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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
“CALCULO Y SELECCIÓN DEL TANQUE HIDRONEUMÁTICO
PARA EL ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE AL HOSPITAL
CUNDALLINI”
PARA OBENER EL TITULO DE:
INGENIERO MECANICO
PRESENTAN:
GÓMEZ MUÑOZ MOISÉS
HERRERA JIMÉNEZ ARIANA MAGALI
RESENDIZ GONZÁLEZ MANUEL
ASESORES:
ING. FELIPE DE JESUS JUAREZ GÓMEZ
ING. J. SANTANA VILLARREAL REYES
MEXICO D. F. 2008

Agradecimientos
A mis padres por todo el amor
y la mejor educación que me han dado.
A mis hermanos Tania, Damián y Darinka
por el apoyo moral y científico.
A el amor de mi vida
por su comprehension
y ayuda en todo momento.
A mis compañeros de tesis
con quienes pase mis mejores
momentos de discusión apasionada.
Ing. Ariana Magali Herrera Jiménez.
A mi madre Lorenza Muñoz Herrera
por su gran apoyo en mi vida
y formación académica.
Ing. Moisés Gómez Muñoz.
A mis padres, que con mucho esfuerzo
lograron mi formación académica y me apoyaron
en los aspectos más importantes de mi vida.
A mis hermanos que con sus críticas y aportaciones
me hicieron valorar la gran familia que tengo.
A mi esposa Ariana y mi hijo Balam,
Que con su gran amor y confianza me alentaron.
Ing. Manuel Reséndiz González.

INGENIERIA MECANICA
Instituto Politécnico Nacional
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica Y Eléctrica
Unidad Profesional Azcapotzalco
INDICE DE CONTENIDO
CAPITULO I GENERALIDADES”…….….……………………………………….….1
1.1 Introducción…………..………………………………………………………….2
1.2 Reglamentaciones………………………………………………………..…….4
1.2.1 Reglamento del IMSS………………………………………………….4
1.3 Palabras Clave………………....………..………………………………….….7
1.4 Hospital Cundallini…………..………………………….……………………...8
CAPITULO II “FUNDAMENTOS TEORICOS”…………………………………..…9
2.1 Ecuación de Continuidad……..………………………………………….…10
2.2 Ecuación general de la Energía…………….…….………………………..11
2.3 Perdidas de presión en válvulas y conexiones………….……......…......12
2.4 Presión Residual………………………………………………………….….12
2.4.1 Carga o altura Dinámica Total de Bombeo (ADT)……….…….…12
2.4.1.1 Calculo de ADT….………………………………….….………..13
• Caso I
• Caso II
• Caso III
2.5 Perdida de carga…………………….....…………………………………….17
2.5.1Perdida de carga en conducto rectilíneo………………………...…17
2.5.2 Perdidas de carga localizadas…………………….………………..18
2.6 Bombas………….…………………………………………………………….19
2.6.1 Clasificación de Bombas…………………………………………….19
2.7 Medios de proporción de presión.…………………………………….….…27
2.7.1 Tanque elevado……………………………………………….….…..27
2.7.2 Sistemas de bombeo tanque a tanque…………………….………27
2.7.2.1 Consideraciones generales para el calculo………….….……29
2.7.2.2 Calculo de las bombas y motores…………………….….…….30
2.7.3 Bomba auxiliar……………………….…………..…..……….………30

INGENIERIA MECANICA
2.7.4 Bombeo programado………………………….……………………..31
2.7.5 Sistemas de presión constante……………………………………..32
2.8 Sistema Hidroneumático………………………………..……………….…..32
2.8.1 Principio de funcionamiento…………………………………….…..32
2.8.2 Componentes del sistema hidroneumático………………..…....…34
2.8.3 Ciclos de bombeo……………………………..……………….…….35
2.8.4 Presiones de operación del sistema hidroneumático………….....35
2.8.4.1 Presión mínima………………………..…………………….……35
2.8.4.2 Presión diferencial y máxima……………………..………..……36
2.8.5 Dimensionamiento de bombas y motores……………….……..….37
2.8.5.1 Potencia requerida por la bomba y motor………………..……37
2.8.6 Dimensionamiento del tanque a presión……………………….….38
2.8.6.1 Calculo del compresor………….…………………………..……39
2.8.7 Sistemas hidroneumáticos de uso domestico………..…….….….40
CAPITULO III “DISEÑO Y DISTRIBUCIÓN DE LA RED HIDRÁULICA”.………43
3.1 Red de distribución Hidráulica………………….l……………………..…..44
3.1.1 Instalación Hidráulica……………………………………..…….......44
3.2 Materiales propuestos……………………………………………………..…45
3.2.1Tuberia de cobre……………………………………………….……..45
3.2.2 Tubería de fierro galvanizado…………………………….…………46
3.3 Conexiones………….……………………………………………………..…..46
3.3.1 Conexiones de cobre…………………………………………….……46
3.3.2 Válvulas……………………….……………………………………..….47
3.4 Simbología………………………………………………………………...…...47
Código de colores………………………………………………...…51
3.5 Muebles sanitarios elegidos……………………….…………………………52
3.6 Orden progresivo de los planos del hospital…………………………..…...57
• Trazo de las redes generales……….………………………….…..….57
• Acomodo de equipos en casa de maquinas………………….….…..57
• Altura mínima……………………………………………………..….….58
3.6.1 Isométrico del hospital…………………………………………….…..59
3.6.2 Planta de conjunto …………………………………………………….60

INGENIERIA MECANICA
3.6.3 Vista superior ……………………………..……………….…………..61
Sótano……………………………………………...…..….…….61
Planta baja………………………………..……………….…….62
Planta de administración………………………..…….……….63
Corte longitudinal………………………………..……….……..64
3.7 Datos técnicos del hospital Cundallini…………………………….………65
3.7.1 Área…….…………………………………………………….……….65
3.7.2 Altura entre pisos………………………………………….………...65
3.7.3 Superficie………………………………………………….……….…65
3.7.4 Numero de muebles…………………………………………………65
CAPITULO IV “CALCULOS Y COSTOS”……………………………………….....66
4.1 Calculo de la Cisterna……………………………………….…………..….67
4.2 Calculo del gasto y diámetro de la tubería…………………..…………..68
4.2.1 Método de las unidades mueble……..……………….……………68
4.2.2 Método de suministro de agua por presión.…………..……...…..71
4.2.3 Método de Hazen-Williams……………..………………………….76
4.3 Calculo de la bomba………..………………………………………………78
4.3.1 Calculo de la ADT………………………………………......….……80
4.3.2 Selección de la Bomba………………….….………………….……86
4.4 Calculo del Tanque Hidroneumático………………………………..…...…90
4.4.1 Ciclos de Bombeo…………………………………………….…..….90
4.4.2 Presión Mínima….…………………………….………………..…….90
4.4.3 Volumen útil…………………………………………….……………92
4.4.3.1 Porcentaje de Volumen útil……………………………………..92
4.4.3.2 Volumen Total…………………………………………...……….92
4.5 Cotización del Proyecto…………………………………………………..93
4.5.1 Cotización de tubería………………………………….………….….93
4.5.2 Cotización de accesorios…………………………….……………...94
4.5.3 Cotización de Bomba………………………………….………….….96
4.5.4 Cotización del Tanque Hidroneumático…………….………….…..97
4.5.5 Cotización de mano de obra……………………………………......98
• Salarios
• Conteo y cotización de empleados
4.5.6 Cotización Total……………………………………………………..102
CONCLUSION………………………………………………………………………..103
REFERENCIAS………………………………….….…………………………….....105

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INGENIERIA MECANICA
CAPITULO I
“GENERALIDADES”.

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INGENIERIA MECANICA
1.1 INTRODUCCION
“Ingeniería” escribió Thomas Tredgold, “es el arte de dirigir las vastas fuentes de
poder de la naturaleza para el uso y la conveniencia del hombre”. Por supuesto
que es importante saber que esta definición de la ingeniería tiene más de 60 años
-hoy en día muy poca gente utiliza las palabras “ingeniería ” y “arte” en una
misma oración- . Sin embargo muchos problemas no son manejados de manera
matemática incluso algunos no tiene razón matemática, aunque por lo general se
han forzado a probarse. Los problemas en los que interviene el diseño son
problemas en los que la rigidez de la ciencia y la creatividad intervienen.
En la actualidad nuestra forma de vida a creado infinidad de necesidades, una de
ellas a existido desde hace miles de años esta es la del acceso al agua potable.
Nuestra manera de consumir el agua potable ha repercutido en la forma en como
nuestro ingenio logra este objetivo, de esta forma se han inventado nuevos
dispositivos para que se tenga acceso y se cumpla con el suministro de agua
potable.
En esta tesis proponemos una alternativa a un problema que nos muestra como
nuestras comodidades y necesidades han evolucionado.
Un hospital común, nos proporciona alojamiento en casos en que nuestra vida
corra algún tipo de peligro, por esta razón se debe tener mucho cuidado al
realizar, hablando de manera más ingenieril, un cálculo adecuado de cuales son
las necesidades principales que se deben cubrir.
Para nuestro punto de vista, la más importante de las necesidades, es el acceso
al agua potable.
En un hospital de dimensiones moderadas se tiene acceso al agua potable por
medio de redes hidráulicas que se mantienen al margen de la presión que
proporciona la bomba como mecanismo de activación de movimiento del fluido.
Actualmente los complejos hospitalarios son inmensos comparados con algunas
clínicas que se manejaban a principios del siglo XX , los cuales a penas si tenían
una sala de atención medica continua, que en realidad era sala de operaciones,
sanatorio y en muchos casos morgue.

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INGENIERIA MECANICA
Un hospital actual ya cuenta con departamentos de especialización, lo cual deja
ver que la capacidad que esta dispuesta a dar la red hidráulica de estos
complejos, nos permite la adecuada distribución del agua potable a todos los
muebles de la instalación hidráulica, como son WC (water closet), mingitorios,
lavabos etc. Y de esta manera tratar de usar el tanque hidroneumático como una
benéfica alternativa.
Cabe destacar que la red de distribución que se ha diseñado comprende la
distribución de agua potable.
Si se logra una buena elección de tanque hacia un proyecto viable la
combinación de estos puede ser predecible, ahorro en todos los aspectos, pero si
no se realiza una buena prospectiva obviamente el resultado no será satisfactorio
y el objetivo no se cumplirá.
Así también indicar solo detalles generales acerca del hospital Cundallini.
Sin dejar a un lado algunas especificaciones técnicas basadas en la norma
general del IMSS de acuerdo con la ley de construcciones y reglamentación
sanitaria y distribución de agua en hospitales y edificios gubernamentales. Con la
finalidad de establecer los criterios institucionales que sirvan para la elaboración
de los proyectos de las Instalaciones hidráulica, sanitaria y especiales el IMSS ha
elaborado las Normas de Diseño de Ingeniería.

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INGENIERIA MECANICA
1.2 REGLAMENTACIONES
1.2.1REGLAMENTO DEL IMSS
OBJETIVO
Establecer a los proyectistas, en la especialidad de instalaciones hidráulicas,
sanitarias y especiales, los requisitos y obligaciones con los que debe cumplir
para poder ejecutar diseños de estas disciplinas, así como la identificación y
simbologías a utilizarse en la presentación de los planos que conformarán el
diseño de cualquier unidad que construya el IMSS.
CAMPO DE APLICACIÓN
En todos los inmuebles que construye, remodela o amplía el Instituto Mexicano
del Seguro Social.
NORMAS DE DISEÑO
La elaboración de los proyectos debe apegarse a lo señalado en la Norma de
Diseño de Ingeniería Hidráulica, Sanitaria y Especiales. En caso de que en un
proyecto se presente alguna discrepancia con los Reglamentos de
Construcciones e Instalaciones vigentes, tanto en el Distrito Federal como en los
Estados de la República, estos reglamentos tendrán prioridad para la solución de
la discrepancia, pero se requerirá de la aprobación del IMSS.
REQUISITOS Y OBLIGACIONES DEL PROYECTISTA
PREPARACIÓN TÉCNICA
Los proyectistas de las instalaciones hidráulicas, sanitarias y especiales deben
cumplir con los requisitos publicados en el Padrón General del IMSS, ser
“TITULADOS” y tener una capacidad profesional técnicamente reconocida como
ingeniero mecánico, ingeniero mecánico electricista, ingeniero civil, ingeniero
arquitecto o arquitecto especializado en estas instalaciones.
CERTIFICACIÓN DEL DISEÑO
Los diseños elaborados internamente o fuera del IMSS deben estar avalados por
la firma del especialista responsable, consignando el nombre completo, cédula
profesional y la razón social de la empresa responsable.

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INGENIERIA MECANICA
AJUSTES DEL PROYECTO
Los proyectistas están obligados a realizar los ajustes necesarios al proyecto
correspondiente como resultado de las revisiones realizadas en la sección
correspondiente, en base a la norma vigente. Estos ajustes deberán presentarse
sobre una “corrida” previa del proyecto realizado, en el cual el revisor institucional
firmará para su autorización de entrega en planos definitivos.
Los proyectos son aceptados cuando se haya cumplido con los requisitos y
condiciones del párrafo anterior.
OBTENCIÓN DE LA CÉDULA DE INVESTIGACIÓN DE SERVICIOS
Antes de iniciar cualquier proyecto, el proyectista debe recabar la Cédula de
investigación de Servicios, que es el documento oficial que proporciona el IMSS,
el cual debe contener los datos concernientes a los servicios de la localidad y del
predio en el que se pretende construir determinada Unidad, como son: tipo y
lugar de la fuente de abastecimiento de agua, tipo de alcantarillado y lugar
probable de conexión de la descarga del efluente de aguas negras, pluviales o
combinadas, combustibles disponibles, etc.
IDENTIFICACIÓN DE LOS PLANOS
Los planos se identifican por medio del cuadro (sello) de identificación en el cual
aparecen datos de la obra, datos del proyecto y emblema del IMSS. Además,
inmediatamente arriba del cuadro de identificación, se deberá anotar la leyenda
"INSTALACIÓN HIDRÁULICA", "INSTALACIÓN SANITARIA", "INSTALACIÓN
DE GASES MEDICINALES" o "INSTALACIÓN DE GAS", según sea la
especialidad de que se trate.
DETERMINACIÓN DE LA INSTALACIÓN PROYECTADA
Las dos literales del primer grupo indican la instalación proyectada y se usarán
las siguientes:
IH Para las instalaciones hidráulicas (agua fría, agua caliente, retorno de agua caliente, protección
contra incendio, vapor(es) y retorno(s) de condensados).
IS Para las instalaciones sanitarias (aguas negras, aguas claras, ventilaciones y aguas pluviales).
IM Para las instalaciones de gases medicinales (oxígeno, óxido nitroso, aire comprimido y
succión).
IG Para las instalaciones de gas (gas L.P. o gas natural).
ICI Para proyectos específicos de protección contra incendio cuando el I.M.S.S. lo solicite.

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INGENIERIA MECANICA
PLANTA DE CONJUNTO
• INSTALACIONES HIDRÁULICAS
Los planos de las redes exteriores llevarán las siglas IH RE y se numerarán en
orden progresivo; por ejemplo: IH RE O1, IH RE O2, etc. En caso de que se
tengan planos que muestren exclusivamente la red de riego, éstos llevarán las
siglas IH RR y también se numerarán en orden progresivo.
NORMAS DE INSTALACIONES SANITARIAS, HIDRÁULICAS Y ESPECIALES
ND-01-IMSS-HSE-1997
Tubería tipo “M”
Se fabrica para ser usada en instalaciones hidráulicas de agua fría y caliente para
casas habitación y edificios, en general en donde las presiones de servicio sean
bajas.
* Las de 64 mm de diámetro o menores serán de cobre rígido tipo "M".
* Las de 75 mm de diámetro o mayores serán de acero sin costura, con extremos
lisos para soldar, cédula 40.
El tubo de cobre tipo M deberá cumplir con la norma:
DGN-B67-1953 Y DGN-E62-1966
Para las conexiones:
DGN-B11-1960, ASTM-B30 Y ANSIB-16,18
Característica
Tubería
Tipo “M”
Temple Rígido
Color de identificación Rojo
Grabado (bajo relieve) Sí
Longitud del tramo 6.10 m

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INGENIERIA MECANICA
1.3 PALABRAS CLAVE
Es imprescindible dejar de lado algunos términos y conceptos fundamentales, los
cuales serán de gran ayuda, ya que durante el estudio de esta tesis, el lector que
este interesado en este documento, pero que encuentre algunos términos ajenos
a su conocimiento, encontramos practico realizar la introducción a estos
conceptos, que se definirán de manera clara y sencilla, sin más objetivo que
resaltar estos para no causar confusiones.
FLUIDO – Gas o líquido que por cohesión de sus moléculas se mantienen unidas y
toman o adoptan la forma del recipiente que los contiene.
FLUJO - Es el movimiento de las cosas liquidas cuando corre un liquido.
BOMBA – Es una maquina que transporta un liquido.
ADT – Por sus iníciales Altura Dinámica Total
HIDRONEUMATICO - Sistema que utiliza dos tipos de fluidos gas y líquido.
PRESION – Refiere la fuerza que se ejerce sobre un cuerpo al oprimir sobre una
superficie o área.
POTENCIA - Coeficiente entre el trabajo realizado por una maquina y el tiempo que ha
tardado en hacerlo.
HP - Por sus siglas en inglés Horse Power
GASTO - Cantidad de fluido que pasa por un conducto en una unidad de tiempo.
RENDIMIENTO - Cociente entre el trabajo realizado por una maquina y la energía que se
ha utilizado para su funcionamiento.
COMPRESOR – Mecanismo utilizado para reducir el volumen de un fluido, en especial
aire.

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INGENIERIA MECANICA
1.4 HOSPITAL CUNDALLINI
Esta tesis comienza a raíz de la muestra de planos que se encontraban
rezagados en espera de ser aprobados para comenzar la construcción de este
hospital alrededor del año 2006, de esa fecha hasta principios del 2007
comenzamos a realizar la selección de pisos y la revisión de estos mismos para
comenzar a establecer las dimensiones y propuestas para colocar la red que
distribuiría agua potable al hospital Cundallini.
Este hospital cuenta con dos plantas y un sótano.
En la planta de sotana se encuentra ubicado el cuarto de maquinas el cual por
razones obvias tendrá la propuesta seleccionada como medio de proporciona de
presión para llevar hasta el último mueble sanitario (tal y como lo marca nuestro
objetivo) el agua potable con la presión adecuada.
También tendrá elementos de importancia como la bomba seleccionada y
compresora, cabe resaltar que la instalación hidráulica comenzara desde esta
parte del hospital, el sótano. En el sótano se encuentra el cuarto de lavado por lo
que la instalación regaderas para los empleados por lo que también se encuentra
en este conteo.
En la primera planta se tendrá lo que llamaríamos el cuerpo del hospital y la más
importante, ya que aquí se encuentra la sala de atención médica continua,
cirugía y recuperación, estas salas con sus respectivos cuartos sanitarios.
En la planta consecutiva se realizan todos los procesos administrativos en la cual
solo están ubicados algunos sanitarios.
En un principio el hospital Cundallini se había propuesto como un hospital de
especialidades, sin embargo dada la causa y necesidad de tener acceso de
manera inmediata a una unidad hospitalaria que contara con los elementos
fundamentales para que la atención fuera de lo más precisa y rápida posible, se
opto por diseñar un hospital que contara con las necesidades más básicas
posibles para que se lograra tener acceso a un hospital de especialización
después de ser valorado en esta unidad hospitalaria.
De esta manera presentamos algunos datos que esperamos sirvan de
antecedente al proseguir con el estudio de esta tesis. Datos como son área que
comprende el hospital, superficie, altura entre pisos etc.
ÁREA: 23,400 m²
ALTURA ENTRE PISOS: 3.5 m.
SUPERFICIE: 1712.4418 m²

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INGENIERIA MECANICA
CAPITULO II
“FUNDAMENTOS TEORICOS”.

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INGENIERIA MECANICA
2.1 ECUACION DE CONTINUIDAD.
La ecuación de continuidad es una consecuencia del Principio de conservación
de la masa, el cual expresa que:
Para un flujo permanente, la masa de fluido que atraviesa cualquier sección de un
conducto por unidad de tiempo es constante y se calcula como sigue:
w1 * A1 * V1 = w2 * A2 * V2 = w3 * A3 * V3 (kg/seg)
Para fluidos incompresibles se tiene que el peso especifico w1 = w2 = w3, y por lo
tanto, la ecuación se transforma en:
A1 * V1 = A2 * V2 = A3 * V3 (m3
/seg)
Lo que nos da para tuberías circulares:
Q = A * V =1/4 π * D2
* V
Donde:
Q = Caudal (m3
/seg).
A = Área de la sección transversal del tubo (m2
).
D = Diámetro interno del tubo (m).
V = Velocidad media de la corriente (m/seg).

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INGENIERIA MECANICA
2.2 ECUACION GENERAL DE LA ENERGIA
TEOREMA DE BERNOULLI
El teorema de Bernoulli es una forma de expresión de la aplicación de la energía
al flujo de fluidos en tubería. La energía total en un punto cualquiera por encima
de un plano horizontal arbitrario, fijado como referencia, es igual a la suma de la
altura geométrica (Energía Potencial), la altura debida a la presión (Energía de
Presión) y la altura debida a la velocidad (Energía Cinética), es decir:
g
V
w
P
ZH
2
2
++=
Donde:
H = Energía total en un punto
Z = Energía Potencial
P/w = Energía de presión
W = Peso Especifico del agua = 1000 Kg./m3
V²/2g = Energía Cinética
g = Aceleración de la gravedad = 9.81 m/seg²
Debido a que existen pérdidas y/o incrementos de energía, estos se deben incluir
en la ecuación de Bernoulli, por lo tanto debe escribirse, considerando las
pérdidas por razonamiento (hf) de la siguiente manera:
Por lo tanto, el balance de energía para dos puntos de fluido puede:
hf
g
V
w
P
Z
g
V
w
P
Z +++=++
22
2
22
2
2
11
1

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INGENIERIA MECANICA
2.3 PERDIDAS DE PRESION EN VALVULAS Y CONEXIONES
Cuando un fluido se desplaza uniformemente por una tubería recta, larga y de
diámetro constante, la configuración del flujo indicada por la distribución de la
velocidad sobre el diámetro de la tubería adopta una forma característica.
Cualquier obstáculo en la tubería cambia la dirección de la corriente en forma
total o parcial, altera la configuración característica de flujo y ocasiona
turbulencia, causando una perdida de energía mayor de la que normalmente se
produce en un flujo por una tubería recta.
Ya que las válvulas y accesorios en una línea de tubería alteran la configuración
de flujo, producen una pérdida de presión adicional la cual se puede determinar
por:
g
VK
hf
2
2
∗
=
Donde:
hf = Caída de presión (m)
K = Coeficiente de resistencia según el tipo especifico de válvula o conexión. Los
diferentes valores del coeficiente de resistencia (K) para los distintos diámetros
de válvulas y conexiones se presentan en la tabla No.11 (anexo B), así como
también en las figuras desde la 3 hasta la 8.
En aquellas edificaciones consideradas como comunes, en las cuales se tienen 1
a 2 montantes, las pérdidas por fricción podrán ser consideradas como el 10 %
de la altura del edificio más 5 a 7metros para cubrir las pérdidas en la tubería
horizontal al final del tramo.
2.4 PRESION RESIDUAL
La presión residual, es aquella presión óptima, la cual debe vencer el sistema de
bombeo para poder mandar el agua hasta un punto deseado, el cual es
considerado hidráulicamente como el más desfavorable.
2.4.1 CARGA O ALTURA DINAMICA TOTAL DE BOMBEO (A.D.T.)
La Altura Dinámica Total de bombeo representa todos los obstáculos que tendrá
que vencer un liquido impulsado por una maquina (expresados en metros de
columna del mismo) para poder llegar hasta el punto específico considerado
como la toma mas desfavorable.

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INGENIERIA MECANICA
La expresión para el cálculo de A.D.T. proviene de la ecuación de BERNOULLI y
es como sigue:
∑ +++= hr
g
V
hfhADT
2
2
Donde:
h = Altura geométrica entre el nivel inferior y el superior del líquido.
∑hf = La sumatoria de todas las pérdidas (tanto en tubería recta como en
accesorios) que sufre el fluido entre el nivel de succión y el de descarga.
V²/2g= Energía dinámica o cinética.
hr = Es la presión residual que debe vencer la bomba cuando el fluido llegue a su
destino o punto mas desfavorable.
2.4.1.1 CALCULO DE A.D.T.
La expresión de la ecuación la A.D.T. se ve modificada en función de la
configuración de la red y del tipo de succión positiva o negativa (si el nivel del
líquido se encuentra por encima o por debajo respectivamente del eje de la
bomba) a la cual debe estar sometida la bomba.
En la medida de lo posible es conveniente colocar la bomba con succión positiva,
ya que así se mantiene la misma llena de fluido, a la vez que se le disminuye el
A.D.T., debido a la presión adicional agregada por la altura del líquido.
Para mayor comprensión en el cálculo del A.D.T. a continuación se presentan
tres casos (entre otros conocidos), cada uno con sus respectivos análisis, figura y
expresión de la ecuación del A.D.T.

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INGENIERIA MECANICA
• CASO 1:
La siguiente figura representa una succión negativa, donde se indica claramente
los tramos de succión y descarga con sus respectivos accesorios. Se tendrá
entonces en la tubería de succión una caída de presión por efecto del roce que
se denota hfs, una velocidad Vs, una altura de succión hs y un diámetro de
succión Ds.
En la descarga se tendrá un hfd, una velocidad de descarga Vd, una altura de
descarga hd y un diámetro de descarga Dd al cual se considera como el
inmediato superior al de la succión.
Para este primer caso y considerando cada tramo por separado la ecuación para
la Altura Dinámica Total queda de la siguiente forma:
hrdhrs
g
V
hfdhfshhADT sd ++++++=
2
)(
2
En este caso al encontrarse ambos tanques abiertos a la atmósfera las presiones
hrs y hrd se anulan.

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INGENIERIA MECANICA
• CASO 2:
En la figura se representa dos tanques, uno inferior y otro superior los cuales se
encuentran sellados y poseen una presión residual hrs y hrd. En la ecuación de
ADT la presión hrd tiene que sumarse mientras que la presión hrs debe restarse
por ser energía adicional que va a tener el sistema y que va ayudar al trabajo de
bombeo. La ecuación del ADT resultante es:
hrdhrs
g
V
hfdhfshhADT sd −+++++=
2
)(
2
Si solamente se tiene el tanque superior a presión y el inferior abierto a la
atmósfera, de la ecuación anterior se elimina hrs, si en cambio es el superior
abierto a la atmósfera y el inferior cerrado y presurizado de la ecuación se elimina
el termino hrd.

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INGENIERIA MECANICA
• CASO 3:
En la figura se representa una succión positiva, la altura geométrica que la bomba
debe vencer en este caso es menor, para este caso el ADT será:
g
V
hfdhfshhADT sd
2
)(
2
+++−=
Al encontrarse ambos tanques abiertos a la atmósfera, las presiones residuales
hrs y hrd se eliminan. Si en cambio el tanque de descarga se mantiene con una
determinada presión, a la ecuación anterior se le suma el valor de hrd y si
además el tanque de succión se mantiene también presurizado, a la misma
ecuación se le restara hrs.

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INGENIERIA MECANICA
2.5 PÉRDIDA DE CARGA
La perdida de carga en una tubería o canal, es la pérdida de energía dinámica del
fluido debida a la fricción de las partículas del fluido entre sí y contra las paredes
de la tubería que las contiene.
Pueden ser continuas, a lo largo de conductos regulares, o accidental o
localizada, debido a circunstancias particulares, como un estrechamiento, un
cambio de dirección, la presencia de una válvula, etc.
2.5.1 PÉRDIDA DE CARGA EN CONDUCTO RECTILÍNEO
Si el flujo es uniforme, es decir que la sección es constante, y por lo tanto la
velocidad también es constante, el Principio de Bernoulli, entre dos puntos puede
escribirse de la siguiente forma:
λ
ρρ
Σ++=+
g
P
y
g
P
y 2
2
1
1
Donde:
g= constante gravitatoria;
y1= altura geométrica en la dirección de la gravedad en la sección i= 1 ó 2;
P= presión a lo largo de la línea de corriente;
ρ= densidad del fluido;
λΣ = perdida de carga;
λΣ = J* L
Siendo L la distancia entre las secciones 1 y 2; y, J el gradiente o pendiente
piezométrica, valor que se determina empíricamente para los diversos tipos de
material, y es función del radio hidráulico y de la rugosidad de las paredes y de la
velocidad media del agua.

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INGENIERIA MECANICA
2.5.2 PÉRDIDAS DE CARGA LOCALIZADAS
Las pérdidas de carga localizada o accidental se expresan como una fracción o
un múltiplo de la llamada "altura de velocidad" de la forma:
g
V
Kh v
2
2
=
Donde:
vh = pérdida de carga localizada;
V= velocidad media del agua, antes o después del punto singular, conforme el
vaso;
K= Coeficiente determinado en forma empírica para cada tipo de punto singular
Para algunos accesorios tenemos la tabla siguiente:
Tipo de singularidad K
Válvula de compuerta totalmente abierta 0,2
Válvula de compuerta mitad abierta 5,6
Curva de 90º 1,0
Curva de 45º 0,4
Válvula de pie 2,5
Emboque (entrada en una tubería) 0,5
Salida de una tubería 1,0
Ensanchamiento brusco (1-(D1/D2)2
)2
Reducción brusca de sección (Contracción) 0,5(1-(D1/D2)2
)2

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INGENIERIA MECANICA
2.6 BOMBAS.
Siempre que tratemos temas como procesos químicos, y de cualquier circulación
de fluidos estamos, de alguna manera entrando en el tema de bombas.
El funcionamiento en si de la bomba será el de un convertidor de energía, o sea,
transformará la energía mecánica en energía cinética, generando presión y
velocidad en el fluido.
Existen muchos tipos de bombas para diferentes aplicaciones.
Los factores más importantes que permiten escoger un sistema de bombeo
adecuado son: presión última, presión de proceso, velocidad de bombeo, tipo de
fluidos a bombear (la eficiencia de cada bomba varía según el tipo de fluido).
2.6.1 CLASIFICACION DE BOMBAS

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• BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO.
Estas bombas guían al fluido que se desplaza a lo largo de toda su trayectoria, el
cual siempre está contenido entre el elemento impulsor, que puede ser un
émbolo, un diente de engranaje, un aspa, un tornillo, etc., y la carcasa o el
cilindro.
“El movimiento del desplazamiento positivo” consiste en el movimiento de un
fluido causado por la disminución del volumen de una cámara.
Por consiguiente, en una máquina de desplazamiento positivo, el elemento que
origina el intercambio de energía no tiene necesariamente movimiento alternativo
(émbolo), sino que puede tener movimiento rotatorio (rotor).
Sin embargo, en las máquinas de desplazamiento positivo, tanto reciprocantes
como rotatorias, siempre hay una cámara que aumenta de volumen de succión y
disminuye el volumen de impulsión, por eso a éstas máquinas también se les
denomina Volumétricas.
Fig. 1 Bomba de Desplazamiento Positivo.

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• BOMBAS RECIPROCANTES.
Llamadas también alternativas, en estas máquinas, el elemento que proporciona
la energía al fluido lo hace en forma lineal y alternativa.
• BOMBAS ROTATORIAS.
Llamadas también rotoestáticas, debido a que son máquinas de desplazamiento
positivo, provistas de movimiento rotatorio, y son diferentes a las rotodinámicas.
Estas bombas tienen muchas aplicaciones según el elemento impulsor. El fluido
sale de la bomba en forma constante, puede manejar líquidos que contengan aire
o vapor. Su principal aplicación es la de manejar líquidos altamente viscosos, lo
que ninguna otra bomba puede realizar y hasta puede carecer de válvula de
admisión de carga.
Las bombas en general se clasifican en tres tipos principales:
• De émbolo alternativo.
• De émbolo rotativo.
• Rotodinámicas.
Los dos primeros operan sobre el principio de desplazamiento positivo, es decir,
que bombean una determinada cantidad de fluido (sin tener en cuenta las fugas
independientemente de la altura de bombeo).
El tercer tipo debe su nombre a un elemento rotativo, llamado rodete, que
comunica velocidad al líquido y genera presión. La carcaza exterior, el eje y el
motor completan la unidad de bombeo. En su forma usual, la bomba de émbolo
alternativo consiste en un pistón que tiene un movimiento de vaivén dentro de un
cilindro. Un adecuado juego de válvulas permite que el líquido sea aspirado en
una embolada y lanzado a la turbina de impulsión en la siguiente.
En consecuencia, el caudal será intermitente a menos que se instalen recipientes
de aire o un número suficiente de cilindros para uniformar el flujo.
Aunque las bombas de émbolo alternativo han sido separadas en la mayoría de
los campos de aplicación por las bombas rotodinámicas, mucho más adaptables,
todavía se emplean ventajosamente en muchas operaciones industriales
especiales.

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Las bombas de émbolo rotativo generan presión por medio de engranajes o
rotores muy ajustados que impulsan periféricamente al líquido dentro de la
carcaza cerrada.
El caudal es uniforme y no hay válvulas. Este tipo de bombas es eminentemente
adecuado para pequeños caudales (menores de 1 pie3
/s y el líquido viscoso).
La bomba rotodinámica es capaz de satisfacer la mayoría de las necesidades de
la ingeniería y su uso está muy extendido.
Su campo de utilización abarca desde abastecimientos públicos de agua,
drenajes y regadíos, hasta transporte de hormigón o pulpas.
• BOMBAS CENTRIFUGAS.
Son aquellas en que el fluido ingresa a ésta por el eje y sale siguiendo una
trayectoria periférica por la tangente.
Fig. 2 Bomba centrifuga
a. Centrífugas.
Son el tipo más corriente de bombas dinámicas, y se denomina así porque la cota
de presión que crean es ampliamente atribuible a la acción centrífuga.
Pueden estar proyectadas para impulsar caudales tan pequeños como 1 gal/min
o tan grandes como 4.000.000 gal/min, mientras que la cota generada puede
variar desde algunos pies hasta 400.
El rendimiento de las de mayor tamaño puede llegar al 90%.
El rodete consiste en cierto número de álabes curvados en dirección contraria al
movimiento y colocados entre dos discos metálicos.
El agua entra por el centro u ojo del rodete y es arrastrada por los álabes y
lanzada en dirección radial.
Esta aceleración produce un apreciable aumento de energía de presión y
cinética. A la salida, el movimiento del fluido tiene componentes radial y
transversal.

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Para que no haya una pérdida notable de energía, y por tanto de rendimiento, es
esencial transformar en la mayor medida posible la considerable cota cinemática
a la salida del rodete en la más útil cota de presión.
Normalmente, esto se consigue construyendo la carcaza en forma de espiral, con
lo que la sección del flujo en la periferia del rodete va aumentando gradualmente.
Para caudales grandes se usa el rodete de doble aspiración, que es equivalente
a dos rodetes de simple aspiración ensamblados dorso con dorso; esta
disposición permite doblar la capacidad sin aumentar el diámetro del rodete.
Es más cara de fabricar, pero tiene la ventaja adicional de solucionar el problema
del empuje axial.
En ambos casos, las superficies de guía están cuidadosamente pulimentadas
para minimizar las pérdidas por rozamiento.
El montaje es generalmente horizontal, ya que así se facilita el acceso para el
entretenimiento. Sin embargo, debido a la limitación del espacio, algunas
unidades de gran tamaño se montan verticalmente.
Las proporciones de los rodetes varían dentro de un campo muy amplio, lo que
permite hacer frente a una dilatada gama de condiciones de funcionamiento.
Por ejemplo, los líquidos con sólidos en suspensión (aguas residuales) pueden
ser bombeados siempre que los conductos sean suficientemente amplios.
Inevitablemente habrá alguna disminución de rendimiento.
Para que la bomba centrífuga esté en disposición de funcionar satisfactoriamente,
tanto la tubería de aspiración como la bomba misma, han de estar llenas de agua.
Si la bomba se encuentra a un nivel inferior a la del agua del pozo de aspiración,
siempre se cumplirá esta condición, pero en los demás casos hay que expulsar el
aire de la tubería de aspiración y de la bomba y reemplazarlo por agua; esta
operación se denomina cebado.
El mero giro del rodete, aún a alta velocidad, resulta completamente insuficiente
para efectuar el cebado y sólo se conseguirá recalentar los cojinetes.

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Los dos métodos principales de cebado exigen una válvula de retención en la
proximidad de la base del tubo de aspiración, o en las unidades mayores, la
ayuda de una bomba de vacío.
En el primer caso, se hace entrar el agua de la tubería de impulsión o de
cualquier otra procedencia, en el cuerpo de bomba y el aire es expulsado por una
llave de purga.
Se ha desarrollado una bomba centrífuga, la cual fue concebida, teniendo como
objetivos un rendimiento de trabajo que sea óptimo, una gran variedad de
aplicaciones y un fácil mantenimiento del equipo.
El cuerpo húmedo de esta bomba, está fabricado en un polímero de grandes
cualidades mecánicas y de excelente resistencia química.
Estos materiales evitan las incrustaciones de partículas, y además no son
afectados por problemas de cavitación.
Las aplicaciones de esta bomba son de óptimo rendimiento en plantas de ácido,
agua de cola, aguas marinas, y en general en lugares con gran concentración de
corrosivos.
Además tiene una muy buena aplicación en la industria alimenticia dado que no
contamina los productos.
Las bombas están disponibles en materiales del acero termoplástico e inoxidable,
diseños del mecanismo impulsor para las aplicaciones horizontales y verticales.
La construcción rugosa proporciona una resistencia excelente al producto
químico y a la corrosión.
as aplicaciones típicas son proceso químico, laminado de metal, piezas que lavan
sistemas, fabricación de la tarjeta de circuito impresa, foto que procesa,
productos farmacéuticos, semiconductores, etc.
b. De flujo mixto.
La bomba de flujo mixto ocupa una posición intermedia entre la centrífuga y la de
flujo axial. El flujo es en parte radial y en parte axial, siendo la forma del rodete
acorde con ello. La trayectoria de una partícula de fluido es una hélice cónica.
La cota que se consigue puede ser hasta de 80 pies por rodete, teniendo la
ventaja sobre la bomba axial de que la potencia que ha de suministrar el motor es
casi constante aunque se produzcan variaciones considerables de cota.
La recuperación de la cota de presión se consigue mediante un difusor, un
caracol o una combinación de ambos.

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Entre algunas ventajas de este tipo tenemos:
1. Amplia gama de líquidos y viscosidad.
2. Posibilidad de altas velocidades, permitiendo la libertad de seleccionar la
Unidad motriz.
3. Bajas velocidades internas.
4. Baja vibración mecánica, flujo libre de pulsaciones y operaciones suaves.
5. Diseño sólido y compacto, fácil de instalar y mantener.
6. Alta tolerancia a la contaminación en comparación con otras bombas
Rotatorias.
7. Amplia gama de flujos y presiones.
Entre algunas desventajas de este tipo tenemos:
1. Costo relativamente alto debido a las cerradas tolerancias y claros de
operación.
2. Características de comportamiento sensibles a los cambios de viscosidad.
3. La capacidad para las altas presiones requiere de una gran longitud de los
elementos de bombeo.
c. de diafragma
En la bomba de simple diafragma, este es flexible, va sujeto a una cámara poco
profunda y se mueve por un mecanismo unido a su centro.
Con el mando hidráulica del diafragma, mediante impulsos de presión iniciados
en una cámara de fluidos conectada a un lado del diafragma, se consigue el
mismo funcionamiento. Por tanto, los tipos principales de bombas de diafragma
son:
1.- De mando mecánico.
2.- De mando hidráulico.
En las últimas, la citada presión pulsatoria deriva normalmente de una bomba de
pistón, con lo que se pueden designar como bombas de pistón diafragma.

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d. de pozo profundo
Cada vez se utilizan mas de las bombas para gran profundidad, en lugar de las
autocebado, de desplazamiento positivo para vaciado de fondos y aplicaciones
análogas, cuando la bomba puede funcionar sumergida o cuando la interrupción
de la descarga es temporal y ocurre solamente cuando las perturbaciones del
nivel inferior del líquido son de importancia.
Las principales ventajas a este tipo de bombas son:
1.-Funcionamiento más fácilmente regulable.
2.-Gran capacidad y rendimiento y además, a grandes velocidades.
3.-Tolerancia ante los contaminantes en el fluido.
4.-Sumamente compacta, tanto en servicio vertical como en horizontal.
5.- Funcionamiento silencioso.
6.-Amplio campo de elección de un motor apropiado.
7.- Facilidad de drenaje automático o de desmontarla (vertical) para inspección o
mantenimiento. La primera de estas ventajas puede ser fundamental cuando el
fluido es peligroso.
La instalación de una bomba para gran profundidad no deja de presentar
problemas.
Notablemente por el hecho de que suele suspender de una cubierta superior.
A veces requiere una fijación rígida que la abrace e impida la flexión del tramo
vertical colgante, bajo solicitaciones de vaivén.
• BOMBAS PERIFÉRICAS.
Son también conocidas como bombas tipo turbina, de vértice y regenerativas, en
este tipo se producen remolinos en el líquido por medio de los álabes a
velocidades muy altas, dentro del canal anular donde gira el impulsor.
El líquido va recibiendo impulsos de energía; no se debe confundir a las bombas
tipo difusor de pozo profundo, llamadas frecuentemente bombas turbinas aunque
no se asemeja en nada a la bomba periférica.

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2.7 MEDIOS DE PROPORCION DE PRESION.
El sistema de presión independiente, se emplea cuando la instalación hidráulica
requiere una carga mayor que la disponible en la red municipal, o bien, aunque
esta carga disponible satisfaga la presión que requiere dicha instalación, no se
cuente con un suministro continuo de la misma red, ocasionando esto que no
siempre se cuente con agua dentro de la instalación, pero si con la presión
suficiente en el momento en que exista el liquido, para satisfacer a todos los
muebles sanitarios.
Los métodos más comunes son: tanque elevado, bomba auxiliar, bombeo
programado y sistema hidroneumático.
2.7.1 TANQUE ELEVADO.
Se utiliza cuando la presión de la red es suficiente para abastecerlo, pero el
suministro es intermitente, o bien, cuando se tiene un almacenamiento inferior
(como una cisterna, pozo, etc.) y se envía el agua hasta el tanque elevado por
medio de una bomba y es recomendable para este sistema, tener un cierto
porcentaje de reserva en el equipo ( de preferencia el 100%) para garantizar la
continuidad en el servicio, así, en caso de que una de ellas falle, la otra pueda
trabajar en el lugar de la bomba afectada.
La localización de dicho tanque puede ser en la azotea del edificio, o bien, sobre
una estructura especial para alojarlo.
La altura a la que se colocara el tanque según el artículo 57 del “Reglamento de
Ingeniería Sanitaria Relativo a Edificios” será por lo menos de 2 m desde el
mueble sanitario más alto de la instalación, hasta el fondo del tanque.
2.7.2 SISTEMAS DE BOMBEO DE TANQUE A TANQUE
Este sistema consiste por ejemplo en un tanque elevado en la azotea del edificio;
con una altura que permita la presión de agua establecida según las normas
sobre la pieza más desfavorable.
Desde el tanque elevado se hace descender una tubería vertical de la cual
surgirá para cada piso, una ramificación a los apartamentos correspondientes al
mismo, dándose de esta forma el suministro por gravedad.
Este sistema requiere del estudio de las presiones de cada piso, asegurándose
con este que las mismas no sobrepasen los valores adecuados.

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En la parte inferior de la edificación existe un tanque, el cual puede ser
superficial, semi subterráneo o subterráneo y en el que se almacenará el agua
que llega del abastecimiento público.
Desde este tanque un número de bombas establecido (casi siempre una o dos),
conectadas en paralelo impulsarán el agua al tanque elevado.

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2.7.2.1CONSIDERACIONES GENERALES PARA EL CÁLCULO
El cálculo del sistema de bombeo de tanque a tanque requiere de dos pasos
previos, del cálculo de la dotación diaria (y caudal de bombeo) y de la carga
dinámica total de bombeo, los cuales se explican en los capítulos I y II
respectivamente. Sin embargo se hace necesario la coordinación de algunos
parámetros, los cuales se explican en los párrafos siguientes:
Cuando fuere necesario emplear una combinación de tanque bajo, bomba de
elevación y estanque elevado, debido a presión insuficiente en el acueducto
publico, y/o a interrupciones de servicio frecuentes, el volumen utilizable del
estanque bajo no será menor de las dos terceras (2/3) partes de la dotación diaria
y el volumen utilizable del estanque elevado no será menor de la tercera (1/3)
parte de dicha dotación.
La tubería de aducción desde el abastecimiento público hasta los tanques de
almacenamiento, deberá calcularse para suministrar el consumo total diario de la
edificación en un tiempo no mayor de cuatro horas, teniendo como base la
presión de suministro, diámetro y recorrido de la aducción.
La tubería de bombeo entre un estanque bajo y el elevado deberá ser
independiente de la tubería de distribución, calculándose el diámetro para que
pueda llenar el estanque elevado en un máximo de dos horas, previendo en esta
que la velocidad esta comprendida entre 0.60 y 3.00 m/seg. En la tubería de
impulsión e inmediatamente después de la bomba, deberán instalarse una válvula
de retención y una llave de compuerta.
En el caso de que la tubería de succión no trabaje bajo carga (succión negativa),
deberá instalarse una válvula de pie en su extremo, para prevenir el descebado
de las bombas.
La capacidad del sistema de bombeo deberá ser diseñado de manera tal, que
permita el llenar el estanque elevado en un tiempo no mayor de dos horas.
Siendo la Altura Dinámica Total de bombeo ADT la resultante de la sumatoria de:
a.- Diferencia de cotas entre el sitio de colocación de la válvula de pie y la cota
superior del agua en el tanque elevado.
b.- Las fricciones ocurridas en la succión de la bomba, descarga de la misma y
montante hasta el tanque elevado.
c.- Presión residual a la descarga del tanque elevado (2.00 a 4.00 m.).
Nota: La selección de los equipos de bombeo deberá hacerse en base a las curvas características de los
mismos y de acuerdo a las condiciones del sistema de distribución.

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2.7.2.2 CALCULO DE LAS BOMBAS Y MOTORES
La potencia de la bomba podrá calcularse por la fórmula siguiente:
100(%)76
)()(
n
metrosHlpsQ
HP
∗
∗
=
Donde:
HP = Potencia de la bomba en caballos de fuerza.
Q = Capacidad de la bomba.
H = Carga total de la bomba (ADT).
n = Eficiencia de la bomba, que a los efectos del cálculo teórico se estima en
60%.
Los motores eléctricos que accionan las bombas deberán tener, según las
normas oficiales vigentes, una potencia normal según las fórmulas siguientes:
HP (motor) = 1,3 * HP (bomba) para motores trifásicos
HP (motor) = 1,5 * HP (bomba) para motores monofásicos
2.7.3 BOMBA AUXILIAR.
El sistema de bomba auxiliar consiste en colocar una bomba centrífuga entre la
toma de la red municipal y al instalación hidráulica. Su fin es el de proporcionar la
presión requerida por la instalación para poder satisfacer, en carga, a todos los
aparatos sanitarios. Las características de la bomba son que el gasto y la presión
de esta deben ser igual al gasto máximo instantáneo y la presión requerida por la
instalación.
Fig. 3 Bomba centrifuga usada casos de emergencia.

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Debe cumplir entonces este sistema ciertas condiciones para que pueda
funcionar, y son las siguientes: la dotación de agua proveniente de la red
municipal debe ser continua y con un gasto igual, como mínimo, al máximo
instantáneo.
Sin embargo, es necesario señalar que este sistema solo funcionaría
adecuadamente en los casos en que además de cumplir con las dos condiciones
anteriores, la demanda de la edificación fuera constante e igual al gasto máximo
instantáneo, como es el caso de algunos edificios del tipo cuarteles, reclusorios,
internados o similares.
2.7.4 BOMBEO PROGRAMADO.
Este sistema para proporcionar presión independiente surgió en los Estados
Unidos a finales de la segunda guerra mundial. Originalmente fue utilizado para
abastecer de combustible a los vehículos bélicos de ese país, ya que con el
sistema tradicional de una sola bomba en lugares especiales para abastecimiento
de energéticos, perdían demasiado tiempo en la espera de ser suministrados.
En la actualidad este sistema se emplea para el abastecimiento de agua
municipal, conjuntos habitacionales, fraccionamientos, industrias, hoteles,
hospitales, clubes deportivos y en general en cualquier edificio.
El mantenimiento de los sistemas de bombeo programado es mínimo, ya que se
reduce al mantenimiento normal requerido por cualquier simple sistema de
arranque de motores eléctricos y a la eventual sustitución de alguno de los
relevadores de tipo enchufable que constituyen los circuitos de control.
Existen dos procedimientos mediante los cuales se puede lograr el bombeo
programado y que a continuación se enuncian:
1. A través de bombas de diferentes capacidades. Este principio se basa de
que al colocar un conjunto de bombas en paralelo, el gasto que
proporcionan es igual a la suma de gastos de cada bomba, siendo la
presión constante e igual a cada una de ellas.
2. Otro arreglo podría ser el de dos bombas (para tener reserva 100%) en
que cada una proporcione el 10% del gasto máximo instantáneo; otras dos
bombas dando cada una el 40% de dicho gasto y finalmente dos mas
proporcionen cada una el 50% del gasto máximo instantáneo (con reserva
100% en todos los casos).

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2.7.5 SISTEMAS DE PRESION CONSTANTE.
Son aquellos sistemas de bombeo en donde se suministra agua a una red de
consumo, mediante unidades de bombeo que trabajan directamente contra una
red cerrada.
Los sistemas de bombeo a presión constante se clasifican en dos grupos
principales, a saber:
• Sistema de bombeo contra red cerrada a velocidad fija.
• Sistema de bombeo contra red cerrada a velocidad variable.
2.8 SISTEMA HIDRONEUMÁTICO
2.8.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Los sistemas hidroneumáticos se basan en el principio de compresibilidad o
elasticidad del aire cuando es sometido a presión.

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El sistema que se muestra en la figura funciona como se explica a continuación:
El agua que es suministrada desde el acueducto público u otra fuente
(acometida), es retenida en un tanque de almacenamiento; de donde, a través de
un sistema de bombas, será impulsada a un recipiente a presión (de dimensiones
y características calculadas en función de la red), y que contiene volúmenes
variables de agua y aire.
Cuando el agua entra al recipiente aumenta el nivel de agua, al comprimirse el
aire aumenta la presión, cuando se llega a un nivel de agua y presión
determinados, se produce la señal de parada de la bomba y el tanque queda en
la capacidad de abastecer la red, cuando los niveles de presión bajan, a los
mínimos preestablecidos, se acciona el mando de encendido de la bomba
nuevamente.

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2.8.2 COMPONENTES DEL SISTEMA HIDRONEUMATICO
El Sistema Hidroneumático deberá estar construido y dotado de los componentes que se
indican a continuación:
1. Un tanque de presión, el cual consta entre otros de un orificio de entrada y otro de
salida para el agua.
2. Un número de bombas acorde con las exigencias de la red (una o dos para viviendas
unifamiliares y dos o más para edificaciones mayores).
3. Interruptor eléctrico para detener el funcionamiento del sistema, en caso de faltar el
agua en el estanque bajo (Protección contra marcha en seco).
4. Llaves de purga en las tuberías de drenaje.
5. Válvula de retención en cada una de las tuberías de descarga de las bombas al
tanque Hidroneumático.
6. Conexiones flexibles para absorber las vibraciones.
7. Llaves de paso entre la bomba y el equipo hidroneumático; entre éste y el sistema de
distribución.
8. Manómetro.
9. Válvula de seguridad.
10. Dispositivo para control automático de la relación aire/agua.
11. Interruptores de presión para arranque a presión mínima y parada a presión máxima,
arranque aditivo de la bomba en turno y control del compresor.
12. Indicador exterior de los niveles en el tanque de presión, par a la indicación visual de
la relación aire-agua.
13. Tablero de potencia y control de los motores.
14. Dispositivo de drenaje del tanque hidroneumático, con su correspondiente llave de
paso.
15. Compresor u otro mecanismo que reponga el aire perdido en el tanque
hidroneumático.
16. Filtro para aire, en el compresor o equipo de inyección.
Nota: Para los equipos instalados en viviendas unifamiliares y bifamiliares, los requerimientos señalados en
los apartes 9, 10, 12, 16 podrán suprimirse.

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2.8.3 CICLOS DE BOMBEO
Se denomina ciclos de bombeo al número de arranques de una bomba en una
hora. Cuando se dimensiona un tanque se debe considerar la frecuencia del
número de arranques del motor en la bomba.
Si el tanque es demasiado pequeño, la demanda de distribución normal extraerá
el agua útil del tanque rápidamente y los arranques de las bombas serán
demasiado frecuentes. Un ciclo muy frecuente causa un desgaste innecesario de
la bomba y un consumo excesivo de potencia.
Por convención se usa una frecuencia de 4 a 6 ciclos por hora, el ciclo de cuatro
arranques/ hora se usa para el confort del usuario y se considera que con mas de
seis arranques/hora puede ocurrir un sobrecalentamiento del motor, desgaste
innecesario de las unidades de bombeo, molestias al usuario y un excesivo
consumo de energía eléctrica.
El punto en que ocurre el número máximo de arranques, es cuando el caudal de
demanda de la red alcanza el 50% de la capacidad de la bomba.
En este punto el tiempo que funcionan las bombas iguala al tiempo en que están
detenidas. Si la demanda es mayor que el 50%, el tiempo de funcionamiento será
mas largo; cuando la bomba se detenga, la demanda aumentada extraerá el
agua útil del tanque más rápidamente, pero la suma de los dos periodos, será
mas larga.
Una vez calculado el Caudal Máximo Probable de agua correspondiente a una
red de distribución, así como, los diámetros y presión mínimas requeridos por la
red, y tomada la decisión de instalar un sistema hidroneumático, se deben tomar
en cuenta un grupo de factores los cuales se explicarán en las secciones
siguientes.
2.8.4 PRESIONES DE OPERACION DEL SISTEMA HIDRONEUMATICO
2.8.4.1 PRESION MINIMA (Pmin)
La presión mínima de operación (Pmin) del cilindro en el sistema hidroneumático
deberá ser tal que garantice en todo momento, la presión requerida (presión
residual) en la toma más desfavorable y podrá ser determinada por la fórmula
siguiente:
∑ +++= hr
g
V
hfhP
2
min
2

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Donde:
h = Altura geométrica entre el nivel inferior y el nivel superior del liquido.
Σhf = La sumatoria de todas las perdidas (tanto en tubería recta como
accesorios) que sufre el fluido desde la descarga del tanque hasta la toma mas
desfavorable.
V²/2g= Energía dinámica o cinética.
hr = Presión residual.
Un estimado bastante preciso (para edificios habitacionales de más de cuatro
pisos) es el siguiente:
• Se establece una altura entre placas de 2,75 m (si no hay otro dato)
• Como pérdidas (∑hf) se estima un 10% de la altura de la edificación más
unos 7 m de pérdidas en piso.
• Como presión residual se estiman 7 m, cuando los W.C. son con tanque y
12 m cuando son con Fluxómetro.
2.8.4.2 PRESION DIFERENCIAL Y MÁXIMA
El artículo número 205 de la Gaceta Oficial 4.044 Extraordinario*, recomienda
que la presión diferencial, no sea inferior a 14 metros de columna de agua (20
PSI).
Sin embargo, no fija un límite máximo que se pueda utilizar, por lo que hay que
tener en cuenta que al aumentar el diferencial de presión, aumenta la relación de
eficiencia del cilindro considerablemente y por lo tanto reduce en tamaño final del
mismo.
Sin embargo al aumentar demasiado el diferencial puede ocasionar
inconvenientes, pequeños, tales como un mayor espesor de la lámina del tanque,
elevando así su costo y obligando a la utilización de bombas de mayor potencia
para vencer la presión máxima, o casos graves, tales como fugas en las piezas
sanitarias y acortamiento de su vida útil.
La elección de la Presión Máxima se prefiere dejar al criterio del proyectista.

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2.8.5 DIMENSIONAMIENTO DE LAS BOMBAS Y MOTORES*
La primera consideración al seleccionar el tamaño de las bombas, es el hecho de
que deben ser capaces por si solas de abastecer la demanda máxima dentro de
los rangos de presiones y caudales, existiendo siempre una bomba adicional para
alternancia con la (s) otra (s) y para cubrir entre todas, por lo menos el 140 % de
la demanda máxima probable.
Como ya fue mencionado, solo es permitido el uso de una bomba en el caso de
viviendas unifamiliares; en cualquier otro tipo de edificaciones deben
seleccionarse dos o más unidades de bombeo.
NOTA: Según la Gaceta Oficial 4.044 Extraordinario un hidroneumático deberá tener solo dos bombas, los
sistemas con tres o más bombas están considerados como de “Presión Constante”.
Ya que se debe dejar una unidad de bombeo de reserva para la alternancia y
para confrontar caudales de demanda súper-pico, se deberá usar el siguiente
criterio: La suma total de los caudales de las unidades de bombeo utilizados no
será nunca menor del 140 % del caudal máximo probable calculado en la red.
La tabla siguiente presenta el criterio anteriormente expuesto.
No de Bombas % de Qmax Total Q de Bombeo
2 100 200
3 50 150
4 35 140
Nota: Más de cuatro unidades de bombeo no se justifican en los hidroneumáticos
de edificios, más podrían considerarse dependiendo de la proyección horizontal
y/o vertical de la edificación.
2.8.5.1 POTENCIA REQUERIDA POR LA BOMBA Y EL MOTOR
La potencia de la bomba para un sistema hidroneumático podrá calcularse por la
misma fórmula indicada anteriormente:
)100/%(76
)()(
n
metrosHlpsQ
HP
∗
∗
=
* Normas Sanitarias para Proyecto, Construcción, Reparación, Reforma y Mantenimiento de Edificaciones. Gaceta Oficial
de la República de Venezuela, Nº 4.044 Extraordinario, Caracas 8/9/88.

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Las bombas deben seleccionarse para trabajar contra una carga por lo menos
igual a la presión máxima en el tanque hidroneumático.
Esto está indicado en Gaceta para garantizar que las unidades de bombeo
seleccionadas alcancen la presión máxima requerida por el sistema
hidroneumático; pero de tenerse a mano curvas características de las unidades
de bombeo, la selección podrá hacerse por medio de ellas.
La potencia del motor eléctrico que accione la bomba será calculada según las
mismas consideraciones utilizadas en el cálculo de los sistemas de tanque a
tanque.
2.8.6 DIMENSIONAMIENTO DEL TANQUE A PRESION
El dimensionamiento del tanque a presión, se efectúa tomando como parámetros
de cálculo el caudal de bombeo (Qb), el caudal de demanda (Qd), los ciclos por
hora (U), y las presiones de operación, el procedimiento resumidamente es así:
Tc representa el tiempo transcurrido entre dos arranques consecutivos de las
bombas, y se expresa como sigue:
U
Hora
Tc
1
= Dado que U=6 por definición.
Por lo tanto para caudales en lts/seg y tiempos en segundos:
segTc 600
6
3600
==
Por definición, el momento en que ocurren más ciclos en una hora es cuando el
caudal de demanda (Qd) es igual a la mitad del caudal de bombeo (Qb), por lo
tanto:
bd QQ
2
1=
Por otro lado:
bQ
Vu
Tc
4
=

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Despejando Vu:
b
b
bb
QVu
Q
QQTc
Vu
150
150
4
600
4
=
=
×
=
∗
=
( en litros para u=6 y Qb=lts/s)
Por otro lado, procedemos al cálculo del porcentaje del volumen útil (%Vu) que
representa la relación entre el volumen utilizable y el volumen total del tanque y
se podrá calcular a través de la siguiente ecuación:
max
minmax
90%
P
PP
Vu
−
×=
Donde:
Pmáx = Es la presión máxima del sistema
Pmin = Es la presión mínima del sistema
Nota: Tanto la Pmáx como la Pmin serán dados como presiones absolutas.
Cálculo del volumen del tanque (Vt).
Vu
Q
Vu
Vu
Vt b
%
5000
)100/(%
×
== (en litros).
2.8.6.1 CALCULO DEL COMPRESOR
Siendo la función del compresor la de reemplazar el aire que se pierde por
absorción del agua y por posibles fugas, su tamaño es generalmente pequeño.
Debe vencer una presión superior a la máxima del sistema, y su capacidad no
pasa de pocos pies cúbicos de aire por minuto.
En efecto, el agua tiene una capacidad de disolver a 15 °C y a 14,696 psi
(10,34m de columna de agua) 21,28 dm³ de aire por cada metro cúbico (1 m³) de
agua, suponiendo que esta agua no tuviera ninguna materia en solución.

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INGENIERIA MECANICA
Ahora bien, la capacidad de solución del agua está ya en parte agotada por el
cloro de desinfección; por lo tanto el compresor necesario para reponer el aire
absorbido por el agua debe ser muy pequeño, donde:
U = Número de ciclos por hora.
b = Determinación del volumen útil del tanque (Vu).
Es el volumen utilizable del volumen total del tanque y representa la cantidad de
agua a suministrar entre la presión máxima y la presión mínima.
bQTcVu ∗=
Los datos que suministra la experiencia, son resumidos en diferentes tablas y
reglas, por ejemplo según la firma PEERLES PUMP DIVISION, compresores con
capacidad de 1 a 2 pies cúbicos por minuto (28.317 cm³ a 56.634 cm³ por minuto)
por cada 1.000 galones (3.785 Lts) de capacidad total del tanque, han sido
encontrado satisfactorio para muchas instalaciones.
Los compresores deben estar accionados por interruptores de nivel y de presión,
para asegurar el mantenimiento de las proporciones debidas de agua y aire.
En los tanques de capacidad, iguales o mayores a 320 galones, es preferible usar
para la recarga del aire un compresor del tipo convencional, de capacidad y
presión adecuada para el sistema, movidos por un motor eléctrico mandado por
un sistema de control, el cual normalmente funciona mediante un sistema de
combinación entre presión y nivel de agua, de manera que se pueda controlar el
trabajo del compresor.
2.8.7 SISTEMAS HIDRONEUMATICOS DE USO DOMESTICO
Los sistemas hidroneumáticos con tanques de 320 Galones o menos y en
edificaciones con 30 piezas servidas o menos se denominan hidroneumáticos de
quintas o de uso doméstico, su metodología de dimensionamiento difiere de los
llamados hidroneumáticos temporales, sobre todo en las estimaciones de los
caudales pico de la demanda ya que ninguno de los otros métodos de cálculo
parecen dar resultados coherentes.
Según una tesis de pre-grado realizada por los estudiantes Dos Ramos G.
Roberto y Gómez G. Camilo de la Universidad Simón Bolívar en el cálculo para
sistemas hidroneumáticos de uso doméstico (vivienda unifamiliar) la estimación
de la demanda se hará de acuerdo a la fórmula presentada a continuación.
NpQd *83.0= (Litros por minuto)

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Donde:
Qd = Caudal de demanda en litros por minuto.
Np = Número de piezas o aparatos sanitarios servidos.
Para tanques comerciales, considérense los siguientes, de acuerdo con el gasto
máximo supuesto:
GASTO DE
BOMBEO
DIMENSIONES DEL TANQUE
(LPS) VOLUMEN (lts) DIAMETRO (m) LARGO (m)
3 1750 1,06 2,13
4 2450 1,25 2,17
5 3090 1,06 3,65
6 3570 1,25 3,08
7 4320 1,25 3,69
8 5050 1,35 3,71
9 5480 1,35 4,01
10 5910 1,35 4,31
11 6350 1,35 4,62
12 7170 1,54 4,05
13 7730 1,54 4,35

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Tabla de tamaños y capacidades para tanques hidroneumáticos.
TAMAÑO Y CAPACIDAD DE TANQUES
HIDRONEUMATICOS
Capacidad
Aproximada
(galones)
DIMENSIONES DEL
TANQUE
Peso para
una
presión de
trabajo de
100
lib/pulg2
Diámetro en
pulg.
Longitud en
pies
65 20 4 115
85 20 5 140
87 24 4 390
110 24 5 470
135 24 6 540
170 30 5 615
205 30 6 715
340 36 7 970
390 42 6 1050
460 42 7 1190
530 42 8 1310
680 48 8 1770
770 48 9 1950
865 48 10 2170
1300 60 10 3240
1600 60 12 3780
2400 72 12 5620
2820 72 14 6500
3150 72 16 7300
3260 84 12 7570
3700 84 14 8800
4330 84 16 9800
4880 84 18 10570
4830 96 14 11700
5580 96 16 12900
7500 96 22 14600
10000 96 29 18600
VERTICALES (hasta 340 gal.)
HORIZONTALES

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INGENIERIA MECANICA
CAPITULO III
“DISEÑO Y DISTRIBUCION DE
LA RED HIDRAULICA”.

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INGENIERIA MECANICA
3.1 RED DE DISTRIBUCION HIDRAULICA.
Haremos referencia a los materiales y equipos para las instalaciones hidráulicas,
las características de las tuberías de cobre y fierro galvanizado, así como las
piezas especiales utilizadas para unir uno y otro material. Además se presentaran
las bombas más usuales, válvulas y equipo necesario.
3.1.1 INSTALACION HIDRAULICA.
Una instalación hidráulica es el conjunto de tinacos, tanques elevados, cisternas,
tuberías de succión, descarga y distribución, válvulas de control, válvulas de
servicio, bombas, equipos de bombeo, de suavización, generadores de agua
caliente, de vapor, etc. necesarios para proporcionar agua fría, agua caliente,
vapor en casos específicos, a los muebles sanitarios, hidrantes y demás servicios
especiales de una edificación.
Para el hospital Cundallini el suministro es de agua potable.
Las instalaciones hidráulicas dentro de la construcción agrupan a las siguientes
redes de tuberías:
• Tuberías del medidor a la cisterna, al tinaco o a los muebles.
• Tuberías de la cisterna al tinaco o al equipo de presión.
• Tuberías del tinaco o del equipo de presión a los muebles.
Todas ellas conducen agua potable a presión, con el objeto de que finalmente
sea utilizada en cada uno de los aparatos sanitarios instalados.
Independientemente de conducir agua potable a presión tienen características
particulares que las diferencian unas de otras, sin embargo combinadas pueden
formar parte de un mismo sistema; estos sistemas se complementan de equipos
de presión, depósitos, válvulas y accesorios que permiten un correcto
funcionamiento.
Las características que deben tener estas redes son las siguientes:
• Deben de conducir el agua a presión con un mínimo de pérdidas de carga, con
el objeto de que las fuentes de presión disminuyan al máximo posible su
capacidad, provocando ahorro en su inversión, mantenimiento y consumo de
energía.
• Deben de instalarse con facilidad, con el menor herramental posible permitiendo
al operario disminuir el tiempo de montaje y evitar fatigas exageradas en su
jornada de trabajo.

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INGENIERIA MECANICA
• Deben de durar bastante tiempo; el mismo que la construcción, esto se logra
con una buena instalación, con una adecuada velocidad de flujo y con una
excelente resistencia a cualquier tipo de corrosión.
La selección de los materiales debe de realizarse en base a estos puntos, la
importancia de esto se refleja directamente en la calidad de la instalación y por lo
tanto de la obra, es conveniente aclarar que la calidad de la obra no debe estar
en función del tipo, ya sea éste residencial, interés social, etc. sino de quien lo
ejecuta.
Las tuberías de cobre en las instalaciones hidráulicas tradicionalmente se utilizan,
debido a que los usuarios se han percatado de sus ventajas, permitiendo ahorros
importantes en cuanto a mantenimiento, duración y conducción del flujo.
3.2 MATERIALES PROPUESTOS.
3.2.1 TUBERIA DE COBRE.
Las propiedades físicas, químicas y metalúrgicas del cobre, le han dado buenas
características para manufactura de conductos tubulares, empleados en la
plomería que benefician a instaladores como a usuarios de una edificación.
• Fabricada sin costura
• Continuidad de flujo por su pared lisa: El proceso de fabricación por
extrusión permite obtener tuberías con paredes lisas y tersas, esto aunado a que
no admiten incrustaciones en su interior, permiten conducir los fluidos con un
mínimo de pérdidas de presión, conservando el mismo flujo durante la vida útil de
la instalación.
• Resistencia a las presiones internas de trabajo: Las tuberías de cobre se
fabrican sin costura, lo que permite tener espesores de pared mínimos calculados
para resistir perfectamente las presiones de trabajo que se presentan en
cualquier instalación, además de ofrecer un factor de seguridad de 5 veces la
presión de trabajo constante.
• Resistencia a la corrosión: El cobre debido a sus características, es sin duda
el metal apropiado para la fabricación de tuberías.
El cobre tiene la particularidad de cubrirse de una capa de óxido que penetra en
el metal solo unas cuantas micras, esta capa sirve de protección indefinida, de
ahí que las tuberías de cobre tengan un excelente comportamiento frente a la
totalidad de los materiales de construcción y de los fluidos a conducir,
asegurando así una larga vida útil.

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• Fabricado en temple rígido y flexible: Las tuberías de cobre se fabrican en
dos temples:
Rígidas: en tramos rectos de 6.10 m (20 pies) y
Flexibles: en rollos de 15.24 m (50 pies) y de18.30 m (60 pies) de largo
pudiéndose fabricar en otras longitudes de acuerdo a las necesidades del
mercado
• Ligero
• Fácil de unir : Debido a los sistemas de unión que se emplean en las tuberías
de cobre ; soldadura capilar y de compresión en tuberías rígidas ; de abocinado a
45º (flare) y de compresión en tuberías flexibles ; así como la ligereza del material
y el uso de herramientas mínimas y ligeras, las uniones se efectúan con gran
facilidad y rapidez.
3.2.2 TUBERIA DE FIERRO GALVANIZADO.
El uso de este tipo de tuberías en las instalaciones hidráulicas es,
fundamentalmente, en tuberías exteriores. Esto es por la alta resistencia a los
golpes proporcionada por su propia estructura interna y por las gruesas paredes
de los tubos y conexiones hechos con este material.
Con el paso del agua a presión durante largo tiempo el recubrimiento de zinc con
el que están construidas estas tuberías se va perdiendo y la oxidación y la
corrosión de material se empieza a producir, dependiendo de la calidad del agua,
pudiendo llegar a disminuir considerablemente la sección transversal de la
tubería, debido a los depósitos de carbonatos u óxidos, formados en sus paredes.
3.3 CONEXIONES.
3.3.1 CONEXIONES DE COBRE.
La tubería de cobre para aguas se instala con conexiones de cobre hasta 2” y de
bronce de 2 ½” a 4”.
La mayoría de las conexiones utilizadas en nuestra instalación serán soldadas y
en otros escasos puntos roscable.
Para tuberías y conexiones de cobre se usará soldadura de baja temperatura de
fusión, con aleación de plomo 50% y estaño 50%, utilizando para su aplicación
fundente no corrosivo.

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Nota:
* Para tuberías y conexiones de acero soldable utilizar soldadura eléctrica
empleando electrodos de calibre adecuado al espesor de las tuberías,
clasificación: AWS E 6 010 y AWS 7018.
* Para unir bridas, conexiones bridadas o válvulas bridadas, utilizar tornillos
maquinados de acero al carbono, con cabeza y tuerca hexagonal, y junta de hule
rojo con espesor de 3.175 mm.
3.3.2 VÁLVULAS
Se denomina válvula al dispositivo de la instalación hidráulica, que sirve para
regular, interrumpir o restablecer el flujo del agua en la tubería; para permitir que
este fluido siga determinando sentido en una canalización, pero no lo contrario; o
bien para expulsar vapores o aire atrapado en la tubería.
* Todas las válvulas serán clase 8.8 Kg/cm2.
* En las líneas de succión de bombas las válvulas de compuerta y las válvulas de
retención serán roscadas hasta 38 mm de diámetro y bridadas de 50 mm o
mayores.
* En todo el resto de la instalación las válvulas de compuerta y de retención serán
roscadas hasta 50 mm de diámetro y bridadas de 64 mm o mayores.
* Las válvulas de compuerta serán de vástago fijo en cajas de válvulas y de
vástago ascendente, en todos los lugares donde se cuente con el espacio
suficiente para su operación.
3.4 SIMBOLOGIA
Los símbolos empleados en el dibujo de los proyectos de las instalaciones deben
ser claros y proporcionales a la escala del plano.
Para unificar la presentación de los proyectos de instalaciones, tanto en su etapa
de anteproyecto como en el desarrollo del proyecto, deberán emplearse los
símbolos que se indican en la siguiente tabla.

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INGENIERIA MECANICA
Alimentación agua
fría de la toma a
tinaco o cisterna
Tubería de agua
fría
Tubería de agua
caliente
Tubería de
retorno
Tubería de vapor
Tubería de agua
destilada
Tubería sistema
contra incendio
Válvula de
compuerta
Válvula de Globo Válvula check
Válvula check con
filtro
Válvula de
seguridad
Válvula de
compuerta angular
Válvula de globo
angular
Bomba Codo de 90º
Codo de 45º
Te Ye Tuerca unión

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INGENIERIA MECANICA

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INGENIERIA MECANICA
En caso de tener un símbolo no incluido en esta relación, se deberá específicamente
clara en el plano correspondiente.

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INGENIERIA MECANICA
• CÓDIGO DE COLORES
Las tuberías se pintarán de acuerdo con el código de colores del IMSS,
indicado en la siguiente tabla:
PARA IDENTIFICACIÓN DE TUBERÍAS
FLUIDO ABREVIATURA COLOR No .PANTONE
AGUA FRIA POTABLE AF BLANCO OPAQUE WHITE-C
AGUA FRIA TRATADA AFT BLANCO OPAQUE WHITE-C
AGUA CALIENTE AC BLANCO OPAQUE WHITE-C
RETORNO DE AGUA
CALIENTE
RAC BLANCO OPAQUE WHITE-C
PROTECCION CONTRA
INCENDIO
CI ROJO 199-C
VAPOR DE BAJA PRESION VBP BLANCO OPAQUE WHITE-C
VAPOR DE MEDIA PRESION VMP BLANCO OPAQUE WHITE-C
VAPOR DE ALTA PRESION VAP BLANCO OPAQUE WHITE-C
CONDENSADO DE BAJA
PRESION
RCBP BLANCO OPAQUE WHITE-C
CONDENSADO DE MEDIA
PRESION
RCMP BLANCO OPAQUE WHITE-C
CONDENSADO DE ALTA
PRESION
RCAP BLANCO OPAQUE WHITE-C
AGUAS NEGRAS AN NEGRO
AGUAS JABONOSAS O
CLARAS
AJ NEGRO
AGUAS PLUVIALES AP BLANCO OPAQUE WHITE-C
AGUA TRATADA ( DE
SUAVIZADORES)
AT BLANCO OPAQUE WHITE-C
GAS L.P. G AMARILLO 116-C
GAS L.P. (LLENADO DE
TANQUE)
G ROJO 199-C
GAS NATURAL GN AMARILLO 116-C
DIESEL D NARANJA 165-C
RETORNO DE DIESEL RD NARANJA 165-C
OXIGENO O VERDE 808-C
OXIDO NITROSO ON AZUL 280-C
AIRE COMPRIMIDO A GRIS 428-C
VACIO (SUCCION) VC BLANCO OPAQUE WHITE-C

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INGENIERIA MECANICA
3.5 MUEBLES SANITARIOS ELEGIDOS
INODORO W-1 CON ENTRADA SUPERIOR Y
FLUXOMETRO OCULTO DE PEDAL.

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INGENIERIA MECANICA
MINGITORIO M-1 DE PARED CON FLUXOMETRO.

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INGENIERIA MECANICA
LAVABO TIPO L-1.

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INGENIERIA MECANICA
REGADERA R-1.

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INGENIERIA MECANICA
VERTEDERO EN MESA DE TRABAJO.

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3.6 ORDEN PROGRESIVO DE LOS PLANOS DEL HOSPITAL
• TRAZO DE LAS REDES GENERALES
Para el trazo de las redes generales se deberán seguir dentro de lo posible, las
indicaciones siguientes:
* Deben ir por circulaciones del edificio para facilitar los trabajos de
mantenimiento.
* No deben pasar por lugares habitados como son salas de operaciones, salas de
encamados, puestos de enfermeras, etc., ya que se pueden ocasionar trastornos
de consideración en caso de fugas o trabajos de mantenimiento.
* No pasarlas sobre equipos eléctricos, ni por lugares que puedan ser peligrosos
para los operarios al hacer trabajos de mantenimiento.
* Las tuberías verticales deberán proyectarse por los ductos determinados con el
arquitecto y con los proyectistas de otras instalaciones, evitando los cambios de
dirección innecesarios.
* Las trayectorias deberán ser paralelas a los ejes principales de la estructura.
* Las redes generales de las instalaciones hidráulicas deberán proyectarse
paralelas y agrupadas, formando una sola "cama de tuberías".
Lo mismo deberá hacerse con las redes principales de gases medicinales, aire
comprimido y succión.
• ACOMODO DE EQUIPOS EN CASA DE MAQUINAS
Con los planos del anteproyecto arquitectónico el proyectista de instalaciones
podrá determinar, en forma bastante aproximada, las capacidades y tamaños de
los diferentes equipos que se vayan a usar.
En esta junta de acomodo de equipos en casa de máquinas, todos los
proyectistas de instalaciones presentarán las plantillas de sus equipos, con los
que se hará la distribución y acomodo de ellos, tomando en cuenta los espacios
requeridos para su operación y mantenimiento.
También deberá proporcionarle al arquitecto la capacidad de la o las cisternas y
tanques elevados o tinacos las áreas requeridas para: los tanques de
almacenamiento de combustible, centrales de gases medicinales que vayan a ser
usadas, estación de medición de gas natural, etc.
De esta manera es encomendando al mismo tiempo, localizaciones convenientes
desde el punto de vista de estas instalaciones, para que el arquitecto las tome en
cuenta para el desarrollo del proyecto.

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INGENIERIA MECANICA
• ALTURA MÍNIMA
La altura mínima de piso a lecho inferior de trabes debe tomar en cuenta la altura
de los equipos más la altura requerida por las tuberías que se le conecten por la
parte superior.
Por ejemplo, en el caso de calderas, se debe considerar la altura de la base más
la altura de la caldera más la altura requerida por la tubería de vapor que sale por
la parte superior, y si las chimeneas tienen alguna trayectoria horizontal, se debe
considerar el espacio requerido por éstas.
En Casa de Máquinas con todos los servicios se puede pensar, en principio, en
una altura mínima libre de 3.60 metros de piso a lecho inferior de trabes.

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INGENIERIA MECANICA
3.6.1 ISOMÉTRICO DEL HOSPITAL
Plano isométrico de la red principal de tubería

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INGENIERIA MECANICA
3.6.2 PLANTA DE CONJUNTO

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INGENIERIA MECANICA
3.6.3 VISTA SUPERIOR: SÓTANO

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INGENIERIA MECANICA
VISTA SUPERIOR: PLANTA BAJA

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INGENIERIA MECANICA
VISTA SUPERIOR: PLANTA DE ADMINISTRACION

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INGENIERIA MECANICA
CORTE LONGITUDINAL

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INGENIERIA MECANICA
3.7 DATOS TÉCNICOS DEL HOSPITAL CUNDALLINI
3.7.1 ÁREA
El área con la que fue construido el hospital es la siguiente:
AREA DEL HOSPITAL: 23,400 m²
3.7.2 ALTURA ENTRE PISOS
La altura entre pisos conforme a la norma del IMSS la consideramos de 3.5 m. y
se restan 50 cm por el espacio que va a ocupar la tubería para el suministro de
agua.
3.7.3 SUPERFICIE
Esta area es con la que fue diseñado el hospital y es la siguiente:
AREA TOTAL DEL TERRENO: 1712.4418 m²
3.7.4 NÚMERO DE MUEBLES
MUEBLES SOTANO P.B.
1er.
PISO
TOTAL DE
MUEBLES
LAVABOS 15 21 12 48
W.C. 14 22 13 49
FREGADEROS 4 8 0 10
REGADERAS 13 24 0 37
MINGITORIOS 7 7 2 16
LAVADORAS 10 0 0 10

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INGENIERIA MECANICA
CAPITULO IV
“CALCULOS Y COSTOS”.

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INGENIERIA MECANICA
4.1 CALCULO DE LA CISTERNA.
• CISTERNA DE AGUA CRUDA
Si no se requiere de algún proceso de potabilización, la cisterna será
exclusivamente para agua "cruda" dividida en dos celdas y su volumen útil se
calculará a razón de 1 600 litros por cama censable por día.
Este valor incluye consumo por servicios hospitalarios y por riego, así como
reserva para protección contra incendio.
En caso de que sea agua cruda:
litros9920062*1600 = Que es igual a 99.2 m³
• CISTERNA DE AGUA POTABLE
En caso de que se requiera potabilizar el agua para los servicios hospitalarios, el
volumen útil de la cisterna de agua potabilizada se calculará a razón de 1 000
litros por cama censable por día, también dividida en dos celdas.
Como nuestro hospital es de 62 camas y el agua tiene que ser potable,
determinaremos la dimensión de la cisterna.
En este caso la cisterna contiene agua potable:
litros6200062*1000 = Que es igual a 62 m³

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INGENIERIA MECANICA
4.2 CÁLCULO DEL GASTO Y DIÁMETRO DE LA TUBERÍA
4.2.1. MÉTODO DE UNIDADES-MUEBLE O DE HUNTER-NIELSEN.
El cálculo del gasto se determina por el “Método de unidades-mueble” o de
“Hunter-Nielsen”, utilizando los valores y las tablas de los gastos en función de
las unidades-mueble (1 U.M. = 3 litros).
Las unidades mueble se determinan por medio de la siguiente tabla*
considerando aparatos con fluxómetro, y para el caso del W.C. consideraremos el
de menor gasto para reducir los costos, tenemos:
Tabla de Unidades de consumo o unidades mueble (U. M.)
Aparato o
grupo de aparatos
Uso
Público
Uso
Particular
Forma de
Instalación
W. C. 10 6 Válvula de descarga
W. C. 5 3 Tanque de descarga
Lavabo 2 1 Grifo
Bañera 4 2 Grifo
Ducha 4 2 Válvula mezcladora
Fregadero 4 2 Grifo
Pileta de office 3 Grifo
Mingitorio de pedestal 10 Válvula de descarga
Mingitorio mural 5 Válvula de descarga
Mingitorio mural 3 Tanque de descarga
Cuarto de baño completo 8 Válvula de descarga para W. C.
Cuarto de baño completo 6 Tanque de descarga para W. C.
Ducha adicional 2 Válvula mezcladora
Lavadero 3 Grifo
Combinación de lavadero y
fregadero
3 Grifo
* Manual NACOBRE, “Memoria de cálculo para instalaciones hidráulicas con tubería de cobre”.

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INGENIERIA MECANICA
La estimación de la demanda de U.M. – L.P.M. (unidades mueble o de consumo
– litros por minuto) se obtiene con la siguiente gráfica* conociendo el número total
de unidades mueble:
Estimación de la demanda (U. M. en L. P. M.)
1 Instalaciones e las que predominan válvulas de descarga (fluxómetro)
2. Instalaciones en las que predominan tanques de descarga

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INGENIERIA MECANICA
TABLA DE DIAMETROS DE ACUERDO A LAS U.M.
* Manual NACOBRE, “Memoria de cálculo para instalaciones hidráulicas con tubería de cobre”.
TABLA DE LONGUITUDES DEL RAMAL PRINCIPAL POR NIVELES
Diam.
TUBERIA
SOTANO PLANTA
BAJA
1er. PISO TOTAL (m)
1” 10.6 32.8 0 43.4
1 ¼” 4.49 9 0 13.49
1 ½” 7 41.8 17.56 66.36
2” 45.17 25.69 30.57 101.43
2 ½” 25 37 0 62
3” 1.5 3 0 4.5
3 ½” 4.5 0 0 4.5
TABLA DE LONGUITUDES DEL RAMAL SECUNDARIO POR NIVELES
Diam.
TUBERIA
SOTANO PLANTA
BAJA
1er. PISO TOTAL (m)
½” 22.9 47.21 12.6 82.71
¾” 35.7 53.6 10.96 100.26
Diámetro de
TUBERIA
U.M.S/FLUXOMETRO U.M. C/FLUXOMETRO
½” 10 -
¾” 20 -
1” 30 10
1 ¼” 100 20
1 ½” 180 60
2” 400 200
2 ½” 800 400
3” 1400 800
4” 3000 2000

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INGENIERIA MECANICA
TABLA DE MUEBLES HIDRAULICOS Y SANITARIOS Y GASTO POR UNIDAD
MUEBLE
MUEBLES GASTO
U.M.
SOTANO P.B. 1er.
PISO
TOTAL
DE
MUEBLES
TOTAL
DE
U.M.
LAVABOS 2 15 21 12 48 96
W.C. 6 14 22 13 49 294
FREGADEROS 4 4 8 0 10 48
REGADERAS 4 13 24 0 37 148
MINGITORIOS 5 7 7 2 16 80
LAVADORAS 4 10 0 0 10 40
Total 706
El Hospital consume un total de 706 U.M.
El equivalente de 706 U.M. es igual al consumo máximo probable de 680 L.P.M.
obtenido de la grafica de “Estimación de la demanda (U. M. en L. P. M.)”.
De tablas sabemos que 650 UM son soportadas por tubería de cobre de 3”.
La presión máxima de trabajo será de 6 kg/cm2
según la norma IMSS ND-01-
IMSS-HSE-1997 “instalaciones hidráulicas y sanitarias”.
4.2.2 MÉTODO DE SUMINISTRO DE AGUA POR PRESIÓN.
JUSTIFICACIÓN DE REDUCCIÓN DE DIÁMETROS.
La finalidad de esta metodología de cálculo es la de difundir una forma sencilla de
obtener los diámetros mínimos requeridos en una instalación hidráulica,
garantizando el suministro de agua adecuado y necesario, lo cual redundará en
un eficiente funcionamiento ; así como en un ahorro substancial en el costo de la
instalación. Justificaremos el diámetro de la tubería como se muestra a
continuación:

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INGENIERIA MECANICA
Método de cálculo
1. PRESIÓN INICIAL O PRESIÓN DE LA RED: ha sido determinada
anteriormente con los valores que marca la norma del IMSS y corresponde al
valor de:
Pr=6.0 kg/cm2
2. ESTIMACIÓN DE LA DEMANDA QUE ES IGUAL A 706 UM
Q =706 UM = 680 LPM = 11.33 LPS
3. PÉRDIDAS DE PRESIÓN POR ALTURA.
Estas pérdidas son consecuencia de la altura, debido a la gravedad que debe
vencer el fluido.
h= 3 + 7.11 = 10.11 m;
La altura a vencer es de 10.11 m.
Ph = 1.011 kg/cm2

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INGENIERIA MECANICA
4. PRESIÓN DE SALIDA EN EL MUEBLE MÁS DESFAVORABLE, QUE
EN ESTE CASO ES UN MINGITORIO.
Presión de salida de mueble
(A)
Aparato
(B)
Diámetro de
la tubería
(pulgadas)
(C)
Presión
(kg/cm2
)
(D)
Caudal
(L. P. M.)
Lavabo 3/8 0.58 12
Grifo de cierre automático 1/2 0.87 10
Lavabo público, 3/8” 3/8 0.73 15
Fregadero, 1/2” 1/2 0.36 15
Bañera 1/2 0.36 25
Lavadero 1/2 0.36 20
Ducha 1/2 0.58 20
W. C : con tanque de descarga 1/2 0.58 12
W. C. con válvula de descarga 1 0.73 - 1.46 75 - 150
Mingitorio con válvula de descarga 1 1.09 60
Manguera de jardín de 15 m 1/2 2.19 20
Ps =1.09kg/cm2

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INGENIERIA MECANICA
5. PRESIÓN LIBRE.
Esta presión se refiere a la presión disponible para vencer pérdidas por fricción
debida a tuberías en la instalación.
Pl =Pr – Pc ;
Pc = Ph + Ps = 1.011 + 1.09 = 2.101 kg/cm2
Pl = 6 – 2.101 = 3.899 kg/cm2
6. LONGITUD EQUIVALENTE AL MUEBLE MÁS DESFAVORABLE.
Esta longitud se obtiene sumando la longitud de tubería recta, la longitud
equivalente de las conexiones y accesorios instalados en la red.
Tubería: La longitud es igual a L = 425.65 m
Conexiones: 246.72 m + 23.7m = 270.42 m
Longitud total = 696.07 m
7. FACTOR DE PRESIÓN
L
Plx
Fp
100
= 2
kg/cm56.0
07.696
100899.3
==
x
8. DIÁMETRO DEL RAMAL PRINCIPAL (Φ = PULG.) Y VELOCIDAD DE
FLUJO (V = M/S)
Con el factor de presión obtenido y el caudal que requerimos encontramos en la
siguiente gráfica un diámetro de 3 ½” con una velocidad de 2.2 m/s (la velocidad
se debe encontrar en un rango de 0.9 a 2.9 m/s).

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INGENIERIA MECANICA
Gráfico para el cálculo del factor de presión en tubería de Cobre

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INGENIERIA MECANICA
4.2.3 MÉTODO DE HAZEN-WILLIAMS.
Ahora calcularemos el diámetro de impulsión por el método de Hazen-Williams.
La ecuación de Hazen-Williams es la siguiente:
87.4
85.16
int
1052.9
d
LQx
PL
−
=
Donde:
L= Longitud equivalente en m
d= Diámetro en in
cte.= 6
1052.9 −
x factor de conversión
Q=gasto l/min
PL= Presión Libre en la red en kg/cm2
Para calcular el diámetro se despeja la ecuación:
87.4
1
85.16
1052.9






=
−
PL
LQx
d
( ) 87.4
1
899.3
07.6966801052.9
85.16








=
−
x
d = 3.21 in
El diámetro del tubo es de 3.21 in, el diámetro comercial es de 3 ½”.
Calculando el factor de presión
87.4
85.16
int
1052.9
d
LQx
PL
−
=
87.4
85.16
47.3
07.6966801052.9 xxx
PL
−
= =2.691 kg/cm2

Página | 77
INGENIERIA MECANICA
Sabemos que la presión libre con la que cuenta la red es de 2.691 kg/cm2
Corrigiendo el valor de la PL y sustituyendo el diámetro de la tubería de 3 ½” nos
arroja lo siguiente:
( ) 87.4
1
691.2
07.6966801052.9
85.16








=
−
x
d = 3.47”
Para calcular la velocidad se tiene la sig. Ecuación:
L
xPLxd
Vel int232.332
=
07.696
691.247.3232.332 xx
Vel = =2.11 m/s
Esta velocidad es correcta pues se encuentra dentro del rango que especifica la
norma del IMSS.

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