Memoria de calculo_ap_24_07_20071

Memoria de Cálculo Proyecto Agua Potable

Los Almendrales de Pirque

MEMORIA DE CÁLCULO PROYECTO AGUA POTABLE

1

GENERALIDADES.

El presente proyecto corresponde al estudio y diseño de la red de agua potable y de los elementos
necesarios para su distribución

1.1

UBICACIÓN.

La propiedad está ubicada en San Juan de Pirque, en la comuna de Pirque, provincia de Cordillera,
en la Región Metropolitana.

1.2

SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS SERVIDAS.

Todos los arranques individuales evacuarán las descargas de los artefactos sanitarios hasta un
colector que desembocará en una planta de tratamiento de aguas servidas (Ver lámina 1 de 1).

1.3

SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE.

El abastecimiento de agua potable provendrá de un canal ubicado en la cota más alta del terreno,
del cual se extraerá hacia dos estanques de regulación en los cuales se aplicará el tratamiento de
potabilización de dicha agua.

Proyectista: Danilo Letelier Reyes, Ing. Civil

1


2


DEMANDA DIARIA DE AGUA.

La demanda total de agua potable estará dada
Consumo Medio Diario: CMD = n x N x D
n: número de habitantes por vivienda o recinto.
N: Número de Viviendas
D: Dotación.
CMD = 6 (hab/cabaña) x 96(cabañas) x 250(Lts/Hab/día)
CMD = 144.000 lts/día.
Presión de servicio

: 14 mca

OBS 1 : Todos los artefactos considerados son Clase 1.

3

DIMENSIONAMIENTO ESTANQUES DE REGULACIÓN.

Volumen Estanque

: Vol est = CMD x 0.7
Vol est = 144.000 (lts/día) x 0,7
Vol est = 100.000 lts

Dada la situación del proyecto, se presenta la solución de 2 estanques de regulación. El primero
ubicado en la cota más alta, el que almacenará el total de la demanda, ya que abastecerá al segundo
estanque ubicado aguas abajo, desde el cual se distribuirá al agua potable al resto de la comunidad.
Esto se presenta debido a la excesiva presión que soportarían las redes al pie del condominio.
El segundo estanque abastecerá a la mitad de la red, con una capacidad de 70.000 lts.
La red de agua potable, está diseñada según los siguientes criterios:
Matriz: PVC clase 10, Diámetro variable.
Arranques domiciliarios: PVC clase 10, diámetro 25mm (7 m3/día consumo demanda máxima).

2


4


CÁLCULO DEL SISTEMA DE ELEVACIÓN MECÁNICO.

GENERALIDADES
El presente cálculo se refiere al Sistema de Elevación Mecánico con la finalidad de determinar la
cantidad y capacidad de los equipos Electromecánico, para abastecer en forma satisfactoria, los
diferentes servicios de la vivienda.

Los cálculos están basados en las normas establecidas en el RIDAA, y recomendaciones Técnicas
de los fabricantes de Bombas Elevadoras e Hidroestanques.

4.1 VOLUMEN DEL ESTANQUE DE ACUMULACION DE AGUA POTABLE.
Para el cálculo del volumen del estanque de acumulación se considerará el 70% del gasto medio
diario, debido a que se trata de una parcelación con casas habitación.

Determinación Gasto Medio Diario
Gasto Medio Diario:
Donde

GMD = D x N

D: Dotación (lts/hab/día)
N: Número habitantes (Hab)

De acuerdo a lo anterior, el gasto medio diario será:
GMD = 250 x 6 = 1500lts/día
Por lo que el gasto medio total diario será el siguiente:
G.M.T.D = 1500 x 96 lts/día = 144.000 Lts/día


3


4.2


REQUERIMIENTOS.

Para el diseño de la instalación de Agua Potable se considera la alimentación desde una central
única de presurización (sala de máquinas), ubicada a un costado de los estanques de
almacenamiento.
PÉRDIDAS DE CARGA
Según la planilla de cálculo de pérdidas de carga, caudales y presiones, el equipo de bombeo debe
tener una altura manométrica en la impulsión de al menos 27mca.

Para la elección de la motobomba

:

27mca.

SISTEMA DE IMPULSIÓN DEL ESTANQUE A LA RED:
Cálculo del volumen del hidroneumático.

Qm =

Qa + Qb
2

Vr =

Qm *T
4

Vh =

Vr ( Pb +1)
( Pb − Pa)

Donde
Qm

= Caudal promedio de la motobomba

(lts/min.)

Qa

= Caudal de partida de la motobomba

(lts/min.)

Qb

= Caudal de parada de la motobomba

(lts/min.)

T

= Tiempo entre partidas de motobomba

(atm.)

Pa

= Presión de conexión o partida de la motobomba

(atm.)

Pb

= presión de desconexión o parada de motobomba

(atm.)

Vr

= Volumen de regulación o de acumulación

(lts)

Vh

= Volumen del estanque hidroneumático

(lts)


4



VOLUMEN DE REGULACION
Potencia (P)

:

4 HP

Tiempo (T)

:

1.5 minutos

PRESIONES
Considerando un rango de presiones entre Pa y Pb de 10mca, tenemos lo siguiente:

-

Pa = 28mca = 2.8atm.

-

Pb = 38mca = 3.8atm.

CAUDALES DE BOMBEO (dependen de motobomba).
Qa a Pa

:

160 lts/min.

Qb a Pb

:

260 lts/min.

Caudal Medio (Qm)

:

210 lts/min.

Qm * T
4
Volumen de regulación
210 * 1.5
VR =
= 79lts
4
VR =

Volumen Hidroneumático

Vh = VR( Pb +1) /( Pb − Pa )
Vh = 79(3.8 +1) /(3.8 − 2.8)
Vh = 380lts

♦ Se instalará 1 Hidroestanque vertical de 400 lts en el estanque de 200m3.
♦ Se instalará 1 Hidroestanque vertical de 200 lts en el estanque de 70m3.


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PÉRDIDAS DE CARGA.
Determinación de las pérdidas de carga
La determinación de las pérdidas de carga, será efectuada por el proyectista de acuerdo con
fórmulas, tablas y ábacos correspondientes a cada material, no aceptándose sobre el punto de
salida del artefacto situado más desfavorablemente, una presión menor a 4mca para IDAP
alimentadas desde la matriz, considerándose ésta en condición de presión de día de máximo
consumo en período de punta, ó 7mca cuando se abastece desde medios mecánicos, ni una
velocidad superior a 2,5 m/s en las tuberías exteriores y de distribución principal y 2 m/s en las
tuberías de la red interior.
La presión mínima establecida para este proyecto en la red de distribución es de 10,8mca ubicada
en el arranque de la parcela Nº 39.

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RED DE INCENDIO.

Se dispondrá de una red de incendio, con grifos de columna de diámetro nominal 100mm, según la
NCh 1646 of. 2004. Se distribuirán tres grifos ubicados frente a las parcelas 87, 38 y 59. La
capacidad del volumen de incendio en el estanque de almacenamiento se considera como el
volumen mínimo establecido por la NCh 691 Of 1998, en el punto 6.2.2.2, el que establece que
dicho volumen no debiese ser inferior a 60 m3 (60.000lts). El total del volumen de incendio se
almacenará en el estanque Nº 1 (200 m3).


6


6


VÁLVULAS

La acumulación de aire en el interior de las tuberías es uno de los principales problemas de las
redes, cualquiera sea el material de que estén hechas. El aire ocupará las partes altas de las redes y
si en estos puntos no existen accesorios que permitan su escape al exterior, al acumularse el aire
se producirá una reducción importante del caudal (incluso podrá obstruirla completamente),
originando problemas puntuales de pérdidas de carga severas. El problema más grave es que se
puedan producir sobrepresiones que causen la rotura de los tubos. Estas sobrepresiones se
presentan principalmente de dos formas:
1) Compresión del aire por presión de agua.
2) Desplazamiento brusco de la burbuja de aire.
• CASO 1: Considerando que el agua es prácticamente incompresible y que la presión es
inversamente proporcional al volumen (p1 • V1= p2 • V2), cualquier aumento de presión en la
tubería comprimirá el aire, aumentando fuertemente su presión, cuyo valor dependerá del
aumento de presión del agua y del volumen del aire atrapado.
• CASO 2: Es el caso más importante. Por diferencias de presiones, la burbuja de aire tiende a
desplazarse bruscamente, quedando un vacío detrás de ella que es rápidamente llenado por agua,
provocando un choque con la columna de agua estática. Este choque produce elevadísimas
sobrepresiones, similares al caso expuesto anteriormente, sumado al hecho de que esta mayor
presión además está actuando sobre el aire incorporado en la tubería.
Para evitar los problemas del aire en las redes, éstas deberán tener accesorios adecuados para la
evacuación el aire en tipo, cantidad necesaria y ubicación dentro de la red.


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Consideraciones de diseño
Con el objeto de evitar el nocivo efecto del aire en las tuberías, se deben tener las
consideraciones siguientes al momento del diseño:
• Evitar que existan puntos altos con presiones hidráulicas menores de 6 a 9 m.c.a. (0,6 a
0,9kg/cm2).
• Deben evitarse tramos largos, sensiblemente horizontales, y evitar pendientes menores de 4%o
en tramos de bajada y de 2%o (por mil) en tramos de subida.
• En el diseño hidraúlico deben evitarse velocidades muy bajas del flujo (menores de 0,8 m/s) o
muy altas (mayores de 1,6 m/s)
Las ventosas o válvulas de aire son los mejores accesorios para sacar el aire de las tuberías. La
ventosa más adecuada es la de tipo aerocinético, que tiene la ventaja de no cerrarse mientras
descarga aire a cualquier tasa de presión o velocidad de descarga.
Para evitar que el aire acumulado en el interior de las tuberías cause los problemas anteriormente
mencionados (caso 1 y 2), se considera la instalación de una serie de válvulas ventosas (6 unidades)
de pequeño orificio. La ubicación de estas está indicada en el plano 1 de 1 de agua potable.

Válvulas de corte
Se consideran 10 (diez) válvulas de corte distribuidas al interior de la red de agua potable. Estas
válvulas cumplen la función de “cortar” el suministro de agua potable en casos especiales, como
mantención o reparación en algunos tramos de la red una vez que el sistema esté funcionando.
Las válvulas de corte están ubicadas según detalle de plano de agua potable.


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ESPECIFICACIONES TECNICAS
7.1

TUBERÍAS.

Todas las tuberías de la red de distribución exterior será de poli cloruro de vinilo (PVC) clase 10.
Su colocación y técnicas de unión deben ceñirse a las instrucciones del fabricante.
La colocación de tuberías se apegará a las técnicas de construcción empleadas en obras civiles, y
sus diámetros y trazados serán los indicados en el plano del proyecto.
La profundidad mínima de la red de agua potable debe ser de 1,1mts desde la clave de la tubería.
Por razones de seguridad, las canalizaciones paralelas a otros servicios deben ubicarse a lo menos
a 0,30 m, con respecto al diámetro exterior de la tubería de agua potable. En los cruces de ambos
sistemas (alcantarillado-agua potable), la tubería de agua potable debe ir sobre la de alcantarillado a
una distancia mínima de 0,3 m.
7.2

FITTINGS.

En todas las distribuciones y tendidos de agua potable, se utilizarán, de preferencia, fittings del tipo
bronce. Todas las uniones de cobre bronce se hará con soldadura que contenga al menos un 50%
de estaño.
7.3

VÁLVULAS.

Las válvulas indicadas en el proyecto, serán de diámetro variable (ver lámina 1 de 1), de tipo Bola.
Deben ir siempre en cámaras de registro.


9


7.4


UNIONES DE TUBERÍAS.

7.4.1 Unión cementar
Este sistema consiste en unir dos tubos mediante el adhesivo Vinilit que plastifica lentamente las
paredes de las superficies por unir, produciendo una soldadura en frío una vez que se evaporan los
solventes del adhesivo.
Esta unión es muy segura, pero requiere de mano de obra que sepa efectuar el pegado, y de
ciertas condiciones especiales de trabajo, y es la razón por la que su uso está restringido a los
diámetros menores, entre 20 y 50mm.
Para obtener una unión correcta, se recomienda seguir las siguientes indicaciones:
1º Cortar los tubos con sierra o serrucho de dientes finos. Asegúrese de efectuar el corte a
escuadra (90°) usando una guía.
2° Eliminar con una escofina las rebabas que deja el corte en el extremo del tubo y efectuar un
chaflán que facilite la inserción.
3° Lijar suavemente (lija al agua) el extremo del tubo y campana del accesorio para facilitar la
acción del adhesivo Vinilit (no se debe rebajar la pared del tubo).
4° Limpiar el extremo del tubo y la campana de la unión o accesorio con bencina blanca o
diluyente duco, a fin de eliminar todo rastro de grasa o cualquier otra impureza. De esta
operación va a depender mucho la calidad de
la unión.
5º Aplicar adhesivo Vinilit generosamente en el tubo y una capa delgada en la campana de los
accesorios, utilizando una brocha. Esta debe estar siempre en buen estado, libre de residuos de
adhesivo seco. Se recomienda que dos o más personas apliquen el adhesivo Vinilit cuando se trate
de tubos y accesorios de diámetros superiores a 75mm.


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Mientras no se use el adhesivo Vinilit, éste debe mantenerse cerrado para evitar la evaporación del
solvente. No se debe efectuar la unión de la tubería o el accesorio si están húmedos, a no ser que
se use el adhesivo especial (Vinilit secado lento).
No trabajar bajo la lluvia o en lugares de mucha humedad.
6° Introducir el tubo en la conexión con un movimiento firme y parejo. El tubo debe introducirse
a lo menos 3/4 de la longitud de la campana girándose media vuelta y luego volver a la posición
original para asegurar una unión óptima.
7° Una unión correctamente realizada mostrará un cordón de adhesivo alrededor del perímetro
del borde de la unión, el que debe limpiarse de inmediato, al igual como cualquier mancha de
adhesivo que quede sobre o dentro del tubo o conexión.
La falta de este cuidado causa comúnmente problemas en las uniones cementadas.
8° Toda operación, desde la aplicación de la soldadura hasta la terminación de la unión, no debe
demorar más de 1 minuto, ya que el adhesivo Vinilit es muy rápido.
Se recomienda no mover las piezas cementadas durante los tiempos indicados, en relación con la
temperatura ambiente:
De 15° a 40°C: 30 minutos sin mover
De 5° a 15°C: 1 hora sin mover
De 0° a 5°C: 2 horas sin mover
9° Las pruebas hidráulicas de redes con uniones cementadas deben efectuarse al menos después
de 24 horas de haberse realizado éstas, de manera de garantizar que los puntos de unión estén
totalmente cementados.
Cualquier fuga en la unión, implica cortar la tubería y rehacer la unión, con los costos y retrasos
que ello implica.


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7.4.2 Unión Anger.
En la actualidad y después de larga experiencia en todo el mundo, se ha demostrado como
eficiente y seguro el uso de los anillos de goma. El sistema de unión tipo Anger no sólo permite
una estanqueidad a la presión interna, sino que también la proporciona ante presiones externas
que se pre-Colocación del anillo.
El anillo y la cavidad de la campana deben limpiarse y secarse cuidadosamente, insertando a
continuación el anillo con la parte más gruesa hacia el interior del tubo.
Debido a las características del anillo de goma, se asegura una alta resistencia al envejecimiento y,
por su diseño, una impermeabilidad a bajas y altas presiones.
En el caso de tubos sin chaflán, es necesario de todos modos hacerlo en obra con una escofina.
Antes de acoplar el tubo, debe limpiarse el interior del enchufe y el exterior del tubo o espiga a
insertar.
En seguida se procede a lubricar el chaflán y parte de la espiga. A continuación una persona ajusta
el tubo cuidando que el chaflán quede insertado en la goma, mientras otra persona procede a
empujar el tubo hasta el fondo, retirándolo luego un centímetro (1cm) hacia atrás. Si la
profundidad de inserción se ha marcado previamente, el tubo se introduce hasta la marca.
Para ejecutar una unión en forma correcta se debe:
1º Cortar a escuadra
2º Biselar a 15° y eliminar rebabas
3º Pulir el bisel.
4º Marcar longitud de inserción "L"
5º Limpiar anillo y cavidad
6º Introducir anillo
7º Aplicar lubricante a espiga del tubo
8º Introducir el tubo dentro de la unión
9º Retroceder hasta marca "L" de la longitud de inserción.


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7.5


COLOCACIÓN TUBERÍA EN ZANJA.

La zanja se excavará en el alineamiento del trazado de la tubería, de acuerdo al proyecto y
considerando dificultades en terreno tales como árboles, postación, canales, otros ductos (gas,
electricidad, teléfono, etc.).
La zanja se excavará respetando la alineación, cotas y pendientes especificadas en los planos
respectivos.
La profundidad de la zanja será en función de las cargas estáticas y dinámicas, del diámetro y de las
condiciones particulares de la obra.
La profundidad debe permitir instalar el encamado, el tubo y el relleno por sobre la clave de la
tubería, que es de 1,1metros como mínimo para diámetros de tuberías superiores a 90mm (NCh
2282-2 Of 1996). Para diámetros menores, la profundidad mínima de la zanja se reduce a 60cm
para diámetros 20, 25 y 32 mm.
El ancho de la zanja a nivel de la superficie varía según su profundidad, el tipo de talud y el
diámetro del tubo por instalar. Para tuberías de diámetros superiores a 90mm, el ancho mínimo
en el fondo y a nivel de la clave del tubo será igual al diámetro exterior del tubo más 30cm a cada
lado (según NCh 2282-2 Of 1996).
Para diámetros menores, el ancho de zanja mínimo se reduce a 40cm para diámetros 20, 25 y
32mm.
El material de la excavación será depositado a una distancia mínima de 45cm del borde de la zanja.
La proximidad y altura de dicho material no debe poner en peligro la estabilidad de la excavación.
El fondo de la zanja se debe limpiar para eliminar piedras, raíces, afloramientos rocosos y cualquier
otro obstáculo.
El relleno final deberá efectuarse tan pronto como sea posible después de instalada y probada la
tubería, considerando que ya se hizo un relleno parcial y se efectuaron los ensayos pertinentes.


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La zanja estrecha es el tipo más conveniente para instalar tuberías enterradas, ya que las cargas
potenciales se minimizan. La zanja ancha implica que el tubo debe soportar pesos mayores que en
el caso de la zanja angosta.
Si las paredes de la zanja son inestables, se deben instalar entibaciones, encofrados u otro medio
para soportar las paredes.
Si el fondo de la zanja es inestable, se deberá estabilizar o utilizar otros métodos de fundación
tales como envigado, uso de geotextiles, medios químicos, agotamiento, etc.

Excavación en zanja

7.5

ENCAMADO.

Los tubos no se deben poner directamente sobre el fondo de la zanja, salvo que el material del
fondo cumpla con las características exigidas por la NCh 2282-2 Of 1996.


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Los tubos deben asentarse en el material de encamado en toda su longitud, por lo cual éste se
construye de manera de adaptarse a las irregularidades del diámetro del tubo, originadas por
cambios de sección y/o colocación de accesorios de unión.
El fondo de la zanja debe ser continuo, plano y libre de piedras, troncos, materiales duros o
cortantes. Si el fondo es de material suave, fino, sin piedras y se puede nivelar fácilmente, no es
necesario usar rellenos de base especial, siempre y cuando sean debidamente compactados y
cumplan con las características exigidas por la NCh 2282-2 Of 1996. Si el fondo está constituido
por material pedregoso o rocoso, se debe colocar una capa de arena o material granular de
mínimo 10cm que cumpla la granulometría y compactación exigida por la NCh 2282-2 Of 1996.
Está prohibido el uso de material arcilloso inmediatamente alrededor del tubo, ya sea en el
encamado, relleno lateral o superior.
La superficie del material de encamado debe seguir la pendiente especificada en el diseño. Es
fundamental brindar a la tubería un apoyo uniforme y continuo en toda su longitud.
7.6

RELLENO.

El relleno debe efectuarse inmediatamente después de colocada la tubería.
El material de relleno destinado a estar en contacto directo con el tubo estará constituido por
capas de arena o suelos granulares previamente harneados.
Se rellenarán los costados del tubo, desde el encamado hasta el eje central de éste.
Se debe compactar este material, para obtener un grado de 90% del Proctor Standard.
Posteriormente se debe agregar otra capa de material de relleno de manera que cubra el tubo
hasta una altura de 150mm sobre la clave.
Se debe compactar esta capa exclusivamente sobre los bordes de la zanja.
Se debe continuar el relleno de la zanja hasta llegar al nivel natural del terreno con tierra de la
excavación previamente tamizada y debidamente compactada.


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La tierra proveniente de la excavación debe ser tamizada con una malla cuya mayor abertura sea
25mm.
Este último relleno es efectuado por capas sucesivas, de un espesor máximo de 0,30 m, que deben
ser compactadas sucesiva y adecuadamente.
El número de capas dependerá de la profundidad de la zanja.
Antes de completar el relleno de la zanja se debe probar la tubería, para lo cual deben quedar
descubiertas todas las uniones y piezas especiales.
7.7

PRUEBA DE PRESIÓN.

Se efectuará dicha prueba en cada sector que permita formar tramos de 20 m. o más, colocando la
bomba de prueba y el manómetro testigo en el extremo más bajo. Se usará una presión de
10kg/cm2 (10 Atmósfera), la que deberá mantenerse sin variación durante un tiempo no inferior a
10 minutos.
7.8

PRUEBAS HIDRÁULICAS.

Al mismo tiempo se revisarán las uniones que deberán estar a la vista, mostrando todo su
perímetro. Se rechazará la prueba al mostrar fugas o disminuciones de nivel.


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8


PIEZAS ESPECIALES.

Las piezas que suministrará el contratista deberán ser los necesarios para la instalación de las
tuberías que se indican en los planos del proyecto.
Además, el contratista deberá disponer de todos los otros accesorios, tales como pegamento,
lubricante, lija, hoja de sierra y equipos de gas, para realizar una buena ejecución de los trazados.

9

OTRAS PARTIDAS.

Aquí el contratista podrá considerar cualesquier otra partida que no se ha especificado, pero que a
criterio del contratista sea necesario para llegar a buen término las obras proyectadas, según se
constate en visitas a terreno.

DANILO LETELIER REYES
INGENIERO CIVIL
14.500.085-8


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