Este documento presenta el diseño de las instalaciones sanitarias de un edificio multifamiliar de 16 niveles ubicado en el distrito de Yanahuara en Arequipa. En primer lugar, se exponen los antecedentes y objetivos del proyecto. Luego, se describe la información general del edificio y los sistemas de instalaciones sanitarias considerados en el diseño como agua fría, agua caliente, desagüe, ventilación, aguas de lluvia, agua de riego y agua contra incendio. Se incl
El NEC-SE-CG trata de las cargas permanentes (principalmente debidas al peso propio), de las
cargas variables (cargas vivas y cargas climáticas) y de sus combinaciones.
El NEC-SE-CG trata de las cargas permanentes (principalmente debidas al peso propio), de las
cargas variables (cargas vivas y cargas climáticas) y de sus combinaciones.
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1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA SANITARIA
ÁREA RESIDENCIAL EN EL DISTRITO DE YANAHUARA – AREQUIPA”
TESIS PRESENTADA POR LA BACHILLER:
JUANA LUCIA TORRES VALENCIA
ASESOR DE TESIS:
ING. VÍCTOR OSCAR RENDÓN DÁVILA
AREQUIPA – PERÚ
2020
“DISEÑO DE LAS INSTALACIONES SANITARIAS DE UN EDIFICIO
MULTIFAMILIAR TIPO JARDÍN DE 16 NIVELES PERTENECIENTE A UN
PARA OPTAR POR EL TÍTULO PROFESIONAL
DE INGENIERA SANITARIA
2. ii
TÍTULO DE TESIS:
PRESENTADA POR LA BACHILLER:
JUANA LUCIA TORRES VALENCIA
PARA OPTAR POR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
CALIFICACION:………………………………………………………………………………..
FECHA DE SUSTENTACIÓN:…………………………………………………………………
JURADO DE TESIS:
_______________________________
ING. PABLO ANTONIO ELIAS VALDEZ CÁCERES
MIEMBRO DEL JURADO
(PRESIDENTE)
_______________________________
ING. GUILLERMO PERCY HERRERA ALARCON
MIEMBRO DEL JURADO
_______________________________
ING. VÍCTOR OSCAR RENDÓN DÁVILA
MIEMBRO DEL JURADO
AREQUIPA – PERÚ
2020
“DISEÑO DE LAS INSTALACIONES SANITARIAS DE UN EDIFICIO
MULTIFAMILIAR TIPO JARDÍN DE 16 NIVELES PERTENECIENTE A UN ÁREA
RESIDENCIAL EN EL DISTRITO DE YANAHUARA – AREQUIPA”
INGENIERA SANITARIA
3. iii
DEDICATORIA
A mi madre, Lic. Justina Valencia Vargas.
A mi padre, Lic. Pedro Torres Ccahuana.
Por su apoyo incondicional y sus consejos, por ser
un ejemplo en el desempeño de sus labores como
educadores.
A Santiago Joaquín Gonzales Torres por brindarme
una perspectiva diferente del mundo y darle un
inicio a mi vida.
A mi familia.
AGRADECIMIENTO
A las personas que hicieron factible culminar esta
meta en mi vida profesional.
4. iv
“Tu verdad aumentará en la medida que sepas escuchar la verdad de los otros.”
Martin Luther King
5. v
RESUMEN
La presente tesis tiene como objetivo principal el desarrollo de las instalaciones sanitarias
de un edifico multifamiliar, diseño de los sistemas que lo componen, presupuesto de obra
y presentación de planos; aborda el desarrollo específico de un edificio multifamiliar con
áreas verdes dentro del edificio y para su realización en primer lugar se ha compilado
información de diversas fuentes especializadas en este tema, así mismo se ha regido el
desarrollo de este proyecto por la Norma IS-010 del Reglamento Nacional de
Edificaciones que regula el diseño de las instalaciones sanitarias en edificaciones y
posteriormente se las ha modelado en un programa digital para así realizar la presentación
de planos bajo esta herramienta; a continuación se detalla el contenido a desarrollar.
Capítulo I: Introducción. Se presentan los antecedentes justificación y objetivos de la
presente tesis.
Capítulo II: Generalidades del proyecto. Se da a conocer la información general del
proyecto.
Capítulo III: Instalaciones Sanitarias. Se expone cada sistema y se desarrolla su contenido
teórico para el posterior uso de esta información.
Capítulo IV: Sistema de agua fría y agua caliente.
Capítulo V: Sistema de desagüe y ventilación.
Capítulo VI: Sistema de aguas de lluvia.
Capítulo VII: Sistema de agua de riego.
Capítulo VIII: Sistema de agua contra incendio.
Capítulo IX: Presupuesto. Se presentan los metrados y el costo del proyecto.
Se realiza el diseño propiamente dicho de cada sistema que compone el desarrollo de las
instalaciones sanitarias, se presenta la memoria descriptiva y la memoria de cálculo del
edificio multifamiliar.
6. vi
PISIYACHISQA
Kay tesis nisqaqa riman imaynamanta ruwakunan unupa ñanninta hatun wasipi achka
aylluwan, ima awariyuq kan, hayk'a qullqiwanmi, tukuy siq’isqamantapas. Riman
imaynamanta huk hatun wasi achka ayllupaq ruwakunan, yuracha pampayuqpas;
chaypaqqa, ñawpaq ñawinchakun hatun wasi ruwakuqkunamanta,
kamayuqkunamantapas.
Hinaspaqa, Norma IS-010 del Reglamento Nacional de Edificaciones nisqawan kay
siq’isqaqa ruwakurqan, chay kamachisqa nin imayna tukuy unu ñan siq'isqata ruwanan
wasikunapi; chaymantataq virtual nisqapi ruwakusqapas, kunan tukuy ñanta
qhawachikun:
Hukñiqin: Qallariy simi. Huk llamk'aykunata qhawachikun, imapaqmi, imaraykum.
Iskayñiqin: Tukuy llamk'aymantaqa nikun.
Kimsañiqin: Unu ñankuna. Sapa ñankunata qhawarichikun, ahinas imaynata
hamut'akurqan, chaywantaq imayna kay llamk’aytaqa ruwakunan.
Tawañiqin: Chiri unupa ñannin, q'uñi unupa ñanninpas.
Pichqañiqin: Qhilli unupa ñannin, wayrapa ñanninpas.
Suqtañiqin: Para unupa ñanin.
Qanchisñiqin: Unu qarpanapaq ñan.
Pusaqñiqin: Unu thasnunapaq ñan.
Isqunñiqin: Hayk'a qullqi. Tupuykunata qhawachikun, hinaspa hayk'a qullqi kachkan kay
llamk'ayqa.
Ahinas, unu ñankuna siq'ikusqata kachkan, imayna ruwakunanta qhawachikun,
imaynatataq tantiyakun kay hatun wasipaqqa.
7. vii
INTRODUCCIÓN
El agua potable y el saneamiento son derechos esenciales para la realización de todos los
derechos humanos, esto implica disponer de agua suficiente, saludable, aceptable,
físicamente accesible y asequible para uso personal y doméstico, es ahí donde el diseño
de las instalaciones sanitarias se hace necesario debido a que son fundamentales para la
satisfacción de las necesidades básicas y cumplimiento de los derechos humanos; es en
este contexto que debe definirse claramente cuáles y que son las instalaciones sanitarias,
para eso el Reglamento Nacional de Edificaciones incluye a los sistemas de agua fría,
agua caliente, desagüe y ventilación, aguas de lluvia, aguas de riego, agua contra incendio
que serán definidas en el proceso de desarrollo del presente trabajo.
Actualmente, la ciudad de Arequipa tiene un acelerado incremento poblacional, con un
desordenado proceso de expansión y crecimiento urbano, esto determina que la estructura
de soporte físico no sea capaz de permitir a la población la satisfacción de sus necesidades
básicas. La ciudad continuará expandiéndose con creciente intensidad, y seguirán
construyéndose estructuras urbanas de alta densidad, debido a que los precios del suelo
continuaran subiendo, ya que frente a la construcción de baja altura los edificios son la
forma de edificación más adecuada por tener una base menor.
El edificio multifamiliar desarrollado en el presente trabajo pertenece a un área
residencial ubicado en el distrito de Yanahuara, es un edificio alto que cuenta con áreas
verdes interiores y en la azotea, espacios libres y de desarrollo personal para uso exclusivo
de los habitantes de este. El desarrollo de las instalaciones sanitarias de este edifico afecta
directamente al bienestar de veintidós familias (110 personas) en un área de
aproximadamente 300 metros cuadrados.
8. viii
INDICE
1. CAPITULO I – INTRODUCCIÓN............................................................................................ 11
1.1. ANTECEDENTES..................................................................................................................11
1.2. JUSTIFICACIÓN...................................................................................................................12
1.3. OBJETIVOS............................................................................................................................12
1.3.1. OBJETIVO GENERAL.......................................................................................................12
1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .............................................................................................12
2. CAPITULO II – GENERALIDADES DEL PROYECTO....................................................... 13
2.1. INFORMACIÓN DEL PROYECTO ....................................................................................13
2.1.1. NOMBRE Y UBICACIÓN DEL PROYECTO ...................................................................13
2.1.2. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ....................................................................................14
2.1.3. TIPO DE EDIFICACIÓN...................................................................................................14
2.1.4. FACTIBILIDAD DE SERVICIOS .....................................................................................15
3. CAPITULO III – INSTALACIONES SANITARIAS.............................................................. 17
3.1. INSTALACIONES SANITARIAS ........................................................................................17
3.2. APARATOS SANITARIOS...................................................................................................17
3.3. SISTEMA DE ABASTECIMIENTO.....................................................................................20
3.3.1. SISTEMA DIRECTO ..........................................................................................................20
3.3.2. SISTEMA INDIRECTO......................................................................................................21
3.3.3. SISTEMA COMBINADO ...................................................................................................24
3.4. ESQUEMA DE LOS TIPOS DE TRAZADO DE ABASTECIMIENTO DE AGUA.........25
3.5. SISTEMA DE AGUA POTABLE..........................................................................................28
3.5.1. SISTEMA DE AGUA FRÍA................................................................................................28
3.5.2. SISTEMA DE AGUA CALIENTE .....................................................................................42
3.6. SISTEMA DE DESAGÜE Y VENTILACIÓN .....................................................................46
3.6.1. SISTEMA DE DESAGÜE...................................................................................................46
3.6.2. SISTEMA DE VENTILACIÓN ..........................................................................................50
3.7. SISTEMA DE AGUAS DE LLUVIA.....................................................................................51
9. ix
3.8. SISTEMA DE AGUA DE RIEGO .........................................................................................55
3.9. SISTEMA DE AGUA CONTRA INCENDIO.......................................................................59
3.10. NORMAS USADAS PARA EL DISEÑO ..............................................................................65
3.11. ELABORACIÓN Y LECTURA DE PLANOS DE INSTALACIONES SANITARIAS....66
3.12. MODELADO DE LAS TUBERÍAS PARA PRESENTACIÓN DE PLANOS ...................69
4. CAPITULO IV - SISTEMA DE AGUA FRÍA Y AGUA CALIENTE ................................... 76
4.1. SISTEMA DE AGUA FRÍA ...................................................................................................76
4.1.1. CALCULO DE DOTACIONES ..........................................................................................76
4.1.2. CALCULO DE DEMANDAS..............................................................................................77
4.1.3. CISTERNA DE AGUA FRÍA .............................................................................................77
4.1.4. CONEXIÓN DOMICILIARIA............................................................................................78
4.1.5. CALCULO DE LA MÁXIMA DEMANDA SIMULTANEA .............................................78
4.1.6. CALCULO Y SELECCIÓN DE EQUIPOS DE BOMBEO...............................................82
4.1.7. RED DE DISTRIBUCIÓN..................................................................................................84
4.1.8. CALCULO DEL ALIMENTADOR ....................................................................................85
4.1.9. CALCULO DE RAMALES Y SUBRAMALES ..................................................................85
4.2. SISTEMA DE AGUA CALIENTE ........................................................................................86
4.2.1. CALCULO DE DOTACIONES ..........................................................................................86
4.2.2. EQUIPOS DE PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE ...................................................86
4.3. MEMORIA DE CALCULO...................................................................................................87
5. CAPITULO V - SISTEMA DE DESAGÜE Y VENTILACIÓN........................................... 124
5.1. DESAGÜE .............................................................................................................................124
5.2. VENTILACIÓN....................................................................................................................126
5.3. MEMORIA DE CALCULO.................................................................................................129
6. CAPITULO VI - SISTEMA DE AGUAS DE LLUVIA......................................................... 137
6.1. INTENSIDAD PLUVIOMÉTRICA....................................................................................137
6.2. CAUDALES A EVACUAR ..................................................................................................137
6.3. MEMORIA DE CALCULO.................................................................................................138
7. CAPITULO VII - SISTEMA DE AGUA DE RIEGO............................................................ 143
10. x
7.1. MEMORIA DE CALCULO.................................................................................................143
8. CAPITULO VIII - SISTEMA DE AGUA CONTRA INCENDIO........................................ 147
8.1. CALCULO DE LA DEMANDA DE AGUA CONTRA INCENDIO ................................147
8.2. CISTERNA DE AGUA CONTRA INCENDIO..................................................................147
8.3. CALCULO Y SELECCIÓN DE EQUIPOS DE BOMBEO...............................................148
8.4. RED DE AGUA CONTRA INCENDIO ..............................................................................149
8.5. MEMORIA DE CALCULO.................................................................................................150
9. CAPITULO IX – PRESUPUESTO.......................................................................................... 158
9.1. METRADOS .........................................................................................................................158
9.2. COSTO DIRECTO ...............................................................................................................158
10. CAPITULO X - CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................................... 160
10.1. CONCLUSIONES.................................................................................................................160
10.2. RECOMENDACIONES.......................................................................................................162
BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................................... 163
ANEXOS ............................................................................................................................................ 165
11. UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN - ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA SANITARIA 11
“DISEÑO DE LAS INSTALACIONES SANITARIAS DE UN EDIFICIO MULTIFAMILIAR TIPO JARDIN DE 16
NIVELES PERTENECIENTE A UN ÁREA RESIDENCIAL EN EL DISTRITO DE YANAHUARA – AREQUIPA”
1. CAPITULO I – INTRODUCCIÓN
1.1. ANTECEDENTES
En los proyectos de construcción de edificaciones, uno de los aspectos más importantes
es el diseño de las instalaciones sanitarias, debido a que estas son fundamentales para
poder satisfacer las necesidades básicas del ser humano y elevar la calidad de vida. Es en
este contexto que debe definirse claramente cuáles y que son las instalaciones sanitarias,
para eso el Reglamento Nacional de Edificaciones engloba a los sistemas de agua fría,
agua caliente, desagüe y ventilación, aguas de lluvia, aguas de riego, agua contra
incendio.
A continuación, se definirá los dos términos que abarcan los conceptos de instalaciones
sanitarias en nuestro país:
Las instalaciones hidráulicas y las instalaciones sanitarias, las primeras
comprenden el sistema de abastecimiento, tanques elevados, cisternas, tuberías de
succión, descarga y distribución, válvulas de control, válvulas de servicio,
bombas, equipos de bombeo, generadores de agua caliente, gabinetes contra
incendio, rociadores y demás servicios especiales de una edificación. Su finalidad
es suministrar agua en calidad y cantidad suficiente a todos los aparatos sanitarios,
y proteger el suministro de agua para evitar que se contaminen; y a las segundas
les corresponde el conjunto de tuberías de conducción, conexiones, cierres
hidráulicos (trampas tipo S, sifones, etc.), necesarios para la evacuación y
ventilación de las aguas residuales de una edificación, su finalidad es retirar las
aguas de desecho de una edificación hacia las redes públicas y/o hacia sistemas
diseñados con el fin de hacerlas inocuas de manera eficiente evitando así su
retorno.
Las instalaciones sanitarias se proyectan con los siguientes propósitos: suministrar agua
en calidad y cantidad a todos los aparatos sanitarios, proteger el suministro de agua de
que se contamine; y eliminar las aguas de residuales de una edificación hacia las redes
públicas o sistemas de tratamiento indicado de la forma más rápida posible y de modo tal
que no haya retorno de estas. Finalmente, las instalaciones sanitarias deben proyectarse
procurando sacar el máximo provecho de las cualidades de los materiales empleados e
instalarse de la forma más práctica de modo que se eviten reparaciones.
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“DISEÑO DE LAS INSTALACIONES SANITARIAS DE UN EDIFICIO MULTIFAMILIAR TIPO JARDIN DE 16
NIVELES PERTENECIENTE A UN ÁREA RESIDENCIAL EN EL DISTRITO DE YANAHUARA – AREQUIPA”
1.2. JUSTIFICACIÓN
Arequipa tiene un acelerado incremento poblacional, y un desordenado proceso de
expansión y crecimiento urbano, esto determina que la estructura de soporte físico no sea
capaz de permitir a la población la satisfacción de sus necesidades básicas. La calidad de
vida y la satisfacción de necesidades básicas, y se refiere ciertamente al suministro de
agua potable y evacuación de aguas residuales y puesto que las instalaciones sanitarias
tienen que ver con lo expuesto, es importante el desarrollo de esta especialidad en este
tipo de edificaciones que permiten que varias familias residan en el mismo lugar y cuenten
con varios espacios en las diferentes zonas del proyecto. Las ciudades continuarán
expandiéndose y desarrollándose con creciente intensidad y no cabe duda de que
continuaran construyéndose estructuras urbanas de alta densidad, debido a que los precios
del suelo continuaran subiendo y frente a la construcción de baja altura los edificios son
la forma de edificación más adecuada por tener una base menor.
El edificio multifamiliar pertenece a un área residencial ubicado en el distrito de
Yanahuara, tiene sótano, áreas verdes integradas en algunos pisos, y los niveles
proyectados tienen diferente disposición de ambientes entre sí (cuna-guarderia, gimnasio,
zona de juegos de niños, zonas de usos múltiples y departamentos multifamiliares de dos
dormitorios y tres dormitorios).
1.3. OBJETIVOS
1.3.1. OBJETIVO GENERAL
Diseñar los sistemas que comprenden las instalaciones sanitarias de un edificio
multifamiliar.
1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Diseñar las instalaciones sanitarias del proyecto: agua fría, agua caliente, desagüe
y ventilación, aguas de lluvia, aguas de riego, agua contra incendio del proyecto.
- Elaborar las memorias de cálculo de todos los sistemas que competen a las
instalaciones sanitarias.
- Elaborar planos de instalaciones sanitarias cuya información refleje de manera
precisa y a detalle el diseño propuesto.
- Obtener el presupuesto del proyecto.
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“DISEÑO DE LAS INSTALACIONES SANITARIAS DE UN EDIFICIO MULTIFAMILIAR TIPO JARDIN DE 16
NIVELES PERTENECIENTE A UN ÁREA RESIDENCIAL EN EL DISTRITO DE YANAHUARA – AREQUIPA”
2. CAPITULO II – GENERALIDADES DEL PROYECTO
2.1. INFORMACIÓN DEL PROYECTO
2.1.1. NOMBRE Y UBICACIÓN DEL PROYECTO
El proyecto que se va a desarrollar es un bloque perteneciente al “Conjunto Multifamiliar
El Bosque”, que queda ubicado en el sector Pampa de Camarones, distrito de Yanahuara,
provincia y departamento de Arequipa.
Figura 1:Conjunto multifamiliar “El Bosque”. Fuente: Google Earth
Figura 2:Límites del conjunto multifamiliar “El Bosque”. Fuente: Elaboración Propia
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“DISEÑO DE LAS INSTALACIONES SANITARIAS DE UN EDIFICIO MULTIFAMILIAR TIPO JARDIN DE 16
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2.1.2. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
El conjunto multifamiliar total contempla el diseño de 259 viviendas en tipo
departamento, contiene 24 edificios de vivienda en barra con un área total de 9100 m2,
zonas de uso múltiple, zona dedicada al comercio, estacionamientos subterráneos, cuatro
edificios de vivienda en torre con un área total de 1200 m2, del cual se desarrollará un
bloque de edificios de vivienda que cuenta con servicios complementarios de gimnasio,
coworking, etc., exclusivo para los habitantes del edifico.
Figura 3: Desarrollo arquitectónico del conjunto multifamiliar “El Bosque”. Fuente: Especialidad Arquitectura
2.1.3. TIPO DE EDIFICACIÓN
Cuando se habla de un proyecto arquitectónico, se debe mencionar el tipo de edificación
que se proyecta, en este caso se trata de un conjunto de tipo residencial, que tiene
proyectado el desarrollo de edificios de altura. Los edificios altos en la actualidad son el
resultado de la evolución de diversas construcciones de altura hechas en todo el mundo,
y aparecen como la alternativa y una solución óptima para el aprovechamiento del
espacio.
No hay un concepto oficialmente establecido que delimite la altura a partir de la cual un
edificio pasa a considerarse edificio de altura, sin embargo, se puede considerar que es
aquel en el que la altura tiene un impacto importante en las condiciones de evacuación de
sus ocupantes en caso de emergencia y cuya altura supera las posibilidades de
intervención efectiva de los servicios de bomberos, bajo estos preceptos, se usará el
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NIVELES PERTENECIENTE A UN ÁREA RESIDENCIAL EN EL DISTRITO DE YANAHUARA – AREQUIPA”
concepto que indica la NPFA para indicar que el tipo de edificio que va a desarrollarse
en el presente proyecto es un edifico de altura. “Un edificio donde el piso de una planta
ocupable está más de 23 m (75pies) por encima de nivel más bajo de acceso para el
vehículo de bomberos.”
Así mismo, este edificio destinado como vivienda multifamiliar tiene jardines en tres de
los niveles, como una forma de emular espacios naturales, cuyo objetivo es que este
edificio sea más humanos y natural, es por eso que se le ha denominado edificio tipo
jardín.
Figura 4: Fotografía techo verde Central Madeirense, La Alameda, Caracas. Fuente: “Factibilidad, diseño e
instalación de un techo verde en el edificio de postgrado de la Universidad Católica Andrés Bello en Caracas. R.
Acuña., C. Estevez.
2.1.4. FACTIBILIDAD DE SERVICIOS
El proyecto arquitectónico “Conjunto Multifamiliar El Bosque”, es un proyecto
habitacional, proyecta edificios en barra y torre que se distribuyen de manera ordenada,
respetando el espacio público estándar recomendado por la Organización Mundial de la
Salud., el área total del terreno es de 48000 m2 (4.8 Has), que debe contar con redes de
agua potable y alcantarillado sanitario que se debe proporcionar por la EPS de la
localidad, a continuación, se muestran los requisitos para solicitar certificado de
factibilidad de servicios en la EPS local:
- Solicitud dirigida al gerente general, firmado por el propietario y el profesional
responsable.
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“DISEÑO DE LAS INSTALACIONES SANITARIAS DE UN EDIFICIO MULTIFAMILIAR TIPO JARDIN DE 16
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- Copia de la ficha de registro de la propiedad del inmueble, otorgado por registros
públicos.
- Plano de ubicación actualizado
- Plano perimétrico
- Memoria descriptiva del terreno.
El total de viviendas es de 259, y según el R.N.E. tratándose de una nueva habilitación
para vivienda, se considera por lo menos una densidad de 6 habitantes por vivienda, dando
un total de 1554 habitantes y para sistemas con conexiones domiciliarias se considera una
dotación de 220 l/hab./día en clima templado, dando una demanda de agua del conjunto
residencial de 3.96 l/s, y su variación de consumo máximo anual de la demanda diaria
Qmd= 5.14 l/s., y la demanda horaria Qmh=7.12
Sin embargo, debido a que este es un proyecto exclusivo de instalaciones sanitarias y para
fines del diseño de tal, se ha considerado plantear el empalme del sistema de agua potable
domestica a las redes de agua proyectadas al frente al edificio, es así que se proyecta que
este sea atendido a partir de la tubería de diámetro de 3” y mediante una conexión
domiciliaria de Ø1”, el agua llegará a la cisterna del edificio, así mismo, en cuanto a la
conexión de desagüe, se proyectan cajas de registro y tuberías colectoras de diámetro 8”
con empalme ubicado en la frentera del edificio..
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“DISEÑO DE LAS INSTALACIONES SANITARIAS DE UN EDIFICIO MULTIFAMILIAR TIPO JARDIN DE 16
NIVELES PERTENECIENTE A UN ÁREA RESIDENCIAL EN EL DISTRITO DE YANAHUARA – AREQUIPA”
3. CAPITULO III – INSTALACIONES SANITARIAS
3.1. INSTALACIONES SANITARIAS
En los proyectos de infraestructura, uno de los aspectos importantes es el diseño de
instalaciones sanitarias. Para entender mejor el diseño de las instalaciones sanitarias, es
necesario precisar que comprenden sistemas, un sistema es un conjunto de elementos
relacionados entre sí que funciona como un todo y operan con un mismo propósito, por
consiguiente, los sistemas de instalaciones sanitarias que se van a desarrollar en el
siguiente proyecto contemplan son las siguientes:
- Sistema de agua potable
- Sistema de desagüe y ventilación
- Sistema de aguas de lluvia
- Sistema de aguas de riego
- Sistema de agua contra incendios
3.2. APARATOS SANITARIOS
Se denominan aparatos sanitarios a aquellos elementos que tienen una entrada de agua,
una zona de uso y una salida para la evacuación del agua utilizada, generalmente son
de cerámica y se utilizan para facilitar la higiene doméstica.
a) Inodoro: El inodoro consta de dos partes, la taza y el depósito de descarga. La
cubeta debe ser resistente a la corrosión, de diseño apropiado para evacuar
rápidamente y de una manera total las materias fecales, y de facilidad de limpieza.
El depósito o cisterna puede estar incorporado detrás del inodoro, o bien estar
empotrado en la pared o colgado por encima de la taza. Debe ser de llenado
silencioso y rápido y con un mecanismo duradero y sencillo. Siendo el aparato
usado con mayor frecuencia, tanto el diseño como la calidad son de suma
importancia. Para la instalación de inodoros con fluxómetros, se recomienda
colocar cámaras de aire contra “golpes de ariete” para cada punto de agua con una
altura mínima de 60 cm.
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NIVELES PERTENECIENTE A UN ÁREA RESIDENCIAL EN EL DISTRITO DE YANAHUARA – AREQUIPA”
Figura 5: Detalle de conexión de desagüe. Fuente: Elaboración propia
b) Ducha: Se trata de un aparato sanitario utilizado para la higiene personal completa.
Es muy utilizado debido a que necesita menos agua que la tina y su uso es más
rápido. No dispone de rebosadero. Tiene una ligera pendiente desde los bordes
hacia el desagüe. Puede ser de materiales muy diversos como porcelana, piedra,
fibra sintética e incluso hecha a medida; la alimentación de agua ya sea fría,
caliente o mezclada se realiza a través de válvulas de combinación, instaladas a
una altura conveniente que fluctúa entre 1.00 y 1.15 m. la descarga al desagüe se
hace a través de rejilla conectada a la trampa de la red de evacuación.
Figura 6: Detalle de Instalación de ducha. Fuente: Elaboración propia
c) Lavatorio: Es uno de los aparatos sanitarios más utilizados en el aseo personal,
quizá sea el más polivalente que se utiliza. Se trata de un recipiente que puede ser
de una gran variedad de materiales (como porcelana, vidrio, acero inoxidable,
fibras sintéticas, piedra natural o artificial, etc.) y formas (ovalado, redondo,
cuadrado, etc.). Se usa para lavar las manos, la cara, los brazos y la parte superior
del cuerpo. Su instalación básicamente puede hacerse con pedestal o semipedestal,
mural, suspendidos, sobre repisa o empotrado en repisas que se complementan
19. UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN - ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA SANITARIA 19
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NIVELES PERTENECIENTE A UN ÁREA RESIDENCIAL EN EL DISTRITO DE YANAHUARA – AREQUIPA”
con las llaves de suministro de agua fría y/o caliente; desagüe con rejilla, tapón o
cierre automático para la descarga al sistema de evacuación; y la trampa o sifón
que sirve para mantener el sello hidráulico que evita la emanación de gases dentro
de los ambientes.
Figura 7::Detalle de instalación de lavatorio. Fuente: Elaboración propia
d) Lavaderos: Aparatos que se utilizan para el lavado de utensilios, ropa y otros
enseres, son diseñados y construidos en varios tipos, dependiendo de la función
específica para la que son utilizados.
- Lavadero de Cocina: Utilizado en el lavado de vajilla y utensilios, es el
más frecuente, está fabricado en variedad de modelos, generalmente con
escurrideros, llaves de combinación, desagües automáticos, lavadero
eléctrico de platos, etc.
Figura 8: Detalle de instalación de lavadero de cocina. Fuente: Elaboración propia
20. UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN - ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA SANITARIA 20
“DISEÑO DE LAS INSTALACIONES SANITARIAS DE UN EDIFICIO MULTIFAMILIAR TIPO JARDIN DE 16
NIVELES PERTENECIENTE A UN ÁREA RESIDENCIAL EN EL DISTRITO DE YANAHUARA – AREQUIPA”
- Lavadero de Ropa: Son fabricados en porcelana y también construidos más
comúnmente en obra de material con las dimensiones que se adaptan a las
necesidades y espacio disponible, son reequipados también con llaves
individuales o de combinación, desagües con rejilla y tapón.
Figura 9: Detalle de Instalación de lavadero de ropa. Fuente: Elaboración propia
3.3. SISTEMA DE ABASTECIMIENTO
El sistema de abastecimiento de agua de un edificio depende de los factores tales como
la presión de agua en la red pública, la altura de la edificación, la forma del edifico y las
presiones interiores necesarias.
Los sistemas que se utilizan para abastecer a un edificio, se pueden clasificar como
sistema directo, indirecto y combinado. Se van a detallar a continuación.
3.3.1. SISTEMA DIRECTO
Este sistema se proyecta cuando el agua para consumo humano de la red pública tiene
la presión suficiente y realiza el abastecimiento de agua fría en forma directa a todos
y cada uno de los aparatos sanitarios dentro de la edificación en cualquier momento
del día (permanente), este sistema no cuenta con ningún tipo de almacenamiento. La
presión mínima de agua en el aparato sanitario más alejado debe ser de 2.00 m.c.a.
Ventajas: Tiene un mínimo peligro de contaminación interno de agua y es económico
en su instalación.
Desventajas: No hay almacenamiento de agua en caso de corte del suministro,
abastecen solo edificios de baja altura y se necesitan grandes diámetros de tubería para
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grandes instalaciones, las variaciones horarias afectan el abastecimiento en los puntos
de consumo más elevado.
Recomendable: Su uso es recomendable en lugares donde la presión es elevada y el
servicio es continuo (cercanías de los reservorios), ya que debe haber presión
suficiente para que el agua llegue a los aparatos de los niveles más elevados para un
óptimo servicio y cuando las viviendas sean de baja altura.
Figura 10: Sistema Directo. Fuente: Manual de albañilería, instalaciones sanitarias de la casa. Asociación Solidaridad
Países Emergentes
3.3.2. SISTEMA INDIRECTO
Los sistemas indirectos tienen dos maneras de abastecer el agua dentro de la
edificación, una es por gravedad (la presión de la red pública suficiente); y la otra por
presión, (la presión en la red pública no es suficiente y se hace necesario que se
suministre agua a tanques elevados dentro del domicilio). Estos sistemas son
recomendables en edificaciones cuyo crecimiento horizontal es menor referido al
vertical.
Ventajas: Se cuenta con reserva de agua, para el caso de interrupción del servicio, hay
presión constante en cualquier punto de la red interior, no hay peligro de sifonaje
debido a la separación de la red interna de la externa por los reservorios domiciliarios
y la presión en las redes de agua caliente es más constante.
Desventajas: Existe la posibilidad de contaminación del agua dentro del edificio por
mala manipulación en alguno de los tanques, tiene un mayor costo de construcción y
mantenimiento.
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a. Sistemas indirectos por gravedad - Tanque elevado por alimentación
directa
En este sistema, la distribución del agua fría se realiza generalmente a partir de
tanques elevados localizados en las azoteas, este sistema funciona durante algunas
horas del día o de la noche en las que se cuenta con presión suficiente de la red
pública para llenar el depósito elevado y desde este se da servicio por gravedad a
la red interior. Para implantar este sistema es necesario un estudio adecuado de la
dotación ya que una sobre estimación de la capacidad del tanque elevado resultaría
costoso y el aumentaría de peso muerto sobre la estructura del edificio.
Figura 11: Sistema Indirecto por gravedad. Fuente: Manual de albañilería, instalaciones sanitarias de la casa.
Asociación Solidaridad Países Emergentes
b. Sistemas indirectos por presión
El sistema de abastecimiento por presión es más complejo y depende de las
características de las edificaciones, tipo de servicio, volumen de agua requerido,
presiones, simultaneidad de servicios, número de niveles, números de aparatos
sanitarios, características, etc. Este sistema presenta varias ventajas tales como:
continuidad del servicio, seguridad de funcionamiento, bajo costo y mínimo
mantenimiento. Se describen los siguientes sistemas:
- Convencional: El sistema el agua ingresa de la red pública a la cisterna, y
con un equipo de bombeo el agua es elevada al tanque elevado ubicado en
la azotea de la edificación, desde donde por gravedad alimenta la red de
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agua interior. Este sistema es adecuado cuando existe un correcto
dimensionamiento de las capacidades de la cisterna y del tanque elevado.
- Hidroneumático: El agua que es suministrada desde la red pública, luego
es retenida en una cisterna desde donde a través de un sistema de bombas,
será impulsada a un recipiente a presión (tanque hidroneumático) que
posee volúmenes variables de agua y aire. Cuando el agua entra al
recipiente aumenta el nivel de agua, se comprime el aire y 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. Es recomendable en edificaciones cuyo crecimiento
horizontal es mayor que el crecimiento vertical.
- Presión constante: El sistema de presión constante con variadores de
frecuencia consiste en regular la frecuencia de la corriente aplicada en el
impulsor de la bomba, logrando variar su velocidad de funcionamiento en
razón al caudal de demanda de la red. En este sistema, la red de agua es
conectada a una cisterna, instalándose sobre esta, bombas de velocidad
variable o velocidad constante, con equipos de control y es así que se
mantiene la presión en todo el sistema.
Figura 12: Sistema indirecto por presión. Fuente: Manual de albañilería, instalaciones sanitarias de la casa.
Asociación Solidaridad Países Emergentes
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3.3.3. SISTEMA COMBINADO
Este sistema se presenta cuando las presiones en la red pública lo permitan, los niveles
inferiores pueden ser alimentados en forma directa y los superiores en forma indirecta.
Se opta por este sistema cuando la presión que se tiene en la red general para el
abastecimiento de agua fría no es la suficiente para que lleguen a los aparatos
sanitarios de niveles superiores, por lo tanto, hay necesidad de construir en forma
particular cisternas o instalar tanques de almacenamiento en la parte baja de las
construcciones; se recomienda que ambas redes estén interconectadas para los casos
de falta de energía eléctrica o reparación del equipo de bombeo. Suelen requerirse
capacidades de cisterna y tanque elevado más pequeñas que en el sistema indirecto,
lo mismo que bombas de menor capacidad. Se describen los siguientes sistemas:
- Sistema directo: Es aquel que consta de un sistema directo más un sistema
indirecto convencional. Esto se da en lugares en donde la presión permite
llegar a los primeros niveles en forma directa y a los siguientes con cisterna y
tanque elevado. Es recomendable usar esta combinación de sistemas en
lugares donde la presión de la red pública puede abastecer a los primeros
niveles.
Figura 13:Sistema combinado (1). Fuente: Modulo de instalaciones sanitarias en edificaciones. Universidad Cesar
Vallejo, Ing. Eleazar Lozano
- Sistema indirecto - Sistema indirecto: Es la combinación de dos sistemas
indirectos en el caso en que se instalará el suministro de agua por etapas, en la
primera etapa se abastecerá con Presión constante o Hidroneumático (depende
de la altura final de la edificación) y en la segunda etapa de manera
Convencional. Es recomendable cuando una edificación no se va a construir
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en su totalidad y se requiere el uso de sus ambientes de los primeros niveles.
Cuando se concluya la totalidad de la edificación (hasta el último nivel) allí se
construirá el tanque elevado del cual se abastecerá por gravedad a la segunda
etapa.
Figura 14: Sistema combinado (2). Fuente: Modulo de instalaciones sanitarias en edificaciones. Universidad Cesar
Vallejo, Ing. Eleazar Lozano
3.4. ESQUEMA DE LOS TIPOS DE TRAZADO DE ABASTECIMIENTO DE
AGUA
a) Medidor único y montantes múltiples.
- Idóneo para instalar en edificios de un solo dueño.
- Formado por varias torres independientes que parten de una planta común a todos
ellos, como el caso de hoteles, colegios u oficinas.
- En este trazado se combina la disposición de tener mucha presión en planta baja,
presión suficiente en plantas intermedias, e insuficiente para plantas superiores
pero ayudadas con grupos de presión.
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Figura 15: Esquema de distribución con medidor único y montantes múltiples. Fuente: Manual de Instalaciones de
fontanería, evacuación y saneamiento y energía solar en edificación. Universidad Politécnica de Cartagena. Gemma
Vazquez
b) Medidor único y montante única.
- Idóneo para edificios de un solo dueño, pero con mucha proyección vertical.
- El sistema de elección según la presión (excesiva, suficiente o insuficiente)
Figura 16: Esquema de distribución con medidor único y montante única. Fuente: Manual de Instalaciones de
fontanería, evacuación y saneamiento y energía solar en edificación. Universidad Politécnica de Cartagena. Gemma
Vazquez
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c) Medidores divisionarios centralizados.
- Son para edificios de viviendas en los que cada dueño aparte de su medidor
individual tiene su montante independiente desde la centralización de medidores
hasta la vivienda.
- Suele ser, muy cómodo para verificar la lectura de los contadores por parte de los
empleados de la empresa prestadora de servicios.
- Suele ser el sistema más caro de instalación para edificios y viviendas por su
mayor consumo de material.
Figura 17: Esquema de distribución con medidores divisionarios centralizados. Fuente: Manual de Instalaciones de
fontanería, evacuación y saneamiento y energía solar en edificación. Universidad Politécnica de Cartagena. Gemma
Vazquez
d) Medidor divisionario en cada vivienda o local.
- Suele ser un sistema más lógico y económico que el anterior, permite un mayor
aprovechamiento hidráulico de la red, pero de lectura de contadores incómoda
para la empresa prestadora de servicios.
- Desde el punto de vista constructivo la previsión de espacios para el paso de
tuberías suele ser mínima.
- Una montante no alimentara a más de veinte plantas.
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Figura 18: Esquema de distribución con medidores divisionarios en cada vivienda. Fuente: Manual de Instalaciones
de fontanería, evacuación y saneamiento y energía solar en edificación. Universidad Politécnica de Cartagena.
Gemma Vazquez
3.5. SISTEMA DE AGUA POTABLE
3.5.1. SISTEMA DE AGUA FRÍA
El sistema de agua fría a desarrollar consta de instalaciones que reciben el agua
potable del exterior para usarla dentro del edificio. Se le denomina “agua fría”
únicamente para diferenciarla de la de “agua caliente”, el agua se hace llegar a varios
lugares del edificio distintamente acondicionados para sus diferentes usos. La tubería
de llegada se ramifica en varias derivaciones para llevar el agua a los distintos
aparatos en que se usa. En estas instalaciones, además de las tuberías y aparatos se
compone de una serie de llaves y grifos de diversos tipos que permiten cerrar el paso
del agua o dejarla fluir a voluntad.
Consideraciones para el diseño
Lo primero que se debe hacer para diseñar es determinar el sistema que ha de
emplearse en el abastecimiento de agua, y la imposibilidad de que la red pública de
agua tenga presión suficiente en todo momento para que el agua pueda llegar al
aparato más desfavorable con presión mínima a la salida de 2 m.c.a. hace que se
recurra a la instalación de sistemas indirectos o sistemas combinados.
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a. Dotación
El R.N.E. Norma IS-010 indica la dotación requerida para cada uso, tratándose de
edificios de vivienda multifamiliar, el R.N.E. indica ciertos parámetros a tomar en
cuenta de acuerdo con el número de dormitorios de cada departamento, la dotación
de agua para áreas verdes es de 2 l/d por m2
. No se requerirá incluir áreas
pavimentadas u otras no sembradas para los fines de esta dotación.
b. Capacidad de la cisterna
Existen dos métodos para la determinación de la capacidad de almacenamiento, ya
sea mediante una curva de demanda y mediante la dotación; el primer método no es
práctico y no se aplica en el diseño, ya que la curva de demanda solo puede ser
conocida cuando el edificio está construido, este método sirve para investigación.
Según el R.N.E. cuando se usa un solo tanque en este debe almacenarse el total
previsto. Así mismo, se indica lo siguiente: “Cuando sólo exista cisterna, su capacidad
será como mínimo igual a la dotación diaria, con un volumen no menor de 1,000 l.”
c. Conexión Domiciliaria
Se llama conexión domiciliaria al conjunto de tuberías y accesorios colocados entre
la red principal de abastecimiento al límite exterior de la edificación, donde
normalmente es instalado un medidor de agua.
Figura 19: Esquema de disposición de acometida, (1 red pública-2 punto de empalme-3 tubería de conexión- 4- llave
de corte exterior- 5 llave de corte general) . Fuente: Manual de Instalaciones de fontanería, evacuación y
saneamiento y energía solar en edificación. Universidad Politécnica de Cartagena. Gemma Vazquez
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d. Medidores
Por normativa es necesario poner un medidor de caudal individual para poder facturar
el consumo, el medidor se instala en cada unidad de consumo, sea un usuario
domiciliario, una oficina o todo un edificio de un solo propietario.
En la normativa de algunos países, se ha propiciado la instalación de todos los
contadores juntos en un cuarto de medidores y desde ellos una montante individual a
cada piso, este sin embargo es un sistema absurdo, pues la única favorecida es la
E.P.S., para los propietarios del edificio todo son inconvenientes (más material, las
reparaciones de las montantes son difíciles, el espacio que ocupa). Actualmente se
fabrican medidores electrónicos, y un cableado, que ocupa un espacio reducido
(mucho menor que el de las montantes múltiples), serviría para llevar las lecturas a
un tablero situado en el piso bajo, este tablero no requiere un local sino sólo un muro,
o bien una conexión a internet.
Tipo de medidores de flujo de agua domiciliarios
- Medidores de desplazamiento o volumétricos
En estos medidores el gasto se determina subdividiendo la corriente total del
fluido en fracciones de volumen conocido. La medición se efectúa mediante
el recuento del número de fracciones en la unidad de tiempo.
- Medidores de disco oscilante o nutativo:
Tan pronto como el fluido penetra en el espacio entre el disco y las
paredes de la cámara, empuja al disco hacia delante imprimiéndole un
movimiento de oscilación rotatoria.
Disco Oscilante
Piston Oscilante
Chorro Único
Chorro Múltiple
Electromagnético
Desplazamiento o volúmetrico
De turbina o velocidad
Medidores
Domiciliarios
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- Medidores de pistón oscilante: Son muy precisos y son ideales para
aplicaciones de industrias.
- Medidores de turbina o velocidad
Estos medidores emplean un procedimiento mecánico y por acción de la
velocidad del agua giran un mecanismo móvil el cual puede ser una turbina o
hélice.
- Medidores de chorro único: Su mecanismo es accionado por medio de
un chorro único de agua
- Medidores de chorro múltiple: El mecanismo es accionado por varios
chorros tangenciales de agua. Se distinguen del chorro único, en que
la turbina está dentro de la cámara con varios orificios de entrada y
salida, diametralmente opuestos
- Medidores electromagnéticos
A medida que un líquido pasa a través del campo magnético existente dentro
del medidor se genera un voltaje, este voltaje es directamente proporcional a
la velocidad promedio del flujo, al ser el diámetro del tubo una variable
conocida, el medidor magnético mide el caudal que se desplaza por la tubería.
e. Protección contra retorno
Se dispondrán sistemas antirretorno, en la mayoría de los casos con una válvula de
retención, para evitar la inversión del sentido del flujo en los puntos que figuran a
continuación, así como en cualquier otro que resulte necesario:
- Después de los medidores
- En la base de las tuberías montantes.
Las instalaciones de suministro de agua no podrán conectarse directamente a
instalaciones de evacuación ni a instalaciones de suministro de agua proveniente de
otro origen que la red pública. En los aparatos y equipos de la instalación, la llegada
de agua se realizará de tal modo que no se produzcan retornos, de tal forma que
siempre sea posible vaciar cualquier tramo de la red.
En las tuberías de diámetros superiores a 40 mm se colocan purgas de aire en los
puntos superiores.
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Todas aquellas que tengan que abrirse o cerrarse por los mantenedores de la
instalación irán equipadas de indicador de llave abierta o llave cerrada.
f. Válvulas
Son elementos usados para cortar, controlar y regular la corriente de agua en una
tubería. Se definirán dos tipos principales:
1. Válvulas de paso: Cuya función es interrumpir el paso y controlar la corriente
de agua en el tramo de tubería en que se instalen, permitiendo incrementos de
caudal y de presión en una zona en donde se necesite. Son las válvulas de
mayor uso. Se describirán algunos tipos a continuación.
a) Válvulas de compuerta. Llamadas también de corte, son las más utilizadas
como válvulas de paso. Su función es cerrar el paso de fluido en la tubería,
pero no se utilizan para la regulación de caudal.
- Su pérdida de carga no es considerable.
- No se usa para controlar el caudal.
- No deben emplearse en lugares de uso frecuente, pero sí a la salida de
motores para regular la presión.
- Se instalará en aquellos puntos donde se exige un cierre perfecto
(acumuladores, grupos de presión, columnas, etc.).
b) Válvulas de bola o esfera. Son las válvulas más rápidas de accionar, son
accionadas manualmente por un eje de mando perpendicular al taladro de
la bola o esfera. Son válvulas de paso cuyo elemento de cierre lo constituye
una esfera taladrada o disco con su diámetro en el sentido del eje de lo
mismo. No produce perdida de carga cuando está abierta, pero si produce
un gran impacto cuando se cierra debido a su rapidez, se utilizan
fundamentalmente en corte de circuitos y de columnas de montantes.
c) Válvulas de mariposa. Su accionamiento requiere menos esfuerzo que las
llaves de compuerta, siendo el mecanismo de cierre, un disco que gira
sobre un eje vertical, y utilizando asientos de neopreno que aseguran una
perfecta estanqueidad. Permite la regulación del paso de agua, con un giro
máximo de 90º al igual que las válvulas de esfera. Llevan exteriormente
un disco graduado de 0 a 90º que permite en todo momento conocer su
posición. Estas válvulas se ven sometidas a grandes esfuerzos en el eje de
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la mariposa, usado para grandes caudales la instalación de reductores que
permitan un cierre lento y progresivo.
d) Válvulas de soleta o asiento. En este tipo de válvula el cierre se produce
por el asentamiento de un pistón elástico sobre el asiento de paso de la
válvula. El agua cambia de dirección a su paso por la válvula, con lo cual
la pérdida de carga que produce es bastante importante, se utiliza en
aquellos puntos donde es necesario regular la circulación del fluido. Deben
ir montadas de forma que el líquido atraviese la válvula de abajo arriba y
se usan en diámetros pequeños (desde 3/8” hasta 3").
2. Válvulas de regulación: Su empleo no siempre es necesario, su función es
controlar la presión y el sentido de circulación del agua. Se describirán algunos
tipos a continuación.
a) Válvulas de retención, se colocan aguas abajo de una llave de paso con la
finalidad de retener el agua contenida en una tubería después de abrir dicha
llave. Se debe utilizar en aquellos puntos donde puede haber retornos o
bien donde queramos evitar contacto entre aguas de diferente temperatura,
con la red de evacuación o la acometida del edificio. Son las encargadas
de dejar circular el agua en un sentido e impedirla en sentido contrario. Su
accionamiento es automático, por la misma presión que la acomete.
Existen dos tipos:
- De clapeta: Una bisagra se levanta en el sentido de circulación del
agua, cerrándose por efecto de la presión en el sentido contrario
evitando retornos.
- De bola: Funciona por el mismo procedimiento que la anterior,
sustituyéndose en este caso la clapeta por una bola.
b) Válvulas reductoras de presión. Se utilizan en aquellas partes de la red
donde hay excesiva presión o por necesidad no se debe superar un
determinado valor. Han de conseguir y mantener agua abajo una presión
inferior a la que se tiene arriba del punto en el que se instalan. Son válvulas
que regulan la presión mediante un obturador, que regula el paso del caudal
y, por tanto, su presión, de tal forma que las presiones, reducida y normal,
actúan en cámara de equilibrio que mueve el émbolo que, a su vez deja
mayor o menor paso al obturador.
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c) Válvulas de seguridad / de ventosa. Son las válvulas de regulación
encargadas de evacuar el aire del interior de las tuberías, debiéndose
utilizar en los puntos altos de las canalizaciones (lugar a donde irá a parar
el aire ocluido, pudiendo provocar vibraciones y golpes de ariete). Su
funcionamiento puede ser manual o automático, pudiendo ser según su
fabricación de dos tipos:
- De flotador. Permiten el paso del aire mientras, el flotador está caído;
es decir con el nivel de agua bajo. En el caso de que este aumente el
flotador obstruirá la salida del agua.
- De bola. De igual funcionamiento que la de flotador, colocándose la
bola se impide el paso del agua al exterior (al llegar el aire la bola
repiquetea dejándolo salir, pero sí viene agua la bola tapona la
abertura).
g. Cálculo de la tubería de alimentación de la red pública hasta la cisterna
El cálculo de la tubería de alimentación debe efectuarse considerando que las cisternas
se llenan en horas de mínimo consumo en las que se obtiene la presión máxima, para
el cálculo de la tubería hay que tener en cuenta lo siguiente:
- La presión de agua en la red pública, en el punto de conexión del servicio.
- La altura estática entre la tubería de la red de distribución pública y el punto de
entrega en la edificación.
- Las pérdidas por fricción en tubería y accesorios en la línea de alimentación (desde
la red pública hasta el medidor).
- La pérdida de carga en el medidor.
- Las pérdidas de carga en la línea de servicio interno hasta el punto de entrega a la
cisterna.
- Volumen de la cisterna.
- Considerar una presión mínima de salida de agua (2.00 m.c.a.)
h. Cálculo de las redes interiores de distribución de agua
La red de distribución de agua de un edificio se diseña para que todos los aparatos
sanitarios funcionen correctamente, se debe tener en cuenta que la cantidad de agua
fría y caliente que se consume varía dependiendo del tipo de edificio, uso para que se
le destine y la hora del día. El sistema debe llenar los requisitos de capacidad
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suficiente en todas sus partes: tuberías, bombas, tanques de almacenamiento, equipos
de calentamiento, etc. para satisfacer las demandas máximas, esto sin dejar de lado el
factor económico.
- Método de cálculo de redes: El objeto es determinar el caudal máximo probable
que se puede presentar en una instalación, sin embargo, es complicado establecer
dicho valor debido a que los aparatos sanitarios son utilizados de forma
intermitente, con frecuencias muy variadas y en diversos tipos de edificaciones.
Existen tres métodos de cálculo de redes (empíricos, semiempíricos y
probabilísticos), el R.N.E. adopta el método de Hunter (probabilístico) que se
detalla a continuación.
Método de hunter
El Dr. Roy B. Hunter fue quien aplicó por primera vez la teoría de las
probabilidades al cálculo de los gastos en los sistemas de distribución de agua en
edificaciones, este método supone que el funcionamiento de los principales
aparatos sanitarios pueden considerarse como eventos puramente al azar y a partir
de esto, se determinan las máximas frecuencias de uso de los aparatos que
demandan un cierto gasto de una construcción de tipo residencial, basándose en
los registros obtenidos de forma directa en hoteles y casas unifamiliares durante
los periodos de máxima demanda. Además, determinó los valores promedio de
los volúmenes de agua consumidos por los diferentes aparatos y de los tiempos
de operación de cada uno.
En general este método consiste en asignar factores de carga a los diferentes
aparatos sanitarios a la máxima frecuencia de uso asumida, tomando en cuenta
que los aparatos sanitarios son empleados irregularmente por lo que en un sistema
integrado por varios grupos de diferentes tipos de aparatos el cálculo de la
demanda no es cuestión de una simple adición de los gastos demandados por
aparato. Hunter asumió que la participación de un aparato simple no depende
solamente de su gasto de alimentación, sino también de la frecuencia y duración
de uso.
La determinación del gasto de cada tramo de tubería es un problema de la
ingeniería porque, debido a la gran variedad de los aparatos sanitarios, la
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subjetividad de su empleo y la variedad de costumbres y necesidades peculiares
de cada individuo, sin contar los casos fortuitos, es imposible dar reglas fijas sobre
este particular.
Para el dimensionamiento de las tuberías de agua se tiene en cuenta que todos los
aparatos instalados no funcionan simultáneamente. Este método se basa en el
concepto de que únicamente unos pocos aparatos, de todos los que están
conectados al sistema, entrarán en operación simultánea en un instante dado, el
efecto de cada aparato que forma parte de un grupo numeroso de elementos
similares, depende del caudal del aparato, la frecuencia de uso, tiempo entre usos
sucesivos y la duración de uso, tiempo que el agua fluye para atender la demanda
del aparato. El método es aplicable a grandes grupos de elementos, ya que la carga
de diseño es tal que tiene cierta probabilidad de no ser excedida (aunque lo puede
ser en pocas ocasiones).
El gasto obtenido por este método es tal que hay cierta probabilidad que no sea
sobrepasado; sin embargo, si se ha diseñado de acuerdo a este método un sistema
formado por muy pocos aparatos sanitarios, el gasto adicional de un aparato
sanitario más de aquellos dados por el cálculo puede sobrecargar al sistema en
forma tal que produzca condiciones inconvenientes de funcionamiento, en
cambio, si se trata de muchos aparatos sanitarios en una edificación, la sobrecarga
de uno o varios aparatos sanitarios, rara vez se notará.
Para aplicar este método debe tomarse en cuenta lo siguiente:
- Si los aparatos sanitarios son de tanque o de válvula se obtienen diferentes
resultados de acuerdo al tipo de aparato.
- Cuando existen instalaciones que requieran agua en forma continua y definida,
el consumo de estos debe obtenerse sumando a la máxima demanda
simultánea determinada las de uso en forma continua (riego de jardines).
- Para estimar la máxima demanda de agua de un edificio, debe tenerse en
cuenta si el tipo de servicio que van a prestar los aparatos es público o privado.
- Servicio público, cuando los aparatos sanitarios están ubicados en
baños de servicio público, es decir varias personas pueden ingresar al
baño y utilizar diferentes aparatos sanitarios simultáneamente.
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- Servicio privado, se presenta cuando los baños, como su nombre lo
indica, son de uso privado o más limitado.
- Se utiliza el Anexo Nº1, Anexo Nº2 y Anexo Nº3 del R.N.E. para el
desarrollo del diseño con el método de Hunter.
Para calcular tuberías de distribución que conduzcan agua fría solamente o agua
fría más el gasto de agua a ser calentada, se usarán las cifras indicadas en la
primera columna. Para calcular diámetros de tuberías que conduzcan agua fría o
agua caliente a un aparato sanitario que requiera de ambas, se usarán las cifras
indicadas en la segunda y tercera columna.
Para calcular tuberías de distribución que conduzcan agua fría solamente o agua
fría más el gasto de agua a ser calentada, se usarán las cifras indicadas en la
primera columna. Para calcular diámetros de tuberías que conduzcan agua fría o
agua caliente a un aparato sanitario que requiera de ambas, se usarán las cifras
indicadas en la segunda y tercera columna. (*) Debe asumirse este número de
unidades de gasto por cada salida.
i. Cálculo de las redes de agua fría
Para el cálculo y dimensionamiento de las redes de agua fría, en general se considerará
tres tipos de redes:
- Sub-ramales: Longitudes pequeñas de tuberías que conectan los ramales a los
aparatos sanitarios, para su dimensionamiento, se puede utilizar la siguiente tabla
para escoger el diámetro del sub-ramal, esta tabla suministra elementos para una
estimación preliminar:
- Ramales: Tuberías derivadas del alimentador y que abastecen agua a un punto de
consumo, un baño, o grupo de aparatos sanitarios, su dimensionamiento se
Cuadro 1: Diámetro de sub ramales. Fuente: Guía para las instalaciones sanitarias en
edificios. Luis Rodríguez Sosa
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efectuará en función del consumo simultáneo máximo probable de los aparatos
sanitarios.
- Tuberías de alimentación: Tubería de distribución de agua que no es de impulsión,
ni de aducción, para su dimensionamiento se empela el método de Hunter.
j. Equipos de suministro mediante dispositivos de sobreelevación
Las bombas que se utilizan para transportar agua a través del sistema están dentro de
la categoría de centrifugas cuyo funcionamiento está basada en un principio muy
simple, el líquido se dirige al centro del impulsor y debido a la fuerza centrífuga, se
arroja hacia la periferia de los impulsores canalizado por las paredes del difusor.
La entrada de la bomba conduce el líquido al centro del impulsor giratorio y desde
allí, se lanza a la periferia. Esta construcción ofrece un alto rendimiento y es adecuada
para manejar líquidos puros como el agua, las bombas que deben manejar líquidos
impuros, como las bombas para agua residuales, incorporan un impulsor construido
especialmente para evitar que los residuos queden atascados dentro de la bomba.
La estructura de una bomba hidráulica es análoga a la de las turbinas hidráulicas, salvo
que el proceso energético es inverso; en este caso la velocidad comunicada por el
rodete al líquido se transforma en presión logrando así su desplazamiento y posterior
elevación. En cambio, las turbinas aprovechan la altura de un salto hidráulico para
generar velocidad de rotación en la rueda.
La bomba centrífuga está conformada por una parte móvil conocido como rodete o
impulsor y por una parte estática que envuelve al rodete conocido como voluta.
Figura 20: Bomba Centrífuga. Fuente: Análisis técnico-económico de sistemas de elevación de aguas para edificios
residenciales. Universidad de Chile, Rodrigo Inostroza
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El rodete o impulsor es la parte rotatoria de la bomba, conformado por una serie de
alabes de diversas formas que giran dentro de una carcasa circular, el rodete va unido
solidariamente al eje el cual es impulsado por un motor eléctrico, pudiendo compartir
el mismo eje o tener ejes independientes. El líquido penetra de manera axial hasta el
centro del rodete, aquí experimenta un cambio de dirección pasando a tener una
dirección radial, lo cual lo hace adquirir una aceleración.
Los álabes del rodete someten a las partículas de líquido a un movimiento de rotación
muy rápido, siendo proyectadas hacia el exterior por la fuerza centrífuga, de forma
que abandonan el rodete hacia la voluta a gran velocidad aumentando su presión en
el impulsor según la distancia al eje. La elevación del líquido se produce por la
reacción entre éste y el rodete sometido al movimiento de rotación; en la voluta se
transforma parte de la energía dinámica adquirida en el rodete en energía de presión.
La carcasa es un órgano fijo dispuesto en forma de caracol, de tal manera, que la
separación entre ella y el rodete es mínima en la parte superior. Esta separación va
aumentando hasta que las partículas líquidas se encuentran frente a la abertura de
impulsión, esta carcaza es un transformador de energía, ya que frena la velocidad del
líquido, transformando parte de la energía dinámica creada en el rodete en energía de
presión, que crece a medida que el espacio entre el rodete y la carcasa aumenta,
presión que se suma a la alcanzada por el líquido en el rodete.
Figura 21: Funcionamiento de la bomba. Fuente: Análisis técnico-económico de sistemas de elevación de aguas para
edificios residenciales. Universidad de Chile, Rodrigo Inostroza
Las principales variables que caracterizan a las bombas centrífugas son el caudal y la
presión, al tener un grupo de bombas, dependiendo de la configuración en que sean
instaladas, tendremos un dominio total sobre el caudal o sobre la presión limitado
solamente por la capacidad de la bomba.
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Sistemas a presión constante
Los grupos de presión son unidades de bombeo para abastecimiento automatizado del
agua que mantienen los caudales y la presión requerida en la instalación, la colocación
de un grupo de presión pretende corregir una presión insuficiente, dando respuesta en
cada momento a una demanda de caudal variable.
El sistema de sobreelevación deberá instalarse en un local de uso exclusivo para
realizar operaciones de mantenimiento; este grupo debe ser de alguno de los dos tipos
siguientes:
- Convencional, que cuenta con un deposito auxiliar de alimentación (cisterna), un
equipo de bombeo compuesto como mínimo de dos bombas de iguales
prestaciones y funcionamiento alterno, montadas en paralelo y depósitos de
presión con membrana, conectados a dispositivos suficientes de valoración de los
parámetros de presión de la instalación, para su puesta en marcha y parada
automática.
- De accionamiento regulable, también llamados de caudal variable, que podrá
prescindir del depósito auxiliar de alimentación y contará con un variador de
frecuencia que accionará a las bombas manteniendo constante la presión de salida,
independientemente del caudal solicitado o disponible. Una de las bombas
mantendrá la parte del caudal necesario para el mantenimiento de la presión
adecuada.
Figura 22: Grupo de presión con accionamiento regulable. Fuente: Manual de Instalaciones de fontanería,
evacuación y saneamiento y energía solar en edificación. Universidad Politécnica de Cartagena. Gemma Vazquez
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Figura 23: Variador de frecuencia. Fuente: Manual de Instalaciones de fontanería, evacuación y saneamiento y
energía solar en edificación. Universidad Politécnica de Cartagena. Gemma Vazquez
Bombas de presión constante, constan de bombas centrifugas de alta presión de etapas
múltiples construidas en acero inoxidable. El ajuste de la presión de arranque definida
a través de la variación de velocidad de cada bomba. Si la presión de trabajo desciende
en la presión mínima ajustada, la bomba uno arranca su velocidad de giro, si la
demanda del agua incrementa la segunda bomba arranca al mínimo de velocidad y se
incrementa automáticamente la función de la demanda
Siempre se van a instalar como mínimo dos bombas en paralelo, y funcionando
alternativamente, ya que así se asegurará el abastecimiento de la instalación además
de mejorar el mantenimiento de la misma, ya que no será una única bomba la que
sufrirá continuamente las paradas y arranques bruscos. El número de bombas a
instalar en el caso de un grupo de tipo convencional, excluyendo las de reserva, se
determinará en función del caudal total del grupo; por tanto, se dispondrán de:
Cuadro 2: Número de bombas en servicio. Fuente: Norma UNE 149202
Elección del modelo de bomba adecuado
Para la selección del modelo adecuado de bomba se recurrirá a las curvas
características de la bomba aportadas por el fabricante, el modo de proceder, en el
caso de las bombas centrífugas es el siguiente:
- Conocer el fluido a bombear, la temperatura de bombeo y las propiedades físicas
del fluido (densidad y viscosidad) a dicha temperatura.
Bombas en servicio
2
3
4
Caudal de cálculo (Qc)
Menor o igual que 10 l/s
Mayor que 10 l/s y menor o igual que
Mayor que 30 l/s
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- Establecer el caudal volumétrico a desarrollar (m3/h).
- Conocer la altura dinámica de la bomba, para lo que hay que determinar
previamente las alturas totales de succión e impulsión.
- Con la altura dinámica y el caudal se acude a la curva (Q vs. ADT) y, fijando estas
dos magnitudes, determinar la potencia de la bomba, en caso de que no resulte un
valor exacto, se escogerá el valor mayor más cercano. Y se procederá a revisar las
características de la bomba.
3.5.2. SISTEMA DE AGUA CALIENTE
Al mencionar al sistema de agua caliente nos referimos a las instalaciones que forman
parte del sistema de agua potable, estando a su vez íntimamente ligada al agua fría,
ya que dependen de ella para su funcionamiento. El enfoque principal se centra en
edificios de viviendas donde el clima no permite utilizar el agua a su temperatura
ambiente, el agua caliente es requerida para la higiene corporal, para el lavado de
utensilios, para fines medicinales y también para fines de recreación. El sistema de
abastecimiento de agua caliente está constituido por un calentador con o sin tanque
acumulador, una tubería que lleve el agua a los diferentes aparatos sanitarios que la
requieren.
Consideraciones para el diseño
Siendo el agua caliente un elemento al que se le da diferentes usos, las temperaturas
recomendadas para cada caso son variables dependiendo además de otros factores
como el clima o costumbres de las personas. Como la temperatura de utilización del
agua caliente es variable y fácil de hacer llegar a los diferentes aparatos a una
temperatura adecuada, es inevitable fijar una temperatura de producción y utilizar
llaves de combinación para obtener la temperatura requerida, en cada caso.
a. Dotación
En el R.N.E. se indican las dotaciones de agua caliente requerida para viviendas
unifamiliares y multifamiliares, hoteles y pensiones, restaurantes, residencias
estudiantiles, gimnasios, hospitales, clínica y similar. Esta información sirve como
referencia para cálculos de diseño de este tipo de instalaciones.
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b. Sistemas de producción de agua caliente
En el siguiente cuadro, se hace un esquema básico de los sistemas de producción de
agua caliente para edificios, así como los medios que se utilizan en cada uno de ellos
para calentar el agua.
Cuadro 3: Sistemas de producción de agua caliente. Fuente: Manual de Instalaciones de fontanería, evacuación y
saneamiento y energía solar en edificación. Universidad Politécnica de Cartagena. Gemma Vazquez
- El sistema individual se resuelve principalmente a nivel de viviendas de una forma
colectiva para todos los aparatos de cada vivienda, cada usuario es el propietario
de su generador de agua caliente, pagando por lo que consume, además, es el
responsable del manejo, conservación y reparación de tal. A nivel de edificio este
sistema supone una heterogeneidad de energías diferentes que complican las
instalaciones, hay que considerar cada vivienda como una entidad independiente.
Figura 24: Sistema individual de producción de agua caliente. Fuente: Manual de Instalaciones de fontanería,
evacuación y saneamiento y energía solar en edificación. Universidad Politécnica de Cartagena. Gemma Vazquez
- Instalaciones centralizadas. Resuelven el problema a nivel de edificio completo,
teniendo una mayor disponibilidad de agua caliente, un control más riguroso y, en
definitiva, un mejor y más seguro servicio, donde el único problema surgiría en el
control del consumo, lo que se resuelve con la instalación de medidores
individuales, para cada una de las viviendas.
CALENTADOR
INSTALANTANEO O
ACUMULADOR
CALDERA
AGUA CALIENTE
SANITARIA Y MIXTA
ENERGÍA
FOTOTÉRMICA
ACUMULADORES
INTERACUMULADORES
EQUIPO AUXILIAR DE
GAS O ELÉCTRICO
GAS O ELÉCTRICO
INDIVIDUAL COLECTIVO
CENTRAL
INTERCAMBIADORES INTERACUMULADORES
CALDERAS
ENERGÍA FOTOTÉRMICA
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Figura 25: Sistema centralizado de producción de agua caliente. Fuente: Manual de Instalaciones de fontanería,
evacuación y saneamiento y energía solar en edificación. Universidad Politécnica de Cartagena. Gemma Vazquez
La instalación centralizada requiere menos potencia total que la suma de las
individuales, es decir, el coste de instalación es menor, sin embargo, necesita un
espacio adecuado debido a su complejidad técnica (mecanismos de ventilación y
evacuación de humos).
En viviendas de dimensiones reducidas, familias integradas por un pequeño número
de miembros, construcción sencilla y con precios ajustados, los sistemas
individualizados son preferibles desde el punto de vista práctico.
c. Selección de calentadores de agua caliente
Los calentadores se clasifican en eléctricos, a gas y a vapor, estos pueden ser a su vez
instantáneos o con tanques de almacenamiento, para su selección se puede considerar:
- En edificaciones con espacio suficiente y condiciones adecuadas (buena
ventilación, ambientes separados, etc.), se puede utilizar calentadores a vapor; en
cambio si el espacio es problema podría reemplazarse por calentadores a gas o
eléctricos.
- Si la edificación cuenta con calefacción y/o sistemas de producción de calor es
recomendable utilizar el mismo sistema para el calentador.
- Es importante, hacer un estudio económico del costo de operación empleando
diferentes fuentes de calor, de acuerdo a la ubicación del local, vida útil del
equipo, mantenimiento del equipo, etc.
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- Para el cálculo de la capacidad del equipo de producción de agua caliente, así
como el cálculo de la capacidad del tanque de almacenamiento se indican en el
R.N.E. Norma IS-010.
- El R.N.E. también indica que las capacidades del equipo de producción de agua
caliente y del tanque de almacenamiento, podrán también determinarse en base a
los gastos por aparatos sanitarios.
Una vez se han definido todos los elementos básicos para un proyecto de
abastecimiento de agua caliente, como son: dotaciones, capacidad de producción,
capacidad de almacenamiento si fuera necesario, tipo de calentador, etc., podrá
procederse a la ejecución del diseño de la red de agua caliente.
d. Cálculo de redes de agua caliente
El cálculo de las tuberías se hace igual que en agua fría, pero hay que tener en cuenta
que las conexiones de entrada y salida del calentador están generalmente
normalizadas a un diámetro de ¾”. Algunos autores consideran el incluirlos
únicamente como un punto de agua más en cada vivienda, unido a los puntos de salida
de agua fría con los gastos que indica el reglamento, aunque esto es una medida no
estrictamente necesaria, si es conveniente aplicarla, aunque no hay inconveniente
alguno en el cálculo de la instalación como si fuera para agua fría exclusivamente y a
continuación instalar la terma como un ramal de derivación a la vivienda o
departamento.
e. Calentadores eléctricos de acumulación
Su constitución es simplemente un depósito, por lo general de acero inoxidable o con
protección vitrificada, en cuyo interior lleva alojado un elemento calefactor que se
compone de una resistencia eléctrica, la cual, al pasarle la corriente que se manda por
la acción de un termostato, calienta la masa de agua en la cual está inmersa. Cuando
alcanza la temperatura deseada, el termostato desconecta la resistencia y el termo
queda dispuesto para su utilización, hasta que, al ir consumiendo agua caliente entra
de nuevo agua fría, y al bajar la temperatura vuelve de nuevo el termostato a conectar
la resistencia. El conjunto lleva un aislamiento térmico para evitar las pérdidas de
calor, es muy importante el aislamiento eléctrico de la resistencia o blindaje para
evitar derivaciones de corriente, algunos modelos llevan interiormente un ánodo de
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manganeso para protegerlos de la oxidación (como ánodo de sacrificio). Un piloto
externo indica el funcionamiento del termostato, encendiéndose cuando la resistencia
está conectada y apagándose cuando se desconecta. También se les conoce como
termos, las capacidades normales en las que se pueden encontrar varían de 10 a 500.
Aunque a efectos prácticos el volumen nunca debiera ser menor de 50 litros y lo
deseable, tanto en viviendas como en locales, 100 litros como mínimo. En general
puede decirse que el sistema es tanto, más flexible y seguro cuanto más elevado sea
su volumen de acumulación.
3.6. SISTEMA DE DESAGÜE Y VENTILACIÓN
3.6.1. SISTEMA DE DESAGÜE
El sistema de desagüe comprende la evacuación de aguas residuales generadas dentro
de la edificación ya que se realiza mediante un conjunto de tuberías y accesorios,
cuyas condiciones deben ser las siguientes:
- Rápida evacuación.
- Se deben impedir el paso del aire, olores y organismos patógenos de las tuberías
al interior de la edificación.
- Las tuberías deben ser instaladas de manera que no se provoque alteraciones con
los movimientos de los edificios y deben ser de materiales durables.
- Los materiales de que estén hechas las tuberías deben resistir la acción corrosiva
del terreno en que están instaladas y de las aguas que transportan.
Consideraciones para el diseño
a. Tuberías de evacuación propiamente dichas
- Derivaciones: Son las tuberías que enlazan los aparatos sanitarios con las
montantes o bajantes. Pueden ser simples, cuando sirven a un solo aparato, y
compuestas, cuando sirven a varios aparatos. En el primer caso el diámetro
depende del tipo de aparato; en el segundo caso varia con la pendiente y el número
de aparatos servidos, de acuerdo a las unidades de descarga.
Las tuberías son generalmente de PVC, las pendientes de las derivaciones serán
uniformes y no menores del 1% en diámetros de 4" y mayores, y no menores de
1.5% en diámetros de 3" o menores.
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- Montantes: Son tuberías de evacuación verticales, también llamadas bajantes, se
recomienda que se enlacen por su parte inferior a los colectores horizontales de
descarga en dos formas, se enlazan las montantes en una caja de registro que
permite la inspección de la base y facilita el enlace con el colector.
- Colectores: Los colectores son tuberías horizontales, que recogen y transportan
horizontalmente el agua de las montantes, estas se unen en un colector final que
lleva el agua a la alcantarilla o red exterior de desagües.
b. Sifones
Los sifones son accesorios que se utilizan en todos los aparatos sanitarios, en los
cuales queda un sello hidráulico o depósito de agua, que evita la salida de malos
olores. Debido a fenómenos de presión en la red, se puede producir un rompimiento
del sello hidráulico, conocido como sifonaje, para evitar el sifonaje es imprescindible
el sistema de tuberías ventilación.
Tipos de sifonaje:
El sifonaje es la rotura o pérdida del sello hidráulico de la trampa (sifón), de un
aparato sanitario, como resultado de la pérdida de agua contenida en ella, se
describirán tres tipos de sifonaje:
- Sifonaje de compresión: Se produce debido a los cambios de presión que se
originan cuando una descarga repentina llena la montante, actuando como un
pistón, si el sistema de aguas residuales no está ventilado, la descompensación de
presiones hace que el aire del tubo, empujado por la descarga, rompa el sello
hidráulico de las piezas sanitarias inferiores y permita la salida de malos olores.
- Sifonaje por aspiración: La especie de llave que forma una descarga que llena la
montante, produce un vació que succiona los sellos hidráulicos de las piezas de
los pisos superiores.
- Autosifonaje: Cuando un ramal es muy largo, antes de llegar el agua descargada
a la montante, la tubería se llena y se produce una succión que puede romper el
sello hidráulico de los sifones.
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Figura 26: Tipos de sifonaje. Fuente: Manual de Instalaciones de fontanería, evacuación y saneamiento y energía
solar en edificación. Universidad Politécnica de Cartagena. Gemma Vazquez
Puede ocurrir también que cuando la derivación de descarga del aparato es muy larga
y de poca succión, entonces el agua, antes de pasar a la montante general, puede llenar
completamente la tubería de la derivación, produciendo en ella una aspiración que
absorbe la última parte del agua descargada que debía quedar en el sifón para formar
el cierre hidráulico.
Para evitar estos fenómenos de sifonamiento hay que disponer de una red de
ventilación, que implica que se produzca en las trampas o sifones las sobrepresiones
citadas.
Tipos de sifones:
Los sifones, son dispositivos que tienen por objeto evitar que pasen al interior de los
edificios las emanaciones procedentes de la red de evacuación; y al mismo tiempo
deben permitir paso fácil de los materiales sólidos en suspensión en el agua, sin que
aquellas queden retenidas o se depositen obstruyéndola, deben tener un registro que
permita inspeccionarlos.
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A lo largo del tiempo, se han diseñado y construido infinidad de trampas, siendo las
más aceptadas por su eficiencia y practicidad la trampa S y la trampa P, que se colocan
inmediatos a la salida del tubo de descarga del aparato (lavado, lavadero, etc.).
Las pruebas experimentadas demuestran que la altura de agua del cierre hidráulico no
debe ser inferior a 5 cm., para que el cierre hidráulico sea efectivo, aumentado esta
altura se aumenta las probabilidades de retención de las materias sólidas arrastradas
por las aguas residuales (favorece la sedimentación de solidos al reducir la velocidad
del agua), por lo tanto, conviene que no pase de 6 o 7 cm. El hacer difícil el paso del
agua es quizá lo más efectivo para evitar el fenómeno de sifonamiento, pero no es
recomendable, por dificultar el paso de los sólidos a través de la trampa.
c. Tuberías de ventilación
Las tuberías de ventilación están diseñadas para comunicar los conductos y ramales
de desagüe con el aire exterior, a fin de mantener en el sistema la presión atmosférica
en todo momento y proteger el sello de agua de las piezas sanitarias, evitando el
fenómeno de sifonaje, se deberá prever diferentes puntos de ventilación, distribuidos
en tal forma que impida la formación de vacíos o alzas de presión, que pudieran hacer
descargar las trampas. Estas tuberías son importantes porque permiten que el sistema
de desagüe funcione mejor, el agua en desuso pase con una mayor rapidez, evita los
atoros.
d. Equipo de bombeo de aguas residuales
Bomba sumergible es un tipo de bomba donde el cuerpo de la misma y todos sus
elementos internos quedan sumergidos en el pozo que contiene el líquido a bombear,
permaneciendo el motor de dicha bomba en seco. Para su accionamiento se emplea
un electromotor blindado, hermético al agua a presión, que acciona a su vez el sistema
hidráulico del conjunto; la parte hidráulica está formada principalmente por la cámara
centrifuga, el impulsor y la placa base
Para su diseño se necesita hallar el caudal y la altura dinámica total.
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3.6.2. SISTEMA DE VENTILACIÓN
La ventilación es un complemento indispensable para el buen funcionamiento del
sistema de evacuación de aguas residuales, ya que genera una comunicación entre la
red de evacuación del edificio con el interior de los espacios donde están ubicados los
aparatos sanitarios.
La red de ventilación se hace necesaria en las instalaciones de evacuación de gran
altura, debido a que, cuando se acumulan las descargas en una bajante o aumenta
considerablemente el caudal, esto puede llenar totalmente la sección de la tubería,
formándose un émbolo hidráulico (masa de agua), que comprime el aire situado en la
parte inferior de la bajante o produce un vacío que succiona los sellos hidráulicos
ocasionando los tipos de sifonaje descritos anteriormente
Los sistemas de ventilación están constituidos por una serie de tuberías que acometen
a la red de desagüe cerca de las trampas estableciendo una comunicación con el aire
exterior. Constan de las derivaciones que salen de los aparatos y se enlazan a las
montantes de ventilación.
Consideraciones para el diseño
a. Tipos de ventilación
- Ventilación primaria: Es la más sencilla, a este tipo de ventilación se le conoce
también como “ventilación vertical”, el tubo de esta ventilación debe sobresalir
de la azotea hasta una altura conveniente. Este tipo de ventilación acelera el
movimiento de las aguas residuales y evita hasta cierto punto, la obstrucción de
las tuberías. Suele ser suficiente en edificios de hasta tres o cuatro plantas, siempre
que haya, al menos, más de una bajante.
- Ventilación secundaria: La ventilación secundaria (que lleva implícita la primaria)
consiste, en disponer una bajante de ventilación paralela a la de evacuación,
comunicada con ella en plantas alternas y por su parte superior con el aire exterior.
La última conexión se realizará a hasta 1m por encima del aparato existente más
alto. Con ello se evitan los sifonamientos por aspiración y por compresión; se
recomienda que para edificios de más de 14 plantas se realizarán conexiones a la
ventilación secundaria en cada planta.
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NIVELES PERTENECIENTE A UN ÁREA RESIDENCIAL EN EL DISTRITO DE YANAHUARA – AREQUIPA”
- Ventilación terciaria: Este tipo de ventilación consiste en una tubería que conecta
las salidas de cada uno de los sifones de los aparatos sanitarios con la ventilación
secundaria, consiguiendo de esta forma, anular totalmente los problemas de
roturas de los cierres hidráulicos y sifones. Generalmente se emplea en baterías
de aparatos, en servicios públicos. Este sistema, es aconsejable cuando los ramales
de desagües tienen longitudes superiores a los 5 metros y el edificio tiene más de
14 plantas, con una gran acumulación de descargas en las bajantes.
Es necesario hacer hincapié en la necesidad de que los sifones o trampas
hidráulicas en los aparatos sanitarios, están diseñados en tal forma, que se pueda
renovar todo su contenido en cada operación de descarga, evitan quede en ellos
agua que pueda descomponerse, dando origen a malos olores, además deben tener
un registro que permita un mayor grado de limpieza.
3.7. SISTEMA DE AGUAS DE LLUVIA
El R.N.E. denomina aguas de lluvia, al sistema que comprende las canaletas, tuberías,
receptores de agua de lluvias con rejillas, elementos con los que allí se resuelve la
conducción del agua de lluvia para su desagüe y las bombas (en ciertos casos) que recogen
el agua proveniente de las precipitaciones pluviales que caen sobre techos, patios, y zonas
pavimentadas de una edificación, que deberán disponerse al sistema de drenaje o áreas
verdes existentes.
Figura 27: 1. Ventilación primaria, 2. Ventilación secundaria, 3. Ventilación terciaria, 4. Prolongación de
ventilación primaria. Fuente: Manual de Instalaciones de fontanería, evacuación y saneamiento y energía
solar en edificación. Universidad Politécnica de Cartagena. Gemma Vazquez
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Consideraciones para el diseño
Previamente al diseño y cálculo del sistema de recolección de aguas de lluvia, es
importante tener en cuenta los siguientes factores:
a. Colectores de aguas de lluvia
Los colectores de aguas de lluvia funcionan por gravedad y el flujo se debe a la
diferencia de cota entre dos puntos, existen cuatro alternativas para guiar el agua:
- Escurrimiento superficial guiado: a los patios exteriores y techos de la edificación
se les da la pendiente necesaria para que el agua escurra rápidamente sobre la
superficie sin penetrar en la construcción. Esa pendiente se hace de manera que el
agua se dirija hacia canaletas, o hacia sumideros que lleven el agua fuera de la
edificación.
- Libre escurrimiento: en techos y otras superficies exteriores altas (azoteas,
balcones) se suele dejar que el agua escurra hacia los bordes más bajos y caiga
desde ellos sin ser recogida por una canaleta de borde ni por ningún otro elemento,
el agua puede caer por todo el borde o por gárgolas.
- Desagüe por canaletas: en los desagües por canaletas, el agua que por
escurrimiento superficial llega al borde inferior de un plano inclinado es recibida
por una canaleta. Las canaletas son de sección semicircular y con los bordes
salientes a fin de reforzar el perfil, se colocan con una pendiente determinada que
varía entre 2 a 5 mm por metro para el buen deslizamiento del agua. Las canaletas
evitan que el agua caiga a lo largo de ese borde y la guía hacia puntos de bajada
elegidos o hacia tuberías verticales u horizontales de desagüe.
- Desagüe por tuberías: Esta esa alternativa es la más utilizada en edificaciones que
tienen pisos altos, muchos elementos para el desagüe de aguas de lluvia por
tuberías son los mismos que para los desagües de agua residual, ya que en ellos
se producen algunos fenómenos físicos similares a los de estos desagües.
b. Método Racional
Método que estima el caudal máximo a partir de la precipitación, abarcando todas las
abstracciones en un solo coeficiente c (coeficiente de escorrentía) estimado sobre la
base de las características de la cuenca. Muy usado para cuencas con área menor a 13
km2
53. UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN - ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA SANITARIA 53
“DISEÑO DE LAS INSTALACIONES SANITARIAS DE UN EDIFICIO MULTIFAMILIAR TIPO JARDIN DE 16
NIVELES PERTENECIENTE A UN ÁREA RESIDENCIAL EN EL DISTRITO DE YANAHUARA – AREQUIPA”
Los datos de diseño para estimar el caudal son la intensidad de lluvia y el área servida,
para el diseño es necesario estudiar el proyecto arquitectónico de la edificación, a fin
de determinar las áreas expuestas a la lluvia (techos, azoteas, patios, terrazas, ingresos
a garajes, estacionamientos, etc.), donde será necesario instalar los accesorios
necesarios que colectaran el agua de lluvia a través de las superficies consideradas,
diseñando la pendiente apropiada para cada área o secciones de área si es muy extensa.
Para el cálculo de los conductos, ya sean horizontales (para la recolección del agua de
lluvia) o verticales (para las bajadas respectivas). Puede usarse la fórmula:
𝑄 =
𝐶 𝑥 𝐴 𝑥 𝐼 𝑥 𝐹𝑠
3600
Donde:
Q: Caudal (l/s)
A: Área de la superficie recogida (m2)
I: Intensidad (mm/h)
C: Coeficiente de Escorrentía
Fs: Factor de seguridad (1.50)
c. Coeficiente de escorrentía
El coeficiente de escorrentía (C) representa la fracción de agua del total de lluvia
precipitada que realmente genera escorrentía superficial una vez se ha saturado
el suelo por completo. Su valor depende de las características concretas del
terreno que determinan la infiltración del agua en el suelo. Los diferentes
métodos utilizados para su cálculo (todos ellos de naturaleza empírica) difieren
tanto en su fiabilidad como en su complejidad; lógicamente, a más información
utilizada más complejidad y fiabilidad y viceversa, pero, en cualquier caso, es
fundamental tener en cuenta la mayor o menor homogeneidad de la cuenca.
Según el Reglamento Nacional de Edificaciones establece los siguientes valores
para la obtención del coeficiente de escorrentía por el Método Racional.
d. Intensidad de lluvia
La intensidad de la lluvia de diseño para un determinado punto del sistema de
drenaje es la intensidad promedio de una lluvia cuya duración es igual al tiempo