garantice una presión adecuada a la red de distribución.
El sistema cisterna-tanque elevado es uno de ellos y está compuesto por una tubería de
alimentación a la cisterna, una cisterna de almacenamiento, un equipo de bombeo para
transportar el agua de la cisterna al tanque elevado, una tubería de succión, una tubería de
impulsión del equipo de bombeoal tanque elevado, un tanqueelevadoy una red de distribución.
A continuación veremos el dimensionamiento y calculo de cada uno de sus elementos.
En primer lugar será conveniente dimensionar y ubicar la cisterna y el tanque elevado como
estructuras hidráulicas.
CISTERNA
El volumen mínimo de almacenamiento para uso domestico será igual a las tres cuartas partes
del consumo diario de la edificación calculado en base a los usos de los diferentes ambientes
y a las dotaciones asignadas de acuerdo a la Norma vigente. En el caso que la cisterna se use
solamente para uso domestico, el volumen útil de ella será igual al volumen de almacenamiento
referido. En caso de utilizar el mismo deposito para almacenar la reserva de agua contra
incendio, el volumen útil de la cisterna será igual a la suma del volumen de almacenamiento
para uso domestico y el volumen de reserva de ACI.
Obtenido el volumen se fijará las dimensiones teniendo en cuenta el espacio disponible en un
lugar accesible y de preferencia abierto y que la altura interior sea la adecuada para que una
persona pueda ingresar a realizar el mantenimiento y limpieza, manteniéndose una altura libre
entre el nivel de agua y el techo de acuerdo a lo establecido en la Norma vigente. Deberá así
mismo contar con una ventana de inspección que llevará una tapa sanitaria y una cajuela o
plato vortice para la succión.
Se le dotará de una tubería de ingreso controlada por una válvula de control de nivel,
generalmente del tipo flotador, si es posible una tubería de desagüe o vaciado controlada por
una válvula de interrupción y una tubería de rebose.
Muchas veces por la ubicación de la cisterna no es posible ubicar la tubería de rebose respetando
•
las distancias establecidas en la norma vigente por lo que podrá recurrirse a una solución forzada
levantando la boca de inspección para que el rebose descargue por caída libre evitando una
conexión cruzada por inundación; o colocando una tapa hermética con una tubería de rebose
a presión o la solución extrema de no considerar el rebose y colocar una alarma luminosa o
sonora para detectar un sobrellenado por desperfecto en la válvula de sobrellenado.
Editorial Macro M.

---
A fin de analizar la posibilidad de utilizar tubería de vaciado en la cisterna es importante conocer
el caudal y tiempo de vaciado para lo cual es posible aplicar la formula siguiente:
donde:
C= Coeficiente de contracción
.a = Sección de la tubería de vaciado
h = Altura e agua
Q = C.a.J2gh
El cálculo de la tubería de rebose se puede hacer utilizando la fórmula de Chezi-Bazin
donde:
V = velocidad en mis
B= Coef. de Bazin
A = Área sección en m2
R = Radio medio hidráulico
V=B(RS)O.5 y Q=VA
S= Pendiente (Se ha considerado 0.005)
Q= m3
/seg.
TANQUE ELEVADO
El volumen útil mínimo del tanque elevado será igual a un tercio del consumo diario de la
edificación, calculado sobre la base de usos de los diferentes ambientes y a las dotaciones
correspondientes de acuerdo a lo establecido en las normas vigentes. Su ubicación y
características se establecerá de igual forma que para el sistema "Tanque elevado':
TUBERíA DE ALIMENTACiÓN
Corresponde a la tubería que transportará el agua desde la conexión domiciliaria hasta el
ingreso a la cisterna y deberá trazarse entre estos dos puntos, siguiendo el camino más corto,
con la menor interferencia con los elementos constructivos y estructurales.
Una vez trazada se podrá proceder al dimensionamiento utilizando a fórmula Hazen Williams,
para lo cual hay que determinar el caudal y la pendiente o factor de conducción.
Determinación del caudal
El caudal se establece dividiendo el volumen de almacenamiento de uso doméstico entre el
tiempo de llenado, considerando las horas de mínimo consumo de la red pública, estimado en
4 o 6 horas.
M:W Editorial Macro

Determinación de S o factor de conducción
Se calcula dividiendo la presión disponible entre la longitud total de la tubería.
La presión disponible se determina restando de la presión en la conexión domiciliaria, después
del medidor, la diferencia de nivel entre la conexión y el ingreso a la cisterna, la presión de salida
en el ingreso a la cisterna
La longitud total de la tubería será igual a la longitud física mas la longitud equivalente
correspondiente a los accesorios y válvulas, sobre la base a un diámetro estimado en un ábaco.
Aplicando la fórmula se calculará el diámetro, el que se llevará a un diámetro comercial,
ajustando posteriormente Spara determinar la perdida de carga y verificar la velocidad.
EQUIPO DE BOMBEO
Antes de determinar el tipo de bomba y establecer los parámetros de selección para una
edificación cualquiera es importante tener un concepto general sobre bombas.
La bomba es una maquina o equipo para convertir otras formas de energía en energía hidráulica.
Teniendo en cuenta la mecánica del movimiento del líquido, la posición, el uso, existe varios
tipos de bombas:
Clasificación de Bombas
Existen muchas formas de clasificar las bombas, para nuestro uso utilizaremos la siguiente
clasificación:
l. POR LA FORMA DE IMPULSAR EL AGUA
a. Bombas de desplazamiento positivo o empujadoras
De pistón
• De diafragma
De lóbulos
PeristáItica
b. Centrífugas
Axiales de paletas
• Semiaxiales o cónicas - helicoidales.
• Radiales
Impulsor cerrado, semi-abierto o abierto.
• Doble succión (split case)
11. POR LA POSICiÓN DE LA INSTALACiÓN
• Horizontales
• Verticales
•
Editorial Macro -k-

•
111. POR EL USO
• Bombas para pozo profundo
- Turbina vertical de eje
- Lubricadas por aceite
- Lubricadas por agua
- Turbina vertical con motor sumergible
- Turbina tipo jet
Bombas para elevar y presurizar el agua en edificaciones:
- Centrífugas horizontales o verticales
- Equipos hidroneumáticos
- Equipos de presión constante
Bombas contra incendio
- Contra incendio horizontales.
- Contra incendio verticales.
- Bombas para limpieza
- Centrífugas multietápicas
- De pistón
• Bombas para fumigación
- De pistón.
- De diafragma.
- Centrífugas multietápicas.
Bombas dosificadoras
- De pistón
- De diafragma
- Peristáltica
• Bombas para sumidero
Bombas para desagüe
La selección correcta de una bomba, requiere el conocimiento de conceptos, elementos y
parámetros que intervienen en el funcionamiento del equipo. A continuación trataremos de
detallarlos en la forma más didáctica posible y por ser la más usada nos referiremos siempre
a las bombas centrífugas.
En la figura N° 9 se muestra el esquema de un sistema de bombeo que ayuda a definir el
concepto de las diferentes alturas que se tienen en cuenta en el funcionamiento de una
bomba y que son:
Altura estática de succión (hes).- Es la distancia vertical o la diferencia de elevación entre la
superficie libre del liquido del depósito inferior hasta el eje de la bomba. Puede ser positiva
(del eje de la bomba hacia arriba) o negativa (del eje de la bomba hacia abajo).
Altura neta de succión (hns).- Es la altura estática de succión (hes) menos la pérdida de carga
en la succión. (Hfs).
Alturaestática de descarga (hed).- Es la distancia vertical o diferencia de elevación entre el eje
de la bomba y la superficie libre del líquido en el depósito superior o la medida manométrica
de presión.
Editorial Macro

PRESION
ATMOSFERICA
1.
ALTURA ALTURA
TOTAL (Ht) ESTATICA
ALTURA
DE
(hes)
ALTURA
NETA
SUCCION
TOTAL
FIG. 9
ALTURA
ESTATlCA
DESCARGA
ESQUEMA SISTEMA DE BOMBEO
Sil:
•
Editorial Macro . , .

Altura neta de descarga (hnd).- Es la altura estática de descarga (hed) mas la pérdida de carga
en la descarga (Hfd)
Altura Total (Ht).- Es la diferencia entre la altura neta de descarga (hnd) y la altura neta de
succión (hns).
En un sistema de bombeo de líquidos la presión en cualquier punto de la succión no debe
ser reducida mas allá de la presión de vapor del líquido a la temperatura en que se encuentra
porque se formará vapor que puede producir cavitación.
La energía o presión disponible que puede ser utilizada para mover el liquido, desde el nivelo
línea de succión al eje del impulsor, es desde luego la altura neta de succión (hns) mas cualquier
presión (positiva o negativa) existente en la línea de succión y menos la presión de vapor (Pvp)
del liquido a la temperatura de bombeo. Esta energía o presión es conocida como altura de
succión positiva neta (NPSH).
Dos tipos de NPSH son importantes en la selección de una bomba: el NPSH requerido y el NPSH
disponible.
El NPSH requerido, es una característica de la bomba y varia con las condiciones de operación
(velocidad y caudal), diseño y tipo y es definido como la energía necesaria para llenar la bomba
a través de la succión y absorber las perdidas del sistema o sea el margen mínimo requerido
entre la altura de sl-'cción Yla presión de vapor a una capacidad dada.
El NPSH disponible es característico del sistema y es la energía disponible en el líquido aliado
de la succión es decir la diferencia entre la altura de succión absoluta existente y la presión de
vapor.
El NPSH disponible debe ser siempre mayor que el NPSH requerido si se quiere evitar la
cavitación y tener el flujo intacto.
El NPSH requerido debe ser proporcionado por el fabricante (porque es información
experimental), mientras que el NPSH disponible debe ser calculado para cada sistema.
El NPSH disponible es la suma algebraica de la carga potencial y la carga de velocidad. Ya que
la energía total del sistema es constante, el NPSH disponible puede ser calculado en cualquier
punto distante de la bomba.
Si un punto en la superficie del líquido en un depósito es seleccionado la velocidad es
insignificante y el NPSH disponible en pies de agua es:
NPSHd
= hes - hf + {Pat - Pvp)1W
Para presión en psi. de agua la ecuación es:
NPSHd
= hes - hf + 2.31 (Pat - Pvp)
Mt.a Editorial Macro

INGENIERíA YGESTIÓN Abastecimiento de agua para Edificaciones ';1.'.1
donde:
hes = Altura de succión estática en pies. de agua.
Pat = Presión atmosférica.
Pvp = Presión de vapor del liquido (0.256 psi para agua a 60° F.)
hf = Pérdida de carga por fricción en el sistema de succión.
Para un sistema donde un manómetro da la lectura de presión en el lado de la succión:
NPSHd = 2.31 (Pg eje + Pat - Pvp) + V2
/2g + y
donde:
Pg eje = Presión en el manómetro
V = Velocidad en la línea de succión en pies/seg.
y = Diferencia de elevación entre el eje de la bomba y el manómetro.
Curvas características de una bomba
Para una bomba determinada, la altura total desarrollada, la potencia requerida y la eficiencia
resultante, varían con la descarga. Estas interrelaciones son comúnmente conocidas como
características de la bomba y los gráficos que lo representan se denominan curvas características.
La práctica usual es graficar la altura, potencia, eficiencia contra la capacidad a velocidad
constante como se indica en la figura No. 10.
La curva HQ muestra la relación entre la capacidad y la altura total y las bombas están
frecuentemente clasificadas por esta relación.
La curva Efic.-Q muestra la relación entre la eficiencia y la capacidad donde se indica usualmente
un punto de máxima eficiencia.
La curva P-Q muestra la relación entre la potencia de arranque y la capacidad de la bomba.
Curva de carga del sistema
La perdida de carga de un sistema de bombeo se incrementa con el aumento del flujo a través
del sistema. Esto se muestra en la figura No. 11 mediante una curva. La altura total del sistema
para cualquier flujo, es la perdida de carga por fricción mas la altura estática total en el sistema.
Las pérdidas de carga por fricción son determinadas por métodos convencionales, convirtiendo
los elementos en longitud equivalente y aplicando Hazen Williams.
Alternativamente la pérdida de carga en todo el sistema puede determinarse por la siguiente
relación:
La altura total para una descarga = Oserá igual a la altura estática total. Este punto será el inicio
de la curva de carga.
Editorial Macro M,_

•
180
160
(f) 140
w
Cl.
z 120
w
<i 100
1-
O
1- 80
«
O:::
~ 60
---l
«
40
20
-/
/
/
:----
O /
~/
V
/ /""
J-~
~
~
~
~~r-. O
.......
~
FUNTO
D~
MAXII ~A
EFICIEr
~---
/"""
~
./
O
= 1760 RP~~
~
~

"'-¡.--
""
""'

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
CAPACIDAD EN G.P.M.
FIG. 10
CURVAS CARACTERISTICAS
MI_ Editorial Macro
90
,.-...
e
'-"
80
~
U
70
Z
w
U
LL
60 w
~
50
40
,.-...
30 Cl.
'-"
Cl.
20 I
(lJ
10

INGENIERíA Y GESTIÓN Abastecimiento de agua para Edificaciones pi,tj
1
CURVA DE CARGA
PERDIDA
DE CARGA
~~~=------------------------------+¡-----
-l
<l:
CAPACIDAD
FIG. 11
ALTURA
ESTATICA
TOTAL
~
CURVA DE CARGA DEL SISTEMA
•
Editorial Macro *?W

-"----
Comúnmente la altura estática de un sistema puede variar conforme los tanques o depósitos
son vaciados o llenados aumentando o disminuyendo por lo tanto el nivel de agua. En estos
casos las curvas de carga son realmente construidas con alturas máximas y mínimas, que como
se verá más adelante permiten predecir la capacidad del sistema de bombeo en un rango de
operación.
La pérdida de carga por fricción no debe ser mayor del1 Oal 20% de la altura estática para ser
económica.
S ~ perponiendo la curva H-Q de la bomba con la curva de carga, se obtiene el punto de
operación. Esto también localiza la eficiencia de operación y la potencia requerida. (Ver figura
No. 12) Una bomba debe ser seleccionada con su punto de operación lo más cerca posible a la
máxima eficiencia.
Teóricamente comose aprecia en la figura No. 13 la altura de bombeo se duplica si se colocan
dos bombas iguales en serie y se mantiene la misma capacidad. Por el contrario dos bombas
trabajando en paralelo duplican su capacidad manteniendo la misma altura.
En realidad si superponemos la curva de carga del sistema con la curva H-Q para dos bombas
en paralelo, se aprecia que el aumento de capacidad resulta en una mayor perdida por fricción
y que por lo tanto la capacidad de dos bombas en paralelo no es exactamente el doble de la
capacidad de una bomba. Similarmente en el bombeo en serie la altura no será tampoco el
doble. (Fig. No. 14).
Velocidad especifica
La velocidad especifica de una bomba (Ve) es definida como la velocidad en rpm a la cual una
bomba teórica y geométricamente similar descarga proporcionando 1 gpm. a 1 pie de altura
total con su mejor eficiencia. Esto es considerado como un índice del tipo de bomba para
diseños homólogos.
Es una práctica común recomendar se compruebe la velocidad especifica de una bomba
propuesta para asegurarse que se encuentra dentro de los límites normales.
Así para impulsores de flujo radial el rango de velocidad específica es de 500 a 3,500; para flujo
mixto de 3,500 a 7,500 y para flujo axial de 7,500 a 12,500.
La velocidad específica puede ser calculada mediante la siguiente relación:
donde:
Ve = Velocidad especifica en rpm.
Vr = Velocidad de rotación en rpm.
Q = Galones por minuto
H = Altura en pies (por etapa)
Ve = Vr . Q/ H 3/4
El Instituto de hidráulica publica gráficos de velocidades específicas límites (Fig. N° 15)
. , . Editorial Macro

1
<t:
o:::
1
~ ----------------------------------------
::!;
U
Z
w
r-
--l
<t:
ALTURA
ESTATICA
MAXIMA
ALTURA
ESTATICA
MINIMA
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
RANGO DE :
OPERACI0'fr:
CAPACIDAD
FIG. 12
•
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
:--
I
PUNTO DE OPERACION
U
c;::
w
Editorial Macro Mt-
•

---
T
H
t
H
0-1 O 0-1 0-1
CAPACIDAD
BOMBA SIMPLE DOS BOMBAS EN PARALELO DOS BOMBAS EN SERIE
FIG. 13
CAMBIO DE CAPACIDAD Y CARGA
01 f 2 02
~------ Ql------~
1------------------~----Q2 ~
Mi;_ Editorial Macro
CAPACIDAD
FIG. 14
I
I
CAMBIO CON DOS BOMBAS EN PARALELO

VELOCIDAD ESPECIFICA, Ns
50
40
30
(/) 20
w
o::: 15
z
w
(
L
-110
~ 90
O 80
1- 70
~ 60
~
~ 50
«
40
30
"
1'--.
t'- Í"
"-...
20
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
tI)lOr"-CXl(JlO
~ ~ ~ ~ N
"
........
" 1'-
"-
" "
"1'---
""
"
"-...
"
"
o
o
tI)
N
'-.
r/II)-
VELOCIDAD ESPECIFICA, Ns
Abastecimiento de agua para Edificaciones *9;1,1)
"
RPM v'GPM SUCCION SIMPLE
H 3/
4
"-
t"-
o o o o o o
o o o o o o
o tI) o tI) o tI)
1") 1") ~ ~ tI) tI)
RPM ..¡ GPM SUCCION DOBLE
H 3/
4
FIG. 15
500
400
300
200 (/)
w
150 o:::
z
w
100 -1
90 ~
80 O
70 1-
o
o
o
lO
«
60 et:
~
50 ~
«
40
30
20
VELOCIDADES ESPECIFICAS LIMITES •

-
Cambio de características
Al alterar la velocidad o el diámetro del impulsor de una bomba centrífuga, se alteran las
características de operación de la unidad. Así:
Con un impulsor de diámetro constante, la capacidad varia directamente con la velocidad, la
columna con el cuadrado de la velocidad y la potencia con el cubo de la velocidad.
A velocid-ad constante la capacidad varia directamente con el diámetro del impulsor, la columna
con el cuadrado del diámetro y la potencia con el cubo del diámetro.
Requerimiento de energía
El trabajo realizado por la bomba es el producto del peso del líquido bombeado por la altura
de bombeo.
El trabajo en la unidad de tiempo requerido es la potencia hidráulica conocida como la Water
Horsepower (WHP); así por definición:
WHP = QHW
Para agua a 68°F; Q en gpm y H en pies:
WHP = QH/3,960
El trabajo o fuerza total para mover la bomba es llamado el Brake horsepower (BHP) y la
eficiencia de la bomba es por lo tanto:
Efic. = WHP/BHP
de donde: BHP = QH/3,960. Efic.; para Q = Ips. y H = m. BHP = QH/760 . Efic.
Con los conceptos generales sobre bombas centrífugas, las cuales son mayormente usadas para
transporte de agua en las edificaciones, podemos establecer que para considerar y seleccionar
en el proyecto de un sistema de abastecimiento de agua potable un equipo de bombeo del
tipo centrífugo, debemos primeramente tener establecido los siguientes datos o información:
El caudal normal de bombeo con los máximos y mínimos.
La altura dinámica total para satisfacer los requerimientos de caudal
La altura de succión
Características que incluyen velocidad, fuente de energía, lugar de operación y otras.
Las características mínimas del equipo de bombeo que el proyectista debe consignar en el
proyecto son las siguientes:
• Caudal de bombeo.
4i'. Editorial Macro

• Altura dinámica total
• Fuente de energía.
Complementariamente se podrá considerar la potencia aproximada (Depende del fabricante)
absorbida por la bomba,
Con estos datos se podrá seleccionar el equipo adecuado, previo estudio de las curvas
características.
Calculo del caudal
El caudal de bombeo que servirá tanto para el equipo de bombeo como para la línea de
impulsión, se establece comparando el caudal correspondiente a la máxima demanda
simultanea, (explicado anteriormente) de toda la edificación con el caudal que resulte para
llenar el tanque elevado en dos horas y tomando el valor mayor.
Calculo de la altura dinámica total
Como se ha visto anteriormente, la altura dinámica total es la suma de la altura estática de
succión (hes), la altura estática de elevación (hed) y la pérdida de carga en la succión y la
impulsión.
Las pérdidas de carga serán establecidas teniendo en cuenta la longitud total de la succión y la
elevación o descarga y un factor de conducción entre el 5 y 10%, que posteriormente deberá
ser ajustado con los valores reales de diámetro y velocidad en ambas tuberías.
El procedimiento para calcular el NPSH y la energía consumida por la bomba se ha explicado
anteriormente.
Establecidas las características del equipo de bombeo es importante tener un conocimiento
del mercado a fin de recomendar el equipo más adecuado para cada caso en la forma más
específica ya que el diseño estará en estrecha relación con el espacio en el cuarto de bombas,
su distribución, las instalaciones complementarias y su facilidad de operación y mantenimiento.
Línea o tubería de impulsión
El dimensionamiento o cálculo del diámetro de esta tubería se realiza utilizando la fórmula
de Hazen Williams, para lo cual será necesario establecer el caudal y la pendiente o factor de
conducción.
•
El caudal será el establecido para la bomba.
omo se ha indicado en el capítulo de Equipo de bombeo se hará un primer tanteo con un
factor de conducción de 5 a 10%, para luego ajustarlo al valor real, una vez calculado el diámetro
· llevado a un diámetro comercial, verificando la velocidad.
Editorial Macro -i-

~
•
At- Editorial Macro
«
z
o::
W
1-
tIl
U
---
(f)
«
:::::>
ü
«
w
o...
¿
O
O::::
W
---l
---l
«
r-
w
O
...... ~"+-----+
~
.
, :
"
1 : ...
,.
. , .
'.
iil
"
8
ID
~
g
w
a
á'
5
8
§
o
w
m
:2
O
m
w
o
O
o....
-
:::>
o
w
O
w
m
:2
O
m
w
o
«
:2
w
f-
(f)
(f)
lO
C)
LL

TUBERíA DE SUCCiÓN
El diámetro de la tubería de succión se establece generalmente considerando un diámetro
comercial mayor a la tubería o línea de impulsión.
En la Fig. N° 16 se muestra un sistema de bombeo en el que se incluye el equipo, la tubería
de succión, la tubería de impulsión y los elementos mínimos, como válvulas y accesorios que
deben tenerse en cuenta para su correcto funcionamiento.
Aquí es importante mencionar que dependiendo de las dimensiones del sistema de bombeo,
puede ser necesario realizar un estudio más minucioso de las condiciones hidráulicas a fin de
evitar sobre presiones, aire y otros fenómenos que puedan dañar el sistema, para lo cual podrá
utilizarse válvulas especiales, que resuelvan estos problemas. Ver textos especializados en golpe
de ariete, expulsión de aire, etc.
Es necesario así mismo tener presente en los sistemas de bombeo el material a utilizar así como
el uso de uniones flexibles, a fin de evitar que las vibraciones deterioren los elementos del
sistema.
El dimensionamiento y cálculo de la red de distribución desde el tanque elevado hasta cada
una de las salidas se hará siguiendo el mismo procedimiento explicado en el sistema Tanque
elevado.
EJEMPLON°3
Se trata de dimensionar y calcular todos los elementos de un sistema indirecto Cisterna-
Tanque elevado que sirve a una vivienda bifamiliar con las mismas condiciones del ejemplo
N° 2 (Fig. N° 17).
Cisterna
Las características y condiciones son descritas anteriormente y su volumen será como mínimo
las tres cuartas partes del consumo diario que para este caso es de 2,700 x 0.75 = 2,025 litros.
Tanque elevado
Las características y condiciones serán las descritas en el ejemplo N° 1Ysu volumen será como
mínimo de un tercio del consumo diario que para este caso será de 2,700/ 3 = 900 litros. Sin
embargo deberá considerarse un mínimo de 1,000 litros pues así lo indica la norma vigente.
Dimensiones: 1.00 x 1.00 x 1.00 + 040 m
Tubería de alimentación a la cisterna
Caudal (Q) = 2,025 1. / 4 Hex 3,600 s. = 0.141ps
___-------------------------------!t!!.~f!!i~LMac~~ • •

•
8.60 m.
10.00 m
_.~._._._._._
•.3..".,0~o..",='=~--l
MEDIDOR
FIG. 17
AjM Editorial Macro
---
TANQUE
I--_EL_EV_AO_0----i ._ .) .
I
I ("
. I
L ,)
.--./
I
I r
·
L ,)
./
.
--
•.30
.40
1.40
EJEMPLO #3

s = Presión disponible I longitud total
Presión disponible = Presión en la red - altura estática (he)
Presión en la red pública = 14 m.
Altura estática = - 0.30 m.
Presión disponible = 14 m. + 0.3 m. = 14.30 m.
s = 14.07 I 14.30 = 0.98 = 980 milésimos
Aplicando la fórmula de Hazen Williams: Diámetro = 0.33 pulg.
Llevando a diámetro comercial: 0.5 pulg.
Recalculando s:124.7 milésimos
v = 1.03 mis.
El diámetro de la tubería de alimentación será de 112':
Equipo de bombeo
Determinación de las características para su selección:
Caudal de bombeo = Máxima demanda simultanea: 0.5 Ips.
Caudal para llenar el tanque en dos horas: 0.14Ips.
Se toma como caudal de bombeo: 0.5 Ips.
Altura dinámica total =Altura estática elevación (hd) + Altura estática de succión (hs) +
Pérdida de carga en la succión y elevación (Hf).
Altura estática de elevación = 8.60 m.
Altura estática de succión = 1.90 m.
•
Pérdida de carga en la elevación o descarga = Longitud total x 0.05
_ongitud total = 9.60 m. (Lf) + 9 m. (Leq) = 18.60
::>érdida de carga en la elevación = 18.60 x 0.05 = 0.93 m.
?érdida de carga en la succión = Longitud total x 0.05
_ongitud total = 1.90 m. (Lf) + 7 m. (Leq) = 8.90 m.
Editorial Macro A.,._

-
Pérdida de carga en la succión = 8.90 x 0.05 = 0.45 m.
Altura dinámica total (HDT) = 8.60 + 1.90 + 0.93 + 0.45 = 11.88 m
Tubería de impulsión
Caudal = 0.5 Ips.
s = 50 milésimos (estimado)
Aplicando la fórmula de Hazen Williams:
Diámetro = 0.978, llevando a diámetro comercial = 1"
Recalculando S= 45 milésimos.
v = 0.92 mis
La red de distribución se diseñará y calculara tramo por tramo bajo el mismo procedimiento
referido en el sistema cisterna - tanque elevado.
SISTEMA CISTERNA - EQUIPO DE PRESURIZACIÓN
El dimensionamiento y cálculo de los elementos de este sistema se realiza bajo los siguientes
lineamientos:
Cisterna
La cisterna tendrá la capacidad o volumen útil equivalente al consumo diario y sus características,
dimensiones y ubicación se establecerá de acuerdo a lo descrito en el sistema cisterna - tanque
elevado.
Tubería de alimentación a la cisterna
Igualmente se seguirá el procedimiento descrito en el sistema cisterna-tanque elevado
Equipo de presurización
El equipo que remplace al tanque elevado y que dé el caudal y la presión adecuados al sistema
puede ser un equipo hidroneumático o un equipo de presión constante.
Equipo hidroneumático
El equipo hidroneumático para suministro de agua a presión tiene por finalidad entregar
JI caudal variable a una presión también variable entre una máxima y una mínima y que su
::_"cionamiento se basa en la presión mantenida en un rango establecido por una compresión
: - ~a descompresión que sufre un volumen de aire contenido en un deposito herméticamente
orial Macro

INGENIERíA Y GESTIÓN Abastecimiento de agua para Edificaciones Gi.,j
cerrado. transmitida por un volumen de agua introducido por una bomba y extraído através de
un orificio conectado al sistema.
Todo hidroneumático, cualquiera que sea su tamaño consta de los siguientes elementos:
• Una o más electro bombas, como equipo elevador de presión y que deberá entregar el caudal
requerido al sistema a la presión máxima, con sus elementos de arranque y protección. Puede
utilizarse tanto bombas centrifugas de eje horizontal como de eje vertical.
• Un compresor de aire o cualquier otro artefacto capaz de suministrar aire a presión.
• Un depósito a recipiente a presión, llamado comúnmente tanque neumático, capaz de soportar
la presión máxima, cuya capacidad o volumen está en relación al caudal y presiones requeridos.
• Un dispositivo adecuado para mantener las presiones y/o el nivel de agua en el tanque (interruptor
de presión, control de nivel).
• Dispositivos de medición y control como manómetro, válvula de seguridad, medidor de flujo.
El cálculo y dimensionamiento de un equipo hidroneumático, se inicia por la determinación del
volumen del tanque neumático y este se basa en la Ley de Mariotti:
PVk= Constante.
Si tenemos (Ver figura No. 18):
Vu
= Volumen útil del tanque
V1
= Volumen del aire al final de la compresión
V2
= Volumen del aire al final de la expansión o descompresión
Pu
= presión absoluta cuando Vu = O
P1
= Pl+1. Presión absoluta alcanzada al final de la compresión
P2 = P2+1. Presión absoluta alcanzada al final de la descompresión.
Vm = Volumen de agua contenida en el tanque entre una conexión y desconexión de la Bomba.
Aplicando la Ley de Mariotti, se llega a:
o
Vm es tanto más grande cuando Pu
y P1
son mayores y P2
es menor. P1
es la presión máxima de
trabajo y está limitada por el valor que deba soportar la instalación fijado generalmente en
los reglamentos y P2
es la presión mínima, representada por el valor suficiente para satisfacer
la instalación. Por el contrario Pu es la presión inicial en el tanque, representada por la presión
atmosférica, pero que se puede aumentar hasta el valor de P2' es decir se puede hacer Pu = P2'
Esto representada una disminución en el tamaño del tanque.
Editorial Macro -tM

En una instalación sin compresor en que Pu
= 1:
Yen una instalación con compresor en que Pu
= P2:
Vu
= Vm • PI I PI - P2; en presiones relativas: Vu
= Vm • PI + 1I PI + P2·
Siendo Vm el volumen de agua que se desplaza ya sea como consumido por el sistema o repuesto
por la bomba, tiene relación con el caudal de salida que llamaremos (E), o con el caudal de
entrada que llamaremos (A) y con el tiempo de desplazamiento que está representada a su
vez por el tiempo durante el cual la bomba funciona (Tt) y el tiempo durante el cual la bomba
está parada (To). La suma de Tt + To es llamado el periodo de disparo (T). Es importante tener
presente que el número de disparos (Sc) debe ser el menor posible tomando como unidad una
hora a fin de evitar que los contactos del sistema de arranque de la bomba pudiesen aumentar
la temperatura. Teniendo en cuenta lo anterior se puede expresar:
En realidad los dos caudales A y Eson los mismos como parámetros de diseño, por lo que:
T = 2.VmIA y considerando que Tsc
= 60' : Vm = 30. A/Sc.
Para efectos del cálculo de Vu
' se aplica:
Vu
= 25 A/Sc . (PI + 1) (P2+ 1) I PI - P2' sin compresor y
Vu
= 25 A/Sc. PI + 1 I PI - P2' con compressor.
Para obtener el volumen real total del tanque es necesario aumentar un 10% para compensar el
volumen comprendido entre la salida y el fondo y un 10% adicional a los equipos con compresor
como margen de seguridad para la eventual descarga el aire.
•
El volumen real del tanque resultará entonces:
Vu
= 27.5 A/Sc. PI + 1 I PI - P2' sin compresor y
Vu
= 30 A/Sc . PI + l/PI - P2' con compresor.
Para aplicar estas formulas que sirven para hallar el Volumen del tanque es necesario conocer el
número de arranques y las presiones mínima y máxima de trabajo.
Editorial Macro AfM

---
Se recomienda que el número de arranques este dentro de los siguientes rangos:
Tamaño de la instalación Potencia
No. De arranques /hora
(promedio)
Pequeñas - de 1 HP 20 (16-24)
Medianas 1 aS HP 13 (10-16)
Grandes +de 5 HP 8(6-10)
•
La presión mínima P2 será igual a la suma de la altura estática o física entre la salida del equipo y
el punto más alto de suministro más la presión de salida en dicho punto más la perdida de carga
que se produce en el recorrido desde la cisterna hasta el punto más desfavorable.
La presión máxima se establece adicionando a la presión mínima un valor recomendado por
la experiencia y que se estima en aproximadamente 20 psi. o 1.4 atmósferas.
Por otro lado es también importante tener presente ciertas consideraciones del tipo
electromecánico al momento de dimensionar y seleccionar el equipo.
• Se pueden utilizar dos o más tanques en paralelo
• El aire en el tanque debe mantenerse constante. Debido a que el aire se mezcla gradualmente con
el agua se debe instalar un dispositivo capaz de reponer el aire perdido.
Para medianas y grandes instalaciones este dispositivo es un compresor mecánico escogido
con la capacidad suficiente y la presión necesaria.
Para instalaciones pequeñas y algunas medianas se puede reemplazar por un cargador de aire
hidráulico con buenos resultados, pudiendo funcionar hasta con tanques de 2,000 galones
siempre que las presiones e operación no excedan de 5 Kg./cm2
•
Para el cálculo del volumen del tanque puede utilizarse gráficos que relacionan los parámetros
antes estudiados teniendo en cuenta las consideraciones mencionadas.
Para la determinación del dispositivo de aire puede utilizarse tablas con recomendaciones
teniendo en cuenta la capacidad del tanque o calcularse considerando lo siguiente:
El dispositivo (compresor), debe ser capaz de inyectar el volumen de aire efectivo en dos horas
a la presión mínima de trabajo.
La o las bombas deberán seleccionarse con los siguientes parámetros:
Caudal (Q) = Máxima demanda simultanea.
Altura dinámica Total Presión máxima de trabajo del tanque neumático.
-a,.Editorial M
_ ac
_r_
o________ ___________ ____ _ _ ___

INGENIERíA Y GESTIÓN Abastecimiento de agua para Edificaciones ';1,'1
Bombas de presión constante y velocidad variable
Son bombas centrífugas de eje horizontal o vertical a las que se acopla un variador de velocidad
y un control electrónico para mantener una presión constante en el sistema, siendo el caudal
variable de acuerdo a la demanda que se produce en la edificación. A mayor demanda, mayor
velocidad y a menor demanda, menor velocidad. Esto hace que el consumo de energía sea
menor
Las bombas de presión constante deben seleccionarse con el caudal (Q) correspondiente a la
máxima demanda simultanea y la altura dinámica total igual a la presión máxima calculada
para el sistema. Al seleccionar el equipo de bombeo deberá definirse si se instalan una o más
bombas y cuál será el caudal para cada una de ellas dependiendo del tamaño del sistema, el
criterio del proyectista y la seguridad que se quiera dar al sistema.
La red de distribución se inicia en el equipo de presurización y llega hasta cada uno de los
puntos de salida de agua.
El cálculo de los diámetros, se hará tramo por tramo determinando los caudales en cada
uno de ellos por el método de unidades de gasto y estimando una pendiente S o factor de
conducción en un promedio del 5%, llevando los diámetros a valores comerciales, verificando S
y estableciendo las pérdidas de carga, la presiones de salida y las velocidades.
EjemploN°4
Dimensionar los elementos de un sistema cisterna-equipo de presurizaclon para una
vivienda multifamiliar que consta de tres pisos con un departamento de tres dormitorios
por piso y con las características que se muestran en la figura N° 19.
Datos básicos
N° Departamentos de tres dormitorios: 3
Dotación: 1,200 I/D/d
Consumo diario = 1,200 x 3 = 3,600 I
Máxima demanda simultanea: 9 UH/D x 3 27 UH. = 0.69Ips.
Cisterna
Volumen = Consumo diario = 3,600 I
Dimensiones = 1.25 x 2.40 x 1.20 + 0.4 m.
•
Las características y ubicación serán las mismas que para los ejemplos anteriores.
Tubería de alimentación
Se seguirá el mismo procedimiento que para el ejemplo N° 3
Editorial Macro Mj.

---
4.00
•
2.60
2.20
.70
.30
G
í"
i
-------,--
I
rJ
Arr..
-:/o l·
---- ~-~- ------
I I
. )
I /
/
----l-~-r-------
I I
. I
I )
~1==t.5"'-'k0 /
. B /
---./.
.60
_ ~_._ _ _ _
.3--'10~o.........b'---+-l
MEDIDOR
.40
1.20
LONGITUD U.H. O • S Hf Ps V
TRAI.IO
nSICA EOUIVALENTE TOTAL
Ips pul9 mil6simos m. m. mis
A - B 6.00 7.00 13.00 27 0.70
%1.25 %3
0.76 5.25 0.82
B - e 2.20 1.50 3.70 18 0.50
~ ~ 0.1 7 4.08 0.92
e - o 4.00 3.00 7.00 9 0.32
~ Xc 0.14 3.94 0.60
O - E 0.75 1.50 2.25 6 0.25
%0.75 X 0.11 3.83 0.81
E - F 0.60 1.50 2.50 5 0.23
%0.75 ~ 0.03 3.74 0.75
F- G 1.65 10.00 11.65 2 0.1 0
~
0.50 ~ 0.78 2.96 0.73
39.70
FIG. 19 EJEMPLO #4
MM Editorial Macro

Equipo de presurización
Equipo hidroneumático
Caudal (Q) = 0.69 Ips. = 41.4 Ipm.
Presión mínima (P2
) = 11.40 (he) + 2 (Ps) + 2 (Hf) = 16.40 = 1.6 atmósferas.
Presión máxima = 1.6 + 1.4 = 3 atmósferas.
Número de arranques = 24
Vu
(sin compresor) = 27.5 x 41.4 /24 x (3 + 1) (1.6 + 1) / 3 - 1.6 = 352 1.
Electro bombas: 02 para Q =0.35 Ips. (50% de QI) y HDT = 3 atmósferas = 31 m.
Por tanto el equipo hidroneumático constará de una electro bomba centrífuga de eje
horizontal, con capacidad para Q =0.35 Ips. y HDT =31 m.; un tanque de presión de 352
litros de capacidad; un cargador de aire y los elementos de control respectivos (interruptor de
presión, manómetro, control de nivel de aire, agua, válvula de seguridad y tablero de control).
Ver cuadro de cálculo.
Hemos estudiado todos los sistemas de abastecimiento de agua individualmente, sin embargo
dependiendo del tamaño y de la complejidad de la edificación estos sistemas se pueden
combinar para dar mayor eficiencia al servicio y evitar sobredimensionamientos, costos
mayores, sobrepresiones.
En edificaciones muy altas el sistema podrá subdividirse ya sea utilizando dos o más subsistemas
iguales o diferentes o estableciendo zonas de presión con válvulas reductoras de presión o mas
de un equipo de presurización. El trazado, dimensionamiento y calculo será siempre el mismo.
La tendencia actual en las edificaciones dedicadas a vivienda debido a las dificultades que
afrontan las Empresas prestadoras de servicios en el aspecto comercial, es la instalación de
medidores de caudal en cada una de las unidades de uso de la edificación, debiendo en este
caso elaborarse el diseño teniendo en cuenta este requisito ya sea con los medidores colocados
en el ingreso de la edificación, en cada uno de los pisos donde se encuentran las unidades de
so o en los techos considerando los sistemas de lectura ya sea directa o a distancia.
TRANSITORIOS
=-s sabido que un transitorio es usualmente reconocido por un golpe en las tuberías de agua
3 presión. Cuando se trata de ramales en los sistemas de agua en las edificaciones, el ruido
ocurre cuando el flujo en movimiento es instantáneamente interrumpido por el cierre de
..na válvula. Esta repentina parada provoca una presión mucho mayor, la cual asemeja a una
::>equeña explosión en la tubería. Esta presión, se expande por todo el sistema, sacudiendo
a tubería hasta ser absorbida. Normalmente una bolsa de aire existente dentro de la tubería
~ ede absorber la presión, pero si esta no está presente la onda de presión ampliada puede
::eteriorar la tubería.
Editorial Macro _i_

-
Especialistas han demostrado que el transitorio es una función de la velocidad del agua en
la tubería y que se puede calcular el aumento de presión producido por la parada brusca.
Así mismo refieren que en términos generales la presión incremental se puede considerar
aproximadamente 60 veces la velocidad del agua. En diámetros pequeños se considera una
velocidad máxima de 3 mis y a esta velocidad la presión creada por el transitorio puede
sobrepasar los 180 m.
Investigaciones realizadas en Países desarrollados han comprobado que estos transitorios son
producidos en las instalaciones interiores de los edificios debido al cierre de ciertas válvulas y
los Reglamentos o Códigos de diseño exigen el uso de elementos que absorban la sobrepresión
de estos transitorios. Por ejemplo en los Estados Unidos de Norteamérica existe un Comité de
Transitorios que recomienda las exigencias en los Códigos, los que hasta el 2004 exigían el uso
de estos elementos para instalaciones con artefactos de válvula fluxometrica, equipamiento
con válvulas de solenoide y otras válvulas de cierre rápido y a partir de Febrero del 2005 se han
incorporado las lavadoras, grifos de cocina y llaves de ducha, porque hoy en día existen griferías
que operan con cartridge de un cuarto de vuelta que se asemejan a las válvulas de solenoide.
Así mismo es útil tener presente que los transitorios pueden producirse en sistemas de bombeo
ya sea de agua limpia o de aguas residuales, por alturas dinámicas relativamente altas, por el
uso de valvulas de retensión de cierre rápido o por defectos en las instalaciones eléctricas del
tablero de control del equipo de bombeo
Es importante entonces consideraren estos casos elementos para la reducción de la sobrepresión
del transitorio, como válvulas anti golpe de ariete, válvulas de retensión de cierre lento, cámaras
de aire, amortiguadores mecánicos y otros.
El proyectista deberá estudiar cada caso, determinar la magnitud estimada del transitorio y
elegir el dispositivo más adecuado para resolver el problema. Existe bibliografía especializada
tanto para los transitorios como para los dispositivos de amortiguamiento.
AGUA CALIENTE
Tanto la higiene corporal, el lavado de utensilios y otras actividades requieren de agua a
mayor temperatura que la ambiental por lo que en la mayoría de las edificaciones es necesario
considerar un sistema de suministro de agua caliente.
Factores importantes para el diseño de los sistemas de suministro de agua caliente son los
siguientes:
al Temperatura a la cual se utiliza en 105 puntos de consumo y que en promedio se considera
USO TEMPERATURA
Higiene corporal 45 - 65 oC
Lavado de ropa o utensilios 60 - 70 oC
Para fines medicinales 90 - 100 oC
M. Editorial Macro

INGENIERíA Y GESTIÓN Abastecimiento de agua para Edificaciones ';1,')
b) Energía que se utiliza para el calentamiento del agua y que puede ser electricidad, gas, petróleo, vapor
y solar. De acuerdo a la energía que se utilice se clasifican los calentadores.Así mismo el tipo de energía
influirá en la rapidez de calentamiento, la que ha permitido la fabricación y uso de calentadores del
tipo instantáneo y calentadores con almacenamiento.
c) La dotación de agua caliente que está establecida en las Normas de diseño vigentes.
d) El tamaño de la instalación, que determina la utilización de un sistema directo o un sistema con
circulación, utilizando determinado tipo de calentador.
EQUIPOS DE CALENTAMIENTO
Los calentadores de agua pueden ser del tipo instantáneo o con almacenamiento ya sea
utilizando energía eléctrica a través de una resistencia o utilizando un combustible (gas,
petróleo, vapor, kerosén) a través de un quemador.
Los calentadores instantáneos son eficientes para caudales de producción de agua caliente
relativamente bajos del orden entre 3 a 16 litros por hora, es decir se utilizan para pequeñas
instalaciones o redes de agua caliente.
Los calentadores con almacenamiento trabajan eficientemente para cualquier caudal de
producción, debiendo establecer de acuerdo a las normas vigentes, según el tipo y uso de la
edificación, los caudales de producción y volumen de almacenamiento.
Es importante mencionar que los calentadores que utilizan energía eléctrica pueden
ser instalados en lugares abiertos o cerrados, mientras que los calentadores que utilizan
combustible, deben ser instalados en lugares abiertos o en lugares cerrados, considerando una
chimenea de ventilación adecuada.
Para establecer el caudal de producción de un calentador de agua se utiliza diferentes criterios,
teniendo si estrecha relación con el tipo de aparato o artefacto, la dotación que se le asigne a
cada uno y la temperatura a la cual debe producirse, siempre que los datos o parámetros estén
basados en la experiencia demostrada. Con el caudal de producción se podrá establecer si se
utiliza uno o más calentadores y si es necesario volumen de almacenamiento. Es importante
así mismo establecer relación con fabricantes y equipadores, quienes pueden proporcionar la
información técnica relacionada con la producción y almacenamiento de sus equipos a fin de
tomar la mejor opción.
Generalmente, las instalaciones de agua caliente se pueden considerar como un subsistema
del sistema de abastecimiento de agua de la edificación ya que la presión necesaria para su
funcionamiento y el caudal requerido son suministrados por la red de distribución general.
SISTEMA DIRECTO
Utilizado cuando el sistema de suministro de agua caliente es pequeño, es decir cuando el
número de puntos de suministro por calentador es limitado y la distancia entre la fuente de
agua caliente y los puntos de salida no permite gran pérdida de calor. Esto sugiere que influyan
Editorial Macro

-
varios factores como la temperatura del agua a la salida del calentador, el material de la tubería,
la cubierta de la misma y con que rapidez es necesaria el agua caliente en el punto de suministro.
El sistema directo consiste en instalar un equipo de calentamiento de agua o calentador en el
lugar apropiado, con la suficiente capacidad de producción o almacenamiento para abastecer
a un determinado número de salidas en los aparatos sanitarios en los que se requiere del agua
caliente. El suministro de agua fría al calentador, se hará desde la red de distribución general
ya partir del mismo se diseñará una red de distribución de agua caliente con capacidad para
Conducir la máxima demanda simultánea de agua caliente.
Ejemplo N° S
Agua caliente para un departamento de tres dormitorios, con un baño (Inodoro, lavatorio,
ducha, lavadero de cocina, lavadero de ropa):
Dotación diaria según la Norma vigente: 390 litros
Capacidad de almacenamiento del calentador: 390/5 = 78 litros (Se asumirá 80 litros.)
Para el cálculo de la tubería de distribución se considerará la máxima demanda simultánea de
agua caliente, es decir:
Lavatorio : 0.75 UH
Ducha : 1.50 UH
Lavadero cocina : 2.00 UH
Lavadero ropa : 3.00 UH
Total 7.25 UH
Caudal correspondiente: 4.50 GPM.
El procedimiento será el mismo que para la red de distribución de agua fría y la fórmula la de
Hazen Williams.
SISTEMA CON CIRCULACiÓN
Utilizado cuando una edificación requiere de un suministro de agua caliente muy eficiente con
determinadas características como:
• Un número importante de servicios sanitarios con requerimiento de agua caliente
Distancias considerables entre el equipo de producción de agua caliente y los servicios.
• La salida del agua caliente en el aparato sanitario sea muy rápida.
El sistema consiste en un equipo de producción de agua caliente, una red de distribución de
agua caliente, un sistema de retorno de agua caliente y un equipo o bomba de retorno. El
sistema es regulado con temperatura de salida del calentador, temperatura de llegada a las
salidas de suministro, temperatura de arranque y parada del retorno.
Editorial Maclo

INGENIERíA Y GESTiÓN Abastecimiento de agua para Edificaciones • • •
I I
1---' ,---,
_..--1 © 1 _ ..--1 ® 1
1 1 1 1
3/4"1 1 3/4"1 1
3.00 ~. 1 3.00 ~. 1
1 I
-"--1 ® 1 _~ ® 1
1 1 1 1
3/4"1 1 3/4"1 1
3.00 ~. 1 3.00 "1. 1
1 1 1 1
-1 © 1 -"1 ® 1
()~~)) ) )
,'./ / // /
~
1/4" - 20.00 m
.® /"/ / 1" - 25.00 m. /" /
0F··_··_··_··-L...··_· -r-··---((·_··_··_··_··~ /
Ce- - - - _L - -it - - - - --./
FIG. 20
_ - -.
- - - - - - - - - - - --.--- ---.------ - .- ...-..-----~c!Hg!!!!I Mac.~~ -i-

-
El procedimiento para el diseño del sistema involucra una serie de pasos:
1. Selección del tipo de calentador a utilizar, teniendo en cuenta factores como costo y disponibilidad
del agente de calor o combustible; espacio disponible para su ubicación, operación y mantenimiento;
costo operativo y existencia en el mercado.
2. Determinación del tamaño del equipo y volumen de almacenamiento, teniendo en cuenta el tipo
de edificación, la dotación de agua caliente y la cantidad de usuarios. Los valores a aplicarse serán
consultados en las Normas vigentes.
3. Determinación de las temperaturas tanto de producción como de uso, así como de las necesarias para
el funcionamiento del sistema de retorno.
4. Definición del tipo de tubería a utilizar en las redes de distribución de agua caliente, así como del tipo
de aislante térmico para su recubrimiento.
5. Calculo de la red de distribución propiamente dicha, el cual se realiza utilizando el mismo método que
para el cálculo de la red de distribución de agua fría, es decir mediante la fórmula de Hazen Williams.
6. Calculo del sistema de circulación o retorno, el cual tiene por objeto circular el agua que se enfría
debido a la perdida de calor por conducción, convección y radiación, cuando el sistema de agua
caliente se encuentra estático, es decir cuando no hay consumo de agua caliente o este es mínimo.
Para ello es necesario establecer un caudal que debe circular por la tubería de retorno para
lo cual se supone el sistema estático. Entendiéndose que la perdida de calor a través de las
tuberías de agua caliente son iguales a las que perdería el agua que circula por ellas, se puede
establecer la siguiente relación:
Q = K.L.dT /504 (T1
- T)
en la cual:
Q = caudal de circulación en GPM
K = Coeficiente de transmisión en BTU/Hora/oF/pie de tubería, que depende del Diámetro de
la tubería y del aislamiento térmico que utilice.
donde:
To
= Temperatura ambiente
T1
= Temp. de producción de agua caliente
T2
= Temperatura de agua en el tramo considerado y calculado en base a pérdida de
Temperatura unitaria, considerando como pérdida total de temperatura la diferencia
entre la temperatura de salida del calentador y la temperatura de salida en el aparato más
desfavorable.
Editorial Macro

INGENIERíA YGESTIÓN Abastecimiento de agua para Edificaciones
El caudal establecido, siendo de circulación continua, será el que deba conducir la tubería
principal de circulación o retorno que llega a la fuente de producción por gravedad producida
por la diferencia de calor; pero como lo que queremos es utilizar un sistema con circulación
forzada intercalamos una bomba, la que trabajará con intervalos de tiempo fijados de antemano,
siendo entonces necesario establecer un nuevo caudal como capacidad de la bomba. Estos
intervalos o periodos de tiempo son variables dependiendo de los rangos de caudal y del
criterio del proyectista, variando entre 5 a 10 minutos de trabajo cada 1 o 2 horas.
El caudal que circula por la tubería principal (caudal de trabajo de la bomba), se reparte
proporcionalmente a cada uno de los ramales de agua caliente encontrando así los caudales
correspondientes a cada montante o ramal de circulación con los que se calcula los diámetros
de las tuberías respectivas, utilizando el mismo procedimiento que para agua fría o caliente,
estableciendo las pérdidas de carga de las tuberías de circulación, que servirá para determinar
la altura dinámica total de la bomba de retorno.
Es así mismo necesario establecer la temperatura de llegada a la bomba de retorno a base de
la pérdida de calor entre el punto más alejado y la bomba, a fin de fijar el rango de máxima y
mínima temperatura de parada y arranque respectivamente.
EjemploN°6
Calcularemos la tubería de circulación de una instalación de agua caliente con dos
alimentadores sirviendo a tres pisos cada uno, con un caudal de 15 GPM en el último piso.
Ver figura N° 20
Para ello aplicaremos la fórmula Q = K.L.dt / 504 (T1
- T).
Estableciendo : To = 70 °F
T1
= 160 °F
T2
= Variable
Longitud total= 57 m.
La pérdida de temperatura por Und. de longitud será: 160 - 140 / 57 = 0.35 °F/ m.
Con ello podemos establecer la temperatura en los puntos:
B : 160 - (0.35 x 20) = 153
F : 153 - (0.35 x 25) = 144.25
C : 153 x (0.35 x 10) = 149.5
H = 140
Editorial Macro

•
-
Con estas temperaturas establecemos el dt para cada diámetro de tubería de agua caliente:
dt(1.1/4") = (160+153/2)-70 = 86.50
dt (1 ") = (153 + 144.25/2) - 70 = 78.62
dt (3/4") = (149.5 + 140/2) - 70 = 74.25
Luego estableceremos los valores para el cálculo de KLdt
Tubería L(pies) K dt
1.1 /4" 66 0.172 86.50
1" 115 0.152 78.62
3¡4" 39.40 0.132 74.75
Total
I L,~ El valor de Kse ha establecido por el diámetro de la tubería y el aislante.
' Nota
KLdt
982
1,374
386
3,742
~ ~----------------------------------~
Q = 3,742/504(160-140) = 0.37 GPM.
El valor encontrado es el caudal de circulación continua. El caudal de trabajo de la bomba de
circulación si establecemos intervalos de 5 minutos será:
Qb = 0.37 x 60/5 = 4.44 GPM.
El factor de proporcionalidad para los dos alimentadores será:
4.44/30 = 0.148
El cálculo de los diámetros de la tubería de retorno será:
Ramal Piso Long. (m) Q(GPM) O" Fc% Hf(m)
HI 3-1 31 2.2 3/8" 17 5.27
El 3-1 16 2.2 3/8" 17 2.72
IJ 1 20 4.4 V2" 20 4.00
La Bomba de circulación deberá tener la capacidad para Q =4.4 GPM Y HDT =11.99 m mas
la presión en el calentador.

SISTEMA DE AGUA PARA RIEGO DE AREAS VERDES
GENERALIDADES
El agua que se utiliza para el riego de las áreas verdes que corresponden a ciertas zonas libres
de una edificación conformadas por césped o plantas ornamentales puede ser agua potable o
agua proveniente de canales de regadío o agua residual tratada. El proyectista deberá realizar
un estudio comparativo teniendo en cuenta la facilidad y costo de obtención del agua, así como
la calidad de la misma en relación al sistema a utilizarse.
El agua potable podrá provenir del servicio público mediante la conexión domiciliaria otorgada
a la edificación o de fuente propia con tratamiento privado.
El agua residual tratada podrá provenir del agua residual de la misma edificación a la cual se le
aplique procesos de tratamiento adecuados para obtener un efluente apto para riego.
El factor más importante será en este caso la calidad del agua ya que las áreas verdes están
generalmente en contacto directo con las personas sobre todo niños, los que podrían contraer
enfermedades transmitidas por el agua.
SISTEMAS UTILIZADOS
Los sistemas utilizados para riego de áreas verdes que forma parte de una edificación son:
1. Riego por inundación o gravedad
Utiliza puntos de salida de agua a presión en los que puede acoplarse mangueras para
la descarga del agua en las zonas de riego directamente o utilizando aspersores de baja
presión.
Los puntos de salida generalmente se separan a una distancia aproximada de 1.5 veces la
longitud de la manguera.
Los diámetros de las salidas y de las mangueras se establecerán hidráulicamente,
considerando la presión de salida en los puntos de entrega y la longitud de la manguera,
estableciendo así mismo el caudal de entrega, el que se tendrá en cuenta para el cálculo
hidráulico de la red de distribución de la edificación si está conectada a ella. La longitud de
manguera varía entre lOa 30 m. y está en función al área por cubrir y a la relación caudal-
diámetro.
Este sistema de riego por inundación tiene una baja eficiencia estimándose en un 30%. No
es posible realizar un riego uniforme ni tampoco establecer un caudal regular por área ya
que dependerá de los hábitos de riego, salvo indicación expresa del proyectista a fin de que
el usuario pueda establecer parámetros aproximados.
Editorial Macro

•
-
2. Riego por aspersión
Utiliza los llamados aspersores que son elementos o equipos de salida de agua dotados
de un deflector el que pulveriza el agua creando una llovizna que cae sobre el área verde.
La cobertura del aspersor es generalmente circular teniendo un determinado alcance en
relación a la presión en el punto de conexión del aspersor, determinándose así mismo con
estos datos el caudal de entrega.
Las ventajas del sistema de riego por aspersión son: uso eficiente del agua en un 80%; mejor
distribución del agua; evita la erosión del suelo; menores costos a largo plazo.
Para un mejor funcionamiento y eficiencia de un sistema de riego por aspersión debe
considerarse los siguientes elementos:
• Cisterna de almacenamiento de agua para riego con un volumen útil equivalente al necesario
para un riego del área a tratar. El riego podrá realizarse diario, ínter diario o con menor
frecuencia dependiendo del tipo de plantas, o por áreas en un mismo día dependiendo del
número de aspersores funcionando simultáneamente.
• Equipo de bombeo para riego, con capacidad para un caudal establecido en cada caso en
función al tipo y numero de aspersores trabajando simultáneamente; y una altura dinámica
total establecida mediante el cálculo hidráulico y las condiciones del sistema (véase "equipo d
bombeo" en sistemas de abastecimiento de agua.)
• Red de distribución dimensionada utilizando cualquier fórmula racional para conducir la
máxima demanda y cumplir con las presiones necesarias por los aspersores, en los puntos
más desfavorables.
• Aspersores, que serán seleccionados utilizando información de fabricantes, teniendo en
cuenta el tipo de área a regar, el caudal necesario, la presión de salida, el alcance y el diámetro.
Para la ubicación correcta de los aspersores se tendrá en cuenta el alcance considerando un
traslape de un 40%.
• Dependiendo de la calidad del agua (contenido mayor de 50 ppm. de sólidos suspendidos o
500 ppm de sólidos disueltos), será necesario considerar un proceso de filtración afin de evitar
la obturación de los aspersores.
Como información útil la dotación de agua para riego de césped o pasto es de 1 Ips./Ha.
Editorial Macro

instalaciones_sanitarias_de_edificaciones_Ing_LUIS_CASTILLO_ANSELMI.pdf

instalaciones_sanitarias_de_edificaciones_Ing_LUIS_CASTILLO_ANSELMI.pdf

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

Similar a instalaciones_sanitarias_de_edificaciones_Ing_LUIS_CASTILLO_ANSELMI.pdf

Similar a instalaciones_sanitarias_de_edificaciones_Ing_LUIS_CASTILLO_ANSELMI.pdf (20)

Último

Último (20)

instalaciones_sanitarias_de_edificaciones_Ing_LUIS_CASTILLO_ANSELMI.pdf