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Instalaciones Sanitarias Domiciliarias Industriales e Ingeniería de Medio Ambiente

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Instalaciones Sanitarias
Domiciliarias
Industriales e Ingeniería
de Medio Ambiente
Por: RONALD FERMIN CARRASCO FLORES
Tutor: Armando Escalera Vasquez
Material de apoyo didáctico de la enseñanza aprendizaje en la
asignatura de instalaciones sanitarias domiciliarias industriales e
ingeniería de medio ambiente
UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN
FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
Julio de 2004
Ficha Resumen
Capítulo 1 (Suministro de Agua).- Proporciona conocimientos generales de las
cualidades del agua, abastecimientos, fuentes de contaminación, dureza ablandamiento y
otras impurezas.
Capítulo 2 (Aparatos Sanitarios).- Contiene los diversos tipos de aparatos sanitarios,
materiales utilizados en la fabricación, y las características que deben reunir.
Capítulo 3 (Tuberías, válvulas y accesorios para redes de alimentación y
evacuación).- Clasifica según sus materiales y tipos, accesorios para tuberías de
alimentación de agua y abrazaderas.
Capítulo 4 (Diseño y cálculo para el suministro de agua fría y caliente).- Contiene
sistemas de alimentación de agua potable, riesgos de contaminación, producción y
distribución de agua caliente, cálculo manual de tuberías con el uso de lanillas Excel y con
el software Saisd V 1.01.
Capítulo 5 (Instalaciones de agua con equipo de bombeo).- Contiene sistema de
bombeo directo a cisternas, autoneumáticos, suministro a edificios de mas de 20 niveles,
almacenamiento y como no podía ser bombeo.
Capítulo 6 (Sistemas para incendios).- Abraza: mangueras contra incendios, tubería
auxiliar para casos de incendio, instalaciones complementarias, cálculo manual de
tuberías con el uso de lanillas Excel.
Capítulo 7 (Sistema de evacuación de aguas residuales).- Expone los diferentes tipos
de sistemas, materiales, diámetro de las bajantes, tuberías de ventilación, cálculo manual
de tuberías con el uso de lanillas Excel.
Capítulo 8 (Captación y eliminación de aguas pluviales).- Contiene, consideraciones
para el diseño, cálculo de velocidades y gradientes, estacionamiento y terrenos de juego.
Capítulo 9 (Conexiones domiciliarias de alcantarillado y accesorios).- Explica
diferentes tipos de alternativas (A, B, C), cámaras de inspección, tapas de cámaras.
Capítulo 10 (Instalaciones de gas).- Contiene: prolongación domiciliaria, medidores de
gas, accesorios, simbología, cálculo de tuberías de gas a baja presión, cálculo manual de
tuberías con el uso de lanillas Excel.
Capítulo 11 (Control de incrustaciones y corrosiones en diferentes tipos de
instalaciones).- Proporciona conocimientos de tipos de corrosión, protección catódica,
prevención y tratamiento.
Capítulo 12 (Reuso de aguas residuales y pluviales).- Ayuda a decidir el tipo de
sistema de evacuación cuando no hay alcantarillado y su reuso.
ANEXO : Plomería
INDICE GENERAL
PÁGINA
1
INTRODUCCIÓN
CAPITULO I Suministro de agua
1.1 Cualidades del agua
1.2 Abastecimientos de agua o fuentes de agua
1.2.1 Pozos poco profundos
1.2.2 Pozos profundos
1.2.3 Manantiales Intermitentes ó terrestres
1.2.4 Ríos y lagos
1.2.5 Red de agua potable
1.3 Fuentes de contaminación
1.4 Evacuación de aguas residuales
1.5 Estadística de consumo
1.6 Características físico – químico del agua
1.7 Esterilización del agua
1.8 Ablandamiento del agua
1.9 Otras impurezas
1.10 Filtración del agua
1.10.1 Filtros de arena de acción lenta
1.10.2 Filtros a presión
1.10.3 Filtros domésticos
4
4
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5
6
6
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7
7
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8
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11
11
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13
CAPITULO II Aparatos sanitarios
2.1 Introducción
2.2 Aparatos sanitarios
2.3 Materiales utilizados en la fabricación de aparatos sanitarios
2.4 Características que deben reunir los aparatos sanitarios
14
14
24
25
CAPITULO III Tuberías, válvulas y accesorios para redes de
alimentación y evacuación
3.1 Tuberías: clasificación según sus materiales y tipos
3.1.1 Conexiones para tubería de cobre
3.1.2 Tuberías de fierro galvanizado
3.1.3 Materiales utilizados en trabajos de plomería
3.1.4 Tuberías de PVC
3.1.5 Otros tipos de tuberías
3.2 Accesorios para tuberías de alimentación de agua
3.3 Válvulas
3.4 Abrazaderas
27
29
29
30
33
37
37
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48
CAPITULO IV Diseño y cálculo para el suministro de agua fría y caliente
4.1 Definiciones
51
i
4.2 Conexión de la tubería principal
4.3 Necesidades mínimas para los tipos de artefactos en diferentes
tipos de establecimientos
4.4 Sistemas de alimentación de agua potable
4.4.1 Sistemas directos
4.4.2 Sistemas indirectos
4.4.3 Sistema mixto
4.5 Prevención del contrasifonaje
4.6 Precauciones para el daño causado por heladas
4.7 Instalaciones de cisternas
4.7.1 Dimensionamiento de la cisterna y del tanque elevado
4.7.2 Aspectos constructivos
4.7.3 Aspectos sanitarios
4.7.4 Capacidades de almacenamiento de agua contra incendio
4.8 Hidrómetros
4.9 Causas de contaminación
4.10 Riesgos de contaminación
4.11 Protección de grifos de descarga, conexión de tuberías flexibles
y aparatos
4.12 Protección secundaria para evitar el contraflujo
4.12.1 Accesorios para evitar el contraflujo
4.13 Prevención de conexiones entre la tubería de agua y de desagüe
4.14 Producción y distribución de agua caliente
4.14.1 Temperatura de utilización del agua caliente
4.14.2 Objetivos del diseño de instalaciones de agua caliente
4.14.3 Generadores de agua caliente
4.14.4 Dispositivos de seguridad
4.14.5 Dotación
4.14.6 Métodos de calentamiento de agua y tipo de calentadores
4.14.7 Selección del calentador y tanque de almacenamiento de agua
caliente
4.14.8 Sistema de distribución directa
4.14.9 Sistema de distribución indirecta
4.14.10 Sistema de distribución con circulación por gravedad
4.14.11 Sistema de circulación forzada
4.14.12 Sistema de calentamiento de agua por energía solar
4.14.13 Diseño de redes de agua caliente
4.14.14 Cálculo del diámetro interior de tuberías para agua caliente
4.14.15 Calentamiento eléctrico
4.14.16 Calentamiento a gas
4.14.17 Aislamiento
4.14.18 Dilatación
4.15 Interpretación de dibujos
4.15.1 Simbología
4.15.2 Dibujos vistos en planta e isométricos
4.16 Cálculo manual de tuberías con el uso de planillas Excel
4.17 Uso del software Saisd V1.01 en el cálculo de tuberías
4.18 Pequeños consejos para el ahorro de agua
PÁGINA
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129
CAPITULO V Instalaciones de agua con equipo de bombeo
5.1 Sistema de bombeo directo a cisternas
132
ii
5.2 Bombeo indirecto desde una cisterna de enlace a baja altura
5.3 Sistema automeumático
5.4 Suministro a edificios de mas de 20 niveles
5.5 Distribución de cisternas de almacenamiento
5.6 Bombeo
5.6.1 Cálculo de una bomba
5.6.2 Bombas para suministro de agua potable
5.6.3 Tanque cisterna
5.6.4 Grupos Motor – bomba
5.6.5 Tanque elevado de distribución
5.6.6 Acumulador de presión autoclave
5.6.7 Sistemas automáticos de presión (tanques hidropresión)
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133
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144
CAPITULO VI Sistemas para incendios
6.1 Mangueras contra incendios
6.2 Tubería auxiliar para casos de incendio
6.3 Sistemas de extinción de incendios por aspersión
6.4 Instalaciones complementarias
6.5 Extintores de sustancias químicas
6.5.1 Características generales
6.5.2 Tipos de extinguidores
6.6 Cálculo manual de tuberías con el uso de planillas Excel
148
149
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154
154
154
155
155
CAPITULO VII Sistema de evacuación de aguas residuales
7.1 Principios de los sistemas
7.2 Perdida del sello de agua en sifones
7.3 Sistemas
7.3.1 Sistema doble o de dos tuberías
7.3.2 Sistema ventilado
7.3.3 Sistema de bajante único modificado
7.3.4 Sistema de bajante ventilado
7.3.5 Sistema de bajante único
7.4 Dimensionamiento
7.5 Materiales
7.6 Tipos de unión con las tuberías a emplearse
7.7 Juntas en artefactos sanitarios
7.8 Sistemas de fijación
7.9 Diámetro de las bajantes
7.10 Trampas o sifones
7.11 Interceptores y separadores
7.12 Tuberías de ventilación
7.12.1 Ventilación primaria
7.12.2 Ventilación secundaria
7.12.3 Doble ventilación
7.13 De los registros, cajas de registros y buzones
7.14 Bombas para elevación de aguas negras pluviales
7.15 Cálculo manual de tuberías con el uso de planillas Excel
iii
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PÁGINA
CAPITULO VIII Captación y eliminación de aguas pluviales
8.1 Generalidades
8.2 Algunas consideraciones para el diseño
8.3 Gradientes
8.3.1 Cálculo de la velocidad y del gradiente
8.4 Canalón del tejado
8.4.1 Canalón de lima hoya
8.4.2 Canalón de pretil
8.5 Estacionamientos y terrenos de juego
8.6 Cálculo de una tubería para aguas pluviales
186
186
188
188
191
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194
196
196
CAPITULO IX Conexiones domiciliarias de alcantarillado y
accesorios
9.1 Alternativa “A”
9.2 Alternativa “B”
9.3 Alternativa “C”
9.4 Cámaras de inspección
9.5 Tapas de cámaras de inspección
199
199
199
208
209
CAPITULO X Instalaciones de gas
10.1 Prolongación domiciliaria
10.5.1 Cálculo de tuberías
10.5.2 Cálculo de los diámetros de tuberías en instalaciones domiciliarias
10.5.3 Cálculo de la cañería interna
10.5.4 Ejemplos de cálculos de cañerías internas
10.5.5 Cálculo de las prolongaciones domiciliarias
10.5.6 Planos
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242
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256
10.6 Cálculo manual de tuberías con el uso de planillas Excel
257
10.1.1 Características de las prolongaciones domiciliarias
10.1.2 Prolongaciones con medidores al frente del edificio
10.1.3 Prolongaciones con medidores al interior del edificio
10.1.4 Prolongaciones para baterías de medidores domésticos
10.2 Medidores de gas
10.2.1 Ventilación de los nichos
10.2.2 Batería para medidores (de hasta 10 m3/h)
10.3 Cañería interna
10.3.1 Pruebas
10.4 Accesorios, simbología e interpretación de planos
10.4.1 Válvulas y llaves
10.4.2 Simbología
10.4.3 Interpretación de planos
10.5 Cálculo de tuberías de gas a baja presión
iv
PÁGINA
CAPITULO XI Control de incrustaciones y corrosiones en
Diferentes tipos de instalaciones
11.1 Causas mas comunes de la corrosión e incrustaciones
11.2 Tipos de corrosión
11.3 Corrosión de la tubería galvanizada por el agua
11.4 Corrosión en los tanques
11.5 Corrosión por agua potable fría
11.6 Corrosión por agua caliente doméstica
11.7 Corrosión por cloración
11.8 Corrosión del cobre y su papel en la corrosión del acero galvanizado
11.9 Protección catódica
11.10 Tierras eléctricas
11.11 Pruebas de corrosión
11.12 Control de la formación de incrustaciones
11.13 Prevención y control de la corrosión
11.14 El ensuciamiento y su control
11.15 Tratamiento químico
11.16 Limpieza de los sistemas
11.17 Tuberías de plástico
11.18 Corrosión de válvulas
11.19 Corrosión de Bombas
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275
CAPITULO XII Reuso de aguas residuales y pluviales
12.1 Tanque séptico
12.2 Trampa para grasas
12.3 Campos de infiltración
12.4 Filtros intermitentes de arena
12.5 Sistemas de distribución a presión para filtros de arena
12.6 Tanque séptico – Filtro anaerobio
12.7 Laguna de evaporación / infiltración
12.8 Opciones de reutilización de efluentes
12.9 Desinfección de aguas residuales
12.10 Futuro de la reutilización del agua
278
278
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301
302
Anexos
303
12.3.1 Zanjas de infiltración
12.3.2 Lechos de infiltración
12.3.3 Pozo de infiltración
12.3.4 Montículos
Bibliografía
v
INDICE DE FIGURAS
PÁGINA
CAPITULO I Suministro de agua
Figura 1.1 Fuentes de suministro de agua
Figura 1.2 Esquema de una planta de cloración
Figura 1.3 Corte longitudinal de un filtro de acción lenta
Figura 1.4 Filtro de arena de acción lenta de un pequeño sistema de suministro
de agua de uso privado, para una capacidad mínima de 6820 lts.
Figura 1.5 Filtro a presión tipo vertical
Figura 1.6 Filtros domésticos
6
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13
CAPITULO II Aparatos sanitarios
Figura 2.1 Inodoro
Figura 2.2 Inodoro a la “turca” destinado a talleres, locales, oficinas, etc.
Figura 2.3 Sistema de descarga a voluntad
Figura 2.4 Sistema de descarga fija
Figura 2.5 Tanque para inodoros sifónicos
Figura 2.6 Urinarios
Figura 2.7 Bañera empotrada
Figura 2.8 Bañera con revestimiento de cerámica
Figura 2.9 Bañera jacuzzi
Figura 2.10 Instalación de la bañera
Figura 2.11 Lavabo sobre pedestal del mismo material
Figura 2.12 Lavabo sobre ménsulas
Figura 2.13 Lavabo en corte y planta
Figura 2.14 Lavabos colectivos
Figura 2.15 Lavabo colectivo circular
Figura 2.16 Ducha con base “plato”, box y cortina
Figura 2.17 Bidé
Figura 2.18 Lavaplatos
Figura 2.19 Lavadero
Figura 2.20 Agrupación de aparatos sanitarios (urinarios)
14
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CAPITULO III Tuberías, válvulas y accesorios para redes de
alimentación y evacuación
Figura 3.1 Distintos tipos de tuberías
Figura 3.2 Tuberías y conexiones de fierro fundido
Figura 3.3 Conexiones de fierro fundido
Figura 3.4 Elementos de PVC para instalaciones de drenaje
Figura 3.5 Drenaje de limpieza con cambio de dirección de 90°
Figura 3.6 Base de limpieza para un ducto o chimenea
Figura 3.7 Una base para drenaje fijada bajo el nivel del piso o losa con un
bloqueo de concreto
Figura 3.8 Una base para concreto también se puede soportar con elementos
Como soportes colgantes y sujetadores de muro
Figura 3.9 Te con bocina y espiga: a) simple, b) doble
Figura 3.10 Ye con bocina y espiga: a) simple, b) doble
ix
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38
PÁGINA
Figura 3.11 Codos con bocina y espiga: a) de 45° radio normal, b) de 90° radio
largo, c) de 90° radio corto
38
Figura 3.12 Unión de campana y espiga
39
Figura 3.13 Reducido de bocina y espiga
39
Figura 3.14 Unión de rosca en tubería de acero y hierro, detalle de un empalme
39
Figura 3.15 Unión soldada en tubería de cobre, detalle de un empalme
39
Figura 3.16 Accesorios para tubería roscada de pequeño diámetro
40
Figura 3.17 Accesorios para tubería de cobre con bocina y espiga
41
Figura 3.18 Unión de tubería de acero o hierro por medio de platino y pernos,
soluciones diferentes
41
Figura 3.19 Unión especial en tubería de plástico por medio de pieza conectora y
grapas
42
Figura 3.20 Válvulas
44
Figura 3.21 Vista en corte (válvulas)
45
Figura 3.22 Llave de nariz
45
Figura 3.23 Partes de una válvula de globo
46
Figura 3.24 Partes de una válvula de ángulo
46
Figura 3.25 Tipos de válvulas de compuerta
47
Figura 3.26 Partes de una válvula de globo
48
Figura 3.27 Las válvulas de sello solo permiten el flujo de un fluido en una sola
dirección
48
Figura 3.28 Abrazaderas y soportes de tuberías
49
CAPITULO IV
Diseño y cálculo para el suministro de
agua fría y caliente
Figura 4.1 Conexión de la tubería principal de agua
Figura 4.2 Sistema de abastecimiento directo
Figura 4.3 Tanque elevado por alimentación directa
Figura 4.4 Cisterna, equipo de bombeo y tanque elevado
Figura 4.5 Cisterna y equipo de bombeo
Figura 4.6 Sistema mixto
Figura 4.7 Detalle estructural de un tanque elevado
Figura 4.8 Detalle de un tanque elevado
Figura 4.9 Detalle de una cisterna o tanque bajo
Figura 4.10 Tapa sanitaria
Figura 4.11 Instalación de un hidrómetro
Figura 4.12 Intervalo de aire tipo A en una cisterna
Figura 4.13 Intervalo de aire tipo B en una cisterna
Figura 4.14 Intervalo de aire tipo A en lavabos, bañeras o fregaderos
Figura 4.15 Tubería para un bidé
Figura 4.16 Protección secundaria para evitar el contraflujo en una tubería de
suministro común cuando cada nivel tiene un uso distinto
Figura 4.17 Conjunto de válvulas de retención
Figura 4.18 Válvula vacuorreguladora de tipo atmosférico
Figura 4.19 Válvula interceptora de tubos
Figura 4.20 Distancia vertical entre el nivel de desbordamiento de la cisterna y el
punto de conexión con la tubería de suministro
Figura 4.21 Distancia vertical entre el nivel de desbordamiento de la cisterna y el
punto de conexión con la tubería de distribución
Figura 4.22 Una tubería de suministro no se debe conectar con una tubería de
distribución
Figura 4.23 Bomba conectada a una tubería de suministro
Figura 4.24 Sistema directo de suministro de agua caliente
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Figura 4.25 Sistema indirecto de suministro de agua caliente
Figura 4.26 Sistema de calentamiento de agua por energía solar
Figura 4.27 Esquema de calentamiento de agua con gas
Figura 4.28 Detalle para instalación de calentador “Junkers”
Figura 4.29 Calentador de gas “Junkers”
Figura 4.30 Presentación general del programa
Figura 4.31 El menú archivo
Figura 4.32 Ejecución del comando abrir
Figura 4.33 El formulario de información del comando abrir
Figura 4.34 El menú datos generales
Figura 4.35 El menú utilidades
Figura 4.36 El menú imprimir
Figura 4.37 Esquema isométrico numerado
Figura 4.38 Decidiendo el abastecimiento
Figura 4.39 La lista de dotaciones
Figura 4.40 Determinación del uso, del diseño y datos generales del edificio
Figura 4.41 Seleccionando desde la base de datos el material
Figura 4.42 Opción de selección de diámetros
Figura 4.43 Seleccionando desde la base de datos el artefacto sanitario
Figura 4.44 Definiendo la cantidad de artefactos sanitarios
Figura 4.45 Cargando desde la base de datos el accesorio deseado
Figura 4.46 Definiendo la cantidad de accesorios en la línea
Figura 4.47 Estableciendo el tipo de suministro
Figura 4.48 Definiendo el diámetro, la velocidad, el caudal de ingreso
Figura 4.49 Definiendo el tanque
Figura 4.50 Calculando el número de tanques de Hidropresión
Figura 4.51 Calculando el número de tanques de Hidropresión
Figura 4.52 Definiendo la bomba
Figura 4.53 Hallando las perdidas locales
Figura 4.54 Saliendo de las planillas
Figura 4.55 Administrando datos generales
Figura 4.56 Alcantarillado
Figura 4.57 Planilla de ingreso de datos la red de AR
Figura 4.58 Definiendo unidades de descarga hidráulica
Figura 4.59 Seleccionando la función de la tubería
Figura 4.60 Administrando datos de la vivienda
Figura 4.61 Formulario para el despliegue de resultados
Figura 4.62 Tabla de resultados
Figura 4.63 Saliendo de las planillas de diseño de alcantarillado
Figura 4.64 Conversor de unidades
Figura 4.65 Ingresando al menú ayuda
PÁGINA
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CAPITULO V Instalaciones de agua con equipo de bombeo
Figura 5.1 Sistema de bombeo directo a cisternas de agua potable y de
almacenamiento
Figura 5.2 Sistema de enlace a baja altura
Figura 5.3 Sistema autoneumático
Figura 5.4 Cilindro neumático autoneumático
Figura 5.5 Sistema de suministro para 30 niveles
Figura 5.6 Esquema de funcionamiento de una cámara de hidropresión
xi
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133
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134
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PÁGINA
CAPITULO VI Sistemas para incendios
Figura 6.1 Instalación de mangueras contra incendios con equipo de bombeo
Figura 6.2 Instalación de mangueras contra incendios con equipo de bombeo
Figura 6.3 Instalación típica de un sistema de extinción de incendios por
aspersión conectado a la red de distribución
Figura 6.4 Cabeza de un aspersor de ampolla de cuarzoide
Figura 6.5 Sistema contra incendios por medio de aspersores
Figura 6.6 Gráfica para determinar la densidad de irrigación
149
150
152
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CAPITULO VII Sistema de evacuación de aguas residuales
Figura 7.1 Sifonaje inducido
Figura 7.2 Autosifonaje
Figura 7.3 Compresión o contrapresión
Figura 7.4 Atracción capilar
Figura 7.5 Oscilaciones
Figura 7.6 Ejemplo de sistema doble o de dos tuberías
Figura 7.7 Ejemplo de sistema ventilado o de tubería totalmente ventilada
Figura 7.8 Ejemplo de sistema de bajante único y modificado
Figura 7.9 Conjunto de hasta cuatro lavabos
Figura 7.10 Conjunto de hasta cinco lavabos
Figura 7.11 Ejemplo de sistema de bajante ventilado
Figura 7.12 Conexiones en S y P
Figura 7.13 Conexiones en S y P
160
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CAPITULO VIII Captación y eliminación de aguas pluviales
Figura 8.1 Radio hidráulico medio para tuberías
Figura 8.2 Radio hidráulico medio para un canal
Figura 8.3 Captación de aguas pluviales de una cubierta de cuatro aguas
Figura 8.4 Captación de aguas pluviales de una cubierta a dos aguas
Figura 8.5 Salidas de canalón de la cubierta
Figura 8.6 Canalón de lima hoya
Figura 8.7 Canalón de pretil, salida en rampa
Figura 8.8 Salida de pozo de captación
Figura 8.9 Azotea
Figura 8.10 Salida de una azotea
Figura 8.11 Drenaje de estacionamientos y terrenos de juego
189
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192
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CAPITULO X Instalaciones de gas
Figura 10.1 Válvula de regulación a diafragma
Figura 10.2 Detalle de prolongación con caño de polietileno
Figura 10.3 Esquema de montaje de prolongación con caño plástico de
polietileno
Figura 10.4 Llave en caja de vereda
Figura 10.5 Gabinete con medidor individual de baja presión, al frente del edificio
Figura 10.6 Gabinete con medidor, red de media presión con regulador y
prolongación de polietileno al frente del edificio
Figura 10.7 Montaje de regulador al frente del edificio apto para 5 medidores
xii
213
214
215
215
216
217
218
Figura 10.8 Montaje de planta de regulación doble al frente del edificio
Figura 10.9 Prolongación de mas de 32 mm
Figura 10.10 Detalle de protección prolongación en cámara de ladrillos
Figura 10.11 Batería de medidores. Montante ascendente
Figura 10.12 Batería de medidores. Montante descendente
Figura 10.13 Medidor de gas
Figura 10.14 Distancia del nicho del medidor a instalación eléctrica
Figura 10.15 Armario de medidores
Figura 10.16 Local o compartimiento para medidores
Figura 10.17 Montaje de medidores
Figura 10.18 Forma de ejecución de sifones
Figura 10.19 Llave de paso
Figura 10.20 Válvulas de corte en la alimentación de instalaciones de gas
Figura 10.21 Válvulas de compuerta o de globo
Figura 10.22 Elementos de la línea de llenado de tanques estacionarios
Figura 10.23 Parte baja o toma de una línea de llenado
Figura 10.24 Instalación de orificio de tamaño apropiado con regulador de
alimentación de gas
Figura 10.25 Manómetro de tubo en U
Figura 10.26 Regulador de presión del quemador de gas
Figura 10.27 Circulación de gas por cañerías
Figura 10.28 Caída de presión o perdida de carga en cañerías
Figura 10.29 Esquema de instalación de gas natural
Figura 10.30 Esquema de instalación de gas natural
Figura 10.31 Esquema de prolongación domiciliaria
Figura 10.32 Esquema de prolongación domiciliaria
Figura 10.33 Esquema de prolongación domiciliaria
Figura 10.34 Ejemplo a calcular
PÁGINA
218
218
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240
250
252
254
255
256
259
CAPITULO XI Control de incrustaciones y corrosiones en diferentes
tipos de instalaciones
Figura 11.1 Erosión y corrosión de tuberías de cobre
Figura 11.2 Instalación de testigo de corrosión
Figura 11.3 Testigo de corrosión
Figura 11.4 Erosión corrosión de un impelente de bronce para bombas
263
270
271
276
CAPITULO XII Reuso de aguas residuales y pluviales
Figura 12.1 Tanque séptico, lecho de percolación para disposición de aguas
Residuales en el mismo sitio
Figura 12.2 Separador de grasas
Figura 12.3 Esquema de una trampa para grasas
Figura 12.4 Típica zanja de infiltración
Figura 12.5 Detalle de una típica zanja de infiltración
Figura 12.6 Zanjas para nivel freático u horizonte restrictivo de flujo alto
Figura 12.7 Lecho típico de infiltración
Figura 12.8 Pozo típico de percolación
Figura 12.9 Sistemas típicos de montículo
Figura 12.10 Esquema de un sistemas típicos de montículo
Figura 12.11 Filtro intermitente de arena enterrado
Figura 12.12 Filtro intermitente de arena enterrado
Figura 12.13 Filtro intermitente de arena superficial
xiii
279
280
281
283
284
284
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289
289
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293
294
Figura 12.14 Sistema de distribución
Figura 12.15 Laguna típica de evaporación/infiltración
xiv
295
297
INDICE DE TABLAS
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CAPITULO I Suministro de agua
Tabla 1.1 Clasificación del agua
Tabla 1.2 Dureza del agua
Tabla 1.3 Estadística de consumo
5
5
8
CAPITULO IV Diseño y cálculo para el suministro de agua fría y
caliente
Tabla 4.1 Consumo de artefactos sanitarios
Tabla 4.2 Número de inodoros y lavamanos por el número de personas
Tabla 4.3 Cuarto de aseo para varones
Tabla 4.4 Cuarto de aseo para mujeres
Tabla 4.5 Cuarto de aseo para hombres en industrias
Tabla 4.6 Cuarto de aseo para mujeres en industrias
Tabla 4.7 Cuarto de aseo para restaurantes y similares
Tabla 4.8 Cuarto de aseo en escuelas primarias
Tabla 4.9 Cuarto de aseo en residencias estudiantiles y similares
Tabla 4.10 Cuarto de aseo en teatros, auditorios y similares
Tabla 4.11 Cuarto de aseo en servicio para vehículos automotores
Tabla 4.12 Número de artefactos necesarios en las instalaciones sanitarias en
relación con el número de personas que sirven
Tabla 4.13 Factor de ocupación de inmuebles para calcular su capacidad
Tabla 4.14 Diámetro del tubo de rebose
Tabla 4.15 Requisitos para evitar el contraflujo
Tabla 4.16 Dimensiones de los intervalos de aire
Tabla 4.17 Dimensiones de los intervalos de aire en aparatos
Tabla 4.18 Temperaturas de agua para diferentes tipos de uso
Tabla 4.19 Consumo de agua caliente de artefactos sanitarios en L/h según
el tipo de edificio
Tabla 4.20 Capacidades del tanque de almacenamiento
Tabla 4.21 Unidades de gasto para el cálculo de tuberías de distribución
Domiciliaria (artefactos de uso privado)
Tabla 4.22 Formulas procesadas para intervalos indicados
Tabla 4.23 Diámetros indicados
Tabla 4.24 Perdidas de carga localizadas
56
56
57
57
57
57
58
58
59
59
60
60
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74
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85
86
99
100
100
101
CAPITULO V Instalaciones de agua con equipo de bombeo
Tabla 5.1 Elección del tanque de hidropresión
145
CAPITULO VI Sistemas para incendios
Tabla 6.1 Clasificación de riesgo de incendio
Tabla 6.2 Separación de los aspersores
Tabla 6.3 Clasificación de temperaturas de cabezas de aspersores tipo ampolla
Tabla 6.4 Diámetros nominales de los orificios de las cabezas de los aspersores
vi
153
153
153
153
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CAPITULO VII Sistema de evacuación de aguas residuales
Tabla 7.1 Unidades de descarga en los aparatos sanitarios
Tabla 7.2 Unidades de descarga para artefactos no especificados
Tabla 7.3 Número máximo de unidades de descarga que puede ser conectado
a los conductos horizontales de desagüe y a las bajantes
Tabla 7.4 Distancia entre la salida de un sello de agua y el tuvo de ventilación
Tabla 7.5 Diámetro de bajantes de ventilación
Tabla 7.6 Diámetro de los tubos de ventilación en circuito y de los ramales
Terminales de tubos de ventilación individuales
Tabla 7.7 Desagüe en los edificios: ramales horizontales
Tabla 7.8 Dimensiones de cajas de alcantarillado
170
170
172
175
175
176
178
179
CAPITULO VIII Captación y eliminación de aguas pluviales
Tabla 8.1 Recomendaciones para diferentes frecuencias y precipitaciones
Pluviales
Tabla 8.2 Parámetros A, B, C para la ecuación de intensidad
Tabla 8.3 Valores de “m” a partir del diámetro de la tubería
Tabla 8.4 Tamaños de los canalones y tuberías para aguas pluviales
187
188
190
193
CAPITULO IX Conexiones domiciliarias de alcantarillado y
accesorios
Tabla 9.1 Dimensiones de las cámaras de inspección
Tabla 9.2 Números de unidades de descarga que puede ser conectado a
los colectores del edificio
208
208
CAPITULO X Instalaciones de gas
Tabla 10.1 Dimensiones para nichos hasta 10 m3/h
222
Tabla 10.2 Capacidad de los caños en cm3 para distintos diámetros
226
Tabla 10.3 Número de filetes a tallar en tuberías
227
Tabla 10.4 Tamaños para orificios para gas L.P. (al nivel del mar)
235
Tabla 10.5 Orificios para quemadores de gas natural
235
Tabla 10.6 Máxima capacidad de suministro en pies3 de gas por hora de tubo
IPS, conduciendo gas natural de gravedad específica 0.65
237
Tabla 10.7 Longitudes equivalentes de accesorios a rosca, en diámetros
241
Tabla 10.8 Caudal de litros de gas por hora, para cañerías de diferentes diámetros
y longitudes (gas natural, densidad 0.67)
244
Tabla 10.9 Caudal de litros de gas por hora, para cañerías de diferentes diámetros
y longitudes (densidad 1.73)
245
Tabla 10.10 Caudal de litros de gas por hora, para cañerías de diferentes
diámetros y longitudes (gas natural, densidad 1.5)
246
Tabla 10.11 Consumo medio de artefactos domésticos (kcal/h)
247
Tabla 10.12 Poder calorífico de los gases
248
Tabla 10.13 Densidad de los gases
249
Tabla 10.14 Diámetro de prolongaciones para medidores domésticos en mm
(gas natural)
254
Tabla 10.15 Caudal en m3/h para prolongaciones de gas a media presión
257
vii
Tabla 10.16 Valores de “C” para la expresión de Poole
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258
CAPITULO XII Reuso de aguas residuales y pluviales
Tabla 12.1 Características hidráulicas del suelo
Tabla 12.2 Tasas de aplicación de aguas residuales para sistemas de infiltración
Tabla 12.3 Tasas de infiltración de diseño para materiales comunes de relleno
Tabla 12.4 Resultados de oración de filtros intermitentes de arena, enterrados
Con efluente de tanques sépticos
Tabla 12.5 Criterios de diseño para filtros de arena intermitentes superficiales
Tabla 12.6 Criterios de diseño para filtros de arena intermitentes enterrados
Tabla 12.7 Balance hídrico de la laguna de evaporación
viii
281
282
288
291
291
291
298
Introducción
Introducción
Desde el punto de vista del confort las instalaciones que deben tener las casas – habitación,
edificaciones de oficinas y apartamentos, centros comerciales, terminales, aeropuertos y áreas
industriales se encuentran: la calefacción, servicios de electricidad, teléfono, tv – cable y gas. Pero
especialmente los servicios básicos de agua potable y alcantarillado.
Las instalaciones hidráulicas y sanitarias en casas - habitación y edificios se pueden identificar
también con los trabajos que se conocen en forma popular como de “plomería” y que se define
como: “El arte de la instalación en edificios las tuberías. accesorios y otros aparatos para llevar el
suministro de agua y para retirar las aguas con desperdicios y los desechos que lleva el agua”1.
A partir de esta definición, se establece lo que es un sistema de plomería y se dice que un sistema
de instalaciones incluye: los tubos de distribución del suministro de agua, los accesorios y trampas
de los accesorios, el sello, los desperdicios y tubos de ventilación, que incluye drenaje de las
aguas residuales de las edificaciones y el drenaje para aguas de lluvia; todo esto con sus
dispositivos y conexiones dentro de la casa o edificio y con el exterior.
Fuente: CORTESÍA ING°. JUAN C. ROCHA CUADROS
El sistema de agua potable en una casa o edificación se muestra en la anterior figura, este sistema
de suministro alimenta y distribuye el agua potable a los puntos de uso dentro de la edificación.
1
Introducción
Fuente: CORTESÍA ING°. JUAN C. ROCHA CUADROS
Los sistemas de drenaje y de ventilación se instalan para evacuar las aguas de desperdicio de los
distintos artefactos sanitarios y aguas jabonosas de los accesorios de la instalación de plomería
(inodoros., lavabos, fregadero, etc.) y de los aparatos (lavadora de ropa, lavadora de vajilla, etc. ) y
también para proporcionar un medio de circulación de aire dentro de las tuberías de drenaje
sanitario y de ventilación.
Fuente: CORTESÍA ING°. JUAN C. ROCHA CUADROS
2
Introducción
El sistema de drenaje de aguas de lluvia se muestra en la siguiente figura se trata de un sistema
de tubos usados para transportar el agua de lluvia o de otras precipitaciones al alcantarillado o
cualquier otro lugar destinado para esta agua.
Fuente: CORTESÍA ING°. JUAN C. ROCHA CUADROS
3
Capítulo I Suministro de Agua
I
Suministro de Agua
1.1 Cualidades del agua
El agua es un líquido incoloro, inodoro e insípido; compone 88.89 partes de hidrógeno y 11.11
partes de hidrógeno todo esto en peso. A la presión normal hierve a 100° C y 0°C se solidifica
cristalizándose en formas hexagonales. Se evapora a la temperatura ambiente.
El agua es uno de los elementos mas abundantes en la naturaleza, pudiéndose hallar en estado
sólido (hielo, nieve), en estado líquido, estado líquido y en estado gaseoso (vapor de agua de la
atmósfera).
Además de hidrógeno y oxígeno, el agua contiene una proporción variable de determinados
cuerpos tales como: anhídrido carbónico, nitrógeno, cal, potasio, magnesio, ácidos sulfúrico, nítrico
y silicio, óxido de hierro, alúmina, cloruros, bromuros y yoduros de diferentes metales, sales,
materias orgánicas, etc.
Un agua puede considerarse potable (propia para la alimentación humana y sus domésticos),
cuando reúne las siguientes propiedades: ser inodora, fresca, limpia, incolora en poca cantidad y
azulada en grandes masas, de sabor agradable, poseer pocas sustancias extrañas y encerrar
suficiente aire en disolución, cocer bien las verduras en especial las legumbres, disolver fácilmente
el jabón formando espuma, estar comprendida entre los 5 y 16°C, pues a menos de 5°C es fría y
desagradable, y por encima de los 16°C es tibia y nauseabunda, además para el agua de bebida el
color debe estar eliminado casi por completo, siendo imperfecta la planta de tratamiento que no
consiga dejar el agua por debajo de 5 mg/l (método platino-cobalto, 1mg de platino por litro).
El exceso de sales hace del agua impropia para el uso doméstico, disuelve mal el jabón y no
cuecen bien las legumbres, este tipo de aguas son llamadas aguas duras.
1.2 Abastecimientos de agua ó fuentes de agua
El agua de lluvia en general es blanda y ligeramente ácida debido a la absorción de bióxido de
carbono (CO2) al entrar en contacto con la atmósfera. Ahora bien el agua que este presente en la
tierra incluyendo la atmósfera, esta regido por lo que se ha venido a llamar ciclo hidrológico.
Al caer en ciénagas con materia vegetal, el agua disuelve más CO2 y se vuelve claramente ácida,
aunque dicha acidez sigue siendo débil. Este agua disuelve el plomo y por eso se denomina
plumbosolvente. Debido a que los efectos del envenenamiento por plomo son acumulativos y muy
dañinos para la salud, el agua jamás debe ser transportada en tubería de plomo.
A continuación mencionaremos las fuentes de agua mas comunes de abastecimiento las cuales,
claro está , ameritan mayor profundidad en su estudio antes de su uso como tal, en la tabla 1.1 se
describe la clasificación según su proveniencia.
5
Capítulo I Suministro de Agua
Tabla 1.1 CLASIFICACIÓN DEL AGUA
POTABLE
1 Agua de manantial
2 Agua de pozos poco profundos
3 Agua superficial
Muy aceptable al
paladar
4 Agua de lluvia almacenada
SOSPECHOSA 5 Agua superficial de terrenos
cultivados
PELIGROSA
Moderadamente
aceptable al paladar
6 Agua de río que tiene acceso el
drenaje
7 Agua de pozos poco profundos
Aceptable al paladar
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL” ,1998
1.2.1 Pozos poco profundos
El agua de pozos poco profundos se obtiene de fuentes existentes en los estratos acuíferos
superiores de la tierra. Este agua debe tratarse con reserva, ya que puede contaminarse debido a
drenajes o pozos negros con fugas ó fuentes de contaminación que en muchas veces es generada
por el mismo hombre, de este último mencionaremos mas adelante.
1.2.2 Pozos profundos
Son fuentes situadas abajo de los primeros estratos impermeables. Mientras que el pozo o el pozo
de sondeo impida el ingreso de agua del subsuelo, casi siempre es posible considerar que el agua
es potable.
Si el agua pasa a través de estratos que contienen carbonato de calcio o magnesio, parte de estas
sales se disuelve en el agua, dependiendo de la cantidad de bióxido de carbono presente en la
misma. En este caso se considera que el agua es temporalmente dura; esta dureza se elimina al
hervir el agua, pero produce formación de incrustaciones en tuberías de agua caliente y
calentadores, pero para lo cual hay controles y tratamientos.
Si el agua atraviesa estratos que contienen sulfato de calcio, cloruro de calcio o cloruro de
magnesio, cierta cantidad de estas sales se disuelve en el agua sin que haya bióxido de carbono.
Este tipo de dureza no se elimina al hervir el agua y se denomina dureza permanente. No produce
formación de incrustaciones en tuberías y calentadores, aunque puede provocar corrosión.
Casi todas las aguas presentan dureza temporal y permanente. En la tabla 1.2 se presenta la
clasificación generalmente aceptada de dureza.
Tabla 1.2 DUREZA DEL AGUA
TIPO DE AGUA
Blanda
Moderadamente blanda
Ligeramente blanda
Moderadamente dura
Dura
Muy dura
DUREZA EN PARTES
POR MILLÓN
0-50
50-100
100-150
150-200
200-300
más de 300
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL” ,1998
6
Capítulo I Suministro de Agua
1.2.3 Manantiales intermitentes ó terrestres
Debido a que en este caso el agua se obtiene de la misma fuente que el agua de pozos poco
profundos, debe tratarse con la misma reserva, para este tipo de fuente se tomarán decisiones
respecto a los demás componentes de la obra.
Para este tipo de fuente las obras han sido desarrolladas sobre la base de estudios hidráulicos,
principalmente en aquellos aplicados a cursos de agua con transporte de sedimentos. Cabe
mencionar que es usual la derivación directa de los volúmenes de agua y conducirlos mediante
canales, galerías y tuberías, para atender la demanda que se presenta en el sistema de recepción,
en nuestro caso: agua potable.
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”,1998
Figura 1.1 Fuentes de suministro de agua
1.2.4 Ríos y lagos
Se forman principalmente por la captación de agua superficial y del subsuelo.
El agua de los lagos proveniente de las tierras altas es blanda y suele ser potable.
El agua de ríos es blanda y generalmente turbia, especialmente después de una tormenta; puede
volverse insalubre por descargas de fabricas y de aguas negras.
Las obras de toma para este tipo de tipo de fuente tienen por objeto desviar las aguas que
escurren sobre la solera hacia el mismo sistema de conducción.
Considerando al río como parte del sistema ecológico la obra de toma se constituirá en un
obstáculo para el libre escurrimiento del agua o en una intervención sobre un medio natural, que
dará lugar a modificaciones del estado de equilibrio.
7
Capítulo I Suministro de Agua
Para la toma, el curso natural es un medio que satisfacerá las necesidades de agua del sistema
receptor. El primer concepto se limita únicamente a la naturaleza y sus leyes el segundo presenta
al hombre y sus objetivos.
Esto significa, que la utilización del agua a través de la obra toma tendrá consecuencias sobre el
curso natural en cuanto a su morfología, régimen de escurrimiento y sobre el área de influencia en
cuanto al equilibrio de sus suelos, nivel de aguas subterráneas, etc. Por lo tanto, es necesario
tener conocimiento previo de las características y condiciones que ofrece el río, quebrada o lago
que se piensa aprovechar.
1.2.5 Red de agua potable
Es el suministro de agua potable a los puntos de consumo (aparatos sanitarios) directamente por
la presión de la red pública, este tipo de sistema tiene ventajas y desventajas; las ventajas: es
económico por que evita la contaminación del abastecimiento interno, las desventajas: se puede
quedar sin el servicio, cuando el suministro es cortado.
1.3 Fuentes de contaminación
La actividad continua del hombre sobre el medio ambiente, es el elemento fundamental que origina
la contaminación, tal como se ha señalado, aunque el tipo de actividad determinará la forma de
contaminación, el tipo de elementos contaminantes y la persistencia de su acción. Partiendo de lo
propuesto por varios autores, las fuentes de contaminación se pueden clasificar, según el tipo de
actividad humana, agrupándolas como sigue:
•
Contaminación por la vida del hombre en comunidad.
•
Contaminación ocasionada por actividades agrícolas (pesticidas, abonos y otros
contaminantes).
•
Contaminación causada por actividades pecuarias.
•
Contaminación originada por la extracción, procesamiento y distribución de
hidrocarburos.
•
Contaminación producida por actividades mineras.
•
Contaminación ocasionada por actividades industriales.
1.4 Evacuación de las aguas residuales
El principio básico para el diseño de un sistema de evacuación, es lograr un servicio eficiente,
seguro y económico, maximizando los aspectos técnicos y minimizando los costos. En los países
en desarrollo como el nuestro, la premisa de la optimización debe merecer la mayor atención al
efectuar el planeamiento del diseño de un sistema de evacuación, debido a que en este tipo de
proyectos se maneja por una parte, aspectos relacionados con las mejoras de la salud poblacional
y por otra, aspectos de tipo económico que generan gravámenes a la economía familiar.
Bajo las anteriores consideraciones y tomando en cuenta la metodología más adecuada en el
proceso de diseño de un sistema de evacuación, se considerarán los levantamientos de datos y
elementos básicos siguientes: estudios de tuberías verticales y horizontales, que permiten
8
Capítulo I Suministro de Agua
transportar las aguas residuales de los niveles superiores hasta el sistema de colector de la
edificación.
1.5 Estadística de consumo
La estadística de consumo se deberá a un estudio de densidad de población para reflejar su
distribución de manera zonificada, la densidad actual y la máxima densidad esperada. Según la
Norma Técnica para Sistemas de Alcantarillado de Aguas Residuales NB 688 la dotación media
diaria es como sigue en la tabla 1.3
Tabla 1.3
DOTACIÓN MEDIA (l/hab/día)
ZONAS
ALTIPLÁNICA
DE LOS VALLES
DE LOS LLANOS
POBLACIÓN
Hasta
500
hab
De 500
a
2000
De 2000
A
5000
De 5000
A
20000
De 2000
a
100000
Mas de
100000
hab
30-50
50-70
70-90
30-70
50-90
70-100
50-80
70-100
90-120
80-100
100-140
120-180
100-150
150-200
200-250
150-250
200-300
250-350
Fuente: NB 688, 2001
1.6 Características físico - químico del agua
Las características físicas son en muchos casos relativamente fáciles de medir, algunas de las
cuales se las puede observar fácilmente, a continuación dichas características:
1. Temperatura. Básicamente importante por su efecto en otras propiedades, por ejemplo,
aceleración de reacciones químicas, reducción en la solubilidad de los gases, intensificación de
sabores y olores, etc.
2. Sabor y olor. Debido a las impurezas disueltas, frecuentemente de naturaleza orgánica, por
ejemplo, fenoles y clorofenoles. Son propiedades subjetivas qué son difíciles de medir.
3. Color. Aun el agua pura no es incolora; tiene un tinte azul verdoso pálido en grandes
volúmenes. Es necesario diferenciar entre el color verdadero debido al material en solución y el
color aparente debido a la materia suspendida. El color amarillo natural en el agua de las
cuencas altas se debe a ácidos orgánicos que no son de ninguna manera dañinos y que son
similares al ácido tánico del té. Sin embargo, los consumidores rechazan el agua cuando está
muy coloreada por razones estéticas y para ciertos usos industriales puede ser inaceptable,
por ejemplo, la producción de papel artístico de alta calidad.
4. Temperatura. Básicamente importante por su efecto en otras propiedades, por ejemplo,
aceleración de reacciones químicas, reducción en la solubilidad de los gases, intensificación de
sabores y olores, etc.
5. Sabor y olor. Debido a las impurezas disueltas, frecuentemente de naturaleza orgánica, por
ejemplo, fenoles y clorofenoles. Son propiedades subjetivas qué son difíciles de medir.
9
Capítulo I Suministro de Agua
6. Color. Aun el agua pura no es incolora; tiene un tinte azul verdoso pálido en grandes
volúmenes. Es necesario diferenciar entre el color verdadero debido al material en solución y el
color aparente debido a la materia suspendida. El color amarillo natural en el agua de las
cuencas altas se debe a ácidos orgánicos que no son de ninguna manera dañinos y que son
similares al ácido tánico del té. Sin embargo, los consumidores rechazan el agua cuando está
muy coloreada por razones estéticas y para ciertos usos industriales puede ser inaceptable,
por ejemplo, la producción de papel artístico de alta calidad.
7. Turbidez. La presencia de sólidos coloidales le da al líquido una apariencia nebulosa que es
poco atractiva y puede ser dañina. La turbiedad en el agua pueden causarla partículas de
arcilla y limo, descargas de agua residual, desechos industriales o a la presencia de
numerosos microorganismos.
8. Sólidos. Éstos pueden estar presentes en suspensión, en solución o ambos y se dividen en
materia orgánica y materia inorgánica Los sólidos disueltos totales (SDT) se deben a
materiales solubles, mientras que los sólidos en suspensión (SS) son partículas discretas que
se pueden medir al filtrar una muestra a través de un papel fino. Los sólidos sedimentables son
aquellos removidos en un procedimiento estándar de sedimentación con el uso de un cilindro
de 1 litro. Se determinan como la diferencia entre los SS en el sobrenadante y los SS originales
en la muestra.
9. Conductividad eléctrica (K). La conductividad de una solución depende de la cantidad de sales
disueltas presentes y para soluciones diluidas es aproximadamente proporcional al contenido
de SDT.
En cuanto a las características químicas tienden a ser más específicas en su naturaleza que
algunos de los parámetros físicos y por eso son más útiles para evaluar las propiedades de una
muestra de inmediato.
En este punto es conveniente establecer algunas definiciones químicas básicas:
1. pH. La intensidad de acidez o alcalinidad se mide en la escala de pH, que en realidad mide la
concentración de iones de hidrógeno presentes.
2. Potencial oxido - reducción. En cualquier sistema que experimenta oxidación hay un cambio
continuo entre los materiales en la forma reducida y aquellos en la forma oxidada.
3. Alcalinidad. Es debida a la presencia de bicarbonato HCO3, carbonato CO3=, o hidróxido OH.
La mayoría de la alcalinidad natural en las aguas la causa el HCO3 producido por la acción del
agua subterránea en piedra caliza o yeso: La alcalinidad es útil en el agua natural y en las
aguas residuales porque proporciona un amortiguamiento para resistir los cambios en el pH.
Normalmente se divide en alcalinidad cáustica, por encima del pH 8.2 y alcalinidad total, por
encima del pH 4.5. La alcalinidad puede existir hasta un pH de 4.5 debido a que el HCO3 no
se neutraliza completamente sino hasta que se alcanza este pH. La cantidad de alcalinidad
presente se expresa en términos de CaCO3.
4. Acidez. La mayoría de las aguas naturales y el agua residual doméstica son amortiguadas por
un sistema de CO2 - HCO3. El ácido carbónico H2CO3 no se neutraliza totalmente hasta un pH
de 8.2 y no disminuye el pH por debajo de 4.5. Así, la acidez del CO2 ocurre dentro de un pH
de 8.2 a 4.5, la acidez mineral (casi siempre debida a desechos industriales) se presenta por
debajo de un pH de 4.5. La acidez se expresa en términos de CaCO3.
5. Dureza. Es la propiedad del agua que evita que el jabón haga espuma y produce
incrustaciones en los sistemas de agua caliente. Es debida principalmente a los iones
metálicos Ca++ y Mg++ aunque también son responsables Fe++ y Sr++. No representa riesgo
para la salud, pero las desventajas económicas del agua dura incluyen un consumo excesivo
de jabón y costos más altos de combustible. La dureza se expresa en términos de CaCO3.
10
Capítulo I Suministro de Agua
6. Demanda de oxígeno. Los compuestos orgánicos por lo regular son inestables y pueden
oxidarse biológica o químicamente para obtener productos finales estables, relativamente
inertes, tales como C02, N03, H20. La indicación del contenido orgánico de un desecho se
obtiene al medir la cantidad de que se requiere para su estabilización.
a) Demanda bioquímica de oxígeno (DBO). Mide la cantidad de oxigeno que requieren los
microorganismos mientras descomponen la materia orgánica.
b) Valor de permanganato (VP). Es la oxidación química que usa una
permanganato de potasio.
solución de
c) Demanda química de oxígeno (DQO). La oxidación química que usa una mezcla
hirviendo de dicromato de potasio y ácido sulfúrico concentrado.
7. Cloruro. Responsable por el sabor salobre en el agua, es un indicador de posible
contaminación del agua residual debido al contenido de cloruro de la orina. El sabor del Cl se
hace presente con 250-500 mg/l, aunque una concentración hasta de 1500 mg/l es poco
probable que sea dañina para consumidores en buen estado de salud.
Las aguas residuales industriales tienen también otras características químicas especializadas
que se pueden evaluar, por ejemplo, la presencia de metales tóxicos, cianuro, fenoles, grasas
y aceites, etcétera.
1.7 Esterilización del agua
A fin de obtener grandes cantidades de agua para consumo humano se requiere la esterilización
para eliminar las bacterias dañinas.
El cloro, debido a su gran eficiencia cuando se usa en cantidades pequeñas, es el reactivo mas
común para esterilizar el agua. Su acción germicida en pequeñas dosis se debe a la destrucción de
enzimas necesarias para la existencia de microorganismos. También posee considerable poder
oxidante, lo que favorece la destrucción de materia orgánica. La dosis de cloro está regulada
estrictamente, de modo que haya suficiente cantidad para exterminar cualquier bacteria presente
sin que el agua adquiera un sabor desagradable.
El cloro se almacena en forma de gas en cilindros de acero desde los cuales se inyecta al agua
mediante equipo automático. En la figura 1.2 se muestran detalles de una planta de cloración que
inyecta automáticamente la cantidad correcta de cloro a una tubería principal de agua.
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL” ,1998
Fig. 1.2 Esquema de una planta de cloración
11
Capítulo I Suministro de Agua
1.8 Ablandamiento del agua
Las aguas duras no son adecuadas para instalaciones domésticas porque para producir espuma
se requiere más jabón que cuando se usa agua blanda.
El término "dureza" se refiere a la dificultad de obtener espuma con jabón.
El agua de dureza permanente puede ablandarse con carbonato de sodio, que produce la
precipitación del carbonato de calcio, dejando una solución de sulfato de sodio soluble.
El agua temporalmente dura se ablanda usando cal apagada, que absorbe el bióxido de carbono
del bicarbonato presente en el agua y provoca la precipitación de carbonato insoluble y la eliminación de la dureza temporal. La cal apagada se usa junto con carbonato de sodio en lo que se
denomina método de ablandamiento del agua por el proceso cal - sosa.
1.9 Otras impurezas
El amoniaco albuminoide indica la existencia de materia orgánica sin descomponer y proporciona
al agua un sabor y olor desagradables. Los nitritos constituyen un peligro especial, ya que indican
la presencia de contaminación orgánica. En el proceso de oxidación de la materia orgánica, los
nitritos representan la etapa de transición entre amoniaco y nitratos.
Los nitratos significan contaminación pasada y su presencia sin nitritos indica que la materia
orgánica se ha oxidado por completo.
En determinadas cuentas la calidad del agua para consumo humano debe estar libre de bacterias
dañinas y materia en suspensión; debe ser incolora, de sabor agradable y, por razones de salud,
moderadamente dura.
1.10
Filtración del agua
El objetivo básico de la filtración es separar las partículas y microorganismos objetables, que no
han quedado retenidos en los procesos de coagulación y sedimentación. En consecuencia el
trabajo que los filtros desempeñan, depende directamente de la mayor o menor eficiencia de los
procesos preparatorios.
Aquí describiremos tres tipo de filtración: filtros de arena de acción lenta, filtros a presión y filtros
domésticos.
1.10.1 Filtros de arena de acción lenta
La forma más simple de filtro es aquélla en que el agua pasa por electo de la fuerza de gravedad a
través de capas de arena y grava (véase la figura 1.3). Cuando el filtro se usa por primera vez,
actúa como un colador al retirar la materia suspendida, pero sin eliminar las bacterias dañinas. Sin
embargo, con el tiempo se forma materia coloidal en los intersticios de los granos de arena.
Esta película gelatinosa impide el paso de bacterias dañinas, pero gradualmente reduce el paso de
agua hasta un punto en que se vuelve necesario retirar los sedimentos acumulados. En el proceso
se elimina cierta cantidad de arena, por lo que es indispensable colocar más.
12
Capítulo I Suministro de Agua
En la figura 1.4 se muestran un filtro y una cisterna de almacenamiento idóneos para un sistema
de abastecimiento de agua pequeño y de uso privado.
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL” ,1998
Fig.1.3 Corte longitudinal de un filtro de acción lenta.
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL” ,1998
Fig. 1.4 Filtro de arena de acción lenta de un pequeño sistema de suministro de agua de uso
privado, para una capacidad mínima de 6820 lts.
1.10.2 Filtros a presión
Se componen de cilindros de acero con el fondo lleno de grava y el resto de arena (véase la figura
1.5). El agua entra por la parte superior y es captada en una placa perforada en el fondo, la cual
cuenta con un tubo de salida. El principio de operación es el mismo que el filtro por gravedad o de
arena de acción lenta, pero como el agua que entra lo hace a presión, el proceso de filtración es
mucho más rápido. La eficiencia del filtro aumenta al agregar una pequeña dosis de sulfato de
aluminio al agua de entrada, el cual forma una película gelatinosa en la parte superior de la arena.
La arena es limpiada por corrientes de agua limpia y lavada con aíre comprimido.
El cilindro puede medir hasta 2.7 m de diámetro y la razón de filtración puede alcanzar hasta 12 m3
por m2 de superficie horizontal por hora.
13
Capítulo I Suministro de Agua
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL” ,1998
Fig. 1.5 Filtro a presión de tipo vertical
1.10.3 Filtros domésticos
El filtro consta de un cilindro de porcelana porosa sin vitrificar (o granalla de carbónactivado) a
través del cual fluye el agua por filtrar. El filtro se limpia periódicamente con agua hirviendo y se
impregna con una solución de nitrato de plata, que tiene un efecto esterilizador sobre el agua. Para
pasar volúmenes mayores de agua es posible obtener filtros en baterías contenidas en un cilindro.
Los tipos que se muestran en la figura 1.6 se pueden conectar a cualquier grifo de salida de agua
potable.
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL” ,1998
Fig. 1.6 Filtros domésticos.
14
Capítulo II Aparatos Sanitarios
II
Aparatos sanitarios
2.1 Introducción
Se denominan aparatos o muebles sanitarios a los equipos que se utilizan para la realización de
funciones higiénicas mediante el uso del agua. Estos cumplen diferentes funciones a partir de las
cuales se ha realizado la siguiente clasificación.
Dicha clasificación no comprende equipos especializados, como por ejemplo para uso médico,
peluquerías y barberías, u otros, sino aquellos utilizados fundamentalmente en viviendas y
espacios sanitarios.
No obstante lo anterior, en el desarrollo del tema se hará referencia a las nuevas tendencias en el
desarrollo de aparatos sanitarios, tanto de uso general como algunos especializados.
2.2 Aparatos sanitarios
Según su clasificación los aparatos sanitarios se clasifican en:
PLANTA
CORTE
8
6
7
5
1
4
3
2
1. INODOROS
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Fig. 2.1 Inodoro.
La búsqueda de idoneidad fisiológica ha logrado un gran desarrollo y perfección en su
funcionamiento, unido a la búsqueda de reducciones en el consumo de agua. Todos los que
se producen actualmente tienen la sifa incorporada al aparato.
Según el gráfico se puede señalar las siguientes partes:
1. Orificio de entrada
15
Capítulo II Aparatos Sanitarios
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Partes para la fijación y soporte del aparato
Orificio de descarga Ø 4”
Sifón
Anillo de distribución de agua de limpieza
Superficie de asiento
Tanque
Palanca de desalojo
El retrete denominado “a la turca” figura 2.2, consiste simplemente en una placa de fundición
esmaltada o de loza, que lleva un orificio de 15 a 20 centímetros de diámetro y dos siluetas en
forma de plantillas estriadas, para no resbalar, sobre las que se apoyan los pies. La placa
recibe una cierta inclinación hacia dicho orificio para asegurarse la evacuación de orines.
Estos retretes se destinan solamente a talleres, cuarteles, oficinas, almacenes, etc., y sobre
todo a evacuatorios públicos.
El depósito de descarga de los retretes puede ser de cisterna alta o sifónico, en que el
depósito se halla situado al nivel de la parte superior de la taza.
Fuente: INSTALACIONES SANITARIAS EN VIVIENDAS “ORTEGA JOSE”, 1998
Fig. 2.2 Inodoro a la “turca” destinado a talleres, locales, oficinas, etc.(unidades en mm).
El funcionamiento de los tanques es como sigue: en ambos sistemas figuras 2.3 y 2.4, él
deposito esta provisto de una válvula de cierre automático S, conectada con un flotador F, el
cual cierra la entrada del agua al llegar ésta a un cierto nivel. En el de descarga a voluntad
figura 2.3, al tirar de la cadena C, se levanta la palanca P y ésta obliga a la válvula M a
ascender, dando lugar a la salida del agua, pero ésta cesa de salir en cuanto se deja caer
dicha válvula. En el de descarga fija, figura 2.4, al accionar la cadena C, la palanca P hace
que se eleve la campana B cerrándose el sifón H y verificándose la descarga total de la
cisterna. La capacidad normal de estos depósitos es de unos 8 litros. Para que haya suficiente
presión, la altura del depósito de descarga sobre el nivel de la taza, no debe ser inferior a 2
metros. El tubo de salida del agua no ha de presentar ángulos para que no ocasionen
pérdidas de carga.
Fuente: INSTALACIONES SANITARIAS EN VIVIENDAS “ORTEGA JOSE” , 1998
Fig. 2.3 Sistema de descarga a voluntad.
Fig. 2.4 Sistema de descarga fija.
16
Capítulo II Aparatos Sanitarios
Los depósitos sifónicos son más silenciosos y de aspecto más agradable que los
anteriormente descritos, teniendo un mayor consumo de agua, pues la falta de presión se
compensa con el mayor volumen de aquélla; su capacidad es de unos 15 litros.
El funcionamiento de estos de pósitos es como sigue figura 2.5; cuando se maniobra la
palanca P, la bola G sube y permanece levantada por la presión del agua hacia arriba. Por C
empieza a salir el agua del depósito y al mismo tiempo va descendiendo el flotador F, con lo
cual se abre la válvula V y de nuevo penetra agua por E procedente del tubo de alimentación
R. Al bajar el nivel del agua en el depósito, la bola G comienza a descender también hasta
que, a causa de la aspiración producida por el líquido al salir se encaja en C, con lo que se
cierra el paso del agua terminando, por consiguiente, la descarga. El depósito continúa
llenándose hasta que el flotador F obtura la entrada del agua por medio de V, al llegar al
máximo nivel.
A través del tubito T, entra en el conducto A un pequeño volumen de agua, cuya misión es
reconstruir el cierre hidráulico del sifón que ha quedado vacío por autosifonamiento al
originarse la descarga.
Fuente: INSTALACIONES SANITARIAS EN VIVIENDAS “ORTEGA JOSE” , 1998
Fig. 2.5 Tanque para inodoros sifónicos.
2.
URINARIOS
Los urinarios o mingitorios están destinados exclusivamente a servicios higiénicos masculinos.
Se distinguen dos tipos: el de taza o cubeta figura 2.6 izquierda y el de placa vertical figura
2.6 derecha, fabricándose ambos en todos los materiales que se menciona en lo posterior.
Los urinarios de taza tienen su cara posterior plana a fin de poderlos fijar en la pared, y la
interior dirigida hacia delante y hacia arriba, presentando un saliente o pico para recoger mejor
los orines. En la parte superior se halla el tubo de descarga, que permite mediante un
pulsador que caiga el agua dentro de la taza y guiada por su reborde bañe la superficie interior
de la misma. En la parte inferior está el tubo de desagüe. Estos urinarios son los que suelen
emplearse en las viviendas; los de placa vertical se adoptan, generalmente, en evacuatorios
públicos.
El agua se vierte en los urinarios de placa vertical a través de tubos perforados, en forma de
lluvia que escurre sobre las superficies mojadas por la orina, o por la descarga de depósitos
automáticos, sistema preferible por resultar más económico y al propio tiempo de acción más
enérgica. La evacuación se verifica a lo largo de regueras situadas en el pavimento, delante
17
Capítulo II Aparatos Sanitarios
de las placas.
Fuente: INSTALACIONES SANITARIAS EN VIVIENDAS “ORTEGA JOSE” , 1998
Fig. 2.6 Urinarios.
3. BAÑERAS
Las bañeras pueden ser: normales con patas, rectangulares para revestir con azulejos y las
que no necesitan de este revestimiento por tener el paramento exterior vertical del mismo
material de la bañera.
Se construyen en fundición esmaltada o gres aporcelanado. Suelen llevar conectada una
ducha de brazo fijo o flexible. Las bañeras disponen de un grifo para agua fría y otro para
agua caliente; si hay ducha acoplada existen dos grifos para la bañera y otros dos para la
ducha. A veces, se instalan dos grifos solamente y un transfusor para enviar el agua a la
bañera o hacia la ducha. Otro dispositivo colocado frecuentemente, es el hidromezclador, que
permite usar agua fría, caliente o bien una mezcla de ambas consiguiendo la temperatura
deseada.
Fuente: CORTESÍA MOTEL “STATUS”
Fig. 2.7 Bañera empotrada.
Fig. 2.8 Bañera con revestimiento de cerámica.
18
Capítulo II Aparatos Sanitarios
Fuente: CORTESÍA MOTEL “PARADISE”
Fig. 2.9 Bañera jacuzzi.
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL” , 1998
Fig. 2.10 Instalación de la bañera.
4. LAVABOS
Los lavabos se fabrican, generalmente, en loza y porcelana vitrificada, pudiendo ser por su
forma, rectangulares, que son los más corrientes; semicirculares, ovales, etc. Pueden estar
apoyados sobre un pedestal del mismo material que el lavabo figura 2.11, sobre ménsulas
figura 2.12. Estos lavabos están situados a una altura de 0.70 a 0.80 metros sobre el nivel del
pavimento.
Fuente: CORTESIÁ DE “JEISS”
Fig. 2.11 Lavabo sobre pedestal del mismo material.
19
Capítulo II Aparatos Sanitarios
Fuente: CORTESÍA DE “CAVERO CONSTRUCCIONES”
Fig. 2.12 Lavabos sobre ménsulas
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL” , 1998
Fig. 2.13 Lavabo en corte y planta
En fábricas, cuarteles, escuelas, etc., tienen aplicación los lavabos colectivos figura 2.14
utilizables por varias personas a la vez. Se construyen en fundición esmaltada, gres o loza,
poseyendo un solo desagüe. Cuando se quiere aprovechar espacio; se adoptan los lavabos
colectivos circulares figura 2.15 de fundición esmaltada o gres aporcelanado. Están provistos
de seis grifos y un sólo desagüe.
20
Capítulo II Aparatos Sanitarios
Los lavabos pueden tener dos grifos: uno para agua fría y otro para agua caliente, o dos grifos
y un solo caño para mezclarlas. Para evitar un excesivo consumo de agua, en muchas
ocasiones se procede a la instalación de grifos de cierre automático, que funciona mientras la
mano hace presión sobre la palanca. Como el cierre en estos grifos se produce
instantáneamente, no se pueden impedir los golpes de ariete.
Fuente: INSTALACIONES SANITARIAS EN VIVIENDAS “ORTEGA JOSE”, 1998
Fig. 2.14 Lavabos colectivos
Fuente: INSTALACIONES SANITARIAS EN VIVIENDAS “ORTEGA JOSE” , 1998
Fig. 2.15 Lavabo colectivo circular
5. DUCHAS
Las duchas pueden montarse sobre la bañera o sobre un “plato” dispuesto en el suelo con
objeto de recoger el agua vertida figura 2.16. Este plato, habitualmente, es de forma cuadrada,
de fundición esmaltada o gres aporcelanado y con dimensiones que oscilan entre 70 y 80
centímetros de lado y una altura de 20 a 30 centímetros. El sitio ocupado por la persona debe
estar rodeado de una cortina para impedir que el agua caiga fuera de la bañera o del recipiente
21
Capítulo II Aparatos Sanitarios
citado.
En las duchas aisladas, la grifería es idéntica a la de las duchas conectadas con las bañeras, o
sea, un grifo para agua fría, otro para el agua caliente y un mezclador. Por otro lado también
esta permitido la conexión de duchas eléctricas, muy utilizadas en nuestro medio, claro esta
con la supervisión de un entendido en conexiones eléctricas, pues una mala conexión
resultaría peligrosa, llevando al usuario a la electrocución.
Fuente: CORTESÍA DE “CAVERO CONSTRUCCIONES”
Fig. 2.16 Ducha con base “plato” ,box y cortina
6. BIDES.
Estos aparatos sanitarios figura 2.17 se destinan tanto para la higiene íntima masculina como
para la femenina. Se fabrican en loza y porcelana vitrificada y se diferencian según posean o
no, ducha vaginal.
La alimentación de agua se efectúa por el interior del borde y también por la ducha que tiene la
cubeta en el fondo, esto en los modelos de lujo. En los corrientes, la entrada del agua se
realiza exclusivamente por el borde.
Los bidés pueden llevar dos grifos (uno para agua fría y otro para agua caliente) y un
transfusor que permite dirigir el agua al reborde o a la ducha vaginal, o bien cuatro grifos (dos
fría y caliente para la entrada del agua por el borde y otros dos fría y caliente para la ducha).
7. LAVAPLATOS
Los lavaplatos se utilizan para el lavado de la vajilla, pudiendo ser de una o dos cubetas
figuras 2.18; se instalan, por lo general, empotrados en el poyo de la cocina. Los materiales
empleados en su fabricación son: mármol, granito, gres, porcelana vitrificada, fundición esmaltada y gres aporcelanado; también se construyen con ladrillos y hormigón, revistiéndose
interiormente con azulejos.
22
Capítulo II Aparatos Sanitarios
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL” , 1998
Fig. 2.17 Bidé.
Fuente: CORTESÍA DE “CAVERO CONSTRUCCIONES”
Fig. 2.18 Lavaplatos.
El fondo de los lavaplatos tendrá una ligera pendiente hacia el desagüe, el cual irá provisto de
una rejilla para impedir el paso de las partículas que puedan provocar obstrucciones. Los
lavaplatos están equipados con un escurreplatos estriado dispuesto con cierta inclinación, a
fin de que el agua procedente del lavado de la vajilla vaya a parar a aquéllos. El escurreplatos
23
Capítulo II Aparatos Sanitarios
es, corrientemente, del mismo material que el fregadero.
La grifería se compone de dos grifos: uno para agua fría y otro para agua caliente. Si el
fregadero es de dos cubetas, una disposición muy practica consiste en colocar dos grifos de
mezcla y un caño giratorio que enviará el agua a una u otra cubeta.
8. LAVANDERÍA
La lavandería o se usa para la limpieza de la ropa. Su forma es la de un recipiente rectangular
que lleva en su parte superior un plano inclinado con estrías, sobre el que se frota y golpea la
ropa al lavarla. Los lavaderos se fabrican en mármol, hormigón armado, etc. Sus dimensiones
varían desde 0.70 a 1.80 metros de longitud por 0.60 a 0.90 metros de anchura y una
profundidad de 0.40 a 0.60 metros figura 2.19.
Antiguamente, las lavanderías se ubicaban en las azoteas y terrazas de las casas de vecindad,
en una vecindad se construía de piedra y eran utilizados por los vecinos correlativamente en
un día determinado de la semana. En la actualidad se instalan las lavanderías unifamiliares, o
sea, que cada vivienda posee su lavandería, el cual se dispone en el lugar más ventilado de
aquélla, por regla general, el patio, callejones.
Fuente: CORTESÍA INGO. ESCALERA
Fig. 2.19 Lavandería.
9. AGRUPACIÓN DE APARATOS SANITARIOS.
Si los urinarios son de taza, han de colocarse a un metro de altura sobre el suelo y también
separados mediante dichos tabiquillos figura 2.20. Cada urinario llevará un sifón.
Una batería de retretes consta de varias tazas, generalmente, alineadas, que desaguan en un
mismo tubo colector dispuesto con cierta pendiente. Cada taza debe ir dotada de su
correspondiente depósito de descarga y el conducto de ventilación establecido en el sifón.
También los lavabos pueden ir montados en batería, teniéndose que adoptar las mismas
precauciones que en las instalaciones anteriores, o sea, que cada aparato estará provisto de
un sifón con su respectiva tubería de ventilación. Todos los lavabos desaguan en una sola
tubería colectora
Las duchas pueden instalarse en grupo con las mismas disposiciones que las baterías de
aparatos sanitarios antes mencionadas.
Todas estas agrupaciones de aparatos sanitarios, se aplican en edificios de carácter público
(talleres, cuarteles, fábricas, evacuaciones, colegios, etcétera).
24
Capítulo II Aparatos Sanitarios
Fuente: CORTESÍA BAR PENSIÓN “EL COLONIAL”.
Fig. 2.20 Agrupación de aparatos sanitarios (urinarios).
2.3 Materiales utilizados en la fabricación de aparatos sanitarios
Los aparatos sanitarios se fabrican de los siguientes materiales:
•
Porcelana (normal ó vitreous china)
•
Fundición esmaltada
•
Acero inoxidable
•
Fibrocemento
•
Mortero armado
•
Plástico (cloruro de polivinilo o poliester con fibra de vidrio)
•
La porcelana normal se fabrica a base de caolín, arena, feldespato y creta, todo lo cual se
hornea al mismo tiempo que la envoltura de esmalte del aparato hasta su vitrificación. Tiene
un grado de contracción alto, lo cual limita su empleo a aparatos de dimensiones medianas.
Actualmente este tipo de material ya no es muy utilizado a no ser artesanalmente.
•
La porcelana especial llamada vitreous china no se agrieta, y es además muy resistente e
impermeable, lo que permite emplearla en aparatos de mayor tamaño. Se utiliza
generalizadamente.
•
La cerámica vitrificada es muy resistente a la contracción. Por lo que se puede utilizar en
aparatos de grandes dimensiones. La capa superficial de los aparatos se logra en el mismo
proceso cocción mediante la aplicación de varios componentes.
25
Capítulo II Aparatos Sanitarios
•
La fundición esmaltada fue el primer material utilizado para aparatos sanitarios. Si bien la
resistencia del aparato es muy buena, la capa superficial de esmalte (aplicada al fuego) es
dañada por ácidos, perdiendo además propiedades a largo del tiempo de uso y soportando los
golpes y el uso intensivo. Actualmente esta prácticamente en desuso.
•
El acero inoxidable está siendo utilizado cada vez mas por su apariencia agradable, larga
duración y facilidades de conformación, sobre todo en lavaplatos para las cocinas domesticas y
de instalaciones gastronómicas. La variante al cromo níquel cumple extraordinariamente los
requisitos de presentación y durabilidad.
•
El fibrocemento y el mortero armado se utilizan para la fabricación semiartesanal de lavaderos
y vertederos, aunque tiene mal comportamiento en presencia de jabones ácidos, siendo
además relativamente frágiles.
•
El plástico acrílico esta sustituyendo poco a poco a los materiales anteriores. Ha sido probado
ya en todos los tipos de aparatos, imponiéndose poco a poco, aun cuando su durabilidad es
mucho menor que la de los materiales tradicionales, debido a su bajo costo, y facilidades de
instalación y de reparación.
•
El poliéster reforzado con fibra de vidrio es mucho mas duro que el plástico acrílico, aunque
son mas costosos, con este material se fabrican bañeras y lavamanos que deben poseer un
buen acabado con recubrimientos delegados, se desgastan con la limpieza lo que deja
expuesta a la fibra de vidrio.
•
El terrazo es un material que permite la elaboración in situ de dispositivo a de gran tamaño.
Algunas veces, el material se usa para lavamanos, bañeras, fuentes y pilas para lavar. El
material es muy fuerte por lo que es capaz de resistir el uso intenso; también proporciona al
arquitecto una gran flexibilidad en el diseño.
2.4 Características que deben reunir los aparatos sanitarios.
Las condiciones sanitarias que deben tener los aparatos sanitarios son las siguientes:
•
Estar conformados con materiales no absorbentes, su superficie debe ser
pulida, evitando los rebordes o espacios donde pueda acumularse suciedad,
polvo, etc., y de fácil limpieza.
•
Estar diseñados de forma tal que nunca puedan comunicarse las aguas de
alimentación y evacuación, evitándose inclusive el retroceso del flujo hacia la
tubería de alimentación.
Condiciones de funcionamiento:
•
Evacuar rápidamente las aguas alejándolas de los aparatos.
•
Ser lo mas silenciosos posible en su funcionamiento.
•
Resistir el uso al que estarán sometidos.
Otras características:
•
Ser de fácil instalación.
•
Tener un bajo costo de mantenimiento.
26
Capítulo II Aparatos Sanitarios
•
Ser ligeros y resistentes.
Existen características adicionales que tienen que ver con la calidad del producto que sale de la
fábrica, las que no están consideradas.
27
Capítulo III Tuberías, Válvulas y Accesorios para Redes de Alimentación y Evacuación
III
Tuberías, válvulas y accesorios
para redes de alimentación y
evacuación
3.1 Tuberías: clasificación según sus materiales y tipos
El diámetro efectivo de un tubo, desde el punto de vista hidráulico, es su diámetro interior. Como el
diámetro exterior dependerá del espesor de las paredes, se utiliza, sobre todo para los valores de
diámetros pequeños, el valor del diámetro comercial coincidiendo con el interior.
Así, cuando se refiera a tuberías de 25 mm ese valor corresponderá al diámetro interior y será algo
mayor, en función del espesor de sus paredes, para el diámetro exterior, aspecto que debe tenerse
en cuenta cuando es necesario empotrar la tubería en el interior de los muros, o ubicarla en
conductos o paneles
Para él estudio del flujo en una tubería resulta muy importante conocer el tipo de régimen de
circulación que ocurrirá en su interior. De forma muy general, los regímenes de flujo pueden ser
con condiciones forzadas, cuando la presión en el interior es diferente a la presión atmosférica y
con conducciones libres cuando en el interior de la tubería existe la presión atmosférica.
El primer caso coincide con la situación que ocurre en los sistemas de alimentación, y para su
estudio pueden aplicarse todas las expresiones de cálculo de la cinemática y dinámica de los
fluidos.
El segundo caso abarca, entre otros, la evacuación de aguas servidas, durante la cual los
conductos o tuberías estarán parcialmente llenos, y algunas veces vacíos. Los métodos de cálculo
son empíricos y la aplicación de formulas exactas resulta difícil.
La clasificación de las tuberías según sus materiales pueden ser:
1. Hierro:
-
De fundición
Forjado
-
Sin protección
Galvanizado
-
Simple
Armado
Pretensado
2. Acero:
3. Hormigón:
4. Asbesto – cemento
5. Cerámica:
29
Capítulo III Tuberías, Válvulas y Accesorios para Redes de Alimentación y Evacuación
-
Vidriada
Vitrificada
-
Rígido
Flexible
-
Rígido (policloruro de vinilo)
Flexible (polietileno)
Semirígido
6. Cobre:
7. Plástico:
8. PVC
Las instalaciones hidráulicas precisan de materiales muy resistentes al impacto y a la vibración.
Esos materiales son generalmente el cobre y el fierro galvanizado.
La tubería de fierro galvanizado se utiliza cuando la tubería y piezas especiales se encuentran
expuestas a la intemperie y al paso de las personas y maquinaria o equipo que pudieran golpearla
de manera accidental.
La tubería de cobre es empleada en instalaciones ocultas o internas, ya que resiste muy bien la
corrosión y sus paredes son lisas, por lo que reducen las pérdidas de carga. Para evitar que se
dañe, por ser menos resistente al trabajo intenso, es conveniente localizar la tubería en el interior
de la construcción.
Algunos factores importantes para elegir el material adecuado para la instalación que se va a
diseñar son: el costo del mismo, la mano de obra calificada que se puede requerir, la disponibilidad
del material, así como su durabilidad. Por lo que al costo se refiere, el cobre supera en mucho al
del fierro galvanizado. También requiere de un instalador más especializado que el que instala
fierro galvanizado.
El cobre tiene la propiedad de recubrirse al contacto del aire, con una capa de oxido que no
penetra en el metal; es superficial y lo protege indefinidamente.
Aprovechando las cualidades del metal, de poder ser fácilmente trabajado en frío y de que con este
trabajo va adquiriendo una dureza paulatina, las tuberías hechas con cobre permiten una forma de
unión muy resistente con la llamada soldadura capilar, con materiales de bajo punto de fusión,
eliminando la tradicional rosca usada en otros tipos de tuberías y reduciendo, por consiguiente, el
espesor de la pared del tubo.
Existen en el mercado, tres tipos de tubería de cobre para instalaciones hidráulicas, el tipo "M" el
tipo "L" y el tipa "K". Los tipos de tubería de cobre que mayor uso tienen en las instalaciones
comunes son los dos primeros.
El tipo "M" es fabricado en longitudes estándar (6.10 m), de pared delgada, con diámetros
nominales de 9.5 mm (3/8") y 51 mm (2").
Este tipo satisface las necesidades normales de una instalación hidráulica de una casa o edilicio y
soporta con un gran margen de seguridad las presiones usuales utilizadas en dichas
construcciones.
El tipo “L" tiene la pared un poco mas gruesa que el tipo anterior y es fabricado en longitudes de
6.10 m y en rollos de 15 m. Normalmente, este tipo se emplea cuando las exigencias de la
instalación son más severas, por ejemplo, servicio de agua caliente o vapor en hoteles o baños
públicos, gas, instalaciones de refrigeración, etc.
30
Capítulo III Tuberías, Válvulas y Accesorios para Redes de Alimentación y Evacuación
El tipo "K" es empleado para instalaciones industriales y el espesor de su pared es aun más gruesa
que la del tipo anterior. Se caracteriza por tener gran resistencia a las altas presiones.
3.1.1 Conexiones para tubería de cobre
La tubería de cobre para instalaciones hidráulicas se une o conecta con conexiones de bronce o de
cobre tipo soldable. Este tipo de conexión posee algunas características importantes, como son las
siguientes:
•
Las conexiones están fabricadas a dimensiones exactas, lo que es esencial
para lograr uniones perfectas y sin fugas.
•
Estas conexiones están diseñadas para ofrecer un mínimo de resistencia a la
corriente de agua.
•
La instalación es rápida, segura y económica.
3.1.2 Tuberías de fierro galvanizado
El uso de fierro galvanizado en las instalaciones hidráulicas es, fundamentalmente, en tuberías
exteriores. Esto es por la alta resistencia a los golpes, proporcionada por su propia estructura
interna y por las gruesas paredes de los tubos y conexiones hechos con este material.
La materia básica que constituye el fierro galvanizado es principalmente hierro, del cual se hace
una fundición maleable para conseguir tubos y piezas especiales, las cuales se someten
posteriormente al proceso de galvanizado.
El galvanizado es un recubrimiento de zinc, que se obtiene por inmersión en caliente, hecho con la
finalidad de proporcionar una protección a la oxidación y en cierto porcentaje a la corrosión.
En este proceso, el zinc a alta temperatura, se hace una aleación con el metal de Ia pieza de
hierro formando una capa de cinacato de hierro, que es la que proporciona esta protección.
Con el paso del agua a presión durante largo tiempo, el recubrimiento de zinc se va perdiendo y la
oxidación y la corrosión del material se empieza a producir desprendimiento, dependiendo de la
calidad del agua, pudiendo llegar a disminuir considerablemente la sección transversal de la
tubería, debido a los depósitos de carbonatos u óxidos formados en sus paredes.
Las tuberías y conexiones de fierro galvanizado están fabricadas para trabajar a presiones
máximas de 10.5 kg/cm2 y 21.2 kg/cm2 .
La aplicación más común de la tubería galvanizada cédula 40 se encuentra en los siguientes
casos:
a) Para servicio de agua caliente y fría en instalaciones de construcciones que se
consideran como económicas, debido a su costo relativamente bajo.
b) Se puede aplicar, aún cuando no es la mejor solución, para la conducción en
baños públicos.
c) Dada su característica de alta resistencia a los esfuerzos mecánicos, se puede
usar para instalaciones a la intemperie.
31
Capítulo III Tuberías, Válvulas y Accesorios para Redes de Alimentación y Evacuación
d) En algunos sistemas de riego o suministro de agua potable en donde es
necesario que por razones de su aplicación este en contacto directo y en forma
continua con el agua y la humedad. En estas aplicaciones es necesario que se
proteja la tubería con un buen impermeabilizante.
Otras aplicaciones de tuberías son las siguientes:
•
TUBERÍA NEGRA, DE TIPO ROSCADA O SOLDABLE
Se usa normalmente en aplicaciones particulares como:
•
¾
Conducción de combustibles como petróleo y diesel.
¾
Conducción de vapor y condensado.
¾
Conducción de aire a presión.
TUBERÍAS DE ASBESTO-CEMENTO CLASE A-7
Esta tubería se fabrica para presiones de 9.31 Kg/cm2 y longitudes de tramo de 3.95 metros, se
aplica por lo general en grandes sistemas de riego y también para redes de abastecimiento de
agua potable, este tipo de tubería ya no esta permitido.
•
LOS HERRAJES Y CONECTORES
En las instalaciones hidráulicas y sanitarias, para unir tramos de tubería hacer cambios de
direcciones con distintos ángulos y tener salidas para accesorios, se requieren de conectores y
herrajes que permitan estos trabajos.
3.1.3 Materiales usados en trabajos de plomería
TUBOS DE COBRE
Tubo rígido: Usado para líneas de alimentación de agua fría y caliente, son ligeros y muy durables,
se venden en tramos de 6 metros.
Tubo flexible: Usado para líneas de alimentación de agua fría y caliente, se venden en tramos de
18 m a 30 m.
TUBOS DE ACERO ROSCADO
De acero galvanizado: Usado en líneas de agua fría y caliente, se emplea poco debido a su
costo relativamente elevado, principalmente se aplica en tramos largos en edificios e industrias.
De acero negro: Este se diferencia del galvanizado en que se deteriora más rápido tiene las
mismas aplicaciones.
32
Capítulo III Tuberías, Válvulas y Accesorios para Redes de Alimentación y Evacuación
Bronce: Usado en líneas de agua fría y caliente, es fácil de manipular y muy durable, pero de alto
costo.
Plástico:
ABS. Se usa para drenajes y líneas de ventilación, es de color negro, es ligero y fácil de
trabajar, se une con solventes y cementos especiales.
PVC. Se usa para agua fría y para drenaje y ventilación, es de color crema, azul - gris o
blanco, tiene las mismas propiedades y manejo que el tubo de plástico ABS.
Fierro fundido: Se usa para cubos o centros, únicamente para drenajes y ventilación. Utiliza
uniones de hule o neopreno.
Fuente: EL ABC DE LAS INSTALACIONES “ENRIQUEZ HARPER”, 2000
Fig. 3.1 Distintos tipos de tuberías.
TUBERÍA DE FIERRO FUNDIDO
El fierro fundido tiene como materia prima el hierro, el cual se somete a un proceso de fundición.
En este tratamiento se obtiene un hierro con un contenido de O.O5% de carbono, y puede ser
considerado como acero extradulce, es decir, muy maleable. Su aplicación en las instalaciones
sanitarias es muy extensa, ya que posee las siguientes características:
•
La rigidez de este material, le da una alta resistencia a la instalación contra golpes.
33
Capítulo III Tuberías, Válvulas y Accesorios para Redes de Alimentación y Evacuación
•
No se ve afectada, ni su estructura interna ni su composición química, cuando es sometido a
temperaturas someramente altas.
•
Su acoplamiento es perfecto ya sea por uniones espiga campana o con juntas de neopreno y
abrazaderas de acero inoxidable. Sin embargo, el fierro fundido también tiene algunas
desventajas, las cuales se mencionan a continuación:
¾
Su alto costo (comparado con el del PVC), lo hace en muchos de los casos
antieconómico.
¾
El peso por metro lineal es alto, y esto puede reflejar en robustos soportes si la
instalación fuera aérea.
Fuente: EL ABC DE LAS INSTALACIONES “ENRIQUEZ HARPER”
Fig. 3.2 Tubería y conexiones de fierro fundido.
34
Capítulo III Tuberías, Válvulas y Accesorios para Redes de Alimentación y Evacuación
Fuente: EL ABC DE LAS INSTALACIONES “ENRIQUEZ HARPER”, 2000
Fig. 3.3 Conexiones de fierro fundido.
3.1.4 Tuberías de P.V.C.
El policloruro de vinilo (P.V.C.) es un material plástico sintético, clasificado dentro de los
termoplásticos, materiales que arriba de cierta temperatura se convierten en una masa moldeable,
a la que se puede dar la forma deseada, y por abajo de esa temperatura se convierten en sólidos.
En la actualidad, los materiales termoplásticos constituyen el grupo más importante de los plásticos
comerciales, y entre estos, los de mayor producción son el PVC y el polietileno (PE).
Como todos los materiales, las tuberías de drenaje presentan ventajas y limitaciones en cada uso
específico, las cuales es necesario conocer para lograr mejores resultados en el uso de este tipo
35
Capítulo III Tuberías, Válvulas y Accesorios para Redes de Alimentación y Evacuación
Fuente: EL ABC DE LAS INSTALACIONES “ENRIQUEZ HARPER”, 2000
de tuberías.
Las ventajas más importantes son:
1. Ligereza. El peso de un tubo de PVC es aproximadamente la mitad del peso de un tubo de
aluminio, y alrededor de una quinta parte del peso de un tubo de fierro galvanizado de las
mismas dimensiones.
2. Flexibilidad. Su mayor elasticidad con respecto a las tuberías tradicionales, representa
una mayor flexibilidad, lo cual permite un comportamiento mejor frente a estas.
3. Paredes lisas. Con respecto a las tuberías tradicionales, esta característica representa un
36
Capítulo III Tuberías, Válvulas y Accesorios para Redes de Alimentación y Evacuación
mayor caudal transportable a igual diámetro, debido a su bajo coeficiente de fricción; además,
la sección de paso se mantiene constante através del tiempo, ya que la lisura de su pared no
propicia incrustaciones ni tuberculizaciones.
4. Resistencia a la corrosión Las tuberías de PVC son inmunes a los tipos de corrosión que
normalmente afectan a los sistemas de tuberías. Para las aplicaciones típicas de los tubos de
P.V.C. son:
a) Para desagües individuales o de tipo general.
b) Para bajadas de aguas negras.
c) Para sistemas de ventilación.
La tubería de PVC tiene para su aplicación algunas limitaciones, entre las que se destacan como
importantes:
¾ La resistencia al impacto del PVC se reduce sensiblemente a temperaturas inferiores a O° C.
¾ Las propiedades mecánicas de la tubería se afectan cuando se expone por períodos
prolongados de tiempo a los rayos del sol.
¾ El PVC puede sufrir raspaduras durante su manipulación para el trabajo.
Fuente: EL ABC DE LAS INSTALACIONES “ENRIQUEZ HARPER”, 2000
Fig. 3.4 Elementos de PVC para instalaciones de drenaje.
37
Capítulo III Tuberías, Válvulas y Accesorios para Redes de Alimentación y Evacuación
Algunas aplicaciones en tuberías PVC:
Fuente: EL ABC DE LAS INSTALACIONES “ENRIQUEZ HARPER”,2000
Fig. 3.5 Drenaje de limpieza con cambio de
dirección de 90° .
Fig. 3.6 Base de limpieza para un ducto
ó chimenea.
Fuente: EL ABC DE LAS INSTALACIONES “ENRIQUEZ HARPER”,2000
Fig. 3.7 Una base para drenaje fijada bajo el
nivel del piso o losa con un bloqueo
de concreto
Fig. 3.8 Una base para concreto también
se puede soportar con elementos
como soportes colgantes y
sujetadores de muro
38
Capítulo III Tuberías, Válvulas y Accesorios para Redes de Alimentación y Evacuación
3.1.5 Otros tipos de tuberías
Por otro lado las tuberías utilizadas en instalaciones sanitarias son:
ALBAÑAL DE CEMENTO
Por sus características físicas y mecánicas solo se usan la planta baja de las construcciones, para
recibir desagües individuales y generales, así como para la interconexión de cámaras de registro.
TUBERÍA DE BARRO VITRIFICADO
Sus propiedades y características físicas son similares a las del albañal de cemento, por lo que en
algunas veces lo puede sustituir, y en ocasiones se usa para evacuar fluidos corrosivos.
TUBERÍA DE PLOMO
La tubería de plomo es en la actualidad de poco uso y se aplica normalmente en las casas
habitación para recibir el desagüe de los W.C., de fregaderos y evacuar ácidos y todo tipo de
fluidos corrosivos en tramos cortos.
TUBERÍA DE COBRE
La tubería de cobre, además de ser usada en instalaciones hidráulicas, se emplea también en
instalaciones sanitarias para drenaje y ventilación, sus aplicaciones principales se encuentran en:
a) Desagües individuales de lavabos, fregaderos, vertederos, etc.
b) Para la conexión de las coladeras de piso a las tuberías de desagüe general, de
albañal, fierro fundido, PVC, etc.
c) Para la conexión de las coladeras de pisos de fuentes.
3.2 Accesorios para tuberías de alimentación de agua
Normalmente una tubería consta de tramos rectos y continuos llamados tubos, y de otros
elementos llamados accesorios, los cuales se utilizan para:
•
Acoplar secciones o tramos de tubos.
•
Producir cambios de dirección.
•
Reducir o aumentar el diámetro en una conducción.
•
Colectar en una las aguas de varias tuberías.
Entre los accesorios mas utilizados tenemos:
•
Tubos T, simples y dobles.
•
Tubos Y, simples y dobles.
39
Capítulo III Tuberías, Válvulas y Accesorios para Redes de Alimentación y Evacuación
•
Codos de variado diámetro y curvatura.
•
Uniones o empalmes.
•
Sifas.
•
Desvíos.
•
Reductores.
Las uniones entre los tramos de tubos entre si, y entre estos y los accesorios, re producen.
mediante:
• Bocina y espiga.
•
Rosca.
•
Encolado.
•
Unión flare.
•
Soldaduras metálica y plástica.
•
Platinos y pernos.
•
Otros medios mecánicos que garanticen la efectividad de la unión.
Fuente: INSTALACIONES “R. BANCROFT”,1986
Fig. 3.9 Te con bocina y espiga: a)simple
b)doble
Fig. 3.10 Ye con bocina y espiga: a)simple
b)doble
Fuente: INSTALACIONES “R. BANCROFT”, 1986
Fig. 3.11 Codos con bocina y espiga: a)de 45° radio normal
c)de 90° radio corto
b)de 90° radio largo
40
Capítulo III Tuberías, Válvulas y Accesorios para Redes de Alimentación y Evacuación
Fuente: INSTALACIONES “R. BANCROFT”,1986
Fig. 3.12 Unión de campana y espiga.
Fig. 3.13 Reducido de bocina y espiga.
Fuente: INSTALACIONES “R. BANCROFT”, 1986
Fig. 3.14 Unión de rosca en tubería de acero y hierro, detalle un empalme.
Fuente: INSTALACIONES "R. BANCROFT", 1986
Fig. 3.15 Unión soldada en tubería de cobre, detalle de un empalme.
41
Capítulo III Tuberías, Válvulas y Accesorios para Redes de Alimentación y Evacuación
Fuente: INSTALACIONES “R. BANCROFT”, 1986
Fig. 3.16 Accesorios para tubería roscada de pequeño diámetro.
42
Capítulo III Tuberías, Válvulas y Accesorios para Redes de Alimentación y Evacuación
Fuente: INSTALACIONES "R. BANCROFT", 1986
Fig. 3.17 Accesorios para tubería de cobre con bocina y espiga.
Fuente: INSTALACIONES "R. BANCROFT", 1986
Fig. 3.18 Unión de tubería de acero o hierro por medio de platino y pernos, soluciones diferentes.
43
Capítulo III Tuberías, Válvulas y Accesorios para Redes de Alimentación y Evacuación
Fuente: INSTALACIONES "R. BANCROFT",1986
Fig. 3.19 Unión especial en tubería de plástico por medio de pieza conectora y grapas.
Entre las características mas importantes que deben reunir las uniones están las siguientes:
•
Facilidad de ejecución.
•
Bajo costo.
•
Resistencia mecánica.
•
Resistentes a presiones.
Las anteriores características determinan muchas veces la idoneidad de la tubería a los efectos de
algún uso concreto y se tendrá en cuenta al explicar las características de los diferentes tipos de
tubos.
Las uniones de bocina y espiga eliminan la necesidad de piezas de empalme o unión, ya que el
propio tramo recto de tubo presenta en sus extremos las partes necesarias para realizarlo.
Este tipo de junta puede sellarse con los siguientes materiales:
•
Plomo en los casos de tuberías a presión, de hierro, actualmente esta en desuso,
excepto excepciones.
•
Compuestos asfálticos en frío o en caliente para tuberías de hierro, o asbesto cemento, que no trabajen a presión.
•
Morteros de arena y cemento, en los casos de tuberías de barro o asbesto - cemento
que no funcionen a presión.
•
Anillos de goma, en los casos de tubería de hierro, asbesto - cemento y plástico.
•
Encolado, con resinas sintéticas, caso de tubos plásticos con y sin presión.
•
Soldado, en los casos de tubos de cobre para construcciones a presión.
44
Capítulo III Tuberías, Válvulas y Accesorios para Redes de Alimentación y Evacuación
La unión por rosca normal se utiliza para tubos metálicos y plásticos, y precisa de la realización,
por maquinado en fábrica y por tarrajas en la obra, de roscas en ambos extremos del tubo que sea
necesario.
El trabajo es, moroso y precisa de equipos específicos, lubricantes - refrigerantes, así como de un
personal calificado en la actividad. La unión por rosca flare se utiliza fundamentalmente para
diámetros pequeños (menores de 25 mm) y requiere de la realización previa de una abrazadera de
hierro en el extremo del tubo, por lo que el metal debe ser lo suficientemente maleable, como
sucede con el cobre.
Las platinas y pernos se usan muy poco en instalaciones sanitarias interiores, y son muy simples
de realizar, por lo que no se explicaran.
3.3 Válvulas
Una válvula es un elemento o accesorio instalado en los sistemas de tuberías para controlar el flujo
de un fluido dentro de tal sistema, en una o mas de las formas siguientes:
1. Para permitir el paso del flujo.
2. Para no permitir el paso del flujo.
3. Para controlar el flujo.
Para cumplir con estas funciones se pueden instalar distintos tipos de válvulas, las mas empleadas
en las instalaciones de las edificaciones son las que en forma esquemática se indican a
continuación:
Válvula de compuerta. En este tipo de válvulas, el órgano de cierre corta la vena fluida
transversalmente. No se utilizan para regular flujo sino para aislarlo, o sea, abiertas o cerradas
totalmente.
Válvula de globo. El mecanismo de esta válvula consiste en un disco, accionado por un tornillo,
que se empuja hacia abajo contra un asiento circular. Estas válvulas si se utilizan para regular o
controlar el flujo en una tubería, aunque producen pérdidas de carga muy altas.
Válvula check de sello y de retención. Estas válvulas se utilizan para dejar pasar el flujo en un
solo sentido y se abren o cierran por sí solas en función de la dirección y presión del fluido.
Válvula de esfera. Esta válvula tiene un asiento con un perfil esférico y en el se ajusta la bola y
puede funcionar con la presión ejercida sobre ella por el fluido, o bien, mediante un maneral que al
girarse 90° se coloca en dirección de la tubería. Una perforación hecha através de la esfera, al ser
girado el maneral 90° nuevamente, esa perforación también gira, quedando perpendicular al flujo,
cerrando el paso al líquido.
Electroválvulas. Pueden ser cerradas y abiertas a distancia mediante un interruptor, que permite
actuar a un electroimán acoplado a su vástago, llamada también válvula de solenoide. Se usan en
cisternas y tinacos.
Válvula de expulsión de aire. Las válvulas de expulsión de aire, como su nombre lo indica, se
usan para dejar salir el aire acumulado en una tubería, tanto de agua fría como de agua caliente,
en especial en esta última son imprescindibles.
Los usos de las válvulas en las instalaciones hidráulicas (de plomería) se hacen de acuerdo a las
45
Capítulo III Tuberías, Válvulas y Accesorios para Redes de Alimentación y Evacuación
siguientes formas de localización:
1. Un grifo o llave de la componía suministradora de agua (servicio municipal) se
instala en la conexión con el servicio principal de suministro.
2. Una llave o grifo de contención se localiza cerca de la línea de contención del
edificio o casa, con el propósito de proporcionar un medio de control del servicio
del agua al edificio o casa.
3. Una válvula de paso se instala a cada lado del medidor de agua, ya sea válvula
de compuerta, válvula de globo o válvula de mariposa.
4. Si es necesario, una válvula de reducción de presión se puede instalar entre las
válvulas del medidor.
5. Se instala una válvula de paso sobre el suministro de agua fría hacia todos los
equipos que usan agua caliente.
6. Se instala una válvula de silicio sobre todos los equipos para producir agua
caliente.
7. Todas las válvulas o grifos de umbral se deben proveer con una válvula de control
que se localiza dentro del edificio.
8. Todos los inodoros deben tener una válvula de control del accesorio y esto es
recomendable para la mayoría de los accesorios.
9. En los edificios de departamentos, cada departamento debe estar provisto de
válvulas de corte para controlar los suministros de agua caliente y fría, y en los
departamentos cada accesorio debe tener su propia válvula de control, para
facilitar los trabajos de reparación.
Fuente: EL ABC DE LAS INSTALACIONES “ENRIQUEZ HARPER”, 2000
Fig. 3.20 Válvulas
46
Capítulo III Tuberías, Válvulas y Accesorios para Redes de Alimentación y Evacuación
Fuente: EL ABC DE LAS INSTALACIONES “ENRIQUEZ HARPER”, 2000
Fig. 3.21 Vista en corte (válvulas).
Fuente: EL ABC DE LAS INSTALACIONES “ENRIQUEZ HARPER”, 2000
Fig. 3.22 Llave de nariz.
47
Capítulo III Tuberías, Válvulas y Accesorios para Redes de Alimentación y Evacuación
VÁLVULAS DE GLOBO
Una válvula de globo es del tipo comprensión, en lo cual el flujo del agua se controla por medio de
un disco circular que es comprimido (forzado) sobre un anillo anular conocido como el "asiento"
que cierra la apertura por la que circula el agua.
Esta válvula controla el flujo de un fluido por medio de un disco circular que es forzado sobre un
asiento.
Fuente: EL ABC DE LAS INSTALACIONES “ENRIQUEZ HARPER”, 2000
Fig. 3.23 Partes de una válvula de globo.
VÁLVULA DE ÁNGULO
Una válvula de ángulo es un tipo de válvula de globo en la cual las aperturas de entrada y salida
están a un ángulo de 90° una con respecto a la otra, estas válvulas ofrecen menor resistencia que
Fuente: EL ABC DE LAS INSTALACIONES “ENRIQUEZ HARPER”, 2000
Fig. 3.24 Partes de una válvula de ángulo.
48
Capítulo III Tuberías, Válvulas y Accesorios para Redes de Alimentación y Evacuación
las de globo, usando codos externos de 90°.
Una válvula de ángulo es un tipo de válvula de globo en la cual las aperturas de entrada y salida
están a á de 90°, una con respecto a la otra. Se recomienda en instalaciones que requieren de
frecuentes operaciones de cierre y/o apertura.
VÁLVULAS DE COMPUERTA
Las válvulas de compuerta son válvulas que controlan el flujo de un fluido que se mueve a través
de la válvula; se hace por medio de una compuerta como un disco plano que presiona sobre la
superficie lisa conocida como asiento dentro del cuerpo de la válvula
En las válvulas tipo compuerta, cuando el disco está en la posición de abierto se permite el paso
libre y directo del flujo, por eso se conocen también como de flujo completo. Las válvulas de
compuerta son de las más usadas en las instalaciones hidráulicas en donde se requiere que estén
totalmente abiertas o cerradas.
Fuente: EL ABC DE LAS INSTALACIONES “ENRIQUEZ HARPER”, 2000
Fig. 3.25 Tipos de válvulas de compuerta.
VÁLVULA DE GLOBO
Una válvula de globo es del tipo compresión en la cual el flujo de agua se controla por medio de un
disco circular, que es comprimido (forzado) sobre un anillo anular conocido como el "asiento" que
cierra la apertura por la que circula el agua.
49
Capítulo III Tuberías, Válvulas y Accesorios para Redes de Alimentación y Evacuación
Esta válvula controla el flujo de un fluido por medio de un disco circular que es forzado sobre un
asiento.
Fuente: EL ABC DE LAS INSTALACIONES “ENRIQUEZ HARPER”, 2000
Fig. 3.26 Partes de una válvula globo.
VÁLVULAS DE SELLO
Una válvula de sello es una válvula que permite el flujo del agua en una sola dirección y cierra en
forma automática para prevenir el flujo inverso, éstas válvulas ofrecen una reacción rápida a los
cambios en la dirección del flujo. Están disponibles en dos versiones: de sello oscilante y con sello
elevador.
Fuente: EL ABC DE LAS INSTALACIONES “ENRIQUEZ HARPER”, 2000
Fig. 3.27 Las válvulas de sello permiten el flujo de un fluido en una sola dirección.
3.4 Abrazaderas
Son piezas muy utilizadas en instalaciones de cualquier tipo, es utilizada para asegurar una tubería
ciñéndola, o para mantenerla unida una tubería con otra, también sirve para sujetar las tuberías
cuando están suspendidas de alguna plataforma.
Las abrazaderas pueden ser fierro fundido ó hechizas. A continuación algunos tipos de
abrazaderas:
50
Capítulo III Tuberías, Válvulas y Accesorios para Redes de Alimentación y Evacuación
COLGANTE Ø
AJUSTE
PLETINA
Ø
Ø
TIPO A
TIPO B
TIPO F
PLETINA
PLETINA
L
Ø
L
Ø
L
Ø
TIPO E
TIPO D
M
M
APLICACIÓN
Ø
L
Ø
TIPO G
COLGADOS, TIPOS D,E y G
PARA SUJECIÓN VERTICAL
DE TUBERÍAS FF. Ó PVC.
PLETINA
HIERRO
REDONDO
TIPOS A,B,C,U, PARA
SUJECIÓN DE TUBERÍAS
DE FF. Ó PVC.
TIPO C
TIPO U
Fuente: REGLAMENTO NAL. DE INST. SANITARIAS, 1994
Fig. 3.28 Abrazaderas y soportes de tuberías.
51
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
IV
Diseño y cálculo para el
suministro de agua fría y caliente
4.1 Definiciones
Estas definiciones son usadas en casi todas las normas y reglamentos:
Acometida: Es la tubería de conexión comprendida entre la red publica de agua y el medidor.
Agua potable: Es la que por su calidad química, física y bacteriológica, es apta para el consumo
humano.
Aguas negras: Son aguas de abastecimiento de una población, después de haber sido
impurificadas por diversos usos.
Aguas negras domésticas: Son las aguas que contienen desechos humanos y animales,
provenientes de inodoros y urinarios.
Aguas servidas domésticas: Son aguas provenientes de los desagües de todos los artefactos
sanitarios, a excepción de los inodoros y urinarios.
Aguas residuales Industriales: Son las aguas de desechos provenientes de los procesos
industriales.
Aguas pluviales: Son las aguas provenientes de las lluvias que se escurren superficialmente por
techos, patios y jardines.
Alcantarillado sanitario: Es el alcantarillado que se encuentra dentro del perímetro que limita una
propiedad y funciona en servicio exclusivo de ella, o en algunos casos de propiedades vecinas
(servidumbre).
Alcantarillado pluvial domiciliario: Son las tuberías, cámaras y bajantes destinadas solamente a
recoger y eliminar las aguas provenientes de lluvias.
Artefacto sanitario: Elemento de fabricación especial para uso de Instalaciones Sanitarias.
Artefactos de uso privado: Son aquellos instalados en viviendas, oficinas o locales que están
destinados a ser utilizados por un número reducido de personas.
Artefactos de uso publico: Los que pueden ser utilizados sin restricciones, por cualquier persona,
en locales públicos.
Batería de artefactos: Es cualquier grupo de artefactos sanitarios similares y adyacentes que
tiene una misma tubería de abastecimiento de agua, y descargan en el mismo ramal.
Bajantes: Son las tuberías verticales que conducen las aguas negras o pluviales desde un nivel
53
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
superior a otro inferior.
Caja de registro: Caja destinada a permitir la inspección y limpieza de la tubería de descarga.
Cámara desgrasadora: Es un receptáculo que retiene las grasas, espumas y en general, las
substancias más livianas que el agua.
Caja interceptora: Es una caja de plomo, PVC o cemento (en planta baja), provista de cierre
hidráulico (sifón) que sirve para conectar dos o más tuberías de artefactos sanitarios con el ramal
de descarga o con las bajantes.
Cámara de inspección: Es una cámara destinada a conectar dos o más tubos de alcantarillado,
que hace posible los cambios de dirección, inspecciones, destaponamientos y limpieza de la
tubería.
Colector: Es la tubería de alcantarillado público, ubicada en la calle1 que recoge los desagües
sanitarios o pluviales de los edilicios.
Cámara séptica: Es un depósito, debidamente impermeabilizado, destinado a transformar química
y biológicamente las materias fecales.
Calentador: Artefacto en el cual el agua es calentada mediante el empleo de una fuente de calor
adecuado.
Campana: Parte externa ensanchada de la tubería o accesorios en el que se introduce la espiga.
Caudal: Cantidad de líquido o fluido que pasa por una sección de una tubería en la unidad de
tiempo.
Cierre hidráulico: Es un accesorio diseñado y construido para mantener un sello hidráulico en
conexión con aparatos sanitarios, de modo que impida el paso de gases o insectos a los ambientes
interiores.
Conexión cruzada: Conexión física entre dos sistemas de tuberías, uno de los cuales contiene
agua potable y el otro agua de calidad desconocida.
Conexión domiciliaria de agua potable: Tramo de tubería comprendida entre la matriz pública y
el medidor, dispositivo de regulación o limite de la propiedad.
Conexión domiciliaria de alcantarillado: Tramo de tubería comprendida entre la ultima cámara
de inspección del inmueble y el colector público.
Tubería principal de ventilación: Tubería vertical del sistema de alcantarillado, sanitario de un
edificio de uno o varios pisos, que se coloca para evitar presiones negativas en las bajantes.
Equivalencia Hidráulica: Unidad de comparación de gasto:
La equivalencia Hidráulica (1) "uno" es la descarga de 0,45 l/s.
Espiga: Extremo de la tubería o accesorios que se introduce en la campana.
Flotador: Dispositivo hueco, liviano que se mantiene en la superficie del agua y que se utiliza para
mantener el nivel del liquido de un depósito.
Fundo sirviente: Es el inmueble por donde pasa el alcantarillado o cañerías de agua potable para
servir a otra propiedad.
54
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
Golpe de ariete: Aumento anormal de la presión, que se produce sobre las paredes de la tubería
que conduce agua o sobre las válvulas de interrupción (compuerta, retención, etc.) cuando la
velocidad de flujo es reducida bruscamente.
Grasas (Separador o Interceptor): Depósito cerrado que permite la separación de las grasas de
las aguas residuales por diferencia densidad.
Hidrómetro o medidor de caudal: Dispositivo destinado a medir el consumo de agua en un
predio.
Llave de paso: Es un dispositivo que permite impedir o dar paso al agua y se ubica en un lugar
adecuado que facilita las labores de reparación, aislando un tramo o sector del sistema.
Montante: Tubería vertical de un sistema de agua potable.
Presión de servicio: Es la presión requerida para que el agua llegue al punto más desfavorable
del sistema.
Presión disponible: Es la que se dispone en una tubería.
Presión estática: Es la presión producida por la acción de la gravedad debido a un desnivel entre
dos puntos de un sistema cuando no hay flujo.
Presión dinámica: Es la presión estática, menos la pérdida de carga producida en el tramo
respectivo, en el momento del flujo máximo.
Rebose: Tubería o dispositivo destinado a evacuar eventuales excesos de agua en los depósitos.
Nivel de rebose: Es el correspondiente al nivel de descarga del exceso de agua que ingresa a un
depósito o artefacto sanitario.
Ramal de descarga: Tubería que recibe directamente efluentes de artefactos sanitarios.
Ramal de desagüe: Tubería que recibe efluente de un ramal de descarga.
Ramal de agua: Tubería que abastece de agua, una salida aislada o, dentro de los límites del
ambiente respectivo, un baño o grupos de artefactos sanitarios.
Ramal de ventilación: Tubo de ventilación secundario o individual.
Ruptor de vacío: Dispositivo destinado a evitar el reflujo de agua, por acción mecánica.
Registro: Dispositivo para inspección y desobstrucción de tuberías.
Rejilla de piso: Elemento dotado de colador y sello hidráulico destinado a recoger aguas servidas
de baños, cocinas, etc.
Sistema de alimentación directa: Suministro de agua a los puntos de consumo aparatos
sanitarios directamente, por la presión de la red pública.
Sistema de alimentación indirecta: Suministro de agua a los puntos de consumo (artefactos
sanitarios) cuando no es directamente por la presión de la red pública.
Sifonaje: Es la ruptura del sello hidráulico del sifón de un aparato sanitario, como resultado de la
pérdida del agua contenida en ella.
55
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
Sumidero: Accesorio dotado de colador y sello hidráulico destinado a recoger aguas pluviales de
patios, jardines, techos, etc.
Tanque bajo o cisterna: Depósito de agua intercalado entre el medidor y el motor - bomba,
ubicado en la planta baja o sótano de un edificio.
Tanque elevado: Depósito de agua ubicado en la parte más alta de un edificio.
Tubería matriz: Es la tubería pública de la cual se hacen las conexiones domiciliarias.
Tubería de succión: Tubería comprendida entre la boca de succión de la bomba y el colador.
Tubería de impulsión: Tubería comprendida entre la descarga del equipo de bombeo y el tanque
elevado.
Tubería de aducción: Tubería comprendida entre el medidor y la tubería de la red pública o entre
esta y el tanque elevado si no existe equipo de bombeo, o entre esta y el tanque bajo o cisterna si
existe equipo de bombeo.
Tubería de distribución: Tubería destinada a llevar agua a todas las salidas y artefactos
sanitarios de una edificación, comprendiendo alimentadores y ramales.
Tubo de ventilación: Tubería ascendente destinada a permitir el acceso del aire atmosférico al
interior de los sistemas de desagüe y la salida de gases de esos sistemas, así como a impedir la
ruptura del sello hidráulico de las trampas o sifones sanitarios.
Tubo ventilador Primario: Tubo ventilador que tiene una extremidad abierta situada encima del
techo del edificio.
Tubo ventilador Secundario: Tubo ventilador que tiene el extremo superior, ligado a un tubo
ventilador primario, a una columna de ventilación, o a otro tubo ventilador secundario.
Tubo ventilador de Circuito: Tubo de ventilación secundario, Iigado a un ramal de desagüe y
sirviendo a un grupo de aparatos sin ventilación individual.
Tubo ventilador individual: Tubo ventilador secundario, ligado al sifón del tubo de descarga de un
aparato sanitario.
Tubo ventilador suplementario: Tubería que une un ramal de desagüe al tubo ventilador del
circuito correspondiente.
Válvula de seguridad o reguladora de presión: Dispositivo destinado a evitar la elevación de la
presión por encima de determinado límite.
4.2 Conexión de la tubería principal
Antes de conectar la instalación de un edificio a la tubería principal, es necesario avisar
oportunamente a la autoridad local correspondiente, en nuestra ciudad a SEMAPA.
La conexión a la tubería principal y la colocación de la tubería de comunicación suele ser efectuada
por la autoridad correspondiente a expensas del propietario del edificio. Cuando la autoridad local
permite que un contratista tienda el tubo de comunicación, aquella suele hacer la conexión a la
tubería principal, también a expensas del propietario. La autoridad local debe inspeccionar
cualquier tubería subterránea antes de ser puesta en funcionamiento.
56
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
A fin de permitir el asentamiento de la tubería de comunicación se hace un codo en el sitio, en esta
se conecta con la tubería principal. En la figura 4.1 muestra como la tubería de comunicación se
conecta con al tubería principal y se tiende bajo suelo.
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Fig. 4.1 Conexión de la tubería principal de agua.
4.3 Necesidades mínimas para los tipos de artefactos en diferentes tipos de
establecimientos
El número y tipo de artefactos sanitarios que deben ser instalados (según el Reglamento
Nacional de Instalaciones Sanitarias) en los cuartos de baños, cocinas y otras dependencias serán
proporcionales al número de personas servidas y según uso a que se los destine de acuerdo con lo
requerido en los puntos siguientes:
•
USO DE ARTEFACTOS DE BAJO CONSUMO
Considerando que cada vez es más difícil disponer de agua en forma continúa y permanente y
que las nuevas obras requieren grandes inversiones, se hace necesario reducir el consumo de
agua, sin disminuir los niveles de bienestar de la población y sin modificar las actividades
productivas.
Haciendo una comparación entre Artefactos de Tipo Convencional y los de Bajo Consumo se
tiene la siguiente relación en cuanto al volumen y gastos utilizados:
57
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
Tabla 4.1 CONSUMO DE ARTEFACTOS SANITARIOS
ARTEFACTOS O
ACCESORIOS
Inodoro
Duchas
Grifo de lavamanos
Grifo de lavaplatos
TIPO
CONVENCIONAL
15 a 20 lt/descarga
14 lt/min
8 lt/min
10 lt/min
BAJO CONSUMO
6 lt/descarga
7 lt/min
4 lt/min
4 lt/min
Fuente: REGLAMENTO NACIONAL DE I.S.D., 1994
Por tanto, con el objeto de realizar un uso eficiente del agua se recomienda la utilización de
artefactos de bajo consumo en toda construcción nueva y en lo posible la sustitución de los
artefactos tradicionales instalados de acuerdo a normas regionales en vigencia.
Toda vivienda o departamento estará dotado por lo menos, de un cuarto de baño con inodoro,
lavamanos y ducha. La cocina dispondrá de un fregadero o lavaplatos y en sitio aparte, una
lavandería.
Los edificios o locales destinados a los siguientes fines, deberán dotarse de cuartos de baño
en la forma, tipo y numero que se especifica a continuación:
OFICINAS Y LOCALES PARA COMERCIO:
En cada local con área de hasta 60.00 m2, se dispondrá por lo menos de un cuarto de baño
dotado de inodoro y lavamanos.
En locales con área mayor de 60.00 m2, se dispondrá de cuartos de baños separados para
hombres y mujeres, dotados cada uno de los artefactos sanitarios que indica la siguiente tabla
4.2.
Para el cómputo de personas, se toma una por cada 10.00 m2 de área de piso.
Tabla 4.2 N° DE INODOROS Y LAVAMANOS POR EL N° DE PERSONAS
NÚMERO
DE
PERSONAS
INODOROS
Hasta 15
1
16 a 35
2
36 a 60
3
61 a 90
4
91 a 125
5
más de 125 Uno adicional
por cada 40
personas o
fracción
LAVAMANOS
1
2
2
3
3
Uno adicional por
cada 45 personas o
fracción
Fuente: REGLAMENTO NACIONAL DE I.S.D., 1994
En todo cuarto de baño para hombres, podrán sustituirse inodoros por urinarios hasta un límite
tal, que el número de inodoros, no baje de las 2/3 partes del número que fija la tabla anterior.
Cuando se proyecta usar cuartos de baño comunes, se cumplirán los siguientes requisitos:
a) Se proyectarán cuartos de baño separados para hombres y mujeres, ubicados en lugar
accesible a todos los locales por servir.
b) La distancia entre cualquiera de los locales comerciales y los cuartos de aseo, no
58
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
podrá ser mayor de 30.00 m en sentido horizontal. No podrá mediar mas de un piso,
en sentido vertical.
c) El número de piezas sanitarias que deben ser instaladas, se regirá por las siguientes
tablas:
Tabla 4.3 CUARTO DE ASEO PARA VARONES
AREA TOTAL
DE LOCALES
EN m2
NÚMERO DE
INODOROS
NÚMERO DE
URINARIOS
NÚMERO DE
LAVAMANOS
1
2
2
1
1
2
1
2
2
Hasta
200
De 201 a 500
De 501 a 1000
Fuente: REGLAMENTO NACIONAL DE I.S.D., 1994
Tabla 4.4 CUARTO DE ASEO PARA MUJERES
AREA TOTAL
DE LOCALES
EN m2
NÚMERO DE
INODOROS
NÚMERO DE
LAVAMANOS
Hasta
200
De 201 a 500
De 501 a 1000
2
3
4
1
2
2
Fuente: REGLAMENTO NACIONAL DE I.S.D. , 1994
INDUSTRIAS:
Se dispondrá de cuartos de baño separados para obreros y obreras dotados de piezas
sanitarias de acuerdo a las siguientes tablas:
Tabla 4.5 CUARTO DE ASEO PARA VARONES EN INDUSTRIAS
OBREROS
1
16
31
51
76
a
a
a
a
a
INODOROS URINARIOS
15
30
50
75
100
Mayor de 100
1
2
2
2
3
LAVAMANOS
DUCHAS
1
2
2
3
4
1
2
3
4
5
1
1
1
2
2
Un inodoro, un urinario, un lavamanos y una ducha adicional
por cada 25 hombres o fracción.
Fuente: REGLAMENTO NACIONAL DE I.S.D. , 1994
Tabla 4.6 CUARTO DE ASEO PARA MUJERES EN INDUSTRIAS
OBRERAS
1
16
31
51
a
a
a
a
15
30
50
75
Mayor de 100
INODOROS
LAVAMANOS
DUCHAS
1
2
3
5
1
2
2
3
1
2
3
5
Un inodoro, un lavamanos y una ducha adicional por
cada 35 mujeres o fracción.
Fuente: REGLAMENTO NACIONAL DE I.S.D. , 1994
Los empleados de oficina, dispondrán de locales de aseo separados, de acuerdo con el
59
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
inciso de oficinas y locales para comercio.
Cuando la industria ocupe un área muy extensa o varios edificios, los cuartos de aseo serán
distribuidos en varios grupos, de acuerdo al número de personas servidas, pudiéndose
concentrar las duchas en el vestuario o en un grupo de aseo central.
RESTAURANTES, CAFETERÍAS, BARES, FUENTES DE SODA Y SIMILARES:
Los locales con capacidad hasta de 15 personas, dispondrán por lo menos, de un cuarto de
aseo dotado de un inodoro y un lavamanos.
Cuando la capacidad sobrepase de 15
personas, dispondrán de cuartos separados para hombres y mujeres, de acuerdo con la
siguiente tabla:
Tabla 4.7 CUARTO DE ASEO PARA RESTAURANTES Y SIMILARES
HOMBRES
CAPACIDAD
DE PERSONAS INODOROS URINARIOS LAVAMANOS
16
a
60
61
a
150
Por cada 100
adicionar
1
2
1
1
2
1
MUJERES
INODOROS
LAVAMANOS
1
2
1
1
1
1
1
2
1
Fuente: REGLAMENTO NACIONAL DE I.S.D. , 1994
La capacidad del local se calculará considerando 1.50 m2 de área útil por persona.
Estos cuartos de aseo podrán ser utilizados por los empleados siempre que no sean más de 5
personas. Para una cantidad mayor, deberán proveerse de cuartos de aseo separados de
acuerdo con lo estipulado en el inciso de oficinas y locales para comercio.
ESCUELAS PRIMARIAS:
Se dispondrá de cuartos separados para varones y mujeres de acuerdo a la siguiente tabla:
Tabla 4.8 CUARTO DE ASEO EN ESCUELAS PRIMARIAS
Niños
Niños
Niñas
Ambos sexos
Inodoros
Urinarios
Inodoros
Lavamanos
1 por cada 40
1 por cada 30
1 por cada 30
1 por cada 50
Fuente: REGLAMENTO NACIONAL DE I.S.D. , 1994
Los lavamanos se instalarán de manera que su borde quede a una altura de 63 – 75 cm
sobre el nivel del piso. Adicionalmente se instalarán cuartos de aseo para los maestros,
separados para ambos sexos. El número de piezas sanitarias se calculará de acuerdo a las
tablas 4.5 y 4.6.
ESCUELAS SECUNDARIAS, UNIVERSIDADES:
Regirá la misma proporción fijada en la tabla 4.8, salvo que para mujeres podrán reducirse los
inodoros a 1 por cada 35.
RESIDENCIAS PARA ESTUDIANTES Y SIMILARES:
Los cuartos de baño privados, destinados a servir a dormitorios hasta 4 personas, dispondrán
de inodoro, lavamanos y ducha.
En caso de que se disponga de cuartos de baño comunes, cada piso estará provisto de ellos,
ubicados a una distancia no mayor a 30 m medidos en sentido horizontal del dormitorio más
alejado.
60
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
Cada uno de estos cuartos de baño, dispondrá de piezas sanitarias en proporción al número
de personas a ser servidas, de acuerdo a la siguiente tabla:
Tabla 4.9 CUARTO DE ASEO EN RESIDENCIAS ESTUDIANTILES Y SIMILARES
1 Inodoro
1 Lavamanos
HOMBRES
1 Ducha
1 Urinario
Por cada 6 personas
Por cada 3 personas
Por cada 4 personas
Por cada 10 personas
1 Inodoro
MUJERES 1 Lavamanos
1 Ducha
Por cada 4 personas
Por cada 3 personas
Por cada 4 personas
Fuente: REGLAMENTO NACIONAL DE I.S.D. , 1994
Cuando se disponga de un lavamanos en cada dormitorio, la proporción de estos en cada
cuarto de baño colectivo, será de uno por cada 6 personas.
CINES, TEATROS, AUDITORIOS, BIBLIOTECAS Y SITIOS DE REUNIÓN:
Se proveerán de cuartos de aseo separados para hombres y mujeres, de acuerdo a la
siguientes tabla. A este fin se estimará que la mitad de la concurrencia máxima es integrada
por hombres y el resto por mujeres.
Tabla 4.10 CUARTO DE ASEO EN TEATROS, AUDITORIOS Y SIMILARES
Inodoros
HOMBRES Urinarios
Lavamanos
1 por cada 150
1 por cada 150
1 por cada 150
Inodoros
Lavamanos
2 por cada 150
1 por cada 150
MUJERES
Fuente: REGLAMENTO NACIONAL DE I.S.D. , 1994
Sitios cercanos a los camarines de los artistas, en los teatros y cine - teatros, se instalarán
baños separados para hombres y mujeres, con la instalación de inodoros, lavamanos y
duchas.
Asimismo, inmediatamente adyacente a las casetas de proyección de los cines, se deberá
disponer de un cuarto de aseo, con inodoro y lavamanos.
INSTALACIONES DE SERVICIO PARA VEHÍCULOS AUTOMOTORES:
Se dispondrá de cuartos de aseo para el público separados para hombres y mujeres,
dotados de las piezas sanitarias siguientes:
Hombres:
1 inodoro, 1 urinario y 1 lavamanos
Mujeres:
1 inodoro y 1 lavamanos
Para el personal empleado, deberá disponerse de aseo separados de los del público, como se
específica a continuación:
61
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
Tabla 4.11 CUARTO DE ASEO EN SERVICIO PARA VEHICULOS AUTOMOTORES
NÚMERO DE
INODOROS URINARIOS
EMPLEADOS
1
16
a
a
15
30
1
2
1
1
LAVAMANOS
DUCHAS
1
2
1
2
Fuente: REGLAMENTO NACIONAL DE I.S.D. , 1994
DEPÓSITOS DE ALMACENAMIENTOS DE MATERIALES Y EQUIPOS:
Los depósitos de materiales y equipos, deberán disponer menos de un cuarto de aseo dotado
de inodoro, urinario, y ducha. Cuando trabajen más de 16 personas, se seguirán las
especificaciones del articulo Industrias.
Los locales donde se manipulan, preparan o envasan alimentos y bebidas, deberán estar
dotados de un número adecuado de fregaderos y lavamanos de acuerdo a las necesidades
mínimas a juicio de la Entidad Competente.
Para hoteles, el número de artefactos sanitarios a instalarse será determinado y aprobado por
la Entidad Competente.
La implementación de hospitales se hará de acuerdo al número de camas y especialidades
que atiende.
Otra forma de determinación del número mínimo requerido de artefactos sanitarios, puede
realizarse mediante el empleo de las siguientes tablas:
Tabla 4.12 NÚMERO DE ARTEFACTOS NECESARIOS EN LAS INSTALACIONES
SANITARIAS EN RELACIÓN CON EL NÚMERO DE PERSONAS QUE SIRVEN
NÚMERO DE ARTEFACTOS
NÚMERO DE
PERSONAS INODOROS URINARIOS
1
11
21
36
61
91
121
161
201
a
a
a
a
a
a
a
a
a
10
20
35
60
90
120
160
200
250
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
2
3
4
5
6
7
LAVATORIOS
O
VERTEDEROS
DUCHAS
1
2
3
3
4
5
6
7
8
1
2
3
3
4
5
6
7
8
Mas de 250, un artefacto mas de cada tipo, por cada 60 personas en
exceso.
Fuente: REGLAMENTO NACIONAL DE I.S.D. , 1994
NOTA:
Para las instalaciones destinadas a mujeres, los urinarios se sustituirán por
inodoros, aumentándose al número de inodoros que se hubiera obtenido.
Cuando no se puede establecer la capacidad de un local, el número de personas
se calculará por el factor de ocupación dado por la siguiente tabla, donde:
62
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
N° de personas = X m2 x factor
Tabla 4.13 FACTOR DE OCUPACIÓN DE INMUEBLES PARA CALCULAR SU CAPACIDAD
X EN METROS
CUADRADOS
POR
PERSONA
DESTINO O USO DEL LOCAL
•
•
•
•
•
•
•
Sala de conferencia, sala de asamblea, auditorio, teatro, cine,
sala de espectáculos en general.
Establecimiento de instrucción (excluyendo los patios).
Restaurante, confitería, bar, cantina, local de expendio de
comidas, salón de baile y similares, pileta de natación.
Sala de exposición, museo, club nocturno, gimnasio, sala de
palitroque, local deportivo cerrado sin afluencia de público.
Cuartel, convento, hospital, biblioteca, oficina particular, local de
atención al público.
Conventillo, casa de arriendo por piezas sueltas, internado.
Establecimiento industrial, fábrica, local de trabajo, mercado,
local para feria y similares.
1
1½
3
5
8
12
16
Fuente: REGLAMENTO NACIONAL DE I.S.D. , 1994
4.4 Sistemas de alimentación de agua potable
Existen varios sistemas de alimentación entre los cuales mencionaremos tres de los mas
importantes sistemas: directos, indirectos, mixtos. Según las disposiciones de las autoridades
correspondientes.
4.4.1 Sistemas directos
En los sistemas directos, todos los aparatos e instalaciones reciben agua fría que proviene
directamente de la tubería principal.
Para "alimentar" el sistema de suministro de agua caliente, suele ser necesaria una cisterna de
alimentación.
Con ciertos tipos de calentadores de agua eléctricos o de gas que reciben agua directamente de la
tubería principal, no se requiere una cisterna de alimentación, con lo que se simplifica el sistema.
Además se presenta cuando la red pública es suficiente para servir a todos los puntos de consumo
a cualquier hora del día. El suministro de la red pública debe ser permanente y abastecer a
directamente a toda la instalación interna, en la figura 4.2 se muestra un ejemplo de instalación
directa. Este tipo de sistema tiene ventajas y desventajas.
Ventajas:
• Menos peligro de contaminación de abastecimiento interno de agua.
• Los sistemas son económicos.
• Posibilidad de medición de los caudales de consumo, con mas exactitud.
Desventajas:
• No hay almacenamiento en caso de paralización del suministro de agua.
63
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
• Abastecen solo edificios de baja altura (2 a 3 pisos) por lo general.
• Necesidad de grandes diámetros de tubería para grandes instalaciones.
• Posibilidad de que las variaciones horarias afecten el abastecimiento en los puntos de consumo
mas elevado.
Fuente: INSTALACIONES SANITARIAS EN EDIF. “E. JIMENO”, 1995
Fig. 4.2 Sistema de abastecimiento directo.
TANQUE ELEVADO POR ALIMENTACIÓN DIRECTA:
En el presente caso durante algunas horas del día o de la noche como cosa general se cuenta con
presión suficiente en la red pública para llenar el depósito elevado y desde aquel se da servicio por
gravedad a la red interior.
La ventaja de este sistema es que no requiere equipo de bombeo.
Las desventajas son que el tanque elevado no llegue a llenarse por variación de presiones en la
red pública o que la demanda real sea mayor que la estimada y que el tanque se vacíe antes del
tiempo considerado.
Para evitar esto es necesario un estudio adecuado de la dotación o bien una sobre estimación de
la capacidad del tanque elevado, lo que resulta no económico y el incremento de peso muerto
sobre la estructura del edificio figura 4.3.
Fuente: INSTALACIONES SANITARIAS EN EDIF. “E. JIMENO”, 1995
Fig. 4.3 Tanque elevado por alimentación directa
64
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
4.4.2 Sistemas indirectos
Cuando la presión en la red pública no es suficiente para dar servicio a los artefactos sanitarios de
los niveles más altos, se hace necesario que la red pública suministre agua a reservorios
domiciliarios (cisternas y tanques elevados) y de éstos se abastece por bombeo o gravedad a todo
el sistema.
Este tipo de sistema también tiene ventajas y desventajas.
Ventajas:
•
•
•
•
Existe reserva de agua, para el caso de interrupción del servicio.
Presión constante y razonable en cualquier punto de la red interior.
Elimina los sifonajes, por la separación de la red interna de la externa por los
reservorios domiciliarios.
Las presiones en las redes de agua caliente son más constantes.
Desventajas:
•
•
•
Mayores posibilidades de contaminación del agua dentro del edificio.
Requieren de equipo de bombeo.
Mayor costo de construcción y mantenimiento.
CISTERNA EQUIPO DE BOMBEO Y TANQUE ELEVADO:
En este sistema el agua ingresa de la red pública a la cisterna, donde con un equipo de bombeo el
agua es elevada al tanque elevado desde por gravedad se alimenta la red de agua interior.
Este sistema es adecuado cuando existe un correcto diseño en cuanto a capacidades de la
cisterna y del tan que elevado tal como se muestra en la figura 4.4.
Fuente: INSTALACIONES SANITARIAS EN EDIF. “E. JIMENO”, 1995
Fig. 4.4 Cisterna, equipo de bombeo y tanque elevado
65
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
CISTERNA Y EQUIPO DE BOMBEO:
En este caso la red de agua es conectada a una cisterna desde donde por intermedio de una
bomba y un tanque hidroneumático se mantiene la presión en todo el sistema para grandes
instalaciones donde no se desea tanque elevado; se puede hacer este sistema instalándose sobre
la cisterna bombas de velocidad variable o velocidad constante, con equipos de control.
Para fines de diseño de la red interior, este sistema es igual al directo en lo referente al cálculo de
las tuberías de la red de distribución.
Para edificios altos es importante anotar que cuando se usa el sistema hidroneumático es costoso,
por eso no conviene usarlo.
Fuente: INSTALACIONES SANITARIAS EN EDIF. “E. JIMENO”, 1995
Fig. 4.5 Cisterna y equipo de bombeo.
Ventajas:
•
•
•
•
Presión adecuada en todos los puntos de consumo.
Fácil instalación.
Sistema económico en lo referente a tuberías que resultan ser de menores longitudes y
diámetros.
Evita los tanques elevados.
Desventajas:
•
Cuando se interrumpe el fluido eléctrico sólo trabaja el hidroneumático poco tiempo,
cortándose luego el servicio.
4.4.3 Sistema mixto
Cuando las presiones en la red pública lo permitan, los pisos o niveles inferiores pueden ser
66
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
alimentados en forma directa y los superiores en forma indirecta, tal como se puede apreciar en la
figura 4.6.
Este sistema tiene la ventaja de que se requieren capacidades de cisterna y tanque elevado más
pequeñas que en el método indirecto, lo mismo que bombas de menor capacidad.
“En los caso de sistemas alimentados por gravedad en tanque elevado, es muy frecuente cuando
no se le puede dar la altura necesaria al tanque elevado, que las presiones logradas para los
niveles superiores sean insuficientes para el normal funcionamiento de los aparatos sanitarios. En
estos casos es necesario el uso de un equipo de bombeo para dar servicio a los últimos dos o tres
niveles como un sistema separado, aunque siempre es necesario que estén ambos sistemas
interconectados para los casos de falta de energía eléctrica o reparación del hidroneumático”.
Este sistema se emplea también algunas veces para los casos de redes de incendio alimentadas
desde el tanque elevado.
Fuente: INSTALACIONES SANITARIAS EN EDIF. “E. JIMENO”, 1995
Fig. 4.6 Sistema mixto.
4.5 Prevención del contrasifonaje
El contrasifonaje es el contraflujo de agua, posiblemente contaminada, hacia la tubería de
suministro de agua potable. Para que ocurra el contrasifonaje es necesario que exista una presión
negativa o vacío parcial en la tubería conectada a una instalación o aparato cuya salida esta
sumergida en agua, la cual puede estar contaminada. Esto sucede cuando la demanda sobre la
tubería principal es suficiente para succionar el agua de la tubería conectada a un aparato, dejando
así atrás un vacío parcial. De esta manera se crea una acción sifónica que permite que una parte
del agua contaminada del aparato circule de vuelta hacia la tubería principal.
67
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
Los reglamentos de las autoridades indican que los sistemas de agua fría se deben instalar de
modo que se evite el contrasifonaje. Para ello, es necesario observar los siguientes puntos:
1. Las válvulas de flotador en las cisternas deben estar por arriba del tubo de nivel
constante; y si se instala un tubo silenciador, debe descargar el agua por encima de la
válvula de flotador mediante un aspersor.
2. Las salidas de los grifos conectados a las instalaciones o aparatos sanitarios deben
estar lo suficientemente arriba de nivel de control del aparato.
3. Los depósitos de retretes deben alimentarse desde una cisterna de almacenamiento.
4. Los aparatos con entradas para agua a baja altura, por ejemplo los bidés y ciertos
tipos de aparatos para hospitales, deben ser alimentados por una cisterna de
almacenamiento y nunca directamente por la tubería principal (a consideración).
4.6 Precauciones para el daño causado por heladas
Los reglamentos de las autoridades sanitarias indican que los tubos de servicio subterráneos se
deben tender a una profundidad mínima de 760 mm como precaución contra heladas. Los tubos de
servicio también deben entrar al edificio a una profundidad mínima de 760 mm y continuar a través
de un muro interno por lo menos a 600 mm de distancia de la cara interior de cualquier muro externo. El tubo de servicio debe ir directamente hacia la cisterna y mantenerse por lo menos a 2 m
de sus aleros.
Los tubos de nivel constante de la cisterna deben colocarse de manera que eviten la entrada de
aire frío. Esto se consigue al inclinar el tubo de manera que su orificio de salida quede a unos 50
mm por abajo del nivel del agua. Es necesario colocar válvulas de purga de modo que todas las
partes de la instalación puedan ser desaguadas. Las cisternas deben estar bien aisladas o
colocarse dentro de un cuarto aislado.
4.7 Instalación de cisternas
Una cisterna debe ser estancada, resistente y estar hecha de plástico, acero galvanizado, asbesto
- cemento u hormigón. Debe colocarse a una altura tal que pueda llenarse completamente y
proporcione suficiente agua a los aparatos e instalaciones. Asimismo, debe estar en un sitio donde
sea fácil revisarla y limpiarla. Una cisterna debe contar con una tapadera contra polvo, pero no
hermética, y debe estar protegida contra daño por heladas.
CAPACIDAD REQUERIDA:
Existen dos métodos para la determinación de la capacidad de almacenamiento:
a) Mediante una curva de demanda (método gráfico - estadístico).
b) Mediante la dotación (práctica usual).
El primer método no es práctico y no se aplica en el diseño, ya que la curva de demanda sólo
puede ser conocida cuando el edificio está construido. Este método sirve mas bien para
investigación y poder hacer las variaciones necesarias en el método de la dotación.
Investigaciones realizadas al respecto en edificios consideran como adecuado para
almacenamiento, sin incluir reserva de incendio, una capacidad mínima igual a la dotación diaria
(100%). Se considera deseable un almacenamiento del 125% de la dotación.
68
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
Es decir, cuando se usa un solo tanque (Cisterna o tanque elevado) en éste debe almacenarse el
total previsto.
En el caso que se utilice cisterna y tanque elevado las capacidades deben ser por 1 día:
Tanque Elevado
Cisterna
1/3 Dotación
2/3 Dotación
Algunas recomendaciones indican lo siguiente:
a) Cuando sólo exista tanque elevado su capacidad será cuando menos igual a la dotación diaria
necesaria con un mínimo absoluto de 1000 litros.
b) Cuando sólo exista cisterna, su capacidad será cuando menos igual a la dotación diaria, con
un mínimo absoluto de 1000 litros.
c) Cuando se emplee una combinación de cisterna, bombas de elevación y tanque elevado, la
capacidad de la cisterna no será menor de las 3/4 partes del consumo diario y la del tanque
elevado, no menor de 1/3 de la dotación, cada uno de ellos con mínimo absoluto de 1000 litros.
Esta consideración hace que el almacenamiento de cisterna y tanque elevado juntos para una
dotación mínima de 1000 litros sea de aproximadamente 1083.3 litros de la dotación diaria
necesaria.
Ejemplo:
La dotación diaria para una escuela es de: 58350 litros.
De acuerdo con el método que se emplee como sistema de agua las alternativas de
almacenamiento son:
a) Cisterna sola
Capacidad 58350 litros = 58.350 m3
b) Tanque Elevado solo
Capacidad 58350 litros = 58.350 m3
c)
Cisterna y Tanque elevado
Capacidad Cisterna = 2/3 x 58350 litros
o sea 38900 litros = 38.9 m3
Capacidad tanque Elevado = 1/3 x 58350 litros = 19450 litros.
o sea 19450 litros = 19.45 m3
Se entiende que estas cantidades son la capacidad útil de la cisterna o tanque elevado o sea de
agua, por lo tanto la capacidad total es mucho mayor, como se verá más adelante.
4.7.1 Dimensionamiento de la cisterna y del tanque elevado.
Para el dimensionamiento de los tanques de almacenamiento se deben tomar en cuenta una serie
de factores:
69
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
•
•
•
•
•
Capacidad requerida.
Espacio disponible.
Distancia vertical entre el techo del tanque y la superficie libre del agua entre 0.30 y 0.40m.
La distancia vertical entre los ejes de tubos de rebose y de entrada de agua no debe ser menor
a 0.15 m.
La distancia vertical entre el eje de tubos de rebose y el máximo nivel de agua, nunca debe ser
menor a 0.10 m.
Las formas de los tanques de almacenamiento pueden ser circulares, rectangulares o cuadrados.
Cualquier forma es buena, sólo que es conveniente indicar que la altura de agua no debe ser en lo
posible menor de 0.80 m.
El dimensionamiento depende mucho del espacio disponible existente en los planos
arquitectónicos del edificio.
UBICACIÓN.
La ubicación de los tanques de almacenamiento juega mucho con las facilidades que proporcione
el ingeniero que efectúa los planos arquitectónicos.
Como simple especulación se indican algunas ubicaciones más factibles, dadas por la experiencia
de algunos ingenieros.
LA CISTERNA
•
•
•
•
•
•
En patios de servicio, alejada en lo posible de dormitorios u oficinas de trabajo.
En la caja de la escalera. Esto permite colocar los equipos de bombeo bajo la escalera.
Jardines.
Pasadizos.
Garajes.
Cuartos especiales.
Lo importante es buscar siempre la independencia del sistema, es decir de fácil acceso en
cualquier momento.
EL TANQUE ELEVADO
•
•
•
•
Sobre la caja de la escalera.
Lo más alejado del frente del edificio por razones de estética.
Si es posible en la parte céntrica de los servicios a atender.
Debe ubicarse a una altura adecuada sobre el nivel de azotea ó estructura adicional a fin de
que se garantice una presión de 3.50 mca en el aparato más desfavorable.
4.7.2 Aspectos constructivos
Los tanques de almacenamiento deberán ser construidos preferentemente de concreto armado. Es
permitido el uso de ladrillos revestidos de mortero de cemento con impermeabilizante para las
paredes, siempre que la altura de agua no sea mayor de 1 m
No es conveniente la construcción de tanques con paredes de bloques de concreto o arcilla. Todo
paso de tuberías a través de paredes o fondos de los tanques deberá fijarse previamente el
vaciado de los mismos, mediante tuberías con extremos roscados que sobresalgan 0.10 m a cada
70
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
lado y que lleven soldada en la mitad de su largo, con soldadura corrida, una lámina metálica
cuadrada de no menos de 1/8” de espesor y cuyo lado tenga como mínimo 0.10 m más que el
diámetro del tubo.
TAN Q U E ELEVADO DE
AGUA
V E N T IL A C IÓ N
Ø = 2"
DE LA BO M BA
T U B E R IA R E B O S E Y L IM P IE Z A F .G . Ø 2 1 /2 "
T U B E R IA S A L ID A A L A R E D Ø 3 "
T U B E R IA D E IM P U L S IO N
F .G .Ø 2 1 /2 "
R ,2 2
CAMARA
A LA RED Ø 3" PVC
REBALSE
PVC Ø 3"
H O R M IG Ó N
POBRE
Fuente: PROPIA
Fig. 4.7 Detalle estructural de un tanque elevado.
T U B E R ÍA D E
REBOSE VA
A L S IS T E M A
P L U V IA L
TAPA
M E T Á L IC A
A D U C C IÓ N
B O C A D E IN S P E C C IÓ N N O
M E N O R D E 60 x 60 cm
0 .1 0
P E N D IE N T E
VÁLVU LA
0 .0 5
F L O T A D O R M ÍN IM O 1 0 c m
P O R E N C IM A D E L R E C IB O
REBO SE
LLp
V A R IA B L E
COLADO R
LLp
71
R E D D E D IS T .
0 .1 0
P E N D IE N T E D E L F O N D O 2 %
LLp
T U B E R ÍA D E
L IM P IE Z A
C O N LLAVE
DE PASO,
PUEDE
CO NECTARSE
A LA
T U B E R ÍA D E
REBOSE
Fuente: REGLAMENTO NACIONAL DE I.S.D., 1994
Fig. 4.8 Detalle de un tanque elevado.
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
C O R T E A -A '
V E N T IL A C IO N Ø 2 " F .G .
T U B E R ÍA D E IN G R E S O
LO SA TAPA
,3 6
F .G . Ø 4 "
N IV E L D E L A G U A
1 ,0 1
N IV E L T E R R E N O
T U B E R ÍA D E
S A L ID A Ø 2 "
H° A°
1 ,0 1
LO SA FO ND O
H ° S IM P L E
F .G . Ø 2 "
TANQUE DE AGUA
PLANTA
LIMPIEZA Y REBOSE
F.G. Ø 2"
TUBERÍA DE ENTRADA
Ø 4" PVC
VENTILACIÓN DE
F.G. Ø 2"
BOCA DE ACCESO
CEDAZO
ESCALERA DE F.G.
Ø 1/2"C/30
TUBERÍA DE SALIDA
Ø 4"
Fuente: PROPIA
Fig. 4.9 Detalle una cisterna o tanque bajo.
4.7.3 Aspectos sanitarios
Existen algunas consideraciones que deben ser tomadas en el diseño de los tanques de
almacenamiento a fin de hacerlos sanitarios. Hay que indicar que la falta de tomar en cuenta estas
consideraciones ha motivado muchas veces epidemias de enfermedades de origen hídrico.
Estas consideraciones son las siguientes:
TAPA SANITARIA:
72
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
La tapa de cisterna o tanque elevado debe ser de la forma que se indica en la figura 4.10 a fin de
evitar que las aguas de limpieza de pisos o aguas de lluvia penetren en los tanques. En caso que
no se pueda hacer este tipo de tapa, se efectuará un diseño que impida el ingreso de agua exterior,
para lo cual se elevarán los bordes sobre el nivel de la losa.
Fuente: INSTALACIONES SANITARIAS EN EDIF. “E. JIMENO”, 1995
Fig. 4.10 Tapa sanitaria
TUBO DE VENTILACIÓN:
Este tubo permite la salida del aire caliente y la expulsión o admisión de aire del tanque cuando
entra o sale el agua. Se efectúa en forma de U invertido con uno de sus lados alargado más que
otro que es el que cruza la losa del tanque. El extremo que da al exterior debe protegerse con
malla de alambre para evitar la entrada de insectos o animales pequeños.
REBOSES DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO:
a) REBOSE DE CISTERNA. El rebose del agua de la cisterna deberá disponerse al sistema de
desagüe del edificio en forma indirecta, es decir, con descarga libre con malla de alambre a fin
de evitar que los insectos o malos olores ingresen a la cisterna (ver figura 4.9).
b) REBOSE DE TANQUE ELEVADO. Igualmente el rebose del tanque elevado deberá
disponerse a la bajante más cercana en forma indirecta, mediante brecha o interruptor de aire
de 5 cm de altura como mínimo. Para esto el tubo de rebose del tanque elevado se corta y a 5
cm y se coloca un embudo de recepción del agua de rebose. (ver figura 4.8).
c) DIÁMETROS DEL TUBO DE REBOSE. Los diámetros de los tubos de rebose deberán estar
de acuerdo a la siguiente tabla:
Tabla 4.14 DIÁMETRO DEL TUBO DE REBOSE
CAPACIDAD DEL
TANQUE DE
ALMACENAMIENTO
Hasta
5001
6001
12001
20001
mayor
5000
a 6000
a 12000
a 20000
a 30000
a 30000
litros
litros
litros
litros
litros
litros
DIÁMETRO DEL
TUBO DE REBOSE
[PULGADAS]
2
2½
3
3½
4
6
Fuente: INSTALACIONES SANITARIAS EN EDIF. “E. JIMENO”, 1995
4.7.4 Capacidades de almacenamiento de agua contra incendio
Según el Reglamento Nacional de Instalaciones Sanitarias Domiciliarias el volumen de reserva
tendrá como mínimo 500 lts por piso, el mismo deberá ser almacenado en el tanque cisterna o
73
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
elevado.
Otras bibliografías recomiendan que en edificaciones los sistemas de lucha contra incendio son
obligatorios para aquellos mayores de 15 m de altura. El almacenamiento de agua de la cisterna o
tanque de agua para combatir incendios en estas edificaciones debe ser por lo menos de 15 m3.
Para el caso de edificaciones de más de 50 m de altura o plantas industriales, el almacenamiento
de agua no será menor de 40 m3 adecuándose el caudal al tamaño posible del incendio, según el
gráfico para Agua Contra Incendios de Sólidos, que se acompaña.
Ahora bien, la decisión se la dejamos a criterio del ingeniero proyectista.
Q l/s
R m3
−300
pa
ra
g=
0.9
R
pa
ra
g=
0.
9
90−
Q
80−
−280
0.5
g=
a
0.5
r
g=
pa
ra
Q
a
Rp
−260
−240
.1
g=0
ara
p
Q
.1
g=0
ara
p
R
70−
−220
−200
60−
−180
50−
−160
−140
40−
−120
−100
30−
−90
20−
−20
−15
−10
−5
−0
6000
5500
5000
4500
4000
3500
3000
2600
−40
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
10−
7,5−
5,0−
2,5−
0,0−
−60
RIESGO m3
Q = Caudal del agua en l/s para extinguir el fuego.
R = Volumen de agua en m3 necesarios para reserva
g = Factor de apilamiento
0.9 = Compacto
0.5 = Medio
0.1 = Poco compacto
RIESGO = Volumen aparente del incendio
Fuente: INSTALACIONES SANITARIAS EN EDIF. “E. JIMENO”, 1995
4.8 Hidrómetros
En edificios domésticos y semejantes, como en fábricas, hospitales, escuelas, terrenos para
construcción etc. Se requiere un hidrómetro. En la figura 4.11 se muestra el método para instalar
un medidor en una tubería de servicio subterránea.
74
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
Tapa metálica
de cierre
Nivel del suelo
0.60 mínimo
0.50
Tubería de
servicio
Hidrómetro
Manpoetería en
mortero cemento
0.10
Válvulas de
cierre
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Fig. 4.11 Instalación de un hidrómetro
4.9 Causas de contaminación
CONTRASIFONAJE.
El contrasifonaje ocurre cuando una reducción importante en la presión de una tubería principal de
suministro público de agua provoca una reducción semejante en las tuberías de servicio
conectadas a esa tubería principal. En consecuencia, en las salidas de los grifos y en las tuberías
de alimentación de instalaciones y aparatos como duchas, lavadoras, bidés, etcétera, puede ocurrir
una presión negativa o vacío. Si la tubería de entrada a estos aparatos se sumerge en agua
contaminada, este agua será succionada hacia la tubería principal. Por consiguiente, el resultado
del contrasifonaje puede ser severo, y si la tubería principal de agua está contaminada, esta agua
será redistribuida hacia otras casas, oficinas, hospitales, etc.
Nota: la contaminación de suministros de agua potable también puede ocurrir debido al efecto de la
fuerza de gravedad y al contraflujo por contrapresión.
CONTRAFLUJO POR GRAVEDAD.
Es semejante al contrasifonaje, aunque se distingue porque el agua fluye de vuelta hacia la fuente
de suministro debido a que la presión del sistema se vuelve mayor que la presión de suministro.
Esto ocurre cuando la presión de suministro disminuye debido a fallas en el sistema.
CONTRAFLUJO POR CONTRAPRESIÓN.
Esto ocurre cuando la presión del sistema es superior a la presión de la tubería principal debido al
uso de una bomba.
4.10 Riesgos de contaminación
La contaminación por contraflujo se clasifica en tres tipos de riesgos (uno, dos y tres), de los cuales
el primero es el más grave. En la tabla 4.15 se proporcionan la fuente de riesgo y los métodos de
prevención.
75
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
Tabla 4.15 REQUISITOS PARA EVITAR EL CONTRAFLUJO
FUENTE DE RIESGO
Riesgo clase 1
Taza del retrete
Bidé
Riesgo clase 2
Grifos en fregaderos, etc.
Grifos para mangueras
Lavadora de ropa
Riesgo clase 3
Grifo mezclador de agua
caliente y fría
Ablandador de agua
doméstico
EJEMPLOS DE PROTECCIÓN RECOMENDADA
Cisterna de descarga aprobada e instalada correctamente Intervalo
de aire tipo A
Intervalo de aire tipo A
Combinación en línea de válvulas vacuorreguladora y de retención
Intervalo de aire tipo B
Cualquiera de los dispositivos anteriores, una válvula de retención o
una válvula vacuorreguladora en línea
Cualquiera de los dispositivos anteriores, una válvula de retención o
una válvula vacuorreguladora en línea
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
INTERVALO DE AIRE TIPO A (figura 4.12). Para que exista un intervalo de esta clase, debe
haber una disposición de aparatos e instalaciones en la que:
a) el agua sea descargada en una cisterna, recipiente u otro aparto o instalación que
cuente en todo momento con un nivel de rebosamiento abierto;
b) la tubería de descarga hacia esa cisterna, recipiente u otro aparato o instalación para
contener agua no debe estar obstruida.
c) el agua de descargue hacia la cisterna, recipiente u otro aparato o instalación en un
ángulo no mayor de 15° con respecto a la vertical; y
d)
la distancia entre el nivel de rebosamiento de esa cisterna, recipiente u otro aparato o
instalación y el punto mas bajo de cualquier tubería o accesorio que descargue en esa
cisterna, recipiente u otro aparato o instalación no sea menor que la dimensión
proporcionada en la tabla 4.16 según el diámetro interno de la tubería.
Tabla 4.16 DIMENSIONES DE LOS INTERVALOS DE AIRE
DIÁMETRO INTERIOR DEL TUBO O
SALIDA
No mayor que 14 mm
Mayor que 14 mm, pero no mayor que 21mm
Mayor que 21 mm, pero no mayor que 41mm
Mayor que 41mm
DISTANCIA VERTICAL
ENTRE EL PUNTO DE
SALIDA Y EL NIVEL DE
REBOSAMIENTO
20mm
25mm
70mm
El doble del diámetro
interior de la salida
Fuente: PLOMERÍA (“F. HALL”, 1998
76
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
T u b e ría d e
e n tra d a
In te rv a lo d e a ire tip o A
N iv e l d e a g u a
N iv e l d e
re b o s a m ie n to
a b ie rto
V á lv u la d e
s a lid a
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Fig. 4.12 Intervalo de aire tipo A en una cisterna.
INTERVALO DE AIRE TIPO B (figura 4.13).Este intervalo se produce cuando el agua se descarga
en una cisterna, recipiente u otro aparato o instalación abierto a la atmósfera y la distancia vertical
desde el punto mas bajo de descarga hacia esa cisterna, recipiente, aparato o instalación hasta su
nivel crítico de agua es:
a)
suficiente para impedir que el agua en la cisterna, recipiente, aparato o instalación sea
succionada por la tubería o accesorio de alimentación debido al efecto de contrasifonaje o
bien,
b)
no menor que la cifra proporcionada en la tabla 4.15 según el diámetro interno de la tubería
de entrada.
N ivel de agua
m as baja de
tubería de
entrada
Tubería de
entrada
Intervalo de aire tipo B
V álvula de
salida cerrada
Tubería de
nivel
constante
N ivel del agua en estado estable transitorio en
una cisterna cuando existe un flujo m áxim o de agua
y todas las salidas estan cerradas, exepto el nivel constante
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Fig. 4.13 Intervalo de aire tipo B en una cisterna.
4.11 Protección de grifos de descarga, conexión de tuberías flexible y
aparatos
GRITOS DE DESCARGA (figura 4.14).
Todos los grifos de descarga o accesorios semejantes (excluyendo las tuberías flexibles para
regaderas) que descargan en fregaderos, lavabos, bañeras o instalaciones semejantes
(excluyendo bidés) requieren una de las siguientes formas de protección:
77
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
a)
un conjunto de dos válvulas de retención en los tuberías de alimentación de agua caliente y
fría; o bien,
b)
un dispositivo igualmente efectivo de prevención de contraflujo o contrasifonaje colocado lo
más próximo posible al punto de extracción; o bien,
c)
intervalos de aire que cumplan con las dimensiones proporcionadas en la tabla 4.17.
Tabla 4.17 DIMENSIONES DE LOS INTERVALOS DE AIRE EN APARATOS
TAMAÑO DEL GRIFO O
COMBINACIÓN DE
ACCESORIOS
DISTANCIA VERTICAL ENTRE EL
PUNTO DE SALIDA Y EL NIVEL
DE REBOSAMIENTO DEL
APARATO
No mayor que 14mm
Mayor que 14mm pero no
mayor que 21mm
Mayor que 21mm
20mm
25mm
70mm
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
NOTA: los requisitos a, b y c no se aplican a grifos de descarga u otros accesorios que:
i)
solo son abastecidos por la fuerza de gravedad desde una cisterna, cilindro o depósito a
presión atmosférica
Esta distancia
vertical es el
intervalo de
aire y esta
restringida al
diámetro
interior de la
tubería de
alimentación
Nivel del punto
mas bajo de
salida
Nivel de
rebosamiento
del recipiente
(abierto)
Fuente: INSTALACIONES SANITARIAS EN EDIF. “E. JIMENO”, 1995
Fig. 4.14 Intervalo de aire tipo A en lavabos, bañeras o fregaderos.
ii)
son abastecidos por un tubo conectado a una cisterna, cilindro o depósito situado a no
menos de 25 mm por arriba del nivel de rebosamiento del aparato; y
iii)
están conectados a un tubo que no suministra agua a ningún otro grifo o accesorio (distinto
de un grifo de desagüe) situado a un nivel inferior.
BIDÉS.
Si el diseño del bidé es de aspersión ascendente, se clasifica en el riesgo de clase uno. El bidé
debe estar abastecido como se muestra en la figura 4.15.
TUBERÍAS.
Las tuberías para lavado de automóviles, aspersión de jardines, etc., abastecidas directamente por
la tubería principal deben estar protegidas en el grifo por un dispositivo de contraflujo idóneo; por
ejemplo, un conjunto de dos válvulas de retención. Nota: en los inmuebles no domésticos sólo es
posible instalar grifos conectados con tuberías flexibles previa autorización de la compañía de
agua.
LAVADORAS Y LAVAPLATOS.
78
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
Cualquier lavadora de ropa, lavaplatos o secadora de tambor, conectada permanente o
temporalmente al servicio de agua en cualquier inmueble, debe contar con un intervalo de aire tipo
B o con un interceptor, cuyo retiro hace imposible la operación de la máquina. Además, se requiere
que cualquier máquina conectada de manera semejante a una instalación distinta a la de una casa
habitación sólo extraiga agua por gravedad de una cisterna de almacenamiento, excepto si la
máquina posee un intervalo de aire tipo A en la entrada de suministro.
ABLANDADOR DE AGUA.
Si un ablandador de agua regenerado por intercambio de iones de sal común se usa junto con una
lavadora o lavaplatos, debe tener en su tubería de entrada una válvula de retención y una válvula
vacuorreguladora, excepto en los casos en que el agua que va al ablandador pase primero por un
dispositivo de prevención de contraflujo, por ejemplo, un intervalo de aire tipo B o un interceptor
incorporado a la lavadora o al lavaplatos.
GRIFOS MEZCLADORES.
Su colocación está permitida aun si las tuberías de suministro de agua caliente y fría poseen
presiones distintas, siempre que se coloque una sola válvula de retención cerca de las salidas de
las líneas de agua caliente y fría.
CISTERNAS DE ALMACENAMIENTO.
Las tuberías de suministro que transportan agua a las cisternas (las cuales pueden estar
conectadas o no a válvulas de flotador) deben contar con un intervalo de aire tipo A en la entrada
de agua si la cisterna esta en riesgo de recibir o contener cualquier sustancia potencialmente
dañina para la salud. Si una cisterna suministra agua a un circuito calentador primario doméstico o
es una cisterna de descarga, el tubo de suministro debe contar con un intervalo de aire tipo B, un
interceptor o un conjunto de dos válvulas de retención (excepto en el caso de una cisterna
diseñada e instalada según los reglamentos relacionados con la preservación de la calidad del
agua almacenada.
A continuación se mencionan algunos requisitos adicionales para cisternas de almacenamiento de
uso doméstico:
a)
se deben instalar en un sitio o posición que evite el paso de aguas pluviales, negras o
jabonosas y de agua no potable;
b)
deben estar aisladas contra el calor y las heladas, y cuando estén hechas de un material que
contamine o tenga probabilidades de contaminar el agua almacenada, deben estar forradas o
revestidas de un material impermeable diseñado para evitar tal contaminación;
c)
las cisternas deben poseer una cubierta rígida, bien colocada y fija que:
i)
no sea hermética,
ii)
impida el paso de luz e insectos a la cisterna,
iii)
esté hecha de un material o materiales que no se astillen o fragmenten al romperse
y no contaminen el agua que se condensen en sus caras inferiores,
en el caso de una cisterna que almacene mas de 1000 litros de agua, estar
construido de modo que sea posible inspeccionarla y limpiarla sin tener que
descubrirla por completo,
iv)
v)
79
este hecha de modo que sea posible conectar cualquier tubo de ventilación o
expansión para llevar agua a la cisterna.
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Fig. 4.15 Tubería para un bidé.
4.12 Protección secundaria para evitar el contraflujo
El riesgo de contraflujo es mayor en una instalación de suministro de agua a varios niveles. En
estos sistemas se requiere una protección adicional o secundaria de contraflujo a fin de
proporcionar una segunda línea de defensa. Los dispositivos de protección aceptados constan de:
a) un conjunto de dos válvulas de retención instalado inmediatamente después de la válvula de
cierre que está en la ramificación de la tubería de suministro hacia el nivel o piso de que se
trate; o bien,
b) una combinación de válvula de retención y válvula vacuorreguladora instaladas de manera
semejante. La válvula vacuorreguladora debe ser de presión y colocarse por lo menos a 300
mm por arriba de cualquier aparato abastecido por esa ramificación de la tubería de suministro.
En la figura 4.15 se muestra la protección secundaría de un tubo de suministro común que da
servicio a dos o más niveles y en la figura 4.16 se muestra la protección secundaria a un tubo de
distribución común que da servicio a dos o más niveles.
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Fig. 4.16 Protección secundaria para evitar el contraflujo en una tubería de suministro común
cuando cada nivel tiene un uso distinto.
80
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
4.12.1 Accesorios para evitar el contraflujo
VÁLVULA DE RETENCIÓN: Es un dispositivo mecánico con sellos muy apretados diseñados para
permitir que el agua fluya solo en una dirección. En la figura 4.17 se muestra un conjunto de
válvulas de retención.
Fuente: EL ABC DE LAS INSTALACIONES “ENRIQUEZ HARPER”, 2000
Fig. 4.17 Conjunto de válvulas de retención.
VÁLVULA VACUORREGULADORA. Se trata de un dispositivo mecánico que posee una entrada
para aire que se cierra cuando el agua fluye por ella con una presión mayor o igual que la
atmosférica. La válvula figura 4.18 se abre para admitir aire si ocurre un vacío en la tubería a la
que esta conectada y se cierra y se estanca cuando el flujo de agua se reduce a presiones
normales.
Es posible usar una combinación de una válvula de retención y una válvula vacuorreguladora en
línea en lugar de un conjunto de dos válvulas de retención si:
a) la válvula vacuorreguladora se coloca después de la válvula de retención;
b) no hay ninguna válvula de retención después de la válvula vacuorreguladora; y
c) la válvula vacuorreguladora está colocada sobre una distancia vertical adecuada entre
el nivel de desbordamiento en el aparato o instalación y el punto de conexión con la
tubería de distribución.
Fuente: EL ABC DE LAS INSTALACIONES “ENRIQUEZ HARPER”, 2000
Fig. 4.18 Válvula vacuorreguladora de tipo atmosférico.
INTERCEPTOR DE TUBOS (figura 4.19). Este es un dispositivo no mecánico a través del cual
pasa el agua y permite la entrada de aire por una abertura anular. Cuando ocurre un vacío en el
sitio de entrada del interceptor, se produce un vacío equivalente en el lado de salida, evitando así
81
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
el contrasifonaje.
Los interceptores se deben colocar y ajustar correctamente a fin de evitar la reducción del flujo de
agua; por ejemplo, una válvula de cierre podría ejercer contrapresión en el interceptor.
Fuente: EL ABC DE LAS INSTALACIONES “ENRIQUEZ HARPER”, 2000
Fig. 4.19 Válvula interceptora de tubos.
DISTANCIA VERTICAL ENTRE LA TUBERÍA DE DESBORDAMIENTO Y LA TUBERÍA DE
SUMINISTRO (figuras 4.20 y 4.21). La dimensión de la distancia vertical entre el nivel de
desbordamiento en la cisterna de almacenamiento y el punto de conexión con la tubería de
suministro o distribución, está determinada por el grado de vacío que probablemente se produzca
en el punto de conexión con dicha tubería. Esta distancia vertical puede estar limitada por una
válvula vacuorreguladora o por una tubería de ventilación. El objetivo de dicha distancia es evitar la
succión de liquido contaminado de un aparato hacia la tubería de suministro o distribución en caso
de que falle la protección en el punto de uso.
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Fig. 4.20 Distancia vertical entre el nivel de desbordamiento de la cisterna y el punto de conexión
con la tubería de suministro.
82
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Fig. 4.21 Distancia vertical entre el nivel de desbordamiento de la cisterna y el punto de conexión
con la tubería de distribución.
4.13 Prevención de conexiones entre la tubería de agua y la tubería de
desagüe
En la figura 4.22 se muestra un ejemplo de cómo se ha realizado una conexión entre una tubería
de distribución y una tubería de suministro. Si el agua en la cisterna de almacenamiento está
contaminada, puede fluir hacia la tubería de suministro.
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Fig. 4.22 Una tubería de suministro no se debe conectar con una tubería de distribución.
BOMBAS (figura 4.23). No se debe conectar ninguna bomba u otro aparato a una tubería de
suministro con el objeto de incrementar la presión o el flujo de una tubería de servicio o cualquier
accesorio conectado a una tubería de esta clase (excepto si la compañía de agua lo autoriza por
escrito).
83
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
NOTA: las bombas aumentan la presión del tubo de suministro y en la tubería principal, lo que
podría provocar que el agua contaminada contrafluya hacia esta ultima. Sin embargo, si entre la
tubería de suministro y el cilindro, no hay riesgo de que el agua contaminada contrafluya hacia la
tubería principal.
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Fig. 4.23 Bomba conectada a una tubería de suministro.
4.14 Producción y distribución de agua caliente
En la actualidad la higiene moderna requiere el suministro de agua caliente en viviendas, hoteles,
hospitales, etc. y en general, 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 transporte el agua a los diferentes artefactos que la requieren y a
continuación una tubería de retorno del agua caliente que devuelve al calentador el agua no
utilizada. Esta tubería de retorno no es requerida en pequeñas instalaciones.
Así con el retorno se mantiene una circulación constante y el agua caliente sale en seguida por los
artefactos sin dar primero salida al agua fría que habría permanecido en las tuberías, sino existe el
retorno.
4.14.1 Temperatura de utilización del agua caliente
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. La siguiente tabla da una idea de las diferentes temperaturas para
los usos indicados:
Tabla 4.18 TEMPERATURAS DE AGUA PARA DIFERENTES TIPOS DE USO
USOS
TEMPERATURA
Higiene corporal
Lavado de ropa o utensilios
Para fines medicinales
45° - 55°C
60° - 70°C
90° - 100°C
Fuente: INSTALACIONES SANITARIAS EN EDIF. “E. JIMENO”, 1995
Siendo, pues, variable la temperatura de utilización del agua caliente y fácil de hacer llegar a los
84
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
diferentes aparatos a su temperatura adecuada es inevitable fijar una temperatura de producción y
utilizar llaves de combinación para obtener la temperatura requerida, en cada caso.
4.14.2 Objetivos del diseño de instalaciones de agua caliente
El diseño de los sistemas de suministro de agua caliente tiene los siguientes objetivos:
1.
El acatamiento de los Reglamentos existentes.
2.
Obtener un diseño seguro y satisfactorio en su funcionamiento y servicio.
3.
Una utilización de la fuente de calor que sea más económica de obtener.
4.
Economía y durabilidad de la instalación.
5.
Economía y una conveniente operación y mantenimiento de la instalación terminada.
4.14.3 Generadores de agua caliente
De acuerdo al agente empleado en la producción de agua caliente, los generadores o calentadores
se clasifican en:
Eléctricos, a gas a petróleo o a vapor.
Los calentadores pueden ser a su vez instantáneos o con tanques de almacenamiento.
La selección del tipo de calentador a emplearse depende de muchos factores, pudiendo
enumerarse los siguientes:
1.
TAMAÑO DE LA INSTALACIÓN.
En pequeñas y medianas instalaciones pueden utilizarse calentadores eléctricos o a gas y
generalmente en grandes instalaciones se utilizan los calentadores a petróleo, gas o vapor,
actualmente esta a disposición los calentadores solares.
2. En edificaciones donde se dispone de espacio suficiente y con las condiciones adecuadas
como buena ventilación, ambientes separados, etc., se puede utilizar calentadores a petróleo o a
vapor; en cambio si el espacio es problema podría reemplazarse por calentadores a gas o
eléctricos a esto también pueden ser incluidos los calentadores solares en ambos casos.
3.
AGENTE DE CALOR O COMBUSTIBLE.
Si la edificación cuenta con la producción de algún agente de calor que va a ser utilizado para otros
fines, es pues recomendable utilizar el mismo para el calentador, trayendo consigo economía en la
operación del equipo.
Esto es frecuente en instalaciones industriales, hospitales, etc. donde el vapor o petróleo es
utilizado como agente de calor para diferentes fines.
4.
85
COSTO DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO.
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
Es necesario, sobre todo, en medianas y grandes instalaciones, hacer un estudio económico de lo
que representa el costo de operación empleando diferentes fuentes de calor, de acuerdo a la
ubicación del local, costo del combustible o energía calorífica, vida útil del equipo y el costo de
mantenimiento del equipo; pues en instalaciones donde se cuenta con personal y materiales de
mantenimiento por la diversidad de equipo instalado bajo el costo de mantenimiento; mientras que,
en edificaciones que por su función no cuentan con equipos, serán económicos aquellos equipos
que necesitan mínimo mantenimiento compensando su mayor costo de operación.
5.
TIPO DE EDIFICACIÓN.
Es también necesario tener en consideración el tipo de local, ya que en algunos casos no es
recomendable instalar equipos que produzcan vibraciones o ruidos o que por la naturaleza del
agente de calor, sea algún peligro para la integridad de la población o local.
6.
EXISTENCIA DE EQUIPOS.
Aunque es un factor relativo y variable, es conveniente que el proyectista conozca el mercado a fin
de hacer una buena selección de acuerdo a lo que sea factible de adquirirse en el mercado.
Teniendo en consideración todos estos factores deberá ya en este caso actuar el criterio del
proyectista para decidir el tipo de calentador que deberá servir de fuente de producción de agua
caliente.
4.14.4 Dispositivos de seguridad
En las instalaciones de suministro de agua caliente se hacen necesarios aditamentos de seguridad
para aliviar las presiones peligrosas y las temperaturas excesivas, a fin de evitar quemaduras, la
explosión o el reventamiento de los tanques y los daños a las personas y a las propiedades.
Las presiones se consideran peligrosas cuando ceden a las presiones de trabajo del agua para las
que se diseñan el equipo y la tubería de manera que la resistan.
Entre estos dispositivos tenemos
1.
Colocación de una válvula de retención en la tubería de suministro de agua fría al calentador.
2.
Debe colocarse una válvula de escape de presión en un lugar efectivo en todo suministro de
agua caliente con el fin de evitar la formación de presiones peligrosas.
3.
Todo sistema de suministro de agua caliente debe tener instalada una válvula para el alivio de
la temperatura o un aditamento para la interrupción de energía, para evitar que el agua pueda
elevarse hasta una temperatura peligrosa. Casos de explosión ha causado daños en la
propiedad y a las personas, algunas veces por falta de una inspección y mantenimiento
periódico.
4.
Los tanques de almacenamiento de agua caliente deben instalarse de manera que sus marcas
de presión estén en un lugar accesible para su inspección.
4.14.5 Dotación
Según el Reglamento Nacional de Instalaciones Sanitarias Domiciliarias la dotación de agua
86
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
caliente es como sigue en la siguiente tabla 4.19:
Tabla 4.19 CONSUMO DE AGUA CALIENTE DE ARTEFACTOS SANITARIOS EN LITROS POR
HORA, SEGÚN EL TIPO DE EDIFICIO.
ARTEFACTO
SANITARIO
EDIFICIOS
RESID.
PRIVADAS
HOTELES
CLUBES
GIMNASIOS
HOSPITALES
INDUSTRIAS
OFICINAS
ESCUELAS
Tina
Lavadero de ropa
Bidet
Ducha
Lavadero de cocina
Lavadero repostería
75
75
10
280
40
20
75
75
10
280
40
20
75
110
10
280
75
40
75
110
10
560
75
40
115
850
-
75
150
20
280
75
75
115
850
75
-
-
850
40
40
Lavaplatos mecánico
Lavatorio privado
Lavatorio público
Botadero
60
8
-
60
8
-
750
8
30
100
560
8
30
75
8
35
-
750
8
30
100
380
8
45
75
8
20
56
380
8
60
75
0.30
0.30
0.25
0.30
0.40
0.30
0.40
0.30
0.40
1.25
0.80
0.80
0.90
1.00
0.80
1.00
2.00
1.00
Coef. de demanda
Probable (en relación
Con el max consumo
Posible)
Coef. de almacenaMiento (en relación
Con la demanda
Posible)
Fuente: REGLAMENTO NACIONAL DE I.S.D., 1994
4.14.6 Métodos de calentamiento de agua y tipo de calentadores
Existen dos métodos de calentamiento de agua:
1. El calentamiento directo y
2. El método indirecto de calentamiento.
El método de calentamiento directo consiste en calentar el agua por contacto directo con
superficies expuestas a las altas temperaturas del fuego y de los gases de chimenea, generadas
por la combustión o con contactos directos con superficies calentadas eléctricamente o por
contacto con elementos calefactores eléctricos sumergidos; en este método las temperaturas
pueden ser relativamente altas.
El método indirecto de calentamiento consiste en calentar el agua por contacto con superficies que
sirven como un medio de transferencia o intercambio de calor del agua caliente a alta temperatura
o del vapor al agua en el sistema de suministro de agua caliente. Con este método las superficies
de calentamiento se sujetan a condiciones de temperatura mucho más bajas de las que prevalecen
generalmente con el método directo.
Todos los calentadores de agua, ya sea que apliquen métodos directos o indirectos de
calentamiento, pueden clasificarse como calentadores sin tanque o con tanque de
almacenamiento.
Los calentadores sin tanque de almacenamiento están diseñados para calentar el agua fría a la
temperatura de agua caliente estándar de suministro en un solo paso a través del calentador, de
manera que pueda llevarse por tubos de agua directamente del calentamiento a los artefactos.
En contraste, los calentadores con tanque de almacenamiento requieren el uso del tanque para
almacenar el agua.
87
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
En los que el agua se calienta al pasar por un serpentín calentador y circula después hacia un
tanque de almacenamiento, el calentador se denomina como "calentador de agua de
almacenamiento circulante”.
4.14.7 Selección del calentador y tanque de almacenamiento de agua caliente
La capacidad de producción del calentador se estima como una parte de la dotación diaria de agua
caliente y se calcula de acuerdo a los porcentajes establecidos por la experiencia y estudios
realizados por expertos y fabricantes, a continuación la tabla 4.20 nos clarifica mas lo anterior
dicho.
Tabla 4.20 CAPACIDADES DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO
TIPO DE EDIFICIO
CAPACIDAD DEL TANQUE
ALMACENAMIENTO EN
RELACIÓN CON DOTACIÓN
DIARIA EN LITROS
CAPACIDAD HORARIA DEL
EQUIPO DE PRODUCCIÓN DE
AGUA CALIENTE, EN
RELACIÓN CON LA DOTACIÓN
DIARIA
1/5
1/7
1/7
1/5
2/5
1/10
1/10
1/7
2/5
1/6
Residencias unifamiliares
y multifamiliares.
Hoteles y pensiones
Restaurantes
Gimnasios
Hospitales
y
clínicas,
consultorios y similares
Fuente: INSTALACIONES SANITARIAS EN EDIF. “E. JIMENO”, 1995
Se puede indicar que en viviendas, hoteles y casas de apartamentos, donde el consumo de agua
caliente es casi uniforme durante todo el día, es apropiado usar un calentador grande y un depósito
pequeño. En fábricas u otros edificios en que el consumo máximo tiene una duración limitada es
preferible un depósito grande y un calentador pequeño.
Así entre los períodos de máximo consumo el calentador puede ir rellenando lentamente el
depósito de agua caliente.
Para mejor aclaración citamos un caso:
EJEMPLO.
Se trata de determinar las capacidades del tanque de almacenamiento y calentador de agua para
una Central de Agua Caliente, para un edificio de departamentos que cuentan con:
10 Departamentos de 1 Dormitorio
10 Departamentos de 2 Dormitorios
10 Departamentos de 3 Dormitorios
SOLUCIÓN :
10 x 120 1/día = 1200 litros /día
10 x 250 1/día = 2500 litros /día
10 x 390 1/día = 3900 litros /día
Agua Caliente total = 7600 litros /día
Tanque de almacenami ento =
88
7600
= 1520 litros
5
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
7600
= 1085 litros / hora
7
con estos datos se pueden escoger de acuerdo a catálogos de los fabricantes la capacidad del
tanque de almacenamiento y del calentador.
Capacidad calentador =
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Fig. 4.24 Sistema directo de suministro de agua caliente.
4.14.8 Sistema de distribución directa
Es utilizado en residencias o pequeñas instalaciones, donde no existen grandes longitudes de
tuberías o cuando, por la función o categoría del edificio, no es exigente mantener el agua a una
temperatura constante, debiendo esperar un pequeño tiempo para recibir en el aparato el agua a la
temperatura adecuada.
Escogido el tipo y capacidad del calentador consiste en diseñar una tubería con capacidad para la
máxima demanda simultánea de agua caliente, desde el calentador hasta los diferentes aparatos
sanitarios con esta necesidad, considerando la presión de salida que exige la reglamentación
vigente.
4.14.9 Sistema de distribución indirecta
En éstos sistemas, el agua de la caldera circula pasando a través de un intercambiador de calor
instalado dentro del recipiente de almacenamiento de agua caliente y el agua se calienta
indirectamente. Si se tiene vapor disponible, éste puede hacerse circular por el intercambiador de
calor en vez del agua caliente.
Como el agua de la caldera no se mezcla con el agua del recipiente de almacenamiento, en los
distritos en que el agua es blanda no hay riesgo de que salga por las llaves agua que sabe a hierro
89
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
o colorada mal llamada orín de hierro (agua herrumbrosa). Asimismo, como el agua de la caldera
del circuito primario y del intercambiador de calor no sale por las llaves, no hay riesgo de que
salgan costras salinas cuando se use temporalmente agua dura.
Después del calentamiento inicial del agua y de la precipitación de los carbonatos, no debe
presentarse más este fenómeno de precipitación. Los sistemas indirectos tienen una ventaja
adicional cuando se combina la calefacción central con el suministro de agua caliente, porque no
hay riesgo de extraer agua herrumbrosa de los radiadores a través de las llaves. La temperatura
del agua también puede ser mas elevada que la que se usa en el sistema directo, lo cual es
necesario para el sistema de calefacción central.
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Fig. 4.25 Sistema indirecto de suministro de agua caliente.
4.14.10 Sistema de distribución con circulación por gravedad
Dentro de este sistema existen dos variantes:
A. SISTEMA ASCENDENTE CON CIRCULACIÓN POR GRAVEDAD.
Consiste en una red de tuberías de distribución que partiendo de la fuente de producción de
agua caliente alimenta debajo hacia arriba a los diferentes servicios formando montantes o
columnas ascendentes, al final de cada una de las cuales se instala una tubería de retorno
que regresa el agua enfriada al calentador.
La circulación del agua se produce por la diferencia de peso o densidad entre la columna de
90
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
agua más caliente (distribución) y la columna de retorno más fría.
B.
SISTEMA DE ARRIBA HACIA ABAJO CON CIRCULACIÓN POR GRAVEDAD.
Consiste en instalar una sola montante que lleva el agua caliente hasta la parte superior del
edificio, en donde se distribuye en bajantes que alimentan los diferentes servicios de arriba
hacia abajo.
Los extremos inferiores de las bajantes se unen para llevar el retorno de agua enfriada a la
fuente de producción.
Estos dos sistemas son utilizados en medianas instalaciones donde las condiciones de
edificación lo permitan, pues no es muy aconsejable donde la longitud de tuberías, su diámetro
y recorrido no permita la velocidad que depende de la diferencia de peso en las tuberías de
alimentación y retorno.
4.14.11 Sistema de circulación forzada
Consiste en una red ascendente o descendente de distribución de agua caliente desde la fuente de
producción hasta los diferentes aparatos sanitarios; y tuberías de retorno, conectadas a las
montantes, que circulan el agua enfriada nuevamente hasta el calentador, intercalándose una
bomba que permite dar la velocidad de flujo necesaria para la circulación. Esta bomba opera con
un arrancador por termostato, arrancando cuando la temperatura del agua en la tubería de retorno
ha descendido al mínimo y parando cuando se ha producido la circulación suficiente para aumentar
la temperatura, para que en cualquier momento que se opere una llave se tenga en el aparato el
agua caliente a su temperatura adecuada.
Este sistema es más comúnmente utilizado en medianas y grandes instalaciones.
4.14.12 Sistema de calentamiento de agua por energía solar
El funcionamiento de un calentador solar de agua es muy sencillo: El colector solar plano se instala
normalmente en el techo de la casa y orientado de tal manera que quede expuesto a la radiación
del sol todo el día. Para lograr la mayor captación de la radiación solar, el colector solar plano se
coloca con cierta inclinación, la cual depende de la latitud del lugar donde sea instalado.
El colector solar plano está formado por aletas captadoras y tubos por donde circula el agua, los
cuales capturan el calor proveniente de los rayos del sol y lo transfieren al agua que circula en su
interior.
El agua circula por todo el sistema mediante el efecto denominado “termosifónico”, que provoca la
diferencia de temperaturas. Como sabemos, el agua caliente es más ligera que la fría y, por lo
tanto, tiende a subir. Esto es lo que sucede entre el colector solar plano y el termotanque o en este
caso cilindro solar, con lo cual se establece una circulación natural, sin necesidad de ningún equipo
de bombeo.
Para mantener el agua caliente, esta la función del “termotanque”, el cual está forrado con un
aislante para evitar que se pierda el calor ganado.
Un buen calentador solar de agua puede durar funcionando hasta 15 ó 20 años.
Los beneficios del uso de los calentadores solares de agua los podemos clasificar en dos:
económicos y ambientales.
91
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
ECONÓMICOS.
Con la instalación de un sistema adecuado a nuestras necesidades, podemos satisfacer la mayor
parte de los requerimientos de agua caliente de nuestra casa, sin tener que pagar combustible,
pues utilizar así el sol no nos cuesta. Aunque el costo inicial de un calentador solar de agua es
mayor, con los ahorros que se obtienen por dejar de consumir gas, podemos recuperar nuestra
inversión en un plazo razonable.
AMBIENTALES.
El uso de los calentadores solares permite mejorar en forma importante nuestro entorno ambiental.
Los problemas de la contaminación en las zonas urbanas no sólo son provocados por los
combustibles utilizados en el transporte y en la industria, sino también por el uso de gas LP en
millones de hogares, lo cual contribuye en conjunto al deterioro de la calidad del aire y la emisión
de gases de efecto invernadero, con graves repercusiones locales, regionales y aun globales.
La selección de un equipo solar depende básicamente de los siguientes factores:
Primero.- Número de personas y hábitos de uso. Estos datos son básicos, porque de ellos
depende en gran medida el tamaño del equipo solar requerido.
Segundo.- Otros usos del agua caliente (lavado de ropa, lavado de trastes, etc.). Si se quiere
suministrar agua caliente para estos servicios, se deben considerar sus consumos.
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Fig. 4.26 Sistema de calentamiento de agua por energía solar.
92
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
4.14.13 Diseño de redes de agua caliente
Una vez que 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, temperatura de producción y de consumo, etc., podrá
procederse a la ejecución del diseño de la red de agua caliente teniendo presente el sistema
escogido para ello. Se da a continuación algunas consideraciones básicas que puedan servir de
pauta para un mejor diseño:
a. Se deberá evitar en lo posible que la tubería de agua caliente vaya empotrada en muros o
pisos, utilizando ductos, entretechos o falsas estructuras que permitan la libre dilatación o
contracción por cambios de temperatura.
b. Los equipos de agua caliente deben ubicarse en tal forma que permitan una fácil operación o
mantenimiento.
c. Deberá evitarse la combinación frecuente de metales opuestos que puedan producir corrosión
galvánica (de esto se mencionará mas adelante en un capítulo destinado a ello).
d. Debe tenerse en cuenta el recubrimiento de aislamiento térmico que debe llevar la tubería.
4.14.14 Cálculo del diámetro interior de tuberías para agua caliente
El diámetro interior del tubo que se requiere para descargar una cantidad determinada de agua
caliente o fría cuando se tiene una cierta carga hidrostática o presión de agua se puede determinar
por medio de tablas, gráficas o por cálculo.
Una fórmula bien conocida para calcular el diámetro de tuberías para agua caliente y fría es la
ideada por Thomas Box, que tiene la expresión siguiente:
q=
d5 × H
25 × L × 10 5
Donde:
q : es la descarga (gasto) que sale por la tubería [l/s]
d : es el diámetro de los tubos [mm]
H : es la carga hidrostática del agua [m]
L : la longitud efectiva de la tubería [m]
EJEMPLO. Calcular el diámetro de un tubo para descargar 0.3 l/s a una regadera. La carga
hidrostática constante es de 1.5 m y la longitud efectiva de la tubería es de 5 m.
q=
⇒d=5
d5 × H
25 × L × 10 5
q2 × 25 × L × 10 5 5 0.3 2 × 25 × 5 × 10 5
=
= 14.96 [mm]
H
1 .5
Asumir ØINT = 15 mm ⇒ el Ø de la tubería puede ser 1/2”
93
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
FUERZA RELATIVA DE DESCARGA DE LAS TUBERÍAS
 D 
N= 

 d 
5
Si para el ejemplo anterior la tubería suministra a cinco lavabos cada una de ellas alimentada por
una tubería corta de Ø 15 mm.
Es igual a la raíz cuadrada de la quinta potencia de sus diámetros.
Donde:
N : el número de tuberías secundarias
D : diámetro de la tubería principal
d : diámetro de las tuberías secundarias
Para nuestro caso:
 D 
N= 

 d 
5
⇒ D = 5 N2 × d5 = 5 5 2 × 15 5 = 28.55 [mm]
Asumir ØINT = 29 mm ⇒ el Ø de la tubería puede ser 1 1/4”
4.14.15 Calentamiento eléctrico
El calentamiento eléctrico, normalmente esta hecho por medio de resistencias metálicas de
inmersión, que dan buen rendimiento en la transferencia de calor. Estas resistencias en general
son aisladas por mica, asbestos, etc. materias que deben soportar bien las altas temperaturas. Hay
también resistencias líquidas que utilizan una propia resistencia de agua. Constan de dos
electrodos, que se separan a la proporción que se quiere calentar un agua, pues un agua
calentada tiene menor resistencia.
Formulas:
R=
ρL
S
Donde:
R: resistencia, [ohms]
 ohms x mm 2 
ρ: resistividad del material, 

m


L: acompresión del resistor, [m]
S: sección del resistor, [mm2]
P = R I2
Donde:
P: potencia, [watts]
I: corriente, [amperios]
94
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
P=
V2
R
Donde:
V: tensión [voltios]
V: R I
W=Pxt
Donde:
W: energía, [watts / hora]
t: tiempo, [horas]
Q = m c (t2 – t1)
Donde:
Q: cantidad de calor, [kcal]
m: cantidad de agua, [lts]
t2: temperatura final, [°C]
t1: temperatura inicial, [°C]
 kcal 
c: calor específico, 
 (para agua c =1)
 kg °C 
kWh = 860 kcal
Q = 0.00024 R I2 t ; (expresión que da cantidades de calor en kcal produciendo una resistencia R,
por una corriente de I amperios, en t segundos).
EJEMPLO:
Deseamos calentar 100 lts de agua de una temperatura de 24 °C a 40 °C en dos horas. La tensión
disponible en la red es de 220 volts, cual es la potencia eléctrica exigida?.
Q = m c (t2 – t1)
Q = 100 x 1(40 – 24) = 1600 [kcal]
⇒
; 1[kcal] = 0.001163 [kwh]
Q = 1.86 [kwh]
W 1.86
=
= 0.93 [kw] = 930 [watts]
t
2
Con este dato podemos escoger según manuales y catálogos el tipo de calentador que se podría
necesitar.
P=
4.14.16 Calentamiento a gas
Es común ahora el uso de gas para el calentamiento de agua, el gas puede calentar hasta 5500
kcal por metro cúbico. Un calentador de gas normalmente esta instalado en el baño o en la cocina,
siendo mas favorable el calentador del tipo automático que transmite la llama a una serie de
quemadores, bastando que se abra un dispositivo.
En torno a dos quemadores se desenvuelve una serpentina de agua recibiendo calorías por el
contacto directo con la llama o con gases calientes.
95
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
ESQUEMA DE CONEXIONES
DE UN CALENTADOR
3 1
4"- 2"SA
0.85
0.75
1
2"G
0.60
1
2"EA
SA: SALIDA DE AGUA CALIENTE
G: ENTRADA DE GAS
EA: ENTRADA DE AGUA FRÍA
Fuente: INST. HIDRÁULICAS Y SANITARIAS “HELIO CREDER”, 1989
Fig. 4.27 Esquema de calentamiento de agua con gas.
Los tipos de calentadores modernos “Junkers” deben tener dispositivos de seguridad como:
•
Registro de seguridad que solo permita el paso del gas cuando el agua el agua este pasando
por la serpentina.
•
Válvulas automáticas que dejen pasar el gas cuando el agua este abierta y obtura el pasaje del
gas cuando el agua este cerrada.
AGUA CALIENTE
MIN. 1.50
70 mm
GAS
AGUA CALIENTE
70 mm
DUCHA
AGUA FRÍA
LAVAMANOS
BAÑERA
BIDÉ
Fuente: INST. HIDRÁULICAS Y SANITARIAS “HELIO CREDER”, 1989
Fig. 4.28 Detalle para instalación de calentador “Junkers”.
Un calentador “Junkers” es un elemento bimetálico. En caso de que sea apagada la llama por
cualquier motivo, este elemento bimetálico se comprime por enfriamiento sellando el paso del gas,
como indica en la figura 4.29.
96
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
SALIDA DE
AGUA CALIENTE
SERPENTIN
ELEMENTO
BIMETÁLICO
AGUA FRÍA
GAS
Fuente: INST. HIDRÁULICAS Y SANITARIAS “HELIO CREDER”, 1989
Fig. 4.29 Calentador de gas “Junkers”.
El consumo de gas de 1 m3 puede producir aproximadamente 4000 kcal; se admite como 70% del
rendimiento medio de los calentadores.
EJEMPLO
Se desea saber el consumo de gas para un baño que consume 30 lts a una temperatura de 60 °C,
el agua fría entra a una temperatura de 20 °C
Calorías utilizadas:
30 (60 – 20) = 1200 [kcal]
Calorías efectivas:
1200
= 1714 [kcal]
0 .7
Consumo:
1714
= 0.43 [m3 ]
4000
4.14.17 Aislamiento
En medianas y grandes instalaciones de agua caliente es necesario recubrir las tuberías con
aislante térmico que disminuya al mínimo la pérdida de temperatura que significa mayor costo de
operación.
Para ello existen materiales eficaces como carbonato de magnesio con amianto y/o asbesto
prensado, fabricados en segmentos que se ajustan al diámetro de las tuberías; lana de vidrio
forrada y laminada en segmentos semicirculares.
Estos materiales son fabricados en diferentes espesores, dando los fabricantes los coeficientes de
conductividad o resistividad térmica y las especificaciones de uso e instalación.
4.14.18 Dilatación
97
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
Debido a los cambios de temperatura en las tuberías de agua caliente y circulación, se producirá
dilataciones o contracciones en las mismas.
Para absorber estos cambios de longitud deberá preverse la instalación de uniones de expansión,
sobre todo en medianas y grandes instalaciones.
En el diseño de las redes de agua caliente y circulación deberá considerarse los tramos de mayor
longitud seccionándolos con puntos fijos de apoyo para luego calcular la dilatación para cada
tramo, de acuerdo a la longitud que pueda absorber la unión de expansión elegida.
Puede adquirirse o fabricarse uniones de expansión de curva o del tipo de telescopio. Las primeras
son más económicas y utilizadas donde el espacio lo permite y para diámetros pequeños y las
segundas, utilizadas donde no hay espacio suficiente y para diámetros mayores.
4.15 Interpretación de dibujos
La interpretación de dibujos en las instalaciones domiciliarias no es compleja por el contrario es de
fácil entendimiento, pero para mejor entendimiento desarrollaremos los siguientes subtítulos:
4.15.1 Simbología
AGUA POTABLE
SIMBOLOS
Grifo de riego
Válvula de paso
Válvula de retención
Válvula reguladora de presión
Válvula de flotador
Válvula vacuorreguladora
Medidor de agua
M
Bomba
B
Niple
Tee
Cruz
Codo 90°
Codo 45°
Reducción excéntrica
Reducción concéntrica
Unión universal
Tapón hembra
Tapón ciego
98
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
ALCANTARILLADO
SIMBOLOS
Dirección de la pendiente
Terminación de ventilación
" Y" Sanitaria
"Y" Sanitaria doble
Ramal "Y" simple
Ramal "Y" doble
Rejilla de piso
Sumidero de agua pluvial
Caja interceptora
Cámara de registro
Cámara de inspección
Símbolos vigentes en la elaboración de Planos Sanitarios
Tubería de Agua Potable
Tubería de Agua Caliente
Alcantarillado que recibe materias
fecales y aguas servidas
Alcantarillado de aguas pluviales
Tubería de Ventilación
Alcantarillado sanitario
hormigonado
Alcantarillado pluvial
hormigonado
Fuente: REGLAMENTO NACIONAL DE I.S.D., 1994
4.15.2 Dibujos vistos en planta, e isométrico
En todo proyecto la presentación de planos es imprescindible, el Reglamento Nacional de
Instalaciones Sanitarias y Domiciliarias indica que para la especialidad de instalaciones sanitarias,
deberán estar elaborados por profesionales matriculados y debidamente representados por su filial
departamental y por la Asociación Boliviana de Ingeniería Sanitaria. Se puede utilizar las normas
DIN de dibujo.
99
1/2" − 1.6
Ia
1
1.0
"−
/2
11
1.0
"−
/2
11
1
1/2
"
Ia
1.0
"−
1/2
1
1.0
"−
1/2
1
"−
1/2
1/2" − 0.8
0.9
1/2
"
1.0
1
pg
−
1.0
"−
1/2
0
0.4
"−
1/2
0 ta
pp
0.4
vc
"−
1/2
1/2
"
A LA RED PUBLICA
L
a
ad
ni z
1.70
D
0.9
ta
pp
vc
1/2
"
"−
1/2
0
2.4
−
Ia
1.9
5
1/2
"
−
0.25
va
al
0.6
5
1/2
"
−1
.00
DETALLE TANQUE DE AGUA
DE FIBROCEMENTO
Bb
−1
.40
Bb
TAP PVC 1"
TAP PVC 1/2"
TAP 1/2"
ta
1.0
"−
1/2
L
ISOMETRICA
−
Ia
Ia
uu
0.12
1.9
5
llp
1/2" − 1.6
Ia
1/2" − 1.6
1/2" − 1.6
Ia
−
0
0.0
−1
1"
1/2" − 2.2
Ia
Ia
Ia
1/2" − 0.8
c1
/2"
1/2" − 1.6
5
1/2" − 1.6
L tap pv
0.6
1/2" − 1.6
0
0.2
"−
1/2
0
0.5
−
0
0
0.6
1.1
"−
"−
1/2
1/2" − 1.6
1/2" − 0.8
L
"−
1/2
0
0.4
"−
1/2
L
1/2
1/2" − 1.6
1/2" − 0.8
"−
1.4
0
TAP PVC 1"
TAP PVC 1"
TAP 1/2"
1/2"
0.72
TAP PVC 1/2"
TAP PVC 1"
pp
vc
1/2
1/2" − 0.8
L
Bb
1/2
"
de la red publica
Ia
1.37
ta
−1
.00
0.62
Bb
1/2" − 0.8
1/2
"
1/2" − 0.8
1/2" − 2.2
1/2" − 1.6
D
1/2" − 0.8
Ia
1/2" − 1.6
tap Galvanizada 2" − 5.65
loza apoyo para
2 tanques de 2000 lts
tap galvanizada 1" − 6.45
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
TAP PVC 1/2"
DEPOSITO
INST. DE AGUA POTABLE
INSTALACION SANITARIA
Fuente: PROPIA
4.16 Cálculo manual de tuberías con el uso de planillas Excel
A continuación se describe una edificación de cinco plantas que nos servirá en el ejemplo que se
propone.
PLANILLAS DE CÁLCULO PARA COLUMNAS DE PRINCIPALES DE AGUA POTABLE
COLUMNA [1]
Es la columna a calcular.
100
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
PISO [2]
Es el piso a donde se desea llegar.
TRAMO [3]
Son los nudos a calcular.
NÚMERO DE ARTEFACTOS [4]
Es la cantidad de:
I: Inodoros
L: Lavabo ó lavamanos
BóD: Tina de baño ó Ducha
Bt: Bidés
Lp: Lavavajilla ó lavaplatos
Lv: Lavanderías
U: Urinarios
UNIDADES DE GASTO [5]
En estas casillas introducir las respectivas unidades de gasto de acuerdo a la siguiente tabla:
Tabla 4.21 UNIDADES DE GASTO PARA EL CÁLCULO DE TUBERÍAS DE DISTRIBUCIÓN
DOMICILIARIA (ARTEFACTOS DE USO PRIVADO).
UNIDADES DE GASTO
TIPO DE
CONTROL DE
SUMINISTRO
TOTAL
1. CUARTO DE BAÑO
Inodoro
Inodoro
Inodoro
Tanque de lavado
Bajo consumo
Válvula de lavado
3
2
6
Urinario
Urinario
Tanque de lavado
Válvula de lavado
3
5
Llave o grifo
Lavatorio
Tina o bañera
Ducha o regadera
Ducha o regadera
ARTEFACTO
SANITARIO
AGUA FRÍA
AGUA CALIENTE
1
0.75
0.75
Llave o grifo
Llave o grifo
Llave o grifo
Llave o bajo consumo
1
2
2
1.5
0.75
1.5
1.5
1
0.75
1.5
1.5
1
Baño completo
Baño completo
Baño completo
Tanque de lavado
Tanque bajo consumo
Válvula de lavado
5
4
8
4.5
3.5
8
2.25
2.25
2.25
Medio (visita)
Medio (visita)
Medio (visita)
Tanque de lavado
Tanque bajo consumo
Válvula de lavado
3
2
6
3
2
6
0.75
0.75
0.75
2. COCINA
Lavadero
Lavaplatos
Lavadero repostero
Llave o grifo
Llave o grifo
Llave o grifo
3
3
3
2
2
2
2
2
2
3. LAVANDERÍA
Lavadero de ropa
Lavadora eléctrica
Llave o grifo
Llave o grifo
3
4
2
3
2
2
Bidé
Fuente: REGLAMENTO NACIONAL DE I.S.D., 1994
UNIDADES DE GASTO PARCIALES [6]
Es la sumatoria de todas las casillas del numeral [5]
101
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
UNIDADES DE GASTO ACUMULADAS [7]
Es la suma del numeral [6] mas la unidad acumulada de la anterior fila.
CAUDAL (l/s) [8]
Es el caudal probable, la expresión a introducir será de acuerdo a la siguiente tabla:
Tabla 4.22 FORMULAS PROCESADAS PARA INTERVALOS INDICADOS
ARTEFACTO
INTERVALO
EXPRESIÓN
2
TANQUE
0< UG <100
100≤ UG ≤500
500< UG ≤1000
G. prob. = 0.083373 + 0.022533 x UG – 8.31E-5 / UG
2
G. prob. = 0.814228 + 0.007263 x UG – 5.55E-7 / UG
G. prob. = 1.501666 + 0.05683 x UG
VÁLVULA
5< UG <100
100≤ UG <500
500≤ UG ≤1000
G. prob. = 0.212260 + 0.026369 x UG – 1.04E-4 / UG
2
G. prob. = 1.523285+ 0.008663 x UG – 4.11E-6 / UG
G. prob. = 2.546667 + 0.004663 x UG
TANQ. U VALV.
1000< UG ≤4000
G. prob. = 3.194621 + 0.001013 x UG – 2.66E-8 / UG
2
2
Fuente: REGLAMENTO NACIONAL DE I.S.D., 1994
DIÁMETRO [9]
E l diámetro será elegido de acuerdo a la siguiente tabla:
Tabla 4.23 DIÁMETROS INDICADOS
DIÁMETRO
mm
in
13
19
25
32
38
50
63
76
100
125
150
½
¾
1
1¼
1½
2
2½
3
4
5
6
Fuente: PROPIA
Es de importancia tomar los siguientes parámetros para la elección del diámetro de la tubería.
•
•
La velocidad tiene que estar entre 0.6 – 1.5 [m/s] – (Máximo 2.50 [m/s]).
La máxima presión estática no debe ser superior a 40 mca.
VELOCIDAD [10] (m/s)
V=
[8]× 0.001
2
π × ([9']× 0.001)
4
LONGITUD [11] (m)
LONGITUD REAL [11’]: Es la longitud real de la tubería
LONGITUD EQUIVALENTE [11’’]: Es la longitud que se aumenta en la tubería por la
existencia de accesorios de acuerdo a la siguiente tabla:
102
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
Tabla 4.24 PERDIDAS DE CARGA LOCALIZADAS
Ø
m
in
13
19
25
32
38
50
63
75
100
125
150
200
250
300
350
400
½
¾
1
1¼
1½
2
2½
3
4
5
6
8
10
12
14
16
Codo
90° R.
Largo
Codo
90° R.
Medio
Codo
90° R.
corto
Codo
45°
Curva
45°
Curva
90°
Curva
45°
Entrada
Entrada
Normal
de
Borde
Válvula
Comp.
Abierta
Válvula
Globo
Abierta
Válvula
Angulo
Abierta
Te
pasaje
Abierto
Te
salida
de
Lado
Te
salida
Bilateral
Válvula
de pie
y
colador
Salida
de
Tubería
Válvula
de Rte.
tipo
liviano
Válvula
de Ret.
Tipo
pesado
0.3
0.4
0.5
0.7
0.9
1.1
1.3
1.6
2.1
2.7
3.4
4.3
5.5
6.1
7.3
8.4
0.4
0.6
0.7
0.9
1.1
1.4
1.7
2.1
2.8
3.7
4.3
5.5
6.7
7.9
9.5
11.1
0.5
0.7
0.8
1.1
1.3
1.7
2.0
2.5
3.4
4.2
4.9
6.4
7.9
9.5
10.5
12.2
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.8
0.9
1.2
1.5
1.9
2.3
3.0
3.8
4.6
5.3
6.2
0.2
0.3
0.3
0.4
0.5
0.6
0.8
1.0
1.3
1.6
1.9
2.4
3.0
3.6
4.4
5.4
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.9
1.0
1.3
1.6
2.1
2.5
3.3
4.1
4.8
5.4
6.2
0.2
0.2
0.2
0.3
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.9
1.1
1.5
1.8
2.2
2.5
2.8
0.2
0.2
0.3
0.4
0.5
0.7
0.9
1.1
1.6
2.0
2.5
3.5
4.5
5.5
6.2
7.2
0.4
0.5
0.7
0.9
1.0
1.5
1.9
2.2
3.2
4.0
5.0
6.0
7.5
9.0
11.0
12.5
0.1
0.1
0.2
0.2
0.3
0.4
0.4
0.5
0.7
0.9
1.1
1.4
1.7
2.1
2.4
2.8
4.9
6.7
8.2
11.3
13.4
17.4
21.0
26.0
34.0
43.0
51.0
67.0
85.0
102
120
130
2.6
3.6
4.6
5.6
6.7
8.5
10.0
13.0
17.0
21.0
26.0
34.0
43.0
51.0
60.0
68.0
0.3
0.4
0.5
0.7
0.9
1.1
1.3
1.6
2.1
2.7
3.4
4.3
5.5
6.1
7.3
8.4
1.0
1.4
1.7
2.3
2.8
3.5
4.3
5.2
6.7
8.4
10.0
13.0
16.0
19.0
22.0
26.0
1.0
1.4
1.7
2.3
2.8
3.5
4.3
5.2
6.7
8.4
10.0
13.0
16.0
19.0
22.0
26.0
3.6
5.6
7.3
10.0
11.6
14.0
17.0
20.0
23.0
30.0
39.0
52.0
65.0
78.0
90.0
100
0.4
0.5
0.7
0.9
1.0
1.5
1.9
2.2
3.2
4.0
5.0
6.0
7.5
9.0
11.0
12.5
1.1
1.6
2.1
2.7
3.2
4.2
5.2
6.3
8.4
10.4
12.5
16.0
20.0
24.0
28.0
32.0
1.6
2.4
3.2
4.0
4.8
6.4
8.1
9.7
12.9
16.1
19.3
25.0
32.0
38.0
45.0
54.0
Fuente: MANUAL p/CALCULO DISEÑO Y PROYECTO DE INST. SANITARIAS Y DOMICILIARIAS, 1986
LONGITUD TOTAL [11’’’]: Es la suma de [11’] + [11’’]
PERDIDA DE CARGA [12] (m)
Para la perdida de carga se emplea la formula de Flamant planteada en unidades del Sistema
Internacional:
UNITARIA:
j=
4 C [10]1.75
2 x 0.001 x [9' ]1.25
Donde:
C: es el coeficiente de fricción, 0.00031 para Fundido, 0.00023 para Galvanizado,
0.00018 para Acero, 0.00012 para Cobre, 0.00010 para PVC.
TOTAL:
J = [11’’’] x Pérdida Unitaria
Hg ALTURA GEOMÉTRICA DEL TANQUE [13] (m)
Es la altura del tanque desde el nivel 0.00 m.
hg ALTURA DEL PISO ESTUDIADO[14] (m)
Es la altura de cada piso desde el nivel 0.00 m.
PRESIÓN [15] (m)
La presión disponible es: Hg – [11’’’] – hg
Donde:
Hg: Altura geométrica del tanque, [m]
[11’’’]: Pérdida de carga total, [m]
hg: Altura del piso estudiado, [m]
EJEMPLO: Para el nudo 4 la presión es: 19.60 – 0.200 – 8.40 = 11.00 [m]
NUDO [16]
Se refiere al nudo del piso estudiado.
NOTA: Es de importancia tomar estos apartados:
103
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
•
Para el cálculo de la tubería entre los nudos 12 y 13 (de nuestro ejemplo), que se encuentra en
la terraza, las Unidades de Gasto acumuladas es la suma de la Unidades de Gasto de los
tramos 6 – 12 y 11 – 12 que es igual a 68.
•
Para el cálculo de la tubería entre los nudos 13 y 14 es la suma de la Unidad de Gasto del
tramo 12 – 13 que es igual a 68; si hubiese una o varias columnas que se conectan con el
nudo 13, también se deberá sumar sus respectivas Unidades de Gasto.
Ø
/2"
11 0
7.0
L=
A
"
3/4
Ø 00 m
2.
L=
"
1/2
Ø 00 m
2.
L=
"
1/2
Ø 00 m
2.
L=
Ø 3/4"
L= 2.80 m
"
1/2
Ø 00 m
2.
L=
104
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
105
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
PLANILLAS DE CÁLCULO PARA RAMALES DE AGUA POTABLE
COLUMNA [1]
Es la columna a calcular.
PISO [2]
Es el piso de donde se desea calcular.
TRAMO [3]
Son los nudos a calcular.
NÚMERO DE ARTEFACTOS [4]
Es la cantidad de:
I: Inodoros
L: Lavabo ó lavamanos
BóD: Tina de baño ó Ducha
Bt: Bidés
Lp: Lavavajillas ó lavaplatos
Lv: Lavanderías
U: Urinarios
UNIDADES DE GASTO [5]
En estas casillas introducir las respectivas unidades de gasto de acuerdo a la tabla 4.21.
UNIDADES DE GASTO ACUMULADAS [6]
Es la suma del numeral [5] mas la unidad acumulada de la anterior fila.
CAUDAL (l/s) [7]
Es el caudal probable, la expresión a introducir será de acuerdo a la tabla 4.22
DIÁMETRO [8]
E l diámetro será elegido de acuerdo a la tabla 4.23
Es de importancia tomar los siguientes parámetros para la elección del diámetro de la tubería.
•
•
•
La velocidad tiene que estar entre 0.6 – 1.5 [m/s] – (Máximo 2.50 [m/s]).
La máxima presión estática no debe ser superior a 40 m.
La mínima presión en la entrada de los artefactos sanitarios es de 2 m.
VELOCIDAD [9] (m/s)
V=
[8]× 0.001
2
π × ([9']× 0.001)
4
LONGITUD [10] (m)
LONGITUD REAL [10’]: Es la longitud real de la tubería
LONGITUD EQUIVALENTE [10’’]: Es la longitud que se aumenta en la tubería por la
existencia de accesorios de acuerdo a la tabla 4.24.
LONGITUD TOTAL [10’’’]: Es la suma de [10’] + [10’’]
106
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
PERDIDA DE CARGA [11] (m)
Para la perdida de carga se emplea la formula de Flamant planteada en unidades del Sistema
Internacional:
UNITARIA:
j=
4 C [9]1.75
2 x 0.001 x [8' ]1.25
Donde:
C: es el coeficiente de fricción, 0.00031 para Fundido, 0.00023 para Galvanizado,
0.00018 para Acero, 0.00012 para Cobre, 0.00010 para PVC.
TOTAL:
J = [10’’’] x Pérdida Unitaria
PRESIÓN EN EL NUDO [12] (m)
Este dato será el valor del numeral [15] de la planilla de cálculo de columnas principales, para la
primera fila, la siguiente es la Presión en el Nudo Consecutivo [15].
ALTURA DEL ARTEFACTO [13] (m)
Son las alturas de los artefactos a calcular.
PRESIÓN EN EL ARTEFACTO [14] (m)
[14] = [12] – [11 TOTAL] – [13]
PRESIÓN EN EL NUDO CONSECUTIVO [15] (m)
[15] = [12]- [11 TOTAL]
NOTA: Para el cálculo de ramales de la columna B será el Ingeniero Proyectista quien ponga en
juego su criterio, por ejemplo se puede unir las tuberías y sus respectivas perdidas de carga, ó por
el contrario se puede calcular por separado.
Por otro lado para anotar lado la longitud equivalente es como sigue:
2 TEs DE SALIDA
BILATERAL DE Ø 3/4"
Ø
1 TE DE SALIDA
BILATERAL DE Ø 1 1/2"
107
1 VÁLVULA DE
COMPUERTA DE Ø 3/4"
"
3/4
3 CODOS
DE 45° DE Ø 3/4"
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
108
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
PLANILLAS DE CÁLCULO PARA COLUMNAS DE PRINCIPALES DE AGUA CALIENTE
•
Calcular la Presión Eficaz Necesaria H, para vencer los rozamientos del circuito
H = 2 Σ L R + Σ Leq
Donde:
H : Presión eficaz necesaria, [m]
ΣL : Sumatoria de la longitud real de la tubería, [m]
R : Gradiente hidráulico, [mca/m]
ΣLeq : Sumatoria de longitud equivalente, [m]
PARA NUESTRO EJEMPLO:
Se estimó el gasto horario de 800 l/h (este gasto tendrá que ser estimado por el ingeniero calculista
de acuerdo al modo de vida de la edificación, por lo general esta entre el 20% y 30 % del consumo
total de agua).
109
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
Con este dato y una velocidad mínima de circulación de 0.5 m/s se obtiene el gradiente R de 14
mmca/m.
Entonces: H = 2 x 42 x 14 + 18.9 = 20 [mca]
COLUMNA [1]
Es la columna a calcular.
PISO [2]
Es el piso a donde se desea llegar.
TRAMO [3]
Son los nudos a calcular.
NÚMERO DE ARTEFACTOS [4]
Es la cantidad de:
L: Lavabo ó lavamanos
BóD: Tina de baño ó Ducha
Bt: Bidés
Lp: Lavavajilla ó lavaplatos
Lv: Lavanderías
UNIDADES DE GASTO [5]
En estas casillas introducir las respectivas unidades de gasto de acuerdo a la tabla 4.21
UNIDADES DE GASTO PARCIALES [6]
Es la sumatoria de todas las casillas del numeral [5]
UNIDADES DE GASTO ACUMULADAS [7]
Es la suma del numeral [6] mas la unidad acumulada de la anterior fila.
CAUDAL (l/s) [8]
Es el caudal probable, la expresión a introducir será de acuerdo a la tabla 4.22.
DIÁMETRO [9]
E l diámetro será elegido de acuerdo a la tabla 4.23.
Es de importancia tomar los siguientes parámetros para la elección del diámetro de la tubería.
•
•
La velocidad tiene que estar (para nuestro ejemplo) entre 0.5 – 1.5 [m/s] – (Máximo
2.50 [m/s]).
La máxima presión estática no debe ser superior a 40 mca.
VELOCIDAD [10] (m/s)
V=
[8]× 0.001
2
π × ([9']× 0.001)
4
En tuberías de agua caliente se podría permitir una máxima velocidad de: para Ø ½” 3.00 m/s (este
valor para un máximo de 8 UG), para Ø ¾” 3.96 m/s , Ø 1” 3.36 m/s, Ø 1 1/4” 3.36 m/s, Ø 1 1/2”
1.99 m/s, Ø 2” 1.24 m/s, estos valores son para un máximo de 70 UG.
LONGITUD [11] (m)
LONGITUD REAL [11’]: Es la longitud real de la tubería
110
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
LONGITUD EQUIVALENTE [11’’]: Es la longitud que se aumenta en la tubería por la
existencia de accesorios de acuerdo a la tabla 4.24.
LONGITUD TOTAL [11’’’]: Es la suma de [11’] + [11’’]
PERDIDA DE CARGA [12] (m)
Para la perdida de carga se emplea la formula de Fair –Wipple:
j=
UNITARIA:
C [8] 3
[10] x [9' ' ]7
Donde C: 0.5 para hierro fundido, 0.4 para hierro galvanizado, 0.3 para acero, 0.2 para cobre
TOTAL:
J = [11’’’] x Pérdida Unitaria
PRESIÓN DISPONIBLE [13] (m)
Para nuestro ejemplo en la primera fila será de 20 m
Las siguientes presiones disponibles son: 20 – Perdida de Carga Total
Las subsiguientes la iteración de las anteriores filas.
NUDO [14]
Se refiere al nudo del piso estudiado.
NOTA: Para el cálculo de ramales de agua caliente, viene a ser el mismo procedimiento que en el
de agua fría, exceptuando en la parte de pérdida de carga unitaria, pues es en esta parte que la
formula cambiara por la de Fair – Wipple.
111
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
112
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
113
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
4.17 Uso del software Saisd V1.01 en el cálculo de tuberías
En la carera de Ingeniería Civil de nuestra Universidad se desarrolló un software por los ahora
Ingos. Juan Ayala Fuentes y Melvy Flores Rioja, llamado Saisd V1.01 (Software Asistido para
Instalaciones Sanitarias y Domiciliarias) en el cual desarrollamos un manual ejemplificado para su
uso en el cálculo asistido por computadora.
EJEMPLO
Agua potable Domiciliaria.
1. RECOMENDA CIONES Y SU GEREN CIAS PARA EL C ÁL C UL O DE
INSTALACIONES SANITARI AS D OMICILIARIAS.
Antes de preconcebir cualquier proyecto, el proyectista debe recopilar ciertos datos que son
muy necesarios a la hora de realizar cualquier proyecto, en el caso de instalaciones sanitarias
domiciliarias, se tomara en cuenta los siguientes aspectos entre muchos:
•
Localización de la tubería matriz, profundidad, diámetro, presión de servicio y caudal
aproximado de la tubería.
•
Se deberá contar con un juego completo de planos arquitectónicos: plantas, cortes, etc.
•
El proyectista debe estudiar detenidamente las plantas y cortes del proyecto arquitectónico
para definir la ubicación de la tubería de alimentación.
2. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SAISD.
El programa cuenta con menús y barras desplegables. Primero observemos que propiedades
posee el programa, para continuar luego con el cargado de los datos.
El sistema cuenta con los siguientes menús:
114
•
Archivo
•
Datos generales
•
Utilidades
•
Imprimir
•
Ayuda
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
Fig. 30 Presentación general del programa.
MENÚ ARCHIVO
Fig. 31 El menú archivo.
Nuevo Proyecto : Muestra el formulario “Información General”, en el cual el usuario podrá
suministrar el Nombre de Proyecto, su Nombre y otros que le sean concernientes. También podrá,
desde la etiqueta “Abastecimiento” seleccionar el tipo servicio que requiere calcular.
Abrir Proyecto : Permite Seleccionar un archivo existente para revisar y/o actualizar un los datos de
un proyecto.
115
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
Fig. 32 Ejecución del comando abrir.
Fig. 33 El formulario de información general del comando abrir.
Guardar Proyecto: Permite grabar los datos o cambios ingresados en el proyecto, se debe aclarar
que existen formularios como Agua Potable y Alcantarillado que tienen sus propias opciones de
grabado, como veremos mas adelante.
116
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
Guardar como: Dirección a la ubicación donde el archivo residirá, y establece el nombre bajo el
cual se guardara.
Sección de proyectos trabajados recientemente: Permite abrir directamente el proyecto que uno
desea y que haya sido guardado recientemente, entre los últimos cuatro.
Salir: Termina la sesión de trabajo de un Proyecto, no se debe olvidar de realizar el grabado si se
desea conservar los cambios realizados.
MENÚ DATOS GENERALES
Fig. 34 El menú datos generales.
Sistema de Suministro: Permite el decidir el tipo de suministro con que se dotara al inmueble,
contando con cuatro opciones que detallaremos posteriormente.
Equipo de Bombeo: Al presionar Equipo de Bombeo, el usuario establecerá potencia que requiere
el sistema que se diseña.
Datos de Diseño: Establece el tipo de uso (Privado o Público), la ecuación bajo la cual se evaluara
la pérdida de carga lineal y local, también estableceremos características particulares del edificio.
Agua potable: Abre la planilla de trabajo más importante del proyecto, anteriormente creado o el
nuevo cargarse.
Evacuación de aguas residuales: Despliega un formulario que contiene un MSFlexGrid, en el cual
se plasmaran los datos correspondientes del sistema de evacuación del sistema de aguas
residuales.
MENÚ UTILIDADES.
Calculadora del sistema: Es una opción que realiza operaciones básicas.
Conversor de Unidades: Efectúa cambios de unidades de longitud, tiempo, volumen, velocidad,
presión, y varios otros.
117
Fig. 35 El menú utilidades.
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
MENÚ IMPRIMIR.
Fig. 36 El menú imprimir.
Información general: Desde este acceso de menú el usuario podrá imprimir dos hojas de
información, en la primera se imprimirán datos de la demanda de agua y el sistema de suministro,
en la segunda los resultados generados del establecimiento de la bomba.
Resultados: Permite el acceso a un formulario, en el que a su vez se seleccionara la planilla de
resultados del servicio que se ha trabajado.
MENÚ AYUDA.
Contenido: Al presionar (F1) se tiene acceso a la ayuda.
3. Iniciando un proyecto nuevo
Estrictamente en el caso de utilizar el software SAIDS, el proyectista deberá esquematizar su red
de distribución del edificio, vivienda, etc. que pretenda calcular de la siguiente manera:
Como primera observación a realizar; deberá fijarse en que dirección ocurrirá el flujo en el caso de
funcionamiento.
Siempre tratar de enumerar en forma ascendente con el sentido del flujo de agua.
Fig. 37 Esquema isométrico numerado.
118
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
INICIANDO UN NUEVO PROYECTO.
1. Para crear un nuevo proyecto.
Seleccione Archivo\Nuevo y luego haga click, ó
Haga click sobre la barra de herramienta en Nuevo.
2. Se desplegara en la pantalla un formulario llamado Información General (Figura. 33) con
las siguientes opciones:
•
Información general.
•
Créditos.
•
Abastecimiento, en la cual marcamos agua fría.
.
Fig. 38 Decidiendo el abastecimiento.
119
•
A continuación se desplegara el formulario Dotación de Agua, en el cual se despliega una
lista amplia de posibles lugares donde se requiere el servicio.
•
Seleccionamos un ítem, en nuestro caso residencial Unifamiliar, sobre la lista de Dotación
de Agua y con el botón con la Flecha (con dirección a la derecha) añadimos a lista situada
a la derecha de su pantalla el ítem escogido.
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
Fig. 39 La lista de dotaciones.
•
Antes de concluir con la operación se desplegara otro formulario que le pedirá que ingrese
el área del local, número de personas, butacas, etc. según sea el caso, presione el botón
aceptar.
•
Ingrese los datos requeridos, y finalice aceptando.
Fig. 40 Determinación del uso, del diseño y datos generales del edificio.
120
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
•
Seguidamente se desplegara el siguiente formulario.
Fig. 41 Seleccionando desde la base datos el material.
•
El usuario ingresara los siguientes datos: Columna, Nº de piso, De nudo, A nudo, Altura
geométrica, Longitud, todos estos extraíbles de la Fig. 8, continuando con el material por lo
general PVC, Artefactos sanitarios (figura. 43 y figura. 44), Diámetro (figura.42) si así lo
desea, no siendo necesario su registro ya que el programa puede calcularlo; y finalmente
Accesorios (figura. 45 y figura. 46).
•
Consecuentemente, presione el botón Datos y haber seleccionado el tipo de suministro de
la red en nuestro caso autoclaves, se procederá a presionar el botón Calcular, que llenara
las celdas vacías perdidas de carga, unidades de gasto, presiones y la ubicación de estas
perdidas.
Fig. 42 Opción de selección de diámetros.
121
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
Fig. 43 Seleccionando desde la base de datos el artefacto sanitario.
Fig. 44 Definiendo la cantidad artefactos sanitarios.
122
Fig. 45 Cargando desde la base de datos el accesorio deseado.
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
Fig. 46 Definiendo la cantidad de accesorios en la línea.
•
En las celdas en las que se despliega resultados son las siguientes: Unidades de Gasto
acumulado, Caudal, Velocidad, Pérdida de carga, Presión disponible.
•
Con el botón Datos se despliega la siguiente pantalla.
Fig. 47 Estableciendo el tipo de suministro.
123
•
En ella, el usuario determina el número del nodo y su altura geométrica y el sistema de
suministro a usarse el cual puede ser visualizado presionando el botón presión mínima.
•
Si el usuario marca el botón de opciones conexión directa se abre la siguiente ventana.
Fig. 48 Definiendo el diámetro, la velocidad, el caudal de ingreso.
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
Se deberá llenar la parte izquierda, y presione calcular y podrá observar en la parte derecha los
resultados.
•
Si su opción fuera Tanque elevado entonces se desplegara la siguiente ventana.
Fig. 49 Definiendo el tanque.
•
Dentro de los Datos Generales se cuenta con varias opciones, para elegir las distintas
conformaciones de tanques y sus tipos de secciones, y otra serie de datos que requieren
del conocimiento del usuario en cuanto a conceptos.
Si su opción es Tanques de Hidropresión veremos la siguiente pantalla.
Fig. 50 Calculando el número de tanques de Hidropresión.
124
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
que le permite definir el número de tanques de Hidropresión.
•
Si ha marcado Autoclaves veremos la siguiente pantalla, (útil en edificaciones menores a
tres pisos).
El usuario deberá seleccionar según su conveniencia el dispositivo que más ventajas le
proporcione.
Fig. 51 Calculando el número de tanques de Hidropresión.
EQUIPO DE BOMBEO.
Fig. 52 Definiendo la bomba.
•
125
En esta sección, valga la aclaración se podrá calcular potencia de la bomba, caudal de
bombeo, velocidad de impulsión, diámetro de la tubería de impulsión, velocidad de succión
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
y diámetro de la tubería de succión. En ningún instante se pretende reemplazar el criterio
del usuario.
•
Seleccione la formula bajo la cual se calculara las perdidas de carga.
•
Tiquee el CheckBox Perdida de carga se despliega la siguiente pantalla (figura 53), que le
permite establecer el valor de la perdida de carga seleccionada.
•
Fig. 53 Hallando las perdidas locales.
Todas las tareas realizadas serán guardadas antes finalizar la planilla trabajada.
Fig. 54 Saliendo de las planillas.
EVACUACIÓN DE AGUAS RESIDUALES.
De forma similar se realiza el llenado de los datos, pero esta vez usando letras, que variaran tan
solo en el subíndice de acuerdo al piso en que se encuentre.
•
126
También resulta necesario se ingresaran la identificación de los datos requeridos y en
abastecimiento seleccionar alcantarillado.
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
Fig. 55 Administrando datos generales.
Fig. 56 Alcantarillado.
•
127
De similar forma se ha provisto una ventana que cuenta con un barra de herramientas y un
planilla en la que se pueden ingresar los datos y recoger en otros los resultados, como se
observa en la figura 57.
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
Fig. 57 Planilla de ingreso de datos de la red de AR.
•
El trabajo dentro de las planillas esta facilitado por listas desplegable en las columnas de
Material, Artefactos sanitarios y Observaciones.
•
El usuario establecerá las columnas, la planta que se esta cargando, en este caso se
identificaran los nudos con letras seguidas de un subíndice que indica el piso al que
pertenece.
•
La longitud solo será necesaria en el caso de tuberías horizontales para establecer
pendientes, habrá también que establecer los artefactos sanitarios en los nudos que
correspondan y añadir además las observaciones que correspondan.
•
En la columna artefactos sanitarios, la celdas
formulario (figura 58)
tienen la posibilidad de desplegar otro
Fig. 58 Definiendo unidades de descarga hidráulica.
128
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
Fig. 59 Seleccionando la función de la tubería.
•
El botón Datos
de la vivienda permite establecer el número pisos tipo por bajantes.
Fig. 60 Administrando datos de la vivienda.
•
almacena los resultados accesibles desde
generando la
El botón Calcular
Tabla de Resultados respectiva, que puede ser visualizada desde el siguiente formulario.
Fig. 61 Formulario para el despliegue de resultados.
129
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
•
Los botones de comando que permiten recoger resultados son los siguientes: Ramales,
Bajantes y Horizontales. Cabe resaltar que las tres cuentan con las opciones de Guardar,
Imprimir y Salir.
Fig. 62 Tabla de resultados.
•
Nota, resulta importante mencionar que de poder apreciar resultados dentro la planilla es
necesario correrlo.
Al salir de la tabla de resultados para la tabla de ingresos, el usuario puede salir de la última y
también guardar los cambios efectuados.
Fig. 63 Saliendo de las planillas de diseño de alcantarillado.
OTRAS UTILIDADES QUE BRINDA EL PROGRAMA.
También se cuenta con utilidades que permite realizar Conversión de Unidades
Calculadora de operaciones
.
Fig. 64 El conversor de unidades.
130
y una
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
El usuario podrá desplegar desde el menú de Ayuda/Contenido, la Ayuda del SAISD que le
permite conocer conceptos en los cuales puede basar su diseño, del mismo modo la secuencia de
uso del programa en si.
Fig. 65 Ingresando al menú ayuda.
4.18 Pequeños consejos para el ahorro de agua
El ahorro de agua es de fundamental importancia moral y ecológica e aquí algunos consejos
extraídos de la pagina de Internet: www.ahorrodeaguahermosillo.com
EN EL HOGAR
En muchos hogares los niños entran a la regadera cargados de juguetes, vasos y demás artículos
para entretenerse mientras se asean; las jovencitas tardan “horas” pues mientras se bañan cantan,
bailan y se ponen varios tratamientos para el pelo sin importarles si la llave del agua está abierta.
Entre las acciones que se pueden seguir está el cuidar unos a otros que los baños que tomen sean
cortos y cierren la llave mientras se enjabonan, para esto puede ayudarse con aparatos
ahorradores que regulan la presión sin que se enfríe el líquido.
131
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
Si no está interesado en adquirir uno de éstos, puede introducir en su regadera una cubeta para
recoger el agua mientras espera a que salga caliente y úsela para regar las plantas o el aseo del
hogar.
Al lavarse los dientes o las manos, mantenga la llave cerrada mientras se cepilla o enjabona, para
afeitarse con un recipiente o el tapón del lavabo, en lugar de dejar correr el agua.
Recuerde que el inodoro no es un depósito de basura, esto causa a la larga que se tape el drenaje,
mejor coloque un cesto al lado.
LA COCINA
Para las labores de la cocina el agua es imprescindible pero también aquí es posible hacer
economías.
No es muy común en nuestra región el uso de lavavajillas pero si la tiene úsela con carga completa
una vez que haya quitado el exceso de alimentos. Además de que se ahorra agua, ahorrará
detergente y energía.
Utilice una tina para lavar todos los trastes o verduras y otra para enjuagarlos, nunca debajo del
chorro de agua y con el agua que quedó del enjuague riegue sus plantas.
La lavadora automática utiliza en promedio de 32 a 59 galones en cada ciclo de lavado, procure
lavar una vez por semana para tener cargas completas.
El uso de jabón en cantidades adecuadas puede ayudarle a ahorrar agua puesto que no requerirá
tanta para el enjuague.
EL COOLER, UN HABITANTE MÁS
El cooler se convierte en un habitante más de la casa pues consume en promedio 14 m3 de agua al
mes utilizando sólo 10 horas diarias, esto si son unidades nuevas con sistema de ahorro. Si lo usa
más tiempo haga sus números. Si está por comprar uno procure que sea de descarga horizontal
puede ahorrarse 3 m3 de gasto.
Recuerde que los aparatos de aire acondicionado gastan mucho agua, manténgalos apagados si
no son necesarios y revise las instalaciones para evitar fugas de agua. Un aparato de aire
acondicionado de 1000 pies, gasta un galón de agua por hora a 33º C.
EL JARDÍN
Tener un bello jardín es el propósito de muchas amas de casa pero regarlo a todas horas no es la
respuesta para lograrlo.
Regar muy temprano en la mañana o al atardecer evita que el agua se evapore y los rayos solares
se filtren por las pequeñas gotas quemando las hojas. Fertilice su pasto por lo menos dos veces al
año para estimular las raíces, así absorberán mejor el agua.
Aprenda a determinar cuando su jardín necesita que lo rieguen, si tiene color verde grisáceo opaco
y las pisadas quedan visibles cuando camina por él, entonces lo necesita, más plantas mueren por
exceso de agua que por falta de ella, pues mucho agua puede sobrecargar el suelo y el aire no
podrá llegara las raíces provocando enfermedades en la planta.
Investigue qué tipo de plantas, pasto y arbusto se dan mejor en su región, después plántelo acorde
a la información que consiguió.
Si su jardín está demasiado sombreado, ninguna cantidad de agua va a hacer que florezcan
rosales. En zonas especialmente secas, se puede considerar arreglos atractivos de plantas que
sean de climas semiáridos.
132
Capítulo IV Diseño y Cálculo para el Suministro de Agua Fría y Caliente
OTROS
1. Nunca barra la acera o calle con la manguera. Use escoba.
2. Cuando lave el coche, use una cubeta con una franela para limpiarlo. No use la manguera.
3. Enseñe a los niños a no jugar con el agua.
4. Enseñe a toda su familia y a sus vecinos a cuidar el agua.
5. Recuerde reportar las fugas de agua en lugares públicos a los teléfonos de emergencia o
atención a usuarios de su organismo operador de agua potable.
6. Siéntase orgulloso de ser usuario consciente y responsable, pague a tiempo su recibo de
agua y cuide el agua.
7. Denuncie a los malos vecinos que gastan agua sin compasión y que además tengan
conexiones clandestinas.
CONSEJOS PARA REDUCIR EL CONSUMO DE AGUA
• Cuando se bañe, hágalo rápido, tenga presente que cada 5 minutos de baño equivale a
100 litros de agua, así que si reduce un minuto o dos de baño diario puede ahorrar hasta
2500 litros al mes.
133
•
Instale regaderas de bajo flujo o limitadores de agua, éstos echan agua a presión y no
desperdician tanto líquido.
•
Si baña a su mascota, hágalo con una cubeta, no a manguerazos.
•
No está de más decirte que cuando laves tus dientes lo hagas con un vaso y no con la
llave abierta, si la dejas abierta puedes gastar hasta 20 litros por minuto.
•
El mismo consejo va para el momento de rasurarse, no hay que dejar la llave abierta
mientras se hace, mucho menos hacerlo al momento de bañarse. Es mejor usar un
pequeño recipiente y enjuagar ahí el rastrillo, esto ahorrará hasta 10 litros al día.
•
Al lavar el carro, usa una cubeta.
•
Los platos se lavan mejor si llenas el lavaplatos con agua, los enjabonas todos ahí y los
enjuagas de la misma forma. Use la menor cantidad de detergente posible.
•
¿Sabía que cada ciclo de lavado de ropa, invierte hasta 60 litros de agua? El consejo aquí
es lavar cargas completas.
•
El agua puede usarla varias veces, por ejemplo primero usarla para lavar o para bañarse,
recogerla y usarla para regar, para lavar pisos o para el sanitario.
•
Las fugas mayores se dan en el sanitario, mantener limpia la válvula de hule que tapa la
salida del agua y asegúrate que selle.
•
No utilizar el sanitario como basurero. Cada vez que lo vacías tira 20 litros de agua.
•
En la cocina, no dejes el chorro tirando, abre y cierra la llave, según la necesites.
•
No descongelar los alimentos con el chorro de agua.
Capítulo V Instalaciones de Agua con Equipo de Bombeo
V
Instalaciones de Agua con Equipo
de Bombeo
Cuando las edificaciones necesitan presiones hidráulicas mayores a las que proporciona la red de
distribución, es necesario instalar un equipo de bombeo, generalmente este problema se presenta
en edificios de varios niveles o en inmuebles construidos en terrenos elevados.
5.1 Sistema de bombeo directo a cisternas
Cuando lo permiten los reglamentos de las autoridades sanitarias, es posible conectar bombas
directamente a la tubería principal, de manera que la presión hidráulica de la bomba incremente la
de la tubería principal. La bomba se controla por medio de un interruptor de flotador o sondas de
electrodos en la cisterna de almacenamiento situada en el nivel de la azotea y en la cisterna
colectora de agua potable. En la figura 5.1 se muestra un detalle de esta última.
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Figura 5.1 Sistema de bombeo directo a cisternas de agua potable y de almacenamiento.
133
Capítulo V Instalaciones de Agua con Equipo de Bombeo
5.2 Bombeo indirecto desde una cisterna de enlace a baja altura
Muchas veces se requiere que entre la tubería principal y la unidad de bombeo se instale una
cisterna de enlace. Esta funciona como un deposito de bombeo y evita que disminuya la presión de
la tubería principal. Debido a que en la cisterna la presión de la tubería principal es nula, la bomba
debe ser capaz de superar la presión estática total del agua mas la resistencia por fricción en la
tubería.
El tamaño de la cisterna de enlace debe considerarse cuidadosamente para evitar el
estancamiento del agua, que podría ocurrir si la cisterna es de mayor tamaño que el necesario.
Cuando todo el agua se ha de almacenar en una cisterna de esta clase, es necesario consultar a la
autoridad local.
La cisterna de enlace debe contar con interruptores de flotador o de sondas de electrodos a fin de
apagar las bombas cuando el nivel del agua desciende hasta aproximadamente 250 mm por arriba
de la entrada de succión de la bomba. Esta precaución es necesaria para evitar que las bombas
funcionen en seco durante una interrupción del suministro. En la figura 5.2 se muestran detalles de
la cisterna de enlace a baja altura.
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Figura 5.2 Cisterna de enlace a baja altura.
5.3 Sistema autoneumático
En un sistema indirecto de abastecimiento de agua fría es posible usar un cilindro de acero como
alternativa a una cisterna o tubo colector de agua potable. El cilindro contiene aire comprimido en
la parte superior, que es presurizado por el agua bombeada en la parte inferior. Este colchón de
aíre sirve para hacer que el agua suba hasta los puntos de salida de agua potable que se
encuentran en los niveles superiores, así como a la cisterna de almacenamiento.
Cuando el agua potable sale por las instalaciones o aparatos de los pisos superiores, el nivel del
agua en el cilindro desciende. A un nivel bajo predeterminado, un interruptor de presión enciende
134
Capítulo V Instalaciones de Agua con Equipo de Bombeo
la bomba y el cilindro se rellena hasta un nivel predeterminado, en donde otro interruptor de
presión apaga la bomba como se muestra en la figura 5.3.
FUNCIÓN DEL COMPRESOR DE AIRE. Con el tiempo, una parte del aire en el interior del cilindro
es absorbido por el agua, por lo que generalmente se instala un medidor para tener una indicación
visual del nivel del agua. A medida que el aire es absorbido, se dispone de una cantidad menor del
mismo para contar con la presión necesaria y la frecuencia del bombeo aumenta. Para superar
esto; se conecta un interruptor de flotador al recipiente de manera que active un compresor de aire
cuando el agua alcance un nivel demasiado alto. El compresor opera hasta que se alcanza el
volumen de aire requerido en el interior del cilindro. En la figura 5.4 se muestra un detalle del
cilindro autoneumático.
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Figura 5.3 Sistema autoneumático.
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Figura 5.4 Cilindro neumático autoneumático.
135
Capítulo V Instalaciones de Agua con Equipo de Bombeo
5.4 Suministro a edificios de mas de 20 niveles
En los edificios de más de 20 niveles, la fricción disminuye en gran medida la presión hidráulica,
por lo que generalmente cuentan con equipo de bombeo adicional en el vigésimo piso. En la figura
5.5 se muestra un sistema para 30 niveles.
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Figura 5.5 Sistema de suministro de agua para 30 niveles.
5.5 Distribución de cisternas de almacenamiento
A fin de evitar presiones excesivas en la tubería, la presión hidráulica máxima en el sistema debe
limitarse a 30 m. Por consiguiente, los pisos en un edificio de varios niveles deben ser divididos en
zonas mediante una cisterna de control de presión o una válvula reductora de presión. En las
figuras 5.1, y 5.5 se muestra el método de división por zonas por medio de cisternas de control de
presión y en la figura 5.3 se muestra la división por medio del empleo de una válvula reductora de
presión.
5.6 Bombeo
En el cálculo proyecto y diseño de instalaciones domiciliarias, sean éstas viviendas y
especialmente en edificios, en muchos casos se hace necesario el empleo de bombas, tanto para
aguas potables como para aguas negras.
Cuando se trata de instalaciones de abastecimiento de agua potable, el uso de bomba se impone
cuando no existe la presión necesaria para alimentar los pisos superiores del edificio y/o también
136
Capítulo V Instalaciones de Agua con Equipo de Bombeo
cuando la presión de la red pública es muy variable. En sistemas de desagüe de alcantarillado
sanitario domiciliario, también se deben usar bombas, cuando los compartimentos sanitarios:
cuartos de baño, toilettes, etc. se encuentran por debajo del nivel de escurrimiento del colector de
la vía pública.
Entre los varios tipos de bombas, las que normalmente se usan en edificios, para suministro de
agua potable, están las bombas centrifugas de eje horizontal, ó eje vertical, con rodete cerrado y
para descarga de aguas negras, el mismo tipo pero con rodete abierto.
Las ventajas que presenta este tipo de bombas son su costo relativamente barato de instalación y
mantenimiento, su poco peso, pueden ser acopladas directamente a motores eléctricos, ocupan
poco espacio, no presentan averías por error de maniobra, etc.
5.6.1
Cálculo de una bomba
ALTURA MANOMÉTRICA:
Si llamamos:
Hg: altura geométrica o diferencia total de nivel.
Hs: altura de succión o altura del eje de la bomba sobre el nivel superior de aspiración.
Hi: altura de impulsión o diferencia entre el eje de la bomba y el nivel superior de descarga.
Hg = Hs + Hi
pero: Hm = Hg + Hp
donde:
Hm: altura manométrica de la bomba
Hp: pérdidas de carga
Entonces: Hm = Hs + Hi + Hp
CAUDAL DE BOMBEO:
Q: es el caudal de agua que debe elevar o impulsar la bomba.
POTENCIA DEL MOTOR:
Si llamamos:
P: potencia necesaria en HP
γ: peso específico del líquido = 1000 [kg/m3]
Q: caudal de descarga [m3/s]
Hm: altura manométrica [m]
n: rendimiento del conjunto elevatorio
n: n motor x n bomba
P=
γ × Q × Hm
75 × n
Si admitimos un rendimiento global de 67% se puede llegar a la formula simplificada:
P=
Q[l/s] × Hm[m]
50
el rendimiento del motor varía entre 64% y 90%
137
Capítulo V Instalaciones de Agua con Equipo de Bombeo
el rendimiento de las bombas centrifugas varía entre 52% a 88%
5.6.2 Bombas para suministro de agua potable
La presión de servicio de una matriz de la red publica de una ciudad, normalmente varia entre 15 a
30 mca (metros de columna de agua) razón por la cual en los edificios de varias plantas no es
posible alimentar los pisos superiores directamente. Para hacerlo es necesario hacer uso de
bombas cuyo conjunto esquemático se indica en la figura 5.1
Son tres los elementos a considerar en un sistema de bombeo de un edificio; el tanque de succión,
los grupos motor - bomba y el tanque de distribución.
5.6.3 Tanque cisterna
Es un tanque de acumulación de agua, situado en un punto tal del edificio, que el líquido
descargue en el, desde la red publica, por gravedad. Las condiciones necesarias para el
funcionamiento ideal de un tanque de succión, son las siguientes:
•
Debe ser impermeable y herméticamente cerrado.
•
Su profundidad máxima, debe ser tal que la altura teórica de succión, incluyendo pérdidas de
carga no sea mayor a 4.60 m.
•
Debe estar dividido si es posible en dos compartimientos, con entrada independiente para
facilitar la limpieza periódica. Cada compartimiento con su respectiva bomba.
•
El fondo del tanque debe tener la necesaria pendiente (mínimo 2 %) rematando en un canal o
caja de acumulación de lodos, de profundidad adecuada.
•
En el punto de más bajo del tanque, se coloca un dispositivo de limpieza de fondo, que será un
tubo con una válvula de accionamiento manual, el mismo que servirá para evacuar la tubería
de descarga. Si esta tubería queda más baja que el tubo de alcantarillado público, la limpieza
deberá hacerse mensualmente, o con bomba especial para este objeto.
•
Cada compartimiento del tanque debe tener una entrada independiente de agua potable con su
respectiva válvula de compuerta de accionamiento manual desde el exterior, y otra válvula de
regulación de entrada con flotador, (interior) de accionamiento automático.
•
Debe tener también un tubo de excedencia o rebalse, con un diámetro mayor que el tubo de
entrada, conectado convenientemente al tubo de desagüe de aguas servidas, con un
dispositivo aislante (sifón). En caso de que este tubo tuviera una descarga directa, conviene
colocar un sistema de alarma.
•
Sobre la cubierta del tanque debe ubicarse, en la posición más conveniente una tapa de
inspección de cierre hermético, pero que sea fácil remover, para inspección limpieza y
reparación.
•
Debe complementar este conjunto un tubo de ventilación de diseño adecuado de modo que
permita la entrada y salida de aire sin menor dificultad, pero que impida la entrada de insectos,
polvo, roedores, etc.
•
Los materiales con los que puede construirse un tanque de succión son:
138
Capítulo V Instalaciones de Agua con Equipo de Bombeo
¾
¾
¾
¾
Hormigón Armado
Mampostería de piedra
Mampostería de ladrillo
Metálicos
Eventualmente pueden usarse tanques de PVC o fibrocemento sí estos cumplen con los
requerimientos de volumen y altura y suficiente resistencia estructural.
•
En los tanques de hormigón, mampostería de piedra y mampostería de ladrillo la cubierta debe
ser hormigón armado. El revoque y enlucido debe ser cuidadosamente ejecutado para
controlar cualquier posibilidad de filtraciones. Es recomendable el empleo de aditivos e
impermeabilizantes, en la mezcla. En los tanques metálicos se deben proteger las paredes,
con una pintura antioxidante.
•
La capacidad del tanque deberá determinarse de acuerdo a las necesidades del edificio y a la
reglamentación que rija al respecto.
•
El tanque de succión, debe situarse en lo posible, a una altura que permita recibir el agua de la
red pública directamente o por gravedad. Esto significa localizarlo en la planta baja o el primer
sótano, sin embargo puede ubicarse en el segundo o tercer sótano, esto es a mayor
profundidad siempre que no se presenten problemas de orden tectónico.
5.6.4 Grupos motor - bomba
Son aparatos destinados a la elevación mecánica del agua, desde el tanque de succión hasta el
tanque de distribución. Como se dijo anteriormente, en los edificios se usan bombas centrifugas,
de rodete cerrado normalmente accionada por un motor eléctrico y a veces por un motor a
gasolina. En estas bombas la presión se desarrolla principalmente por la acción de la fuerza
centrífuga, esto es que el liquido entra al impulsor por el centro y escurre radicalmente hacia la
periferie. En una bomba centrífuga para impulsión de agua potable deben considerarse las
siguientes partes, comenzando de la parte inferior:
•
Colador o criba con válvula de pie. La parte inferior del colador debe colocarse 15 cm, como
mínimo, sobre el fondo del tanque de succión, con el objeto de evitar que absorba las
impurezas que normalmente decantan en el tanque. El colador debe ser de malla fina y
resistente para evitar la entrada de impurezas y forme un conjunto con la válvula de pie que no
es otra cosa que una válvula de retención de doble bisagra. El objeto de ésta, es evitar la
descarga total del tubo de succión, para mantener el cebado de la bomba.
•
Tubo de succión, es el tubo situado entre la válvula de pie y el reductor, se aconseja calcular
su diámetro con velocidades de agua del orden de 0.50 a 1.00 m/s, aunque se toma como
norma que este diámetro sea siempre mayor que el de impulsión o por lo menos igual. En este
tubo las perdidas de carga deben ser las menores posibles, lo cual se consigue reduciendo su
longitud y aumentando el diámetro.
•
Cuando la bomba se encuentra situada por debajo del nivel de agua, o sea, el tubo de succión
es ahogado, entre ambos se coloca una válvula de compuerta cuyo objeto es evitar una
inundación de la sala de maquinas y eventualmente, aislar el tanque de la bomba en cualquier
momento.
•
Cuando la bomba se encuentra situada por encima del nivel de agua, o sea, que es un tubo de
aspiración libre, se coloca a continuación del conducto de succión una curva de 90°, que a su
vez se acopla a un reductor excéntrico. Este reductor excéntrico tiene por objeto evitar el
turbillonamiento del agua que origina la cavitación.
139
Capítulo V Instalaciones de Agua con Equipo de Bombeo
•
La boca de aspiración de la bomba va acoplada mediante una pieza intermedia con el reductor
excéntrico. Comercialmente, siempre el diámetro de la boca de succión es mayor que el de la
boca de descarga, especialmente en bombas grandes aunque en bombas de pequeña
capacidad pueden llegar a ser iguales.
•
La posición de la boca de succión de la bomba es variable con respecto a la boca de descarga,
esta a su vez puede estar a 0°, 90°, 180° o en posiciones intermedias, con respecto al eje
horizontal, sin que por ello se modifique el principio de funcionamiento.
•
La boca de descarga de una bomba para edilicios debe situarse de modo que la conexión de
los tubos de impulsión de las dos bombas que normalmente se usan, se haga sin el uso de
piezas especiales y procurando usar el mínimo de conexiones para reducir las pérdidas de
carga.
•
Después de la boca de descarga, debe colocarse un reductor concéntrico, para llegar al
diámetro del tubo de impulsión, mas conveniente.
•
El diámetro más conveniente, que en general será el más económico para el tubo de descarga,
es posible obtener mediante la fórmula de Bresse:
D = 1.3X1/4 Q1/2
X=
donde:
N° de horas de bombeo
24
Q: caudal [m3/s]
D: diámetro [m]
El número de horas de bombeo es un valor variable, que debe ser adoptado por el proyectista.
Se aconseja:
¾
1.5 a 2.0 horas, tres veces cada 24 horas, para edificio de departamentos,
hoteles y hospitales.
¾
1.25 a 2.0 horas, dos veces cada 24 horas para edificios de oficinas.
De modo general no conviene que la capacidad horaria de la bomba sea menor que el 20 %
de la demanda total de agua. Sin embargo, conviene que para cada caso se haga un estudio
especial para determinar el número de horas de bombeo.
•
A continuación del reductor concéntrico, debe colocarse una válvula de retención, que es una
válvula destinada a evitar, que el agua del tubo de impulsión se vacíe a través de la bomba y
también para disminuir efectos del golpe de ariete sobre la bomba.
•
Luego de la válvula de retención se coloca una válvula de compuerta, la misma que debe estar
situada de modo que en cualquier momento sea posible maniobrarla manualmente y cuyo
objetivo es poder aislar la tubería de descarga, sea para limpiar la válvula de retención o
reparar la bomba.
•
Finalmente tenemos la tubería de impulsión o tubo de descarga, cuyo diámetro definido
conforme se indicó anteriormente, en su prolongación hasta el tanque elevado, no debe tener
ninguna derivación, por razones de un mejor servicio del edificio. Para tuberías de pequeño
diámetro se puede usar como tubo de impulsión las cañerías de hierro galvanizado, para tubos
de mayor diámetro debe usarse de hierro fundido dúctil con juntas de bridas.
140
Capítulo V Instalaciones de Agua con Equipo de Bombeo
•
De acuerdo con la magnitud, importancia y altura del edificio puede ser necesario colocar una
válvula rompepresión cuyo objeto es diminuir el efecto del golpe de ariete.
•
Como se dijo anteriormente, el motor de acople a la bomba, puede ser eléctrico, diesel o a
gasolina. Debe ser motor asíncrono (que no gira en sincronismo con el campo magnético
producido por la corriente alterna) de alta rotación: 1430 a 2850 r.p.m. para 50 ciclos ó 1720 a
3450 para 60 ciclos y dos polos. Motores de baja rotación se pueden también usar, pero tienen
el inconveniente de su mayor costo, deben ser a prueba de goteo y a prueba de polvo.
La instalación de un grupo motor - bomba debe ser motivo de un cuidado especial para ello la
estructura o base de apoyo debe estar perfectamente nivelada, de modo que al colocar el
motor y la bomba sus ejes queden perfectamente alineados eliminando cualquier
excentricidad.
El cebado de las bombas es un aspecto que debe ser resuelto con cierto criterio. Cuando la
bomba está situada por debajo del nivel libre del agua, el problema está resuelto, pero cuando
se sitúa por encima, se deben buscar soluciones apropiadas. Si el funcionamiento fuera
manual, también el cebado podrá hacerse en esta misma forma, por el operador, pero si el
funcionamiento es automático, una solución consiste en colocar un bypass que comunica el
tubo de descarga con el tubo de succión. Si las válvulas de pie y la válvula de retención
funcionan perfectamente el cebado de la bomba no presenta problemas. Otra solución
aconsejable, es adquirir dispositivos especiales de cebado de bombas que venden algunas
fábricas especializadas, especialmente cuando se trata de funcionamiento automático.
El funcionamiento automático de las bombas en los edificios, se impone como medio de
obtener abastecimiento continuo de agua, para ello se hace una conexión del flotador del
tanque elevado con el interruptor de corriente de la bomba, de tal modo que cuando el nivel
baja demasiado la bomba comience a funcionar y cuando sube, deje de hacerlo. También es
posible hacer esto mismo aprovechando la presión del agua en el fondo del tanque elevado o
por dispositivos neumáticos mencionados anteriormente.
El pedido de una bomba, suele ser motivo de estudio de una serie de requisitos y condiciones
que se envían al proveedor o fabricante. Pero de un modo general para comprar una bomba
solo se deben enviar los siguientes datos:
¾
¾
¾
¾
¾
Caudal máximo y caudal mínimo de funcionamiento de la bomba
Altura manométrica máxima y mínima requerida
Liquido que se desea bombear
Voltaje existente en el lugar de funcionamiento de la bomba
Frecuencia de la corriente eléctrica del lugar (50 a 60 ciclos)
Con estos datos el fabricante esta en condiciones de suministrar una bomba sin embargo, para el
ingeniero proyectista conviene conocer las curvas, carga - rendimiento - potencia, que son
características para cada bomba y que permiten fijar el punto de máximo rendimiento para la carga
máxima que da un mínimo de requerimiento de potencia en HP.
5.6.5 Tanque elevado de distribución
El tanque elevado que en realidad es el tanque de distribución del inmueble, normalmente se ubica
sobre la terraza, cuando su altura no excede de 36 m que corresponde aproximadamente a 12
pisos de altura. Si la altura del edificio es mayor conviene efectuar un estudio económico para ver
la posibilidad de colocar un tanque de distribución en un piso intermedio, lo que supone un doble
sistema de bombeo, que se justifica especialmente cuando los costos de corriente eléctrica no son
muy altos.
141
Capítulo V Instalaciones de Agua con Equipo de Bombeo
El tanque elevado no debe ir asentado sobre el nivel de la terraza sino por lo menos 0.60 m. sobre
ella, por un lado para facilitar la entrada y salida de tubos y la maniobra de las válvulas y por otro
para aumentar la altura de carga o presión de servicio en el último piso.
Todo tanque elevado debe reunir ciertos requisitos técnicos para su localización y conformación,
podemos enunciar algunos de ellos:
•
Debe tener un tubo de descarga situado sobre el nivel máximo de agua cuya entrada debe ser
controlada por una válvula con flotador. Este mismo flotador debe ser el que controle
automáticamente el funcionamiento de las bombas. Una válvula de compuerta, de
accionamiento manual, desde fuera del tanque completa el conjunto.
•
Para cualquier caso en que se produzca una falla de funcionamiento del dispositivo
anteriormente descrito, debe colocarse a un nivel inferior al del tubo de entrada, otro de
excedencia o rebalse cuyo diámetro debe ser mayor que aquel. En instalaciones de cierta
importancia puede adosarse al rebalse un dispositivo de alarma. La descarga de este tubo
debe salir hacia el conducto de desagües del edificio.
•
El tubo de limpieza, es imprescindible, para la eliminación periódica de los lodos acumulados
en el fondo. Su descarga se controla mediante una válvula de accionamiento manual, que se
conecta en el tubo de excedencia. Es recomendable que las pendientes del fondo del tanque
converjan en una caja de acumulación.
•
El tubo de alimentación o distribución de agua potable, debe salir del tanque unos 10 a 25 cm
por encima del fondo de la cámara. Para control de salida de agua debe tener una llave de
accionamiento manual. Cuando se quiere tener un caudal de reserva permanente para
incendio, se eleva esta altura de salida de acuerdo con los requerimientos probables
reglamentados para estos casos.
•
Cada compartimiento de un tanque debe tener una tapa de inspección de cierre hermético,
situada sobre la cubierta de la cámara.
•
Un dispositivo importante en un tanque elevado es la ventilación, que debe ser diseñada de tal
modo que permita la entrada y salida libre del aire pero no de insectos, polvo y otras
impurezas. Con este objeto puede ponerse también una válvula de absorción y expulsión de
aire.
•
Se aconseja la división del tanque en dos compartimientos con entrada independiente.
Algunas veces la división de estos compartimientos se realiza con un compartimiento
intermedio destinado a la reserva de agua para incendio.
•
Las dimensiones del tanque se calculan en función de su capacidad, no existiendo
restricciones al respecto. En general la estructura del edificio define el largo y ancho,
quedando así fijada la altura de acuerdo al volumen.
•
El Reglamento Nacional de Instalaciones Sanitarias en su Cap. IV, da las siguientes
especificaciones:
¾
Los tanques de agua deberán ser diseñados y construidos en forma tal que garanticen
la potabilidad del agua almacenada.
¾
Toda edificación ubicada en sectores donde el abastecimiento de agua pública no sea
continuo o carezca de presión suficiente deberá estar provisto de uno o varios tanques
de almacenamiento, que permitan el suministro de agua en forma adecuada a todos
los artefactos sanitarios o instalaciones previstas.
142
Capítulo V Instalaciones de Agua con Equipo de Bombeo
¾
Tales tanques podrán instalarse en la parte baja (cisterna) en pisos intermedios o
sobre el edificio (elevados), siempre que cumplan con lo estipulado anteriormente.
¾
Cuando solo exista cisterna, su capacidad será cuando menos igual al consumo diario,
con un mínimo absoluto de 1.000 litros.
¾
Cuando fuere necesario emplear una combinación de cisterna, bombas de elevaci6n y
tanque elevado, la capacidad de la primera no será menor de las 3/4 partes del
consumo diario y la del segundo no menor de 1/3 de dicho consumo, cada uno de ellos
con un mínimo absoluto de 1.000 litros.
¾
La distancia vertical entre el paramento inferior de la cubierta y el eje del tubo de
entrada de agua, no podrá ser menor a 20 cm.
¾
La distancia vertical entre el eje del tubo de rebose y el eje del tubo de entrada de
agua, será igual al doble del diámetro del primero y en ningún caso menor de 15 cm.
¾
En lo posible deberán alejarse de muros perimetrales colindantes con propiedades
vecinas. Ninguna cisterna podrá instalarse en sitio sujeto a inundación o filtración de
aguas de lluvia o servidas, aún cuando tal hecho pudiera ocurrir solo eventualmente.
¾
Si por circunstancias especiales, la cisterna tuviera que ser construida en sitios
susceptibles de filtración, o por debajo del nivel freático se deberá prever un sistema
adecuado de drenaje, a fin de evacuar convenientemente las aguas provenientes de
tales filtraciones.
¾
El agua proveniente del rebose de los tanques, deberá descargarse al sistema de
desagüe del edificio en forma directa, mediante brecha o interruptor de aire de 5 cm de
altura sobre el piso, techo y otro sitio de descarga.
¾
El diámetro del tubo de rebose instalado, deberá ser diseñado para evacuar por lo
menos un caudal igual al triple del caudal de ingreso. La salida del rebosadero deberá
estar provista de una malla metálica inoxidable N° 100.
¾
La tubería de aducción desde el abastecimiento público hasta la cisterna o tanque
elevado en caso de conexión directa, deberá calcularse para suministrar el consumo
total diario en un tiempo no mayor de 4 horas. Esta tubería deberá estar provista de su
correspondiente válvula con flotador, u otro dispositivo equivalente.
¾
El control de los niveles de agua en los tanques, se hará por medio de interruptores
automáticos que permitan:
a) Arrancar la bomba cuando el nivel de agua en el tanque elevado descienda
hasta la cuarta parte de su nivel útil.
b) Detener la bomba cuando el nivel del agua en el tanque elevado ascienda
hasta el nivel máximo previsto.
c) Detener la bomba cuando el nivel de agua en la cisterna descienda hasta 5 cm
por encima de la criba de succión.
¾
Todo paso de tubería a través de las paredes o fondo de un tanque, deberá fijarse
previamente al vaciado de los mismos, mediante tuberías apropiadas (manguitos), a la
instalación, con extremos roscados que sobresalgan 10 cm y que lleven soldada en la
mitad de su largo, con soldadura corrida, una lámina metálica de no menos de 1/8" de
espesor y cuya dimensión mínima sea 10 cm mayor que el diámetro del tubo.
143
Capítulo V Instalaciones de Agua con Equipo de Bombeo
5.6.6 Acumulador de presión o autoclave
En edificios de menor importancia el bombeo resulta una solución antieconómica, razón por la cual
se recurre al acumulador de presión o autoclave, que se usa cuando la presión de agua en la red
pública es insuficiente o cuando no hay presión de servicio, lo que quiere decir que es un
dispositivo que mantiene la presión uniforme en las tuberías de distribución domiciliaria.
El conjunto está formado por:
•
Un tanque de succión, si es que hay suministro público o un pozo de succión si es este el tipo
de suministro del agua, que son las fuentes de alimentación de la bomba.
•
Una ó dos bombas centrifugas de gran altura manométrica y relativamente reducido caudal. La
altura manométrica es del orden de los 30 a 60 m.c.a. y el caudal de acuerdo a la magnitud del
edificio.
•
El autoclave propiamente dicho, formado por un cilindro metálico cerrado es sus extremos por
dos casquetes del mismo material y un presostato (manostáto automático que mantiene
constante la presión de un fluido para accionamiento automático de las bombas).
•
Funcionamiento: Las bombas introducen agua en el autoclave a gran presión, lo cual obliga al
aire que se encuentra en el interior a comprimirse, reduciendo el espacio de ocupación hasta
cierto limite, a partir del cual la bomba deja de funcionar. Por la tubería de alimentación sale el
agua con una determinada presión que va disminuyendo hasta un limite mínimo a partir del
cual el presostato acciona la bomba y se repite el funcionamiento.
•
Una tubería de conexión entre las bombas y el autoclave y una tubería de salida o alimentación
del sistema de abastecimiento de agua potable.
•
Cálculo: Un autoclave se calcula conociendo previamente los siguientes datos:
Q0: Caudal de la bomba en litros por minuto, corresponde al consumo máximo
absoluto de agua de la vivienda.
N: Numero de disparos por hora (variable entre 6 a 10)
P1: Presión máxima de trabajo del agua en atmósferas
P2: Presión mínima de trabajo del agua en atmósferas
Con estos datos es posible determinar:
V1: Volumen de la cámara de aire comprimido al iniciarse el periodo [lts]
Vf: Volumen de la cámara de aire comprimido al finalizar el período [lts].
V: Volumen real del autoclave [lts].
Q0
N
Q = 25
V=Q
P1 + 1
P1 − P2
Vi = 0.83 V
Vf = Vi
P2 + 1
P1 + 1
144
Capítulo V Instalaciones de Agua con Equipo de Bombeo
5.7.7 Sistemas automáticos de presión (tanques de hidropresión)
•
Los tanques de hidropresión llamados hidróceles constituyen una alternativa para eliminar el
tanque elevado. Aunque en casi todos los países latinoamericanos como en los países
industrializados su empleo se ha popularizado, en Bolivia no resulta aconsejable incluirlo en un
sistema de abastecimiento de agua de edificios, debido a la falta de asistencia técnica
garantizada ya la resistencia de los copropietarios de edificios para pagar gastos adicionales,
para su conservación y mantenimiento. Sin embargo para casos especiales su empleo se
justifica y los resultados pueden ser positivos, si se superan las desventajas anteriormente
indicadas.
•
DEFINICIÓN: Un tanque de hidropresión es un acumulador de presión, puesto que su función
es acumular presión de agua.
En esencia está compuesto por:
¾
¾
¾
¾
•
Un tubo perforado
Un elemento fabricado de un material elástico que es un acumulador o
envoltura interior.
Una cubierta exterior.
Dos tapas.
FUNCIONAMIENTO: Si tomamos la tubería (figura 5.6) a una presión de 3,50 kg/cm2 (50 psi)
y si abrirnos la válvula Vi manteniendo Vf cerrada, el agua fluirá hacia el hidrocel por las
perforaciones, ensanchando la envoltura interior hasta que esta equilibre la presión de 3.50
kg/cm2 que es marcada por el manómetro. Si cerramos la válvula Vi la presión interior del agua
dentro de esta envoltura se mantendrá debido a su elasticidad pero con tendencia a volver a su
posición original.
Si abrimos la válvula Vf, tendremos en un tramo, (inmediatamente después de la válvula),
una presión inicial de 3.50 kg/cm2 que luego disminuye paulatinamente hasta cero, cuando la
envoltura vuelve a su posición original.
MANÓMETRO
TUBO PERFORADO
COLECTOR
Vi
Vf
CERRADO
Vi
Vf
ABIERTO
Fuente: MANUAL PARA CÁLCULO DISEÑO Y PROYECTO DE INST. SANITARIAS DOMICILIARIAS “J. Díaz - W. Peñaranda”, 1986
Fig. 5.6 Esquema de funcionamiento de una cámara de hidropresión.
•
BOMBAS: El equipo complementario a los tanques de hidropresión es la bomba, para cuya
selección debe asegurarse que los caudales y presiones estén adecuados a los requerimientos
de este sistema. Es aconsejable usar bombas de multietapa, por su característica de alta
presión y se debe seleccionar unidades que no sean ruidosas para no incomodar a los
usuarios. Como en todos los sistemas de suministro de agua potable debe siempre
considerarse una unidad de reserva, para evitar cualquier interrupción del servicio. El
145
Capítulo V Instalaciones de Agua con Equipo de Bombeo
funcionamiento de estas bombas debe ser siempre automático.
•
CÁLCULO: El calculo de las bombas para los tanques de hidropresión se hace previa
determinación de los siguientes valores:
¾
¾
•
Caudal: Q [m3/s]
Altura dinámica total: Hd [m]
El caudal se calcula por cualquiera de los métodos conocidos que dan los coeficientes de
simultaneidad aunque también se puede utilizar la siguiente formula:
Qo = No x Ko
Donde:
Qo: caudal [l/h]
No: número total de artefactos sanitarios
Ko: coeficiente cuyo valor es el siguiente:
Hoteles
Ko = 94.6
Edificios de Departamentos Ko = 64.3
Hospitales
Ko = 94.6
Edificios de oficinas
Ko = 64.3
•
La altura manométrica esta determinada por los requerimientos de los tanques de hidropresión
que varían entre 1.41 kg/cm2 (20 psi) y 3.50 kg/cm2 (50 psi), de acuerdo a las especificaciones
de los fabricantes, valores a los que se debe agregar las pérdidas de carga en las tuberías.
Hm = Hh + Hf
•
ELECCIÓN DE LOS TANQUES DE HIDROPRESIÓN: Con los valores de caudal calculados
anteriormente es posible obtener el número de unidades de hidropresión. Para ello, dicho
caudal se divide entre la capacidad de cada tanque, especificada en la tabla 5.1 Conviene por
razones de continuidad de servicio agregar por lo menos una unidad al valor obtenido.
Tabla 5.1 ELECCIÓN DEL TANQUE DE HIDROPRESIÓN
PRESIÓN
PRESIÓN DE
MEDIA DE
CONEXIÓN
OPERACIÓN
[mca]
[mca]
21
28
35
14
21
26
PRESIÓN DE
DESCONEXIÓN
[mca]
28
35
42
CAPACIDAD DEL TANQUE DE
HIDROPRESIÓN [l/s]
YJ 18
YJ 36
1
2
1
2
3
1500
1250
1100
3000
2500
2200
3000
2500
2200
6000
5000
4400
9000
7500
6600
Fuente: MANUAL PARA CÁLCULO DISEÑO Y PROYECTO DE INST.SANIT. DOMICILIARIAS “J. Díaz - W.
•
Peñaranda”, 1986
LOCALIZACIÓN DE LOS TANQUES DE HIDROPRESIÓN.- Es regla importante, colocar las
unidades de hidropresión lo mas alejadas posible de las bombas, de ahí que ubicar estos en el
sótano y los tanques en la terraza es la mejor solución, aunque también puede situarse cerca
si se utilizan unidades especiales.
Como los tanques de hidropresión ocupan superficies reducidas, cuando la altura del edificio
es muy grande se puede ubicar en pisos intermedios.
El tanque cisterna, debe situarse siguiendo las mismas reglas que rigen para la colocación del
tanque elevado.
146
Capítulo VI Sistemas para Incendios
VI
Sistemas para incendios
Por lo general prestamos poca o ninguna atención a las cosas que no vemos o usamos con cierta
frecuencia y muchas veces a las que empleamos a diario, pero no por ello dejan de tener la
importancia que tienen.
Tratándose de instalaciones sanitarias interiores, como proyectista o constructores con frecuencia
se nos comenta: "¿para qué sirve un sistema contra incendio, si casi nunca lo usamos?".
A fin de enfocar adecuadamente este tema, y seguir una secuencia lógica, nos haremos y
responderemos las siguientes preguntas: ¿Qué?, ¿Por qué?, ¿Cómo?
1. ¿QUE VAMOS A COMBATIR?
Al hablar de incendios nos referimos implícitamente al FUEGO, y para comprender mejor los
medios y sistemas de que nos valemos para su combate es conveniente recordar que los
componentes principales del fuego son:
•
Calor
•
Materias combustibles
•
Materias comburentes (que provocan combustión)
2. ¿POR QUÉ COMBATIMOS UN INCENDIO?
Indudablemente que la respuesta es obvia: para proteger la vida y propiedad privada o colectiva.
La protección contra incendios se hace más necesaria cuanto más riesgo de incendio exista y
mayor sea el valor de la propiedad a proteger.
3. ¿CÓMO NOS PROTEGEMOS DE UN INCENDIO?
La protección contra incendios se enfoca bajo dos aspectos definidos:
a. Prevención
b. Combate
El primer aspecto corresponde a las medidas preventivas relativas a requisitos arquitectónicos y de
ocupación, así como de construcción e instalaciones electro - mecánicas.
El segundo aspecto, COMBATE, relativo a los medios y sistemas para combate de incendios en el
interior de edificaciones, corresponde al campo de instalaciones sanitarias por ser el agua el
elemento más empleado; y por involucrar conceptos de salud.
147
Capítulo VI Sistemas para Incendios
4. MATERIAS EXTINTORAS
Se mencionó al inicio de la presente exposición que la combinación de calor, materias
combustibles y comburentes, en circunstancias favorables, produce el fuego, por lo que para su
extinción las materias combatientes deben producir dos efectos principales: refrigerar y restar el
oxigeno necesario para la combustión.
Estos efectos se logran mediante el empleo de algunas de las siguientes materias extintoras:
•
AGUA: Es el elemento más usado (y barato). Se emplea para combatir, principalmente, el
fuego de sustancias vegetales sólidas y de alcoholes. No es recomendable su uso para apagar
incendios de sustancias líquidas y semisólidas como aceites, grasas y minerales.
Su empleo es PELIGROSO en casos de incendios en centrales y circuitos eléctricos y gases,
así como de carburo, algunos metales como el aluminio, magnesio.
No se debe emplear en casos de incendio de algunos minerales como el potasio, sodio y cal.
En general, el empleo del agua presenta inconvenientes por el deterioro que causa en
mercaderías, libros, cuadros, etc. En estos casos es preferible el uso de otra materia extintora.
•
AGUA CON ADICIÓN DE SALES (Bicarbonato de sodio, cloruro de sodio, sulfato de
alúmina): Posee mejores cualidades extintoras que el agua sola, ya que requiere de mayor
calor para ser evaporada; además, forma incrustaciones y desprende ácido carbónico, que
como veremos más adelante es otra materia extintora.
•
VAPOR DE AGUA: Su empleo presenta ventajas sólo en el caso de sofocar incendios en
locales cerrados. No es recomendable en incendios de aceites, grasas y minerales.
•
GASES EXTINTORES: Algunos gases como el del ácido carbónico y el nitrógeno son eficaces
en locales cerrados y empleando los gases a presión.
•
ARENA, TIERRA, CENIZAS: Se emplean para extinguir incendios de sustancias semisólidas
como alquitrán, asfalto y líquidos inflamables como la gasolina, etc.
•
POLVOS EXTINTORES: Algunos polvos como bicarbonato de sodio, tierra de infusorios, polvo
de ladrillo, etc., tienen un uso similar al de arena, tierra o cenizas. Combinados con ácido
carbónico y a presión son más eficaces.
•
TETRACLORURO DE CARBONO: Es líquido, de bajo punto de ebullición. Sus vapores son
más pesados que el aire. Su uso es más apropiado para combatir incendios de aceites
minerales y circuitos eléctricos. Es PELIGROSO en lugares cerrados pues al descomponerse
produce gases venenosos.
•
BROMURO DE METILO: Sus vapores son 3 veces más pesados que el aire, pero no son
venenosos. Se emplea usualmente en los extintores manuales, por no precisar de agente
impulsor.
•
ESPUMA QUÍMICA: Se obtiene por mezcla de agua y polvos de espuma.
•
NIEVE CARBÓNICA: Es el ácido carbónico liquido. Su empleo refrigera el foco de incendio e
impide el acceso de oxígeno del aire. Es recomendable para cualquier tipo de incendio,
especialmente de aceites e instalaciones eléctricas.
148
Capítulo VI Sistemas para Incendios
6.1 Mangueras contra incendios
Los ocupantes del edificio pueden usar las mangueras contra incendios como un primer recurso en
caso de siniestro; algunas veces es posible extinguir un incendio con un chorro de agua antes de
que lleguen los bomberos. Sin embargo, los extintores portátiles resultan idóneos para apagar un
incendio, por lo que no debe prescindirse de ellos al instalar mangueras.
COLOCACIÓN: Como se considera que las mangueras serán usadas por los ocupantes del
edificio, deben colocarse en sitios accesibles sin que el usuario se exponga a ser dañado por el
fuego. Debido a lo anterior, suelen colocarse a lo largo de las vías de escape o cerca de las salidas
de emergencia, de modo que las personas que huyen de un incendio pasen por donde se
encuentran ubicadas y puedan usarlas sin interrumpir su salida.
En edificios de oficinas, especialmente en los de varios niveles, las mangueras se deben colocar
dentro del espacio ocupado por la oficina, lo que significa que suelen colocarse a un lado de las
salidas de emergencia. Lo anterior permite que las mangueras puedan ser usadas sin necesidad
de abrir las puertas de retención de humo del pasillo de evacuación, con lo que se evita que éste
sea invadido por el humo.
En edificios industriales no siempre es aconsejable colocar mangueras sólo cerca de las puertas
de salida, debido a que, al tratarse de áreas muy grandes, puede ser difícil alcanzar desde ese
punto el centro del fuego. En estos sitios también es necesario colocar mangueras adicionales en
los espacios centrales del edificio, por lo general en las columnas.
CONSIDERACIONES DE DISEÑO: Las instalaciones de mangueras deben diseñarse de modo
que ninguna parte del piso esté a mas de 6 m de la boquilla de la manguera cuando ésta se
encuentra completamente extendida. El sistema de suministro de agua debe ser capaz de
proporcionar una descarga no inferior a 0.4 l/s a través de la boquilla y estar diseñado para permitir
que no menos de tres mangueras se usen simultáneamente, con un gasto de 1.2 l/s. En la boquilla
se requiere una presión de agua de 200 kpa. Con esta presión, el chorro tendrá un alcance
horizontal de 8 m y una altura aproximada de 5 m.
TAMAÑO DE LA TUBERÍA: Suele emplearse una tubería de 50 mm de diámetro en edificios de
hasta 15 m de altura y de 64 mm de diámetro para edificios de mayor altura. En algunas zonas, el
diámetro mínimo de la tubería conectada a cada manguera debe medir no menos de 25 mm.
SUMINISTRO DE AGUA: Si la tubería principal de suministro puede proporcionar una presión
mínima de 200 kpa a la manguera mas elevada, con la suficiente descarga de agua, las
mangueras deben alimentarse directamente de la tubería principal.
Sin embargo, si la tubería principal no cumple con las condiciones necesarias, debe instalarse
equipo de bombeo automático. Algunas autoridades permiten la conexión directa de este equipo a
la tubería principal, siempre que la presión de la tubería principal, sin la ayuda del equipo de
bombeo, produzca un flujo razonable de agua en la manguera del nivel más elevado.
Según disposiciones del capitulo IV inciso 4.7 se puede determinar el caudal mínimo de la
cisterna y contar con una o dos bombas que proporcionen una descarga mínima de 2.3 l/s En
grandes edilicios es requisito tener una bomba de reserva operada por un motor diesel.
En la figura 6.1 se muestra una instalación de mangueras con equipo de bombeo. Cuando se usa
una manguera, la caída en la presión del agua hace que uno de los interruptores de presión
encienda la bomba de trabajo. Como alternativa para un interruptor de presión, puede usarse un
interruptor de flujo insertado en la tubería principal sobre el tubo de suministro proveniente de la
bomba. El interruptor es capaz de detectar un flujo de 0.1 l/s y mantiene funcionando la bomba de
trabajo hasta que se cierra el grifo de la manguera.
149
Capítulo VI Sistemas para Incendios
NIVEL MÍNIMO
DE RESERVA
Fuente: DISEÑO DE INSTALACIONES “R. PÉREZ CARMONA”, 1992
Figura 6.1 Instalación de mangueras contra incendios con equipo de bombeo.
6.2 Tubería auxiliar para casos de incendio
Esta tubería se compone de una tubería vacía que asciende verticalmente dentro de un edificio y
que en cada piso y en la azotea tiene conectadas válvulas de descarga. A nivel del suelo hay una
entrada para permitir que los bomberos bombeen agua hacia la tubería desde el hidrante más
próximo.
Esta tubería solo se instala para ser usada por los bomberos, por lo que no debe sustituir a las
mangueras. Dicha tubería en realidad es una extensión de la manguera de os bomberos y evita la
necesidad de desplegar grandes cantidades de manguera de lona por la escalera de un edificio
desde el nivel del suelo.
COLOCACIÓN: La tubería auxiliar suele colocarse en un corredor ventilado próximo a la escalera,
150
Capítulo VI Sistemas para Incendios
SIAMESA
Fuente: DISEÑO DE INSTALACIONES “R. PÉREZ CARMONA”, 1992
Figura 6.2 Instalación de mangueras contra incendios con equipo de bombeo.
lo cual permite que los bomberos conecten sus mangueras a una válvula de descarga en una zona
libre de humo.
DIÁMETRO DE LA TUBERÍA: En edificios de hasta 45 m de altura que cuenten con una válvula de
descarga de 64 mm en cada nivel, el diámetro interno de la tubería debe medir 100 mm. En
edificios entre 45 m y 60 m de altura, el diámetro interno de esta tubería debe medir 150 mm. Para
cualquier edificio que tenga dos válvulas de descarga de 64 mm en cada nivel, también se requiere
una tubería de 150 mm de diámetro interno. No se debe instalar una tubería de esta clase en
edificios que midan más de 60 m de altura, ya que en estos casos se requiere una tubería
conectada a la red de distribución de agua.
NÚMERO DE TUBERÍAS: Las tuberías se deben colocar de modo que ninguna porción del piso
151
Capítulo VI Sistemas para Incendios
esté a más de 61 m de la válvula de descarga, medida esta distancia a lo largo de una ruta idónea
para una línea de manguera que considere cualquier distancia hacia arriba y hacia abajo de una
escalera. Es necesario contar con salidas de agua por cada 930 m2 de área del piso desde el nivel
del suelo hasta el techo.
CONEXIÓN A TIERRA: A fin de evitar el riesgo de choque eléctrico y daño a la tubería debido a
descargas eléctricas, es indispensable que la tubería esté conectada a tierra. Esta conexión debe
estar completamente separada de cualquier otra.
INSTALACIÓN: La tubería auxiliar para casos de incendio debe instalarse progresivamente a
medida que se construye el edificio, lo que permite que sea usada desde el inicio de cualquier
siniestro. En edilicios de más de 30 m de altura la tubería debe instalarse cuando el edificio mida
más de 18 m de altura. La instalación terminada debe probarse y tiene que ser aprobada por las
autoridades locales correspondientes.
6.3 Sistemas de extinción de incendios por aspersión
Los sistemas de extinción por aspersión (figura 6.3) constan básicamente de un sistema de tubería
conectado a una fuente idónea de suministro de agua. Las tuberías suelen tenderse al nivel del
cielo raso en todo el edificio. Las cabezas de los aspersores están conectadas a la tubería y en
caso de incendio el calor generado produce el rompimiento de un fusible en la cabeza del aspersor
más próximo, lo que acciona la descarga de agua sobre el incendio en forma de rocío fino.
TIPOS DE SISTEMAS: Una vez que se ha hecho la evaluación del riesgo de incendios, es posible
elegir el tipo de sistema de aspersión idóneo para el edificio. Existen seis sistemas básicos.
•
TUBERÍA CONECTADA A LA RED DE DISTRIBUCIÓN: Emplea aspersores automáticos
conectados a una tubería que siempre contiene agua. Este sistema se usa cuando no hay
peligro de que el agua en la tubería se congele y es el que prefieren las compañías de seguros
porque el agua se descarga inmediatamente después que se abre la cabeza de un aspersor.
•
AIRE A PRESIÓN: Este sistema cuenta con aspersores automáticos conectados a una tubería
que contiene aire a presión. Cuando se abre la cabeza de un aspersor, la presión del aire se
reduce y se abre una válvula, permitiendo que el agua circule hacia el aspersor, cuya cabeza
esté abierta. Los sistemas de este tipo operan más lentamente que los sistemas de tubería
conectada a la red de distribución y su instalación y mantenimiento son más costosos. Debido
a lo anterior, normalmente se instalan sólo cuando existe el riesgo de que se congele el agua
en la tubería.
•
SISTEMAS COMBINADOS: Estos sistemas se usan en edificios sin calefacción y operan como
sistemas de tubería conectada a la red de distribución durante los meses de verano. Cuando
se aproxima el invierno, la tubería se desagua y se llena con aire comprimido, de modo que
opera como sistema de aire a presión durante los meses de invierno.
•
SISTEMAS DE ACCIÓN INDEPENDIENTE: Están diseñados esencialmente para contrarrestar
el retraso operacional del sistema de aire a presión, así como para eliminar el riesgo de daño
por agua resultante del accionamiento accidental de las cabezas de los aspersores o de la
tubería. En estos sistemas, la válvula de suministro de agua actúa independientemente de la
abertura de las cabezas de los aspersores. Dicha válvula se activa por medio de un sistema
automático de detección de incendios y no por la abertura de las cabezas de los aspersores.
152
Capítulo VI Sistemas para Incendios
•
SISTEMAS DE ACCIÓN INDEPENDIENTE: Están diseñados esencialmente para contrarrestar
el retraso operacional del sistema de aire a presión, así como para eliminar el riesgo de daño
por agua resultante del accionamiento accidental de las cabezas de los aspersores o de la
tubería. En estos sistemas, la válvula de suministro de agua actúa independientemente de la
abertura de las cabezas de los aspersores. Dicha válvula se activa por medio de un sistema
automático de detección de incendios y no por la abertura de las cabezas de los aspersores.
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Figura 6.3 Instalación típica de un sistema de extinción de incendios por aspersión conectado a la
red de distribución.
•
SISTEMAS POR INUNDACIÓN: El objetivo de estos sistemas es proporcionar la mayor
cantidad de agua en el menor tiempo posible. El sistema permite que el agua cubra toda una
zona en llamas al admitir el paso de agua a las cabezas de los aspersores o boquillas
rociadoras, que están abiertas todo el tiempo. Mediante el empleo de dispositivos automáticos
para detectar incendios es posible aplicar agua más rápido que con los sistemas que
dependen de la abertura de las cabezas de los aspersores. El sistema es idóneo para
instalaciones con peligro adicional por almacenar o manejar líquidos flamables y donde existe
el riesgo de que un incendio pueda propagarse rápidamente antes de que los aspersores
convencionales comiencen a funcionar.
•
SISTEMAS AUTOMÁTICOS: En su operación inicial, estos sistemas funcionan de la misma
manera que los sistemas de acción independiente. Sin embargo poseen la característica
adicional de encenderse y apagarse cíclicamente mientras controlan el incendio y de cerrarse
cuando se ha extinguido el siniestro. Por consiguiente, estos sistemas reducen drásticamente
el daño por agua y la operación de encendido - apagado también permite sustituir las cabezas
de los aspersores sin necesidad de cerrar la válvula de suministro principal.
A continuación presentamos algunas tablas de gran utilidad sobre aspersores:
153
Capítulo VI Sistemas para Incendios
Tabla 6.1 RIESGO DE INCENDIO
RIESGO
Leve
Moderado G1
Moderado G2
Moderado G2
Riesgo extra alto
Riesgo extra alto
CAUDAL
(gal/min)
TIEMPO
(min)
100
250
250
500
500
1000
30
60 – 90
60 – 90
60 – 120
90 – 120
120
Fuente: DISEÑO DE INSTALACIONES “P. CARMONA”, 1992
Tabla 6.2 SEPARACIÓN DE LOS ASPERSORES
Riesgo muy bajo
Separación para riesgo normal
Separación escalonada para riesgo normal (4m
entre tramos)
Riesgo muy alto
Riesgo muy alto en estantería de almacenamiento
4.6 m
4m
4.6 m
3.7m
2.5 m
Fuente: PLOMERÍA “F. Hall” , 1998
Tabla 6.3 CLASIFICACIÓN DE TEMPERATURAS DE CABEZAS DE ASPERSORES TIPO
AMPOLLA (figura 6.5)
CAPACIDAD
NOMINAL DE LA
AMPOLLA [°C]
COLOR DEL
LÍQUIDO DE LA
AMPOLLA
57
68
79
93
141
182
227/288
Anaranjado
Rojo
Amarillo
Verde
Azul
Morado
Negro
Fuente: PLOMERÍA “F. Hall” , 1998
Tabla 6.4 DIÁMETROS NOMINALES DE LOS ORIFICIOS DE LAS CABEZAS DE LOS
ASPERSORES
DIÁMETRO
NOMINAL [mm]
CLASIFICACIÓN
DEL RIESGO
10
15
20
Muy bajo
Normal
Muy alto
Fuente: PLOMERÍA “F. Hall” , 1998
154
Capítulo VI Sistemas para Incendios
Fuente: PLOMERÍA “F. Hall” , 1998
Figura 6.4 Cabeza de un aspersor de ampolla de cuarzoide.
NOTA: Las cabezas de los aspersores jamas deben pintarse.
6.4 Instalaciones complementarias
En todos los casos se deberá proyectar, paralelamente, la instalación de alarmas automáticas
gobernadas por elementos termosensibles, de modo que no sólo sea posible indicar la presencia
de un incendio, sino localizarlo, además de extintores de sustancias químicas que a continuación
describiremos:
6.5 Extintores de sustancias químicas
Recordando lo expuesto al iniciar este capítulo, mencionaremos que el agua no es la única materia
extintora, sino la más usual. Por lo tanto en los sistemas anteriormente descritos se puede
proyectar el empleo de otras sustancias químicas extintoras, según los requerimientos específicos
de cada caso. Es obvio que de hacerlo así, se requerirá de depósitos especiales adecuados a cada
materia extintora, así como características especificas en los equipos y accesorios
correspondientes.
El empleo más usual de sustancia química se efectúa a través de extintores manuales portátiles o
estacionarios, y su empleo en algunos casos constituye el único medio recomendable en el
combate contra incendios.
Su uso se requiere en los casos de no alcanzar las presiones requeridas en los sistemas de
tuberías, en los pisos más altos, y en aquellos locales donde existan equipos, se almacenen o
manipulen y/o manufacturen productos cuyo incendio no pueda controlarse por medio del agua.
6.5.1 Características generales
Los extinguidores manuales portátiles de sustancias químicas están constituidos por envases
herméticos, de diverso material y tamaño y forma, en los que se encierra a presión la sustancia
extintora.
Por lo general se requiere de un elemento que permita la salida de la sustancia contenida, así
como para facilitar su dirección hacia el foco del fuego.
155
Capítulo VI Sistemas para Incendios
Se requiere asimismo, el empleo de un agente impulso - conductor, que usualmente es el aire a
presión.
6.5.2 Tipos de extinguidores
Existiendo variadas sustancias extintoras, resulta obvio que los diferentes tipos de extinguidores se
refieren o denominan según su contenido.
Así, se tiene extinguidores de ácido y sosa, de espuma de polvo, de tetracloruro de carbono,
anhídrido carbónico, de cloruro de calcio y otros.
Finalmente, también se denominan de tipo seco o húmedo, según contenga o no agua. Su empleo
en cada caso depende del tipo de incendio y material en combustión.
6.6 Cálculo manual de tuberías con el uso de planillas Excel
A continuación se describe un ejemplo que se practico.
1
2
3
4
2" .5 ft
11
L=
2"
L=11.5 ft
2" 5 ft
.
11
L=
6
/2"
1 1 .5 ft
11
L=
3"
L=11.5 ft
R2
/2"
1 1 5 ft
.
11
L=
/4"
1 1 ft
1.5
1
L=
2" .5 ft
11
L=
7
/2"
1 1 1.5 ft
1
L=
4"
L=11.5 ft
R3
/2"
1 1 1.5 ft
1
L=
/4"
1 1 5 ft
.
11
L=
2"
ft
.5
11
L=
8
/2"
1 1 .5 ft
11
L=
R4
/2"
1 1 .5 ft
11
L=
/4"
1 1 .5 ft
11
L=
4"
L=60.00 ft
4"
L=16.40 ft
5
/2"
1 1 1.5 ft
1
L=
/2"
1 1 .5 ft
11
L=
R1
/4"
1 1 .5 ft
11
L=
9
4"
L=3.94 ft
4"
L=44.00 ft
10
Fuente: PLOMERÍA “F. Hall” , 1998
Figura 6.5 Sistema contra incendios por medio de aspersores.
PLANILLA DE CÁLCULO HIDRÁULICO DE SISTEMA DE REGADERAS
DATOS PARA NUESTRO EJEMPLO:
Clase de la ocupación
Densidad
K de las boquillas
Cubrimiento por regadera
Diámetro
:Ordinario Grupo 2
:0.18 [gal/min/ft2]
:5.6
:140 ft2 (13 m2)
:1/2”
156
Capítulo VI Sistemas para Incendios
Fuente: DISEÑO DE INSTALACIONES “P. CARMONA”, 1992
Fig. 6.6 Gráfica para determinar la densidad de irrigación.
K = 5.6 para Ø ½” , K = 8.10 para Ø ¾”
De acuerdo a la figura 6.6 el área posible de incendio es de 1600 ft2 (148.64 m2).
N° de Regaderas =
1600
= 12 Regaderas
140
Cálculo del área crítica o hidráulicamente mas exigente:
Se emplea la expresión 1.2 A ⇒ 1.2 1600 = 48 ft 2
Cálculo de regadera por línea:
48
= 4 Regaderas
12
Se emplean 4 regaderas por línea y se calculan 16 Regaderas mostradas en la figura 6.5 con una
separación entre regaderas de 11.5 ft (3.50 m) e igual separación entre ramales.
REGADERA N° 1
Caudal, Q = 0.18 x 140 = 25.2 gal/min = 1.59 l/s
Caudal de diseño, Q = 27 gal/min = 1.70 l/s
2
27
Q
= 23.25 psi
Presión, P =   =
5 .6
K 
REGADERA N° 2
157
Capítulo VI Sistemas para Incendios
Caudal, Q = K P = 5.6 24.66 = 27.81 gal/min = 1.72 l/s
Caudal de Diseño, Q = 28 gal/min = 1.77 l/s
TRAMO 2 – 3
Caudal Q = 27 + 28 = 55 gal/min = 3.46 l/s
REGADERA N° 3
Caudal, Q = K P = 5.6 26.98 = 29.08 gal/min = 1.84 l/s
TRAMO 3 – 4
Caudal Q = 55 + 29 = 84 gal/min = 5.29 l/s
REGADERA N° 4
Caudal, Q = K P = 5.6 32.04 = 31.68 gal/min = 1.99 l/s
Caudal de Diseño, Q = 32 gal/min = 2.00 l/s
TRAMO 4 – 5
Caudal Q = 32 + 84 = 116 gal/min = 7.29 l/s
TRAMO 5 – 6
Caudal Q = 32 + 84 = 116 gal/min = 7.29 l/s
TRAMO 6 – 7
Caudal Q = 116 + 116 = 232 gal/min = 14.64 l/s
TRAMO 7 – 8
Caudal Q = 232 + 116 = 348 gal/min = 21.93 l/s
TRAMO 8 – 9
Caudal Q = 348 + 116 = 464 gal/min = 29.27 l/s
TRAMO 9 – 10
Caudal Q = 348 + 116 = 464 gal/min = 29.27 l/s
PUNTO O TRAMO [1]
Son los nudos a calcular.
CAUDAL [2]
Son los caudales calculados anteriormente, [2’] en gal/min, [2’’] en l/s.
DIÁMETRO [3] (in, mm)
E l diámetro será elegido de acuerdo a la tabla 4.23
VELOCIDAD [4] (m/s)
158
Capítulo VI Sistemas para Incendios
V=
[2]
π ([3' ] x 0.001)
4
2
LONGITUD [5] (ft)
LONGITUD REAL [5’]: Es la longitud real de la tubería
LONGITUD EQUIVALENTE [5’’]: Es la longitud que se aumenta en la tubería por la
existencia de accesorios de acuerdo a la tabla 4.24.
LONGITUD TOTAL [5’’’]: Es la suma de [5’] + [5’’]
PERDIDA DE CARGA [6] (p.s.i./ft)
j = 4 .9 C
[2' ]1.75
[3' ' ] 4.75
Donde:
C: es el coeficiente de fricción, 0.00031 para Fundido, 0.00023 para Galvanizado,
0.00018 para Acero, 0.00012 para Cobre.
Para nuestro ejemplo, C = 0.00018
PRESIONES [7]
DE VELOCIDAD [7’] (p.s.i.)
Pv = 0.001123
[2' ]2
[3' ' ] 4
PERDIDA POR FRICCIÓN [7’’] (p.s.i.)
Pf = [5’’’] x [6]
DE ELEVACIÓN [7’’’] (ft)
Es la elevación respecto del nivel ± 0.00
PÉRDIDA POR ELEVACIÓN [7’’’’] (p.s.i.)
Pe = 0.433 x [7’’’]
PRESIÓN FINAL [7’’’’’] (p.s.i.)
Pf = 23.25 + [7’] + [7’’]
PRESIÓN FINAL [7’’’’’’] (m)
Pf = [7’’’’’] x 0.704088
159
Capítulo VI Sistemas para Incendios
160
Capítulo VII Sistema de Evacuación de Aguas Residuales
VII
Sistema de evacuación de aguas
residuales
El sistema de tuberías de aguas residuales, tanto verticales como horizontales permite transportar
las aguas residuales de los niveles superiores hasta el sistema colector de la edificación.
7.1 Principios de los sistemas
Los sistemas de tubería de aguas negras y jabonosas deben contener la menor cantidad posible
de tubos para sacar el agua sucia de la construcción de manera rápida y silenciosa. No deben
constituir una molestia o un riesgo para la salud de las personas, ni dañar el edilicio. En cualquier
condición de trabajo, deben impedir que el aire del desagüe o alcantarillado penetre al edificio.
7.2 Pérdida del sello de agua en sifones
Esto puede ocurrir en los casos siguientes:
SIFONAJE INDUCIDO. Es provocada por la descarga de agua de otro dispositivo sanitario
conectado a la misma tubería. El agua que pasa por la conexión de la tubería secundaria puede
extraer aire de ésta, lo que provoca un vacío parcial y causa sifonaje (véase la figura 7.1).
Tubería para
muebles sanitarios
A
Los muebles A y B
en descarga
Tubería cuyo flujo
circula a su máxima
capacidad
B
El sifón del mueble C
presenta sifonaje
C
Área de presión
negativa
Fuente: PLOMERÍA “F. Hall” , 1998
Fig. 7.1 Sifonaje inducido.
157
Capítulo VII Sistema de Evacuación de Aguas Residuales
AUTOSIFONAJE. Es provocado por un tapón de agua móvil en la tubería de desagüe conectada
al sifón. A medida que el tapón de agua baja por la tubería, en el lado de la salida del sifón se crea
un vacío parcial y se produce el sifonaje (véase la figura 7.2).
Nivel de rebosam iento
M ueble sanitario
Sello de agua
Área de presión negativa
Las burbujas de aire que pasan por el
sifón producen pérdida adicional del
sello de agua debido a la acción de
bom beo
Tubería cuyo flujo circula
a su m áxima capacidad
Fuente: PLOMERÍA “F. Hall” , 1998
Fig. 7.2 Autosifonaje.
COMPRESIÓN O CONTRAPRESIÓN. A medida que el agua desciende por el bajante, arrastra
aire y también comprime el aire que se encuentra delante de ella. Cuando el agua pasa por un
codo (casi siempre en la base del bajante), el cambio de dirección disminuye momentáneamente la
velocidad del flujo y también se forma una onda hidráulica en la tubería horizontal. El agua que
circula detrás de esta onda hidráulica comprime el aire y este aire comprimido puede ser suficiente
para extraer el sello de agua de un sifón colocado en un aparato próximo al codo (véase la figura
7.3).
Agua que desciende
por el bajante
Agua forzada a salir
Onda hidráulica
Aire comprimido
Fuente: PLOMERÍA “F. Hall” , 1998
Fig. 7.3 Compresión o contrapresión.
158
Capítulo VII Sistema de Evacuación de Aguas Residuales
ATRACCIÓN CAPILAR. Es provocada por una pieza de material poroso, como un trapo o una
cuerda, atrapada en la salida del sifón y que extrae agua de éste por atracción capilar (véase la
figura 7.4).
Cuerda o trapo
Sifón no obturado
Fuente: PLOMERÍA “F. Hall” , 1998
Fig. 7.4 Atracción capilar.
OSCILACIONES. Si una ráfaga de aire pasa por la parte superior del bajante, puede extraer algo
de aire de la tubería, creando así un vacío parcial en éste. Si la velocidad del aire es variable, el
agua en el sifón oscila hasta que se rompe el sello de agua (véase la figura 7.5).
Presión atmosférica
Presión
negativa
Extracción
de aire
Perdida del
sello de agua
Fuente: PLOMERÍA “F. Hall” , 1998
Fig. 7.5 Oscilaciones.
EVAPORACIÓN. Si la humedad relativa en el interior del edificio es baja y el sifón no se usa, el
sello de agua en el sifón puede desaparecer debido a la evaporación del agua del sello. En
condiciones normales, la razón de evaporación es aproximadamente 2.5 mm por semana. Un sifón
con un sello de agua de 76 mm perdería su sello de agua aproximadamente en 30 semanas,
dependiendo de la humedad relativa del aire.
IMPULSO. La causa más común de pérdida del sello de agua del sifón debido a un impulso es la
descarga repentina de un cubo lleno de agua en la taza de un retrete.
FUGAS. Casi siempre se deben a una unión defectuosa en el tapón de limpieza o una lisura en el
159
Capítulo VII Sistema de Evacuación de Aguas Residuales
sifón por abajo del nivel del agua.
7.3 Sistemas
Hay varios sistemas de conexiones, por el cual el ingeniero proyectista deberá decidir el mejor de
acuerdo a su realidad.
7.3.1 Sistema doble o de dos tuberías
Este sistema (figura 7.6) se usa cuando existe una gran distancia horizontal entre los muebles e
instalaciones sanitarias. En edilicios como fabricas escuelas y hospitales, los lavabos o fregaderos
pueden estar instalados a una gran distancia horizontal del bajante principal que transporta las
descargas de los retretes. En estos casos suele ser menos costoso conectar al desagüe un bajante
individual que reciba las descargas de los aparatos e instalaciones que generan aguas jabonosas.
En el sistema, estos aparatos o instalaciones (lavabos, fregaderos, bañeras, duchas y bidés) están
conectados al bajante para aguas jabonosas, y los aparatos que generan aguas negras (retretes,
mingitorios, fregaderos para cómodos y vertederos para desechos) están conectados al bajante de
aguas negras.
Fuente: PLOMERÍA “F. Hall” , 1998
Fig. 7.6 Ejemplo de sistema doble o de dos tuberías.
160
Capítulo VII Sistema de Evacuación de Aguas Residuales
7.3.2 Sistema ventilado
Este sistema también se denomina sistema de bajante único totalmente ventilado. El sistema se
usa en hospitales, oficinas y fábricas en los que hay un gran número de dispositivos sanitarios
conectados a las tuberías secundarias de aguas negras o jabonosas, las cuales, a su vez, están
conectadas a un bajante único.
Para evitar la pérdida de los sellos de agua debido al sifonaje, a la salida de cada sifón se conecta
una tubería antisifonaje. La contrapresión en la base del bajante se elimina si la tubería principal de
ventilación se conecta al bajante de descarga cerca del codo o al desagüe horizontal.
Fuente: PLOMERÍA “F. Hall” , 1998
Fig. 7.7 Ejemplo de sistema ventilado o de tubería totalmente ventilada.
7.3.3 Sistema de bajante único modificado
Este sistema se usa en edificios en los que el agrupamiento próximo de dispositivos sanitarios
permite la instalación de tuberías secundarias de aguas negras o jabonosas sin necesidad de
tuberías de ventilación de sifón individuales, como se requiere en el sistema de tubería único
totalmente ventilado de la figura 7.8. Las tuberías secundarias que sirven a hileras de hasta 8
retretes miden normalmente 100 mm de diámetro interior y en el supuesto de que tales tuberías no
cuenten con codos, no son necesarias las tuberías de ventilación para los sifones. En el caso de
tuberías secundarias para conjuntos de mingitorios, su diámetro interior es de 50 mm o 75 mm, por
lo que las tuberías de ventilación de los sifones tampoco son necesarias. Sin embargo, una tubería
secundaria de 38 mm de diámetro interior de un mingitorio de tazón debe ser lo más corta posible.
Para conjuntos de hasta 4 lavabos, generalmente no se necesitan tuberías de ventilación para los
sifones, suponiendo que la tubería secundaria sea recta y el gradiente esté entre 1° y 2.5° (18 y 45
161
Capítulo VII Sistema de Evacuación de Aguas Residuales
mm/m); ver la figura 7.9. En conjuntos de cinco lavabos y cuando la tubería secundaria mida 7 m o
menos, una tubería de ventilación de 25 mm de diámetro impide el sifonaje, en el supuesto de que
el diámetro interior de la tubería de desagüe no sea menor que 50 mm y su pendiente no sea
mayor que 2.50 (véase la figura 7.10).
Si los lavabos cuentan con aspersores (que vuelven innecesarios los tapones), la descarga es de
sólo de 0.06 l/s aproximadamente, por lo que se puede usar una tubería secundaria de 32 mm de
diámetro. Sin embargo, si el número de lavabos es cinco o si la longitud total de la tubería excede
de 4.5 m, es necesario contar con una tubería de ventilación de 25 mm de diámetro interior.
Fuente: PLOMERÍA “F. Hall” , 1998
Fig. 7.8 Ejemplo de sistema de bajante único y modificado.
4.00m máximo
Ø
Ø = 91 - 92.5 °
Sifones P
Tubo de Ø 50 mm
Fuente: PLOMERÍA “F. Hall” , 1998
Fig. 7.9 Conjunto de hasta cuatro lavabos.
162
Capítulo VII Sistema de Evacuación de Aguas Residuales
7.00m máximo
Ø
Ø = 91 - 92.5 °
Sifones P
Tubo de Ø 50 mm
Fuente: PLOMERÍA “F. Hall” , 1998
Fig. 7.10 Conjunto de hasta cinco lavabos.
7.3.4 Sistema de bajante ventilado
En este sistema, varios muebles sanitarios son agrupados alrededor del bajante principal: retrete,
bañera, fregadero y lavabo. Se requiere una tubería de ventilación que alivie cualquier acumulación
de presión del aire provocada por el agua (con espuma de detergente) que descienda por el
bajante. Los sellos de agua en el sifón se mantienen por:
Fuente: PLOMERÍA “F. Hall” , 1998
Fig. 7.11 Ejemplo de sistema de bajante ventilado.
163
Capítulo VII Sistema de Evacuación de Aguas Residuales
a) Ventilación cruzada, ya sea del retrete o del bajante de descarga a la tubería principal de
ventilación.
b) Limitación de las longitudes y pendientes de las tuberías de descarga secundarias que
deben ser de diámetro interior idóneo.
7.3.5 Sistema de bajante único
Generalmente, el sistema se instalan en casas y apartamentos, aunque puede instalarse en otros
tipos de construcciones.
A continuación se proporcionan los requisitos más importantes del sistema.
1. Los muebles e instalaciones sanitarias se deben agrupar cerca del bajante de
descarga, de modo que las tuberías secundarias para aguas negras y jabonosas sean
lo mas cortas posible.
2. Los muebles e instalaciones sanitarias deben conectarse individualmente al bajante.
3. La tubería de descarga vertical debe ser recta por abajo del dispositivo más elevado, a
fin de eliminar la contrapresión en el bajante.
4. El codo al pie del bajante debe tener un radio de 200 mm (mínimo) en la línea de
centros. También es posible usar dos codos de 135°. Lo anterior tiene como objetivo
eliminar la contrapresión en la base del bajante.
5. Para edificios de hasta 5 niveles, la distancia de la conexión secundaria inferior a la
parte mas, baja del desagüe debe medir por lo menos 750 mm. Para casas de hasta
tres niveles de altura esta distancia no debe ser menor que 450 mm. Para grandes
edificios de varios niveles es preferible conectar los dispositivos de la planta baja
directamente al desagüe horizontal, en vez de hacerlo al bajante. Para edificios con
más de 20 niveles, los dispositivos de la planta baja y del primer piso se pueden
conectar directamente al desagüe horizontal, en vez de hacerlo al bajante.
6. Las uniones para conexiones a los retretes se deben tender en la dirección del flujo y
el radio en la parte más baja de la unión no debe medir menos de 50 mm.
7. Para evitar que la descarga de un retrete con sifón en forma de P regrese a la tubería
secundaria de una bañera o ducha, la cual tiene un diámetro menor, esas instalaciones
se deben conectar al bajante de modo que su línea de centros se encuentre con la
línea de centros de la tubería secundaria del retrete o esté por arriba de este nivel. De
manera alternativa, la línea de centros de la conexión de la bañera o ducha debe estar
por lo menos a 200 mm por abajo de la línea de centros de la conexión bifurcada del
retrete o puede usarse una taza de retrete con sifón en forma de S (véase la figura
7.12).
8. Para evitar que la descarga de una tubería de aguas negras de diámetro pequeño
regrese hacia otra tubería con las mismas características, las distancias entre las
líneas de centros de las conexiones opuestas para bajantes de 75 mm, 100 mm, 125
mm y 150 mm de diámetro deben ser de 90 mm, 110 mm, 210 mm y 250 mm,
respectivamente.
9. De ser posible. los muebles e instalaciones que generan aguas jabonosas deben
contar con sifones en forma de P.
164
Capítulo VII Sistema de Evacuación de Aguas Residuales
10. A medida que aumenta la longitud de la tubería, disminuye la pendiente. Lo anterior es
para evitar la pérdida de sellos de agua en los sifones debido a autosifonaje.
En la figura 7.13 se muestra un sistema de bajante único para un edificio de apartamentos de
cinco niveles.
Fuente: PLOMERÍA “F. Hall” , 1998
Fig. 7.12 Conexiones en S y P.
165
Capítulo VII Sistema de Evacuación de Aguas Residuales
Fuente: PLOMERÍA “F. Hall”, 1998
Fig. 7.13 Conexiones en S y P.
166
Capítulo VII Sistema de Evacuación de Aguas Residuales
7.4 Dimensionamiento
El Reglamento Nacional de Instalaciones Sanitarias Domiciliarias, indica que los ramales de
desagüe, bajantes y colectores, se calcularan tomando como base el gasto relativo que pueda
descargar cada artefacto. Como referencia, se usaran las unidades de descarga UD que se
mencionan en la siguiente tabla:
Tabla 7.1 UNIDADES DE DESCARGA EN LOS APARATOS SANITARIOS
Ø MÍNIMO
ARTEFACTO SANITARIO DEL SIFÓN
[in]
Tina
Ducha privada
Ducha pública
Lavatorio
Inodoro (con tanque)
Inodoro (con válvula)
Bidé
Lavaplatos
Lavaplatos (con triturador)
Lavadero de ropa
Bebedero
Urinario de pared
Urinario de piso
Urinario corrido p/m
Rejilla de piso
Cuarto de baño
(I con tanque)
Cuarto de baño
(I con válvula)
Ø DE
DESCARGA
[in]
UD
1 1/2 - 2
2
2
1½
3
3
1½
2
2
1½
1½
1½
2
3
2
2
2
2
2
4
4
2
2
2
2
2
2
2
3
2
2
2
3
1
4
8
3
2
3
2
1
4
8
4
1
-
-
6
-
-
8
Fuente: REGLAMENTO NAL. DE INSTALACIONES SANITARIAS DOMICILIARIAS, 1994
Para el cálculo de las unidades de descarga de artefactos no incluidos en la tabla anterior, podrá
utilizarse la tabla siguiente, basada en el diámetro del tubo de descarga del mismo.
Tabla 7.2 UNIDADES DE DESCARGA PARA ARTEFACTOS NO ESPECIFICADOS
Ø DE LA TUBERÍA DE
DESCARGA DEL
ARTEFACTO
[in]
UNIDADES DE
DESCARGA
CORRESPONDIENTES
1 1/4 ó menos
1½
2
2½
3
4
1
2
3
4
5
6
Fuente: REGLAMENTO NAL. DE INSTALACIONES SANITARIAS DOMICILIARIAS, 1994
Para los casos de aparatos con descarga continua se calcularan a razón de una unidad por cada
0.03 l/s de gasto.
167
Capítulo VII Sistema de Evacuación de Aguas Residuales
7.5 Materiales
En las bajantes y colectores para aguas servidas, residuales e industriales deberán emplearse
tuberías de fierro fundido, cloruro de polivinilo (PVC) u otros de tipo especial, mencionados mas
adelante, exigidos por determinadas circunstancias.
Se permitirá el uso de tuberías de asbesto de cemento enterradas, colgadas, o en bajantes
debidamente protegidas.
7.6 Tipos de unión con las tuberías a emplearse
En función del material de las tuberías las juntas podrán ser:
JUNTAS CALAFATEADAS: Las de tubería de fierro fundido dúctil, se llenaran primero con
filástica o yute retorcido, alquitranado o embreado, luego se aplicara plomo fundido hasta una
profundidad no menor a 2.5 cm. Tanto el yute como el plomo, deberán ser cuidadosamente
calefateados. No se aplicara barniz ni pintura antes de que se inspeccione y apruebe la junta.
JUNTAS DE ROSCA: Las juntas de roscas se harán por piezas adecuadas. Para estas juntas, se
aplicará la pintura adecuada, solamente a la rosca del tubo macho.
JUNTAS SOLDADAS: Las juntas entre tubos de plomo, deberán estar soldadas. Estas
soldaduras se extenderán no menos de 2 cm a cada lado de la junta y tendrán un espesor mínimo
de 1 cm en la parte central.
Para juntas entre tubos de cobre de igual diámetro. Se emplearán coplas del mismo material.
Antes de proceder a la soldadura, deberán lijarse los extremos para garantizar una unión adecuada
con el material fúndente utilizado. Luego se procederá a efectuar la soldadura de tal forma de dejar
una superficie uniforme y que garantice la hermeticidad de la junta. Para esto se deberá asegurar
la perfecta penetración de los extremos a unir hasta el tope de la copla. Luego se aplica el
fúndente cuidando que se reparta en forma uniforme y se procede a soldar normalmente.
JUNTAS CON PEGAMENTO: En las juntas con pegamento, previamente se procederá a una
limpieza cuidadosa de la espiga y la campana a unir mediante el producto "limpiador" que
suministre el fabricante, proscribiéndose el uso de gasolina o similar para este propósito, luego se
aplicará el pegamento generosamente, en las áreas de contacto, tanto de la espiga como de la
campana y se procederá a introducir la primera dentro de la segunda, procurando lograr una
completa adherencia entre las dos piezas.
JUNTAS FLEXIBLES: Las juntas de los tubos con copla, en goma o similares que permitan un
cambio de dirección de no mas de 3°, se ejecutarán de acuerdo a instrucciones de los fabricantes.
JUNTAS NO PERMITIDAS U OTRAS DISPOSICIONES:
a) Se prohiben las juntas o conexiones que forman un ensanchamiento, bordes
salientes o reduzcan el área de la tubería en la dirección del escurrimiento.
b) La Entidad competente, podrá prescribir o admitir a la unidad ejecutora, otros tipos
de conexiones de acuerdo con los progresos técnicos.
c) Las juntas o conexiones serán
convenientes.
sometidas a las pruebas que se estimen
168
Capítulo VII Sistema de Evacuación de Aguas Residuales
7.7 Juntas en artefactos sanitarios
JUNTAS DE INODOROS, URINARIOS DE PEDESTAL Y VACIADEROS: Las juntas de inodoros,
urinarios de pedestal y vaciaderos con el sistema de descarga, se harán por medio de
acoplamiento con anillo de rebose. También se permitirá hacer estas juntas soldándolas a tubos
de plomo.
Estas conexiones se unirán con pernos a los artefactos sanitarios, haciéndose obligatorio el uso
de una empaquetadura de material apropiado.
7.8 Sistemas de fijación
•
Para la fijación de tuberías bajantes, de ventilación, tramos colgados y otros a elementos
estructurales, se deberá proceder según lo establecido en el capitulo respectivo del
Reglamento Nacional de Instalaciones Sanitarias Domiciliarias.
•
En edificios de cuatro o mas plantas las bajantes deberán ser instaladas en ductos
previstos para tal fin, y cuyas dimensiones sean tales que permitan la instalación,
reparación, inspección de las bajantes, etc.
7.9 Diámetro de las bajantes
El número máximo de unidades de descarga que podrán evacuarse a un ramal de desagüe o
bajante, se podrá determinar de acuerdo con la tabla siguiente:
Nota: No incluye los ramales del colector del edificio.
Tabla 7.3 NÚMERO MÁXIMO DE UNIDADES DE DESCARGA QUE PUEDE SER CONECTADO
A LOS CONDUCTOS HORIZONTALES DE DESAGÜE Y A LAS BAJANTES
Ø DE LA
BAJANTE
[in]
CUALQUIER
HORIZONTAL
DE DESAGÜE
BAJANTE DE
TRES PISOS DE
ALTURA
1 1/4
1 1/2
2
2 1/2
3
4
5
6
8
10
12
15
1
2
6
12
20
160
360
620
1400
2500
3900
7000
2
4
10
20
30
240
340
960
2200
3800
6000
-
BAJANTE DE MAS DE TRES PISOS
TOTAL DE LA
BAJANTE
TOTAL POR
PISO
2
8
24
42
60
500
1100
1900
3000
5660
8400
-
1
2
6
9
16
90
200
350
600
1000
1400
-
Fuente: REGLAMENTO NAL. DE INSTALACIONES SANITARIAS DOMICILIARIAS, 1994
Al calcular el diámetro de los conductos de desagüe, se tendrá en cuenta lo siguiente:
a) El diámetro mínimo que recibe la descarga de un inodoro (W.C.) será de 4" (10 cm).
b) El diámetro de una bajante no podrá ser menor que el de cualquiera de los ramales
horizontales que en ella descarguen.
169
Capítulo VII Sistema de Evacuación de Aguas Residuales
c) El diámetro de un conducto horizontal de desagüe, no podrá ser menor que el de
cualquiera de los orificios de salida de los aparatos que en el descarguen.
Cuando se requiere dar un cambio de dirección a una bajante, los diámetros de la parte inclinada y
del tramo inferior de la bajante, se calcularán de la siguiente manera:
a) Si la parte inclinada forma un ángulo de 45° ó más con la horizontal, se calculará como
si fuera una bajante.
b) Si la parte inclinada forma un ángulo menor de 45° con la horizontal, se calculara
tomando en cuenta el número de unidades de descarga que recibe y su pendiente.
c) Por debajo de la parte inclinada, la bajante en ningún caso tendrá un diámetro menor
que el del tramo inclinado.
d) Los cambios de dirección por encima del ramal horizontal más alto de desagüe, no
requieren aumento de diámetro.
7.10 Trampas o sifones
Todo artefacto sanitario deberá estar dotado de una trampa o sifón cuyo sello de agua deberá
tener una altura mínima de 5 cm, y máxima de 10 cm, excepto en aquellos casos en que por su
diseño especial requieran de una mayor altura de agua.
•
Las trampas o sifones se colocarán lo más cerca posible de los orificios de descarga de
los artefactos sanitarios correspondientes y en ningún caso a una distancia vertical
mayor de 60 cm, entre el orificio de descarga y el vertedero de la trampa.
•
Los sifones de los artefactos sanitarios deberán estar dotados de un tapón de limpieza, a
menos que el mismo sea fácilmente removible.
•
Se prohibe el uso de sifones en los cuales el sello depende de la acción de palancas o
cualquier pieza móvil.
7.11 Interceptores y separadores
•
Cuando las aguas residuales contengan grasa, aceite, material inflamable, arena, tierra,
yeso u otros sólidos o líquidos objetables que pudieran afectar el buen funcionamiento de
los colectores del edificio, será necesaria la instalación de interceptores o separadores.
•
La capacidad, tipo, dimensiones y ubicación de los interceptores estarán de acuerdo con
el uso respectivo.
•
Se instalarán separadores de grasa en los conductos de desagüe de lavaderos,
lavaplatos u otros artefactos sanitarios instalados en restaurantes, cocinas de hoteles,
hospitales y similares, donde exista el peligro de introducir en el sistema de desagüe,
grasa en cantidad suficiente como para afectar el buen funcionamiento de este.
•
Los interceptores y separadores deberán estar provistos de ventilación adecuada en
forma similar a otros artefactos sanitarios. La tubería de ventilación tendrá un diámetro
mínimo de 2".
170
Capítulo VII Sistema de Evacuación de Aguas Residuales
•
Los interceptores deberán ubicarse en sitios donde se pueda realizar la inspección,
mantenimiento y limpieza con facilidad.
•
Para realizar la inspección y mantenimiento el separador deberá contar con un ingreso de
dimensiones adecuadas.
7.12 Tuberías de ventilación
Por la forma en como trabajan las tuberías de drenaje en las instalaciones sanitarias y las
descargas de los muebles sanitarios que son rápidas, dan origen a un fenómeno que en hidráulica
se conoce como el golpe de ariete que provocan cambios de presión en las tuberías (presiones o
depresiones), que pueden anular en ocasiones el efecto de los obturadores, los sellos hidráulicos y
las trampas, con lo que el cierre hermético se pierde y entonces los gases y malos olores que se
producen al descomponerse los materias orgánicas acarreadas en las aguas negras penetran o las
habitaciones de la edificación.
El Reglamento Nacional de Instalaciones Sanitarias Domiciliarias recomienda los siguientes
puntos:
I.
El sistema de desagüe deberá ser adecuadamente ventilado, de conformidad a lo que
establece el presente reglamento, a fin de proteger el sello de agua de los artefactos
sanitarios.
II.
El sello de agua de los artefactos sanitarios, deberá ser protegido mediante ramales de
ventilación, tubos auxiliares de ventilación, en circuito o una combinación de estos
métodos, de acuerdo a lo que establece el presente reglamento.
III.
Los tubos de ventilación horizontales deberán tener una pendiente positiva no menor al
1%, de forma tal que el agua que pudiera condensarse en ellos, escurra al conducto de
desagüe o bajante.
IV.
Los tubos de ventilación conectados a un tramo horizontal del sistema de desagüe,
arrancarán verticalmente o en ángulo no menor ce 45° con la horizontal, hasta una altura
no menor de 15 cm, por encima del nivel de rebose de los artefactos sanitarios a los
cuales ventilan, antes de extenderse horizontalmente.
V.
Los tramos horizontales de la tubería de ventilación, deberán quedar a una altura de 15
cm, como mínimo por encima de la línea de rebose del artefacto sanitario más alto al cual
ventilan.
VI.
La pendiente del tramo horizontal de desagüe de un aparato sanitario y el tubo vertical de
desagüe, no será mayor de 2%, para reducir las posibilidades de sifonaje, excepción hecha
de los inodoros y artefactos similares.
VII.
La distancia máxima entre la salida de un sello de agua y el tubo de ventilación
correspondiente, estará de acuerdo con lo especificado en la tabla 7.4, esta distancia se
medirá a lo largo de la tubería de desagüe, desde la salida del sello de agua hasta la
entrada del tubo de ventilación y no podrá ser menor del doble de diámetro del conducto
de desagüe.
171
Capítulo VII Sistema de Evacuación de Aguas Residuales
Tabla 7.4 DISTANCIA ENTRE LA SALIDA DE UN SELLO DE AGUA Y EL TUBO DE
VENTILACIÓN
Ø DEL CONDUCTO DE
DESAGÜE DEL
ARTEFACTO SANITARIO
[in]
[mm]
ALTURA MÁXIMA
ENTRE EL SELLO DE
AGUA Y EL TUBO DE
VENTILACIÓN [m]
1 1/2
2
3
4
38
50
75
100
1.10
1.50
1.80
3.00
Fuente: REGLAMENTO NAL. DE INSTALACIONES SANITARIAS DOMICILIARIAS, 1994
Tabla 7.5 DIÁMETRO DE LAS BAJANTES DE VENTILACIÓN
Ø DE LA
1 1/4" 1 1/2"
2"
2 ½"
3"
4"
5"
6"
UD
BAJANTE
VENTILADAS
LONGITUD MÁXIMA DEL TUBO EN METROS
[in]
1 1/4
1 1/2
1 1/2
2
2
2 1/2
3
3
3
4
4
4
5
5
5
6
6
6
6
8
8
8
8
8
10
10
10
10
2
8
42
12
20
10
10
30
60
100
200
500
200
500
1000
350
620
960
1900
600
600
1400
2200
3600
1000
2500
3800
5600
9.0
15.0
9.0
8.0
9.0
45.0
9.0
23.0
15.0
30.0
9.0
30.0
60.0
45.0
90.0
30.0
18.0
15.0
11.0
9.0
6.0
60.0
60.0
24.0
30.0
27.0
21.0
11.0
9.0
6.0
8.0
5.0
180.0
150.0
120.0
78.0 300.0
75.0 270.0
74.0 210.0
15.0 300.0
24.0
90.0 270.0
21.0
60.0 210.0
15.0
60.0 120.0 390.0
15.0
90.0 330.0
38.0
9.0
75.0 300.0
30.0
7.0
60.0 210.0
21.0
6.0
45.0 150.0
15.0
30.0 120.0
12.0
24.0 105.0
9.0
75.0
18.0
8.0
75.0
18.0
8.0
38.0
23.0
30.0
15.0
24.0
15.0
18.0
8.0
8"
390.0
360.0
330.0
240.0
240.0
300.0
150.0
105.0
75.0
Fuente: REGLAMENTO NAL. DE INSTALACIONES SANITARIAS DOMICILIARIAS, 1994
172
Capítulo VII Sistema de Evacuación de Aguas Residuales
Tabla 7.6 DIÁMETRO DE LOS TUBOS DE VENTILACIÓN EN CIRCUITO Y DE LOS RAMALES
TERMINALES DE TUBOS DE VENTILACIÓN INDIVIDUALES.
Ø DE RAMAL
HORIZONTAL
DE DESAGÜE
[in]
1 1/2
2
2
3
3
3
4
4
4
5
5
Ø DEL TUBO DE VENTILACIÓN [in]
NÚMERO
1 1/2
2
2 1/2
3
4
5
MÁXIMO
MÁXIMA LONGITUD DEL TUBO DE
DE UD
VENTILACIÓN EN METROS
10
12
20
10
30
60
100
200
500
200
1100
6.0
4.5
3.0
12.0
9.0
6.0
2.1
1.8
12.0
12.0
4.8
6.0
5.4
4.2
30.0
30.0
24.0
15.6
15.0
10.8
4.8
3.0
60.0
54.0
42.0
21.0
12.0
60.0
42.0
Fuente: REGLAMENTO NAL. DE INSTALACIONES SANITARIAS DOMICILIARIAS, 1994
VIII.
Toda bajante de aguas negras o residuales, deberá prolongarse al exterior, sin disminuir
su diámetro, para llenar los requisitos de ventilación.
En caso de que terminen en una terraza accesible o utilizada para cualquier fin, se
prolongará por encima del piso hasta una altura de 1.80 m. Cuando la cubierta del edificio
sea un techo o terraza inaccesible la bajante será prolongada de tal forma que no quede
expuesta a inundación o por lo menos a 15 cm encima de la cubierta.
IX.
En caso de que la distancia entre la boca de una bajante y una ventana, puerta u otra
entrada de aire, al edificio sea menor de 3.00 m, el extremo superior de la bajante deberá
quedar como mínimo a 0.60 m por encima de la entrada de aire o ventana.
X.
La tubería principal de ventilación, se instalará tan vertical como sea posible y sin
disminuir su diámetro según se especifica a continuación.
a)
El extremo inferior del tubo principal de ventilación deberá ser conectado
directamente o mediante tubo auxiliar de ventilación, a la bajante de aguas
negras correspondiente, por debajo del nivel de conexión del ramal de desagüe
más bajo.
b)
El extremo superior se conectará a la bajante principal a 15 cm por encima de la
línea de rebose del aparato sanitario mas alto o se prolongará según lo establecido
por el Reglamento.
XI.
En los edificios de gran altura, se requerirá conectar el tubo principal de ventilación a la
bajante por medio de tubos auxiliares de ventilación a intervalos de por o menos cada tres
pisos.
XII.
El diámetro del tubo de ventilación principal se determinara tomando en cuenta su longitud
total. El diámetro de la bajante correspondiente y el total de unidades de descarga
ventiladas, de acuerdo con la tabla 7.5.
XIII.
El diámetro del tubo auxiliar de ventilación a que se refiere el numeral 9.12 será igual al del
tubo principal de ventilación.
173
Capítulo VII Sistema de Evacuación de Aguas Residuales
Las conexiones a éste y la bajante de aguas negras deberá hacerse por medio de
accesorios tipo "Y" en la forma siguiente:
•
XIV.
Las conexiones a la bajante de aguas negras se harán por debajo del ramal
horizontal proveniente del piso correspondiente.
Cuando una bajante tenga en su recorrido un cambio de dirección de mas de 45° con la
vertical, será necesario ventilar los tramos de las bajantes que quedan por encima y por
debajo de dicho cambio.
Estos tramos podrán ventilarse separadamente según lo especificado en el numeral de
XI, o bien se podrán ventilar por medio de tubos auxiliares de ventilación, uno para el tramo
superior inmediatamente antes del cambio y otro para el tramo inferior. Cuando el cambio
de dirección de la bajante es menor de 45° con la vertical, no se requerirá la ventilación
auxiliar.
XV.
Cuando un ramal horizontal no evacue más de 15 unidades de descarga a la bajante
principal, se podrá admitir la prolongación de la misma como único medio de ventilación, si
que en el ramal no descargue ningún inodoro.
XVI.
Es obligatorio el uso de una tubería principal de ventilación paralela a la bajante y
conectada a ésta a intervalo de por lo menos cada tres pisos en los casos siguientes:
a) Cuando exista un ramal horizontal que evacue mas de 15 unidades de
descarga a la bajante, caso en el que la ventilación de unidades
correspondientes a dicho ramal podrá ser individual o en circuito, conectado a
la tubería principal de ventilación, mediante tubos auxiliares y dimensionada de
acuerdo a la tabla 7.5.
b) Cuando el edificio tenga más de cuatro. Para ventilación de artefactos, bastará
la conexión de bajante y tubo principal de ventilación cada piso.
XVII.
El diámetro del tubo de ventilación en circuito, se calculará en función de su longitud y en
base al diámetro del ramal horizontal de desagüe, según la tabla 7.5. Dicho diámetro no
podrá ser menor que la mitad del diámetro del ramal horizontal de desagüe
correspondiente y en ningún caso menor a 1 1/2".
XVIII.
Es obligatorio instalar tubos auxiliares de ventilación en los siguientes casos:
a) En la ventilación de la bajante según los numerales XI y XVI.
b) En todos aquellos otros casos en que sea necesario asegurar el buen
funcionamiento del sistema.
El diámetro mínimo del tubo auxiliar de ventilación, será la mitad del ramal de desagüe a
que está conectado, salvo que se especifiquen otros diámetros en los artículos respectivos.
XIX.
La distancia entre la bajante y el tubo principal de ventilación no debe exceder de un
metro.
En casos especiales se podrá disponer de una tubería secundaria de ventilación, además
de la principal.
XX.
Para artefactos no especificados, el diámetro de la tubería de ventilación será igual a la
mitad del diámetro del conducto de desagüe al cual ventila y en ningún caso menor de 1
1/2".
174
Capítulo VII Sistema de Evacuación de Aguas Residuales
Para evitar estos problemas, se conectan a las tuberías de drenaje otras tuberías denominadas
"Tuberías de ventilación", cuyo propósito principal es mantener la presión atmosférica, equilibrando
los presiones en ambos lados de los obturadores o trampas hidráulicas, también evitan el peligro
depresiones o sobrepresiones que pueden aspirar el agua de los obturadores hacia las bajadas de
aguas negras. Existen básicamente dos tipos de ventilación:
•
La ventilación húmeda
•
Doble ventilación
La ventilación húmeda se puede dividir en ventilación primaria y secundaria:
7.12.1 Ventilación primaria
Esto es la ventilación de los bajantes de aguas negras, también se le conoce como ventilación
vertical y el tubo de esta ventilación, debe sobresalir de la azotea hasta una altura conveniente,
este tipo de ventilación tiene la ventaja de que acelera el movimiento de las aguas residuales.
7.12.2 Ventilación secundaria
Esta ventilación se hace en los ramales y también se le conoce como ventilación individual y se
hace este tipo de ventilación con el objeto de que el agua de los obturadores en el lado de la
descarga de los muebles, se conecte a la atmósfera y de esta manera se nivele la presión del agua
de los obturadores en ambos lados.
7.12.3 Doble ventilación
Se dice que se tiene doble ventilación cuando las derivaciones de ventilación se conectan a una
columna de ventilación, que a su vez se prolonga por encima del techo de la edificación. Este tipo
de ventilación se prefiere sobre la ventilación húmeda porque tiene un funcionamiento mas seguro
y eficiente. Con esta ventilación se ventilan los muebles de la instalación sanitaria y las columnas
de aguas negras.
Tabla 7.7 DESAGÜE EN LOS EDIFICIOS: RAMALES HORIZONTALES.
DIÁMETRO
DE LAS
TUBERÍAS
[in]
2
2 1/2
3
4
5
6
8
10
12
MÁXIMO NÚMERO DE UD QUE PUEDEN SER
CONECTADOS AL RAMAL
PENDIENTE
0.5%
1400
2500
3900
1%
2%
4%
20
180
390
700
1600
2900
4600
21
24
27
216
480
840
1920
3500
5600
26
31
36
250
575
1000
2300
4200
6700
Fuente: INSTALACIONES SANITARIAS EN EDIF. “E. JIMENO”, 1995
175
Capítulo VII Sistema de Evacuación de Aguas Residuales
7.13 De los registros, cajas de registros y buzones
Los registros serán piezas de fierro fundido o bronce, provistos de tapón en uno de sus extremos.
Los tapones de los ingresos serán de fierro fundido o de bronce, de un espesor no menor de 4.8
mm. (3/16"), roscados y dotados de una ranura o saliente que facilite su remoción.
En conductos menores de 4" de diámetro los registros serán del mismo diámetro que el de la
tubería a que sirven; en los de 4" de diámetro o mayores deben utilizarse registros de 4" como
mínimo.
La distancia entre el tapón de cualquier registro y una pared, techo o cualquier otro elemento que
pudiera obstaculizar la limpieza del sistema, será de 45 cm, para tubería de 4" o más de 30cm.
Para tubería de 3" o menos.
Los registros deben colocarse en los sitios que se indican a continuación:
1.
Al comienzo de cada ramal horizontal de desagüe o colector.
2.
Cada 15 m, en los conductos horizontales de desagüe.
3.
Al pie de cada montante, salvo cuando ella descargue en un colector recto a una caja de
registro o buzón distante no más de 10 m.
4.
Cada 2 cambios de dirección en los conductos horizontales de desagüe
5.
En la parte superior de cada ramal de las trampas "U"
Las cajas de registro se instalarán en las redes exteriores de desagüe en todo cambio de dirección,
pendiente o diámetro y cada 15 m de largo en tramos rectos.
Las cajas de registro serán de concreto o de albañilería, con marco y tapa de fierro fundido, bronce
o concreto. El acabado final de la tapa podrá ser de otro material, de acuerdo al piso que se
instale.
El interior de las cajas de registro será tarrajeado y pulido y el fondo deberá llevar medias cañas
del diámetro de las tuberías respectivas.
Las dimensiones de las cajas se determinarán de acuerdo a:
1.
Los diámetros de las tuberías y
2.
Profundidad de la Caja de Registro
Se harán de acuerdo a la tabla 7.8, siguiente:
Tabla 7.8 DIMENSIONES DE CAJAS DE ALCANTARILLADO
DIMENSIONES
INTERIORES
DE LA CAJA
[in]
DIÁMETRO
MÁXIMO [in]
PROFUNDIDAD
MÁXIMA
[m]
10 x 20
12 x 24
18 x 24
24 x 24
4
6
6
8
0.60
0.80
1.00
1.20
Fuente: INSTALACIONES SANITARIAS EN EDIF. “E. JIMENO”, 1995
176
Capítulo VII Sistema de Evacuación de Aguas Residuales
7.14 Bombas para elevación de aguas negras y pluviales
La evacuación normal de aguas negras y pluviales de un edificio se hace por gravedad, pero en
muchos casos puede ocurrir que uno o varios niveles de los sótanos, se encuentren por debajo del
nivel de los colectores públicos, razón por la cual, a falta de una mejor solución se tiene que
recurrir al bombeo, que en general debe ser el ultimo recurso a ser adoptado por el ingeniero
proyectista, en vista de que cualquier contratiempo, deficiencia de funcionamiento, interrupción de
servicio, etc. determina consecuencias de cierta magnitud y aun perjuicios locales.
En el bombeo de aguas negras y pluviales se pueden presentar dos casos:
•
Cuando todo el volumen de aguas negras y pluviales tienen que ser evacuadas por bombeo.
•
Cuando parte del volumen, o sean las aguas negras de los sótanos de nivel inferior, deben ser
bombeados hasta la red publica.
Cualquiera que sea la solución adoptada, el conjunto elevatorio se encuentra formado por:
•
•
CÁMARA DE ACUMULACIÓN DE AGUAS: Es un tanque, de hormigón o mampostería
enterrado, semienterrado o superficial, que se localiza en el nivel más bajo del edificio. Este
tanque debe contar para su conformación técnica con los siguientes elementos:
¾
La caja de acumulación impermeable, con su respectiva cubierta y tapa de inspección
hermética, para evitar la salida de malos olores.
¾
La tubería de ventilación, es la pieza más importante de este conjunto, consiste en un
tubo de 100 mm de diámetro mínimo, cuya salida al exterior no debe ser conectada a la
ventilación de los artefactos del edificio sino a un tubo independiente, que debe
extenderse hasta la terraza o techo o en su defecto hasta un punto de fácil eliminación
de gases. Este tubo también sirve para evitar que se produzcan presiones negativas en
el tanque de acumulación.
¾
No debe tener válvula de control de entrada de agua, pero sí un dispositivo de alarma,
cuando el líquido llega a un cierto nivel que puede ser un timbre o una campanilla,
conectada directamente a la habitación del operador o administrador del edificio.
¾
El dispositivo de accionamiento automático, puede ser eléctrico, neumático o hidráulico.
Conviene que sea de gran precisión, y si es posible se debe colocar un dispositivo
adicional de seguridad para su transmisión a la bomba.
CONJUNTO MOTOR - BOMBA: Para la evacuación de estas aguas se deben colocar
bombas centrífugas de rodete abierto, de fácil inspección y maniobra y que permitan pasar
sólidos hasta de 6 mm.
En la tubería de succión se colocan los mismos accesorios que para el caso de agua potable,
excepción del colador o criba.
En la tubería de impulsión también se deben colocar los mismos accesorios descritos para
agua potable, excepción de la válvula de retención que no cumplirá ningún objetivo, puesto
que el golpe de ariete no tiene importancia apreciable dada la poca altura de elevación y
tampoco el cebado llegaría a cumplir sus objetivos, desde que el cierre hermético del clapet
de la válvula puede no llegar a ocurrir debido a los sólidos o impurezas que tienen las aguas
servidas.
El numero de bombas mas aconsejable, es de dos unidades (una de reserva), sea que se
trate de aguas negras o aguas servidas independientemente. Cuando se trata de bombear
177
Capítulo VII Sistema de Evacuación de Aguas Residuales
ambos líquidos separados pero simultáneamente, tres unidades (una de reserva) resuelven el
problema.
A menos que el edificio cuente con un generador propio es aconsejable que una de las
bombas tenga motor a petróleo, por que suele coincidir, la interrupción de la corriente eléctrica
con el momento de las precipitaciones pluviales o simplemente una suspensión de servicio por
reparación de la línea de alimentación. Cuando se considera una bomba a gasolina, debe
ponerse especial atención, en la ventilación de la sala de maquinas, puesto que el motor a
petróleo produce bióxido de carbono que es muy venenoso. Si los motores son solo eléctricos
también debe darse importancia a la ventilación, aunque en este caso un sistema de
extractores resuelve el problema.
Finalmente, debe preverse una buena iluminación del ambiente para evitar accidentes, o para
facilitar reparaciones pequeñas y eventuales.
•
CAJA DE DESCARGA: Para aguas servidas o pluviales que han sido bombeadas no es
conveniente que sean descargadas directamente a los colectores públicos, algunas veces
porque la reglamentación local lo prohibe y otras porque es necesario tener el servicio
domiciliario aislado del servicio público. Para conseguir este objetivo, se recomienda la
construcción de una pequeña caja de descarga, de dimensiones reducidas y herméticamente
cerrada, que permita una interrupción en la continuidad del flujo. Esta caja es la que debe
descargar en el colector público, y esta descarga se hará por gravedad.
7.16 Cálculo manual de tuberías con el uso de planillas Excel
PLANILLAS DE CÁLCULO PARA BAJANTES DE PRINCIPALES DE AGUAS RESIDUALES
BAJANTE [1]
Es la bajante a calcular.
PISO [2]
Es el piso a calcular.
NÚMERO DE ARTEFACTOS POR PISO [3]
Son los artefactos a calcular.
UNIDADES DE DESCARGA [4]
De acuerdo a la tabla 7.1.
UNIDADES DE DESCARGA POR PISO [5]
Es la sumatoria de todas las casillas del numeral [4].
NÚMERO DE INSTALACIONES DEL MISMO TIPO [6]
Si es que habrían instalaciones del mismo tipo anótese en esta casilla.
UNIDADES DE DESCARGA ACUMULADAS [7]
Es la multiplicación de: [5] x [6]
DIÁMETRO DE LA BAJANTE (l/s) [8]
De acuerdo a la tabla 7.3 (La columna TOTAL POR PISO), automatísese mediante el modo de
lógica que contiene EXCEL.
DIÁMETRO DE VENTILACIÓN [9]
De acuerdo a la tabla 7.5, automatísese mediante el modo de lógica que contiene EXCEL.
178
Capítulo VII Sistema de Evacuación de Aguas Residuales
179
Capítulo VII Sistema de Evacuación de Aguas Residuales
180
Capítulo VII Sistema de Evacuación de Aguas Residuales
PLANILLAS DE CÁLCULO PARA RAMALES DE AGUAS RESIDUALES
BAJANTE A CONECTARSE [1]
Es la bajante a conectarse.
PISO [2]
Es el piso a calcular.
NÚMERO DE ARTEFACTOS POR PISO [3]
Son los artefactos a calcular.
UNIDADES DE DESCARGA [4]
De acuerdo a la tabla 7.1.
DIÁMETRO DE LA TUBERÍA DE DESCARGA [5] (in)
En esta casilla deberá tenerse en cuenta los incisos a, b y c del numeral 7.9.
DIÁMETRO DE LA TUBERÍA DE VENTILACIÓN [6] (in)
De acuerdo a la tabla 7.6, automatísese mediante el modo de lógica que contiene EXCEL.
181
Capítulo VII Sistema de Evacuación de Aguas Residuales
182
Capítulo VIII Captación y Eliminación de Aguas Pluviales
VIII
Captación y eliminación de
aguas pluviales
8.1 Generalidades
Se llama así, al sistema de canalones y/o tuberías que recogen el agua proveniente de las
precipitaciones pluviales que caen sobre techos, patios, y/o zonas pavimentadas de una edificación
y la evacua hacia un sistema de disposición final adecuado.
Es importante indicar que existen 4 formas de evacuar finalmente el agua de lluvia:
a.
Red de Evacuación de aguas de lluvia separado del Sistema de Alcantarillado.
b.
Red de Alcantarillado Mixto o de uso tanto para desagüe cloacales como de lluvia.
c.
Evacuación hacia cunetas, canales o Jardines.
d.
Evacuación hacia tanque séptico para su reutilización.
Previamente al diseño y cálculo de un Sistema de colección y evacuación de agua de lluvia, es
importante analizar si es necesario o conveniente considerar en el diseño del Proyecto de
Instalaciones Sanitarias de una edificación.
Para ello hay que tener en cuenta los siguientes factores que influyen en la decisión.
•
Intensidad de la Precipitación Pluvial
•
Frecuencia de las lluvias
•
Area de la Edificación expuesta a lluvia
•
Sistema de Evacuación final (Mixto o separado) que cuenta la ciudad donde se va a
efectuar la edificación.
•
Costo del Sistema - Economía.
Un análisis adecuado de estos factores servirá para determinar si es necesario implantar o no, el
Sistema de Evacuación de agua de lluvia. Para esto se recomienda ver la tabla 8.1.
8.2 Algunas consideraciones para el diseño
En el proyecto de un sistema de recolección y evacuación de agua de lluvia. Se deberá considerar
2 etapas: el diseño del sistema y el cálculo de los conductos.
Para el diseño, será necesario estudiar detenidamente el proyecto arquitectónico de una
edificación, a fin de determinar las áreas expuestas a lluvia, ya sea techos, azoteas, patios,
179
Capítulo VIII Captación y Eliminación de Aguas Pluviales
terrazas, ingresos (rampas) a garajes, estacionamientos, etc., donde será necesario instalar los
accesorios necesarios que colectarán 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.
Tabla 8.1 RECOMENDACIONES PARA DIFERENTES FRECUENCIAS Y PRECIPITACIONES
PLUVIALES.
FRECUENCIA Y
PRECIPITACIÓN
PLUVIAL
1. Gran frecuencia y
alta precipitación
pluvial.
2. Alta frecuencia
pero baja
precipitación
pluvial.
SISTEMAS DE EVACUACIÓN
DE AGUAS DE LLUVIA DE LA
CIUDAD
SOLUCIÓN AL PROBLEMA
Existe sistema separado.
Diseño de colección y
evacuación de las aguas de
lluvia al colector pluvial.
No existe sistema separado.
Diseño de colección de aguas
de lluvia y su evacuación a
cunetas y/o acequias.
Existe solo red pública de
eliminación de desagües.
Diseño de colección de aguas
de lluvia, descargan a jardines
y/o red pública de alcantarillado
tomando cuidado de no obstruir
los colectores, instalando
interceptores de sólidos.
3. Precipitación pluvial No existe sistema separado, no
es económico.
bajísima y las
lluvias de alta
precipitación caen
con frecuencia muy
bajas (15, 20, 30
años)
Se debe dar pendiente a los
techos evacuados las aguas de
alguna bajada de desagüe con
sus respectivos interceptores
sólidos.
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Para terrazas, patios, ingresos ó ambientes utilizables cuyas aguas son descargadas a la red de
desagües, será indispensable considerar trampas o sifones, para impedir la salida de gases, no así
para techos o azoteas, donde puede conectarse a conductos de desagües y en los casos ya
explicados anteriormente.
En general será necesario, como se ha dicho anteriormente, la instalación de sumideros con rejilla
y separador de sólidos.
El calculo de los conductos, ya sea horizontales para la colección del agua de lluvia o verticales
para las bajadas respectivas, se puede efectuar en varias formas. El Reglamento Nacional de
Instalaciones Sanitarias Domiciliarias en su capítulo X, establece tablas para el cálculo de bajantes
de aguas pluviales, conductos horizontales para agua de lluvia, canalones semicirculares, de
sección rectangular.
Así mismo puede calcularse el diámetro de los conductos con la fórmula:
Q=
Donde:
Ci A
360
Q = caudal, [m3/s]
C = relación entre la escorrentía y la cantidad de lluvia caída en el área.
180
Capítulo VIII Captación y Eliminación de Aguas Pluviales
i = intensidad de lluvia, [mm/h]
A = área a drenar en hectáreas.
El valor de C puede estimarse:
•
Para superficies impermeables de techos 0.75 a 0.95
•
Para pavimentos de asfalto 0.85 a 0.90
•
Para jardines, parques prados 0.05 a 0.25
El valor de i puede estimarse a partir de la ecuación:
i=
A
( d + B )C
Donde:
d : duración, [min]
los valores de A, B, C se obtienen de la tabla 8.2.
Tabla 8.2 PARAMETROS A, B, C PARA LA ECUACIÓN DE INTENSIDAD
T
A
B
C
R2
2
5
10
20
50
100
688.00
761.00
828.00
1016.77
1312.19
1523.37
9.400
4.310
0.483
-1.3066
-3.3982
-4.9508
0.900
0.8709
0.8584
0.8681
0.8840
0.8892
0.9966
0.9968
0.9981
0.9990
0.9990
0.9980
Fuente: ENDE
8.3 Gradientes
Para flujos pico de más de 1 l/s pero menores que 2.5 l/s, casi siempre es suficiente un gradiente
mínimo de 1 en 70 si el desagüe sirve a la descarga equivalente de por lo menos un retrete. Para
flujos pico de 2.5 l/s y mayores es posible usar un gradiente mínimo de 1 en 130 para un desagüe
de 100 mm de diámetro o de 1 en 200 para un desagüe de 150 mm de diámetro, en el supuesto de
que la construcción sea de primera calidad.
Para fines generales, los gradientes deben ser del en 80 o más, para un diámetro de 100mm o de
1 en 150 para un diámetro de 150 mm. Son necesarios gradientes más pronunciados si los flujos
son pequeños, cuando los flujos son continuos y menores de 1 l/s, con contenido de materia sólida,
o cuando el desagüe es largo; en general, los gradientes no deben ser menores de 1 en 40. Los
gradientes altos incrementan la cantidad de excavación necesaria, de modo que por razones de
economía son preferibles los gradientes menos pronunciados.
8.3.1 Cálculo de la velocidad y el gradiente
Para determinar la velocidad del flujo y el gradiente para un desagüe pueden usarse varias tablas y
fórmulas. La fórmula más conocida, que se puede usar para tubos y canales, se denomina fórmula
de Chezy y se expresa como:
181
Capítulo VIII Captación y Eliminación de Aguas Pluviales
v = C1(mi)
Donde:
v : velocidad de flujo, [m/s]
C : constante de Chezy
m : radio hidráulico medio, [m]
i : inclinación o pendiente
La constante de Chezy se determina a partir de la siguiente fórmula:
2g
f
c=
Donde:
g : aceleración debida a la fuerza de gravedad [9.81]
f : el coeficiente de fricción
El coeficiente de fricción medio es igual a 0.0064 y, por tanto, la constante de Chezy, C, es:
c=
2 x 9.81
0.0064
= 55
Para tuberías con flujo a su máxima capacidad o a la mitad de la misma, el radio hidráulico medio
es igual a d/4, lo cual se demuestra como sigue, véase también la figura 8.1.
1. Flujo a la mitad de la capacidad
m=
Área activa
π r2 / 2
=
Perímetro activo
2πr / 2
cancelando
m=
r
d
=
2
4
2. Flujo a la capacidad máxima.
m=
π r2
2πr
cancelando
m=
r
d
=
2
4
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Fig. 8.1 Radio hidráulico medio para tuberías.
182
Capítulo VIII Captación y Eliminación de Aguas Pluviales
Tabla 8.3 VALORES DE m A PARTIR DEL DIÁMETRO DE LA TUBERÍA
PROFUNDIDAD DE FLUJO
VALOR DE m
Capacidad máxima ó media
3/4 Radio hidráulico de flujo
2/3 Radio hidráulico de flujo
1/3 Radio hidráulico de flujo
1/4 Radio hidráulico de flujo
Diámetro x 0.25
Diámetro x 0.30
Diámetro x 0.29
Diámetro x 0.19
Diámetro x 0.15
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
En la tabla 8.3 se proporciona el método para calcular el valor de m a partir del diámetro de la
tubería.
EJEMPLO 1
Calcular la velocidad del flujo a través de un desagüe de 100 mm de diámetro, que fluye a la mitad
de su capacidad cuando el gradiente es 1 en 60. (Constante de Chezy = 55).
1 
1 
 0. 1
 d
x
x
v=c 
 = 1.1 [m/s]
 = 55 
60 
l 
 4
 4
Si se requiere encontrar la descarga a través del desagüe en l/s, es posible hacerlo como sigue.
Q=vxA
Donde:
Q : volumen del flujo, [m3/s]
v : velocidad del flujo, [m/s]
a : área del corte transversal de la tubería, [m2]
Q=
v π r 2 1.1 x 3.142 x 0.05 2
=
= 0.00432 [m 3 / s] = 4.321 [l/s]
2
2
A menudo es necesario calcular el gradiente.
EJEMPLO 2
Calcular el gradiente requerido para que el flujo en un desagüe de 150 mm de diámetro circule a
toda su capacidad cuando la velocidad del flujo es de 1.5 m/s. (Constante de Chezy = 55.)
v = c mi =
1
d
x
l
4
Trasponiendo se tiene
2
1
d
 v 
x

 =
l
4
 c 
2
d
1
 v 
=

 x
4
l
 c 
2
2
0.150
d
 v 
 55 
l=
=
= 50.42
 x
 x
4
4
 c 
 1.5 
Gradiente = 1 en 50, aproximadamente.
183
Capítulo VIII Captación y Eliminación de Aguas Pluviales
Algunas veces puede ser necesario encontrara la velocidad del flujo en un canal rectangular o
cuadrado.
EJEMPLO 3
Calcular la velocidad de flujo en el canal rectangular que se muestra en la figura 8.2.
d=300 mm
b=500 mm
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Fig. 8.2 Radio hidráulico medio para un canal.
m=
bxd
0.5 x 0.3
=
= 0.136
b + 2d
0.5 + (2 x 0.3)
v = c m i = 55 0.136 x
1
80
= 2.267 ≈ 2.3 [m/s]
8.4 Canalón del tejado
El tipo de captación de agua de lluvia de una cubierta depende del tipo de esta última. Para techos
inclinados de edificios de hasta tres niveles puede usarse un canalón como se muestra en las
figuras 8.3 y 8.4.
El canalón suele tener una pendiente de 1 en 350 hacia la salida. Este bajo desnivel evita que la
separación entre el punto bajo del canalón y el borde de la cubierta sea demasiado grande, aunque
es suficiente para permitir el flujo de agua y cualquier asentamiento ligero del canalón.
Los canalones se obtienen en varios perfiles, por ejemplo, media caña, rectangular y de garganta,
el perfil rectangular permite un mayor flujo de agua que otros del mismo ancho. Los canalones se
fabrican en hierro fundido (que requiere protección en contra de la corrosión), acero esmaltado,
aleación de aluminio, PVC y asbesto-cemento, y artesanalmente de placas de calamina plana.
Las salidas de los canalones pueden ser de esquinas vivas o de esquinas redondeadas. En las
figuras 8.5a y 8.5b se muestra la descarga de agua con esquinas vivas y esquinas redondeadas.
Debido al efecto aerodinámico de la salida con esquinas redondeadas, la velocidad de flujo del
agua en la tubería aumenta y, por tanto, es posible usar una tubería de diámetro más pequeño. En
el canalón con la salida de esquinas redondeadas también se reduce la profundidad del agua.
En la tabla 8.4 se proporcionan los tamaños de canalones y tuberías para aguas pluviales que se
usan en diversos edificios.
184
Capítulo VIII Captación y Eliminación de Aguas Pluviales
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”
Fig. 8.3 Captación de aguas pluviales de una cubierta a cuatro aguas.
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Fig. 8.4 Captación de aguas pluviales de una cubierta a dos aguas.
185
Capítulo VIII Captación y Eliminación de Aguas Pluviales
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Fig. 8.5 Salidas de canalón de la cubierta.
Tabla 8.4 TAMAÑOS DE LOS CANALONES Y TUBERÍAS PARA AGUAS PLUVIALES
(PENDIENTE MÍNIMA DE LOS CANALONES 1 EN 600)
Ø DEL
CANALÓN
[mm]
Ø DE LA
TUBERÍA
PARA AGUAS
PLUVIALES
[m]
75
50
100
63
Ø DEL
CANALÓN
[mm]
Ø DE LA
TUBERÍA
PARA AGUAS
PLUVIALES
[mm]
Garajes
domésticos,
cobertizos,
invernaderos,
buhardilla,
ventanas en
voladizo.
125
75
Casas grandes,
oficinas,
apartamentos y
tiendas,
construcciones
en el campo,
edificios
industriales.
Casas,
apartamentos,
tiendas y oficinas
pequeñas,
bloques de
garajes,
barracones.
150
100
Grandes
cubiertas de
edificios
agrícolas,
comerciales e
industriales,
bodegas,
supermercados
y tiendas de
autoservicio.
APLICACIÓN
APLICACIÓN
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
186
Capítulo VIII Captación y Eliminación de Aguas Pluviales
8.4.1 Canalón de lima hoya
Este tipo de canalón se forma entre dos cubiertas inclinadas y, por lo general, debe acarrear más
agua que un canalón común. Su perfil puede ser rectangular o trapezoidal; es indispensable que
entre los bordes de los techos haya un mínimo de 300 mm a fin de disponer de suficiente espacio
para caminar a lo largo del canalón.
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Fig. 8.6 Canalón de lima hoya.
8.4.2 Canalón de pretil
Se usa para edificios de más de tres niveles con techumbre inclinada y permite un mejor
mantenimiento que un canalón de tejado. La salida del canalón puede ser de rampa, como se
muestra en la figura 8.7 inferior, o por medio de un pozo de captación, como se muestra en la
figura 8.8. De ser necesario, puede conectarse al foso un tubo de nivel constante de 40 mm de
diámetro interior.
Las pendientes del canalón de lima hoya y del canalón de pretil suelen ser de 1 en 80.
Para colectar agua de lluvia en azoteas pueden usarse varios métodos. En la figura 8.9a se
muestra la captación del agua de lluvia en una azotea por medio de canalones de pretil y en la
8.9b aparece el mismo proceso sin emplear canalones, lo que ahorra la construcción de éstos pero
requiere que la cubierta tenga más declives hacia las salidas.
En la figura 8.9c se muestra la azotea de un edificio de baja altura en el que puede usarse un
canalón común. La pendiente de la azotea hacia el canalón o las salidas no debe ser inferior a 1 en
80 y, de preferencia, de 1 en 60 para evitar que el agua se estanque.
En la figura 8.10 se muestra una salida acampanada para una azotea. Este tipo de salida
proporciona un efecto aerodinámico al flujo de agua; con una tubería de 75 mm de diámetro interior
es posible captar el agua en una área de hasta 140 m2 y con una tubería de 100 mm de diámetro
interno se puede captar el agua de hasta 200 m2 del área de la azotea.
187
Capítulo VIII Captación y Eliminación de Aguas Pluviales
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Fig. 8.7 Canalón de pretil (superior), salida en rampa (inferior).
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Fig. 8.8 Salida de pozo de captación.
188
Capítulo VIII Captación y Eliminación de Aguas Pluviales
8.5 Estacionamientos y terrenos de juego
Estas instalaciones se desaguan por medio de:
1. Sumideros, por cada uno deben incrementarse a 400 m2, dependiendo de la pendiente y del
tipo de superficie.
2. Canales de concreto abiertos que descargan en sumideros.
3. Una tubería de concreto especial, que tiene las siguientes ventajas:
•
Es más fácil obtener las pendientes necesarias de las superficies que usando
sumideros por separado.
•
Posee mayor capacidad de acarreo que un canal abierto.
En la figura 8.11 se muestran varios métodos usados para drenar las superficies de
estacionamientos y terrenos de juego.
8.6 Cálculo de una tubería para aguas pluviales
Algunas veces es necesario calcular el diámetro de una tubería de desagüe para aguas pluviales.
EJEMPLO
Calcular el diámetro de una tubería principal para aguas pluviales para un estacionamiento
asfaltado que mide 100 m x 75 m (Supóngase lo siguiente: precipitación pluvial = 50 mm/h,
velocidad del flujo de agua = 0.8 m/s, factor de impermeabilidad = 0.9 descarga a máxima
capacidad.)
Aplicando la fórmula:
Q=vxA
Donde:
Q : volumen del flujo, [m3/s]
v : velocidad del flujo, [m/s]
a : área de la sección transversal de la tubería, [m2]
Q=
Área [m 2 ] x Intensidad [m/h] x Factor de Impermeabi lidad
3600
Q=
100 x 75 x 0.05 x 0.9
= 0.09375 [m 3 / s]
3600
a=
d=
π d2
4
;
Q=
v π d2
4
4Q
4 x 0.09375
=
= 0.236 [m] = 236 [mm]
vπ
0.8 x 3.142
Diámetro más aproximado de tubería = 10”
189
Capítulo VIII Captación y Eliminación de Aguas Pluviales
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Fig. 8.9 Azotea.
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Fig. 8.10 Salida de una azotea.
190
Capítulo VIII Captación y Eliminación de Aguas Pluviales
Fuente: PLOMERÍA “F. HALL”, 1998
Fig. 8.11 Drenaje de estacionamientos y terrenos de juego.
191
Capítulo IX Conexiones Domiciliarias de Alcantarillado y Accesorios
IX
Conexiones domiciliarias de
alcantarillado y accesorios
Hay tres alternativas que se pueden considerar según el Reglamento Técnico de Diseño para
Conexiones Domiciliarias (del cual se ha extraído todos los gráficos de este capítulo), que deberán
realizarse bajo control municipal:
9.1 Alternativa “A”
Es el caso más común en nuestro medio, en el cual el colector público es existente y se procede a
efectuar una conexión de la última cámara de inspección del inmueble con la tubería de servicio
público, a través de la acometida que tiene un alineamiento con una deflexión de 45° con la línea
de la edificación. Para éste efecto se realiza una perforación de diámetro similar al tubo de la
acometida y, luego se procede a la unión de ambas tuberías, en forma cuidadosa, empleando para
ello mortero de cemento.
Esta alternativa que prácticamente resulta en una unión tubo a tubo, tiene el inconveniente que
requiere un excesivo cuidado, además afecta la sección hidráulica del tubo, ya que su ejecución
casi siempre presenta dificultades por las rebabas (resalto formado por la materia sobrante en los
bordes) que se producen en la unión y que pueden originar un taponamiento del colector público,
especialmente si éste es de diámetro mínimo de 6".
En todos los casos es recomendable efectuar esta unión con un accesorio o codo, efectuando la
perforación en la clave del tubo, garantizando, de esta manera, la entrada de las aguas residuales
domiciliarias por la parte superior y manteniendo invariable la sección hidráulica.
9.2 Alternativa “B”
Su utilización es práctica cuando el colector público será recién construido y la urbanización tiene
definidos los frentes de los lotes de terreno. En este caso es factible prever la instalación, en el
colector público de un ramal en "Y", cuyo diámetro de derivación sea igual al de la tubería
domiciliaria para luego ser extendido hasta la cámara de salida de la edificación. Tiene el
inconveniente de que muchas veces, la prolongación del ramal de conexión no coincide con la
dirección requerida por la última cámara domiciliaria por lo que se debe modificar y/o forzar su
dirección. Por lo tanto, en caso de adoptar esta alternativa, es recomendable complementar la
conexión ejecutando la acometida y la cámara de salida de la edificación.
9.3 Alternativa “C”
Presenta una nueva modalidad mediante el uso de CONECTORES, con los cuales se pretende
simplificar y garantizar la ejecución de las conexiones domiciliarias con el cuidado necesario que
requiere la red pública cuyo control de calidad pasó por diversas pruebas. Para este efecto, se
193
Capítulo IX Conexiones Domiciliarias de Alcantarillado y Accesorios
hace uso de una pieza adicional prefabricada ramal o dado conector (Selín) que se coloca en
forma lateral o en la clave del colector público.
La conexión en esta alternativa puede ser efectuada en ramal a 45° o en forma perpendicular al
colector público.
Esta alternativa elimina la posibilidad de formación de rebabas o resaltos dentro del colector
público, y además se mantiene intacta la sección hidráulica de escurrimiento del colector.
Por otra parte, esta alternativa permite ejecutar con un solo conector, hasta 3 conexiones
domiciliarias.
L
max 0.60
LÍMITE DE PROPIEDAD
EJE DE LA VÍA
Pte.
Pte.
ACERA
DIST. AGUA POTABLE
L/3
DIST. AGUA POTABLE
LÍMITE DE PROPIEDAD
L/2
1.30
CUNETA PARA
DESAGÜE
PLUVIAL
ACERA
max .80
h min 1.50m
CÁMARA DE INSPECCIÓN
CÁMARA DE INSPECCIÓN
COLECTOR DE AGUAS SERVIDAS
COLECTOR
LÍMITE DE PROPIEDAD
CONEXIÓNDOMICILIARIA
ACOMETIDA
ACOMETIDA
SISTEMA ORTOGONAL
194
LÍMITE DE PROPIEDAD
Capítulo IX Conexiones Domiciliarias de Alcantarillado y Accesorios
COLECTOR
DETALLE CONEXIÓN DOMICILIARIA
IDA
ET
M
O
AC
ACOMETIDA
AC
OM
ETI
DA
SELIN
SELIN
COLECTOR PÚBLICO
SISTEMA RADIAL
2.00
0.60
LÍNEA MUNICIPAL
3.50
0.20
0.90
Vce H
SECCIÓN TIPO
TSC 4" PDTE 2%
1.00
A
45,00°
B
COLECTOR
TSC 8"
PDTE 3%
PLANTA
1.00
ARGAMASA
45,00°
PDTE 2%
LIGACIÓN 4"
ARGAMASA
DETALLE A
PDTE 3%
DETALLE B
195
Capítulo IX Conexiones Domiciliarias de Alcantarillado y Accesorios
TIERRA CERNIDA
COLECTOR
0.40
PDTE 2%
ARGAMASA
GRAVILLA
0.05
DETALLE B
CONEXIÓN DOMICILIARIA CASO A
ACERA
CALZADA
PD
TE
MÍN
Ø0
IMA
.10
2%
PROF. MÍNIMA
0.80
H MAX 2.00
RAMAL "Ye"
CORTE A-A
COLECTOR
PD
TE
MÍN
Ø0
IMA
.10
2%
PLANTA
RAMAL "Ye"
A
A
COLECTOR
PARA COLECTOR Ø MAX. 0.45
196
Capítulo IX Conexiones Domiciliarias de Alcantarillado y Accesorios
CONEXIÓN DOMICILIARIA CASO B
ACERA
CALZADA
PROF. MÍNIMA
0.80
CODO 45°
PDTE MÍNIMA 2%
DE LA TANQUILLA DE
EMPOTRAMIENTO
H MAX 2.00
RAMAL "Ye"
Ø 0.10
45°
CORTE A-A
COLECTOR
CODO 45°
PDTE MÍNIMA 2%
DE LA TANQUILLA DE
EMPOTRAMIENTO
Ø 0.10
PLANTA
RAMAL "Ye"
A
A
COLECTOR
PARA COLECTOR Ø MAX. 0.45
CONEXIÓN DOMICILIARIA CASO C
ACERA
CALZADA
PROFUNDIDAD MÍNIMA 0.60
CODO 90°
0.10
DE LA TANQUILLA DE
EMPOTRAMIENTO
PDTE MÍNIMA 2%
JUNTAS CON ANILLO
DE GOMA O SIMILAR
0.10
CONCRETO
h< 4.00
JUNTAS CON ANILLO
DE GOMA O SIMILAR
C
B
CODO 45°
RAMAL "Ye"
45°
COLECTOR
C
CORTE B-B
CORTE C-C
B
197
Capítulo IX Conexiones Domiciliarias de Alcantarillado y Accesorios
EMPOTRAMIENTO CASO D
CALZADA
ACERA
E
CODO 90°
PROFUNDIDAD
MÍNIMA 0.60
D
DE LA TANQUILLA DE
EMPOTRAMIENTO
PDTE MÍNIMA 2%
0.10
JUNTAS CON ANILLO
DE GOMA O SIMILAR
0.10
CONCRETO "B"
0.10
0.10
h>4.00
CONCRETO "B"
RAMAL "Te"
0.10
0.10
COLECTOR
COLECTOR
CORTE D-D
E
CORTE E-E
D
CONECTOR LATERAL PARA PROFUNDIDADES MENORES A 1.20 m
ABERTURA PARA CONEXIÓN
CONECTOR
COLECTOR
198
Capítulo IX Conexiones Domiciliarias de Alcantarillado y Accesorios
DADO SELIN BASE
VISTA TRANSVERSAL
VISTA LONGITUDINAL VERTICAL
30
30
4.5
16
16
24.5
10
7.5
20
8.5
8.5
5
20
5
VISTA LONGITUDINAL HORIZONTAL
3.5
1
3
11.5
DADO SELIN Ø 6"
hormigón 1:6
volumen neto : 6.5 lts
10.5
15
1
7.5
30
3
3.5
5
20
5
DADO CONECTOR
CORTE A-A
4.5 3
15
CORTE B-B
4.5 3
3 4.5
4
2
30
15
3 4.5
1
5
10
30
1
6
4
4
5
15
2.5
2.5
5
5
CORTE C-C
30
4
2
1
30
15
7.5
2.5
15
2.5
5
NOTA.- TODAS LAS MEDIDAS
ESTAN EN CENTÍMETROS
10
1
2
4
20
10
199
Capítulo IX Conexiones Domiciliarias de Alcantarillado y Accesorios
CONEXIÓN DOMICILIARIA CON DADO SELIN
DADO SELIN
AGUAS SERVIDAS
44.5
DADO
SELIN
AGUAS SERVIDAS
14.5
Altura de la clave
del colector
SELIN BASE
Ø 8"
COLECTOR PÚBLICO
RAMAL
TE
CODO 45°
CODO 90°
COLECTOR
PÚBLICO
COLECTOR
PÚBLICO
COLECTOR
PÚBLICO
200
Capítulo IX Conexiones Domiciliarias de Alcantarillado y Accesorios
CONEXIÓN DOMICILIARIA
201
Capítulo IX Conexiones Domiciliarias de Alcantarillado y Accesorios
9.4 Cámaras de inspección
Según el Reglamento Nacional de Instalaciones Sanitarias Domiciliarias las cámaras de inspección
deberán ser impermeables a los líquidos y gases y se construirán con materiales autorizados de
acuerdo a las dimensiones y especificaciones que se fija en el Reglamento.
Las dimensiones mínimas de las cámaras de inspección en relación con su profundidad serán las
indicadas a continuación:
Tabla 9.1
PROFUNDIDAD
[m]
LARGO
[m]
ANCHO
[m]
Hasta
1.00
De 1.00 a 2.00
Mayores de 2.00
(cilíndrica)
0.60
1.00
1.20
0.60
0.60
0.60
DIMENSIÓN
DE
TAPAS/[m]
0.70 x 0.70
0.70 x 0.70
0.70 x 0.70
(circular)
Fuente: REGLAMENTO NACIONAL DE I.S.D., 1994
Las cámaras de 2.00 o más metros de profundidad se construirán en sección circular de 1.20 m de
diámetro con un cono de reducción que termine en una boca de 0.60 m de diámetro.
En las cámaras de profundidad superior a un metro, se deberán colocar escalones o peldaños de
fierro de diámetros 5/8" (16 mm) ó 3/4 (19 mm) a 3 cm de espaciamiento y en posiciones
convenientes para permitir un fácil descenso.
La base de la cámara debajo del radier, deberá tener por lo menos un espesor de 15 cm si se hace
de hormigón, de dos hileras de ladrillos gambote o similar, cuando se ejecute de mampostería de
ladrillo, debiendo sobresalir horizontalmente 15 cm de los muros de la cámara, como mínimo. El
mortero de la base deberá tener una dosificación entre 1:3 y 1:4.
Tabla 9.2 NÚMEROS DE UNIDADES DE DESCARGA QUE PUEDE SER CONECTADO A LOS
COLECTORES DEL EDIFICIO.
PENDIENTES
Ø DE LA TUBERÍA
[in]
1%
2%
3%
2
2½
3
4
6
8
10
12
20
180
700
1600
2900
2600
21
24
27
216
840
1920
3500
5600
26
31
36
250
1000
2300
4200
6700
Fuente: REGLAMENTO NACIONAL DE I.S.D., 1994
La banqueta del fondo de la cámara, deberá tener una inclinación hacia la canaleta principal, de
tres por uno de altura (33%).
Las canaletas tendrán un ancho igual al diámetro de sus respectivas tuberías.
Las paredes de las cámaras tendrán un espesor que resista las cargas y presiones exteriores con
un margen de seguridad.
En casos especiales de profundidades mayores a 3 m , o de terrenos de poca resistencia, deberán
presentarse cálculos que justifiquen su espesor.
202
Capítulo IX Conexiones Domiciliarias de Alcantarillado y Accesorios
9.5 Tapas de cámaras de inspección
Las tapas deberán ser un cierre hermético a prueba de presión de humo y serán de fierro fundido,
de hormigón armado, de hormigón vibrado o de otro material aceptado por la Entidad Competente,
debiendo tener la resistencia necesaria, según la ubicación de las cámaras.
Las tapas irán colocadas en marcos o anillos de hormigón armado o de fierro, empotrados en la
mampostería de la cámara, cuando las cargas que deberán soportar, lo hicieran necesario.
Se recomienda que las mezclas para las cámaras de inspección, tuberías deberán cumplir con la
Norma Boliviana, además de utilizar un aditivo impermeabilizante.
CORTE TÍPICO A-A
IMPERMEBILIZACIÓN
0.05
0.10
A
CANAL
A
P= 3%
P= 3%
CANAL
P= 3%
0.60 min
P= 3%
0.10
0.10
0.10
0.60
0.10
0.10
0.60
0.10
0.10
3%
0.10
P=
P= 3%
P= 3%
CANAL
P= 3%
CANAL
0.60
0.60
0.60
P=
P= 3%
3%
0.10
0.10
0.10
0.60
0.10
0.10
0.10
0.10
P= 3%
CANAL
P= 3%
P=
0.10
0.10
3%
0.60
P=
L
NA
CA
0.60
P= 3%
0.10
0.60
3%
P=
0.10
0.60
0.10
0.10
3%
0.60
3%
P=
0.10
CÁMARAS DE INSPECCIÓN
203
Capítulo IX Conexiones Domiciliarias de Alcantarillado y Accesorios
PLANILLAS DE CÁLCULO PARA ALCANTARILLADO SANITARIO
TRAMO [1]
Es el tramo comprendido entre las cámaras X y XX.
UNIDADES DE DESCARGA EN EL TRAMO [2]
De la planilla de cálculo de bajantes sanitarias.
UNIDADES DE DESCARGA ACUMULADO [3]
Es la suma del numeral [2] mas la unidad acumulada de la anterior fila.
DIÁMETRO [4]
En estas casillas introducir el dato de acuerdo a las respectivas unidades de descarga el diámetro
según la tabla 9.2.
PENDIENTE [5]
También estas casillas dependen la tabla 9.2.
OBSERVACIONES [6]
Se anotará la observación que se tenga.
NOTA: La distancia entre cámaras no debe exceder de 15 m para pendientes menores al 2% y de
30 m para pendientes mayores.
Su 1
h = 0.30 m
Su 5
h = 0.30 m
CR 1
pte = 3.90 %
L = 7.40 m
TCP Ø 4"
L = 5.10 m
L = 8.40 m
CR 2
TCP Ø 4"
Su 4
h = 0.30 m
pte = 3.60 %
PØ
TC
4"
0%
5.5
=1
pte m
0
4"
4.5
Ø
=
P
L
TC
TCP Ø 4"
pte = 6.80 %
TANQUE
CISTERNA
CR 3
PØ
TC
4"
pte
%
.60
=4
L
m
.50
=6
CI - I
CI - III
h = 0.60 m
h = 1.30 m
TCS Ø 4"
h = 1.50 m
pte = 6.80 %
L = 7.50 m
L = 7.50 m
pte = 2.70 %
pte = 2.70 %
TCP Ø 4"
TCS Ø 4"
4"
Ø
4"
TC
S
Ø
TCP Ø 4"
CI - IV
TC
PØ
4"
4.1
0m
CR 8
CR 7
TC
P
Su 2
h = 1.50 m
CR 6
4"
TCS
Ø
4"
CR 5
TCP
Ø
L = 8.00 m
pte = 2.50 %
L=
pte = 2.50 %
TCS Ø 4"
TCP Ø 4"
L = 8.00 m
CR 4
pte = 6.80 %
TCP Ø 4"
L = 10.30 m
pte = 2.50 %
L = 8.00 m
Su 3
h = 0.30 m
L = 10.30 m
CI - II
6"
TC
PØ
TC
SØ
6"
h = 0.80 m
204
Capítulo IX Conexiones Domiciliarias de Alcantarillado y Accesorios
PLANILLA DE CÁLCULO PARA ALCANTARILLADO SANITARIO
TRAMO
[1]
DE CÁMARA
A CÁMARA
UD
TRAMO
[2]
UD
ACUMULADO
[3]
Ø
[4]
mm
in
PENDIENTE
(%)
[5]
CI - I
CI- II
76
76
100
4
2.70
CI - II
CI- IV
60
136
100
4
6.80
CI - III
CI – IV
60
60
100
4
2.50
OBSERVACIONES
[6]
205
Capítulo X Instalaciones de Gas
X
Instalaciones de gas
Al petróleo gaseoso se le llama "gas natural" y está formado por los hidrocarburos más ligeros, los
cuales permanecen en estado gaseoso en sus condiciones de ocurrencia, o se convierten en
gaseosos al llegar a la superficie. El gas está formado por metano, etano, propano y butano, de los
cuales el primero constituye el 90% o más del total. El gas se presenta normalmente abajo de la
superficie, aunque, al igual que el petróleo crudo, escapa en ocasiones hasta la superficie y se
mezcla con la atmósfera.
Las reservas naturales de gas descubiertas en nuestro país alcanzan a 52 trillones de pies
cúbicos, la segunda más importante de Sudamérica y superior a la que tienen en conjunto
Argentina, Brasil, Chile y Perú. Las reservas probadas alcanzan 27 trillones de pies cúbicos y las
probables a 25 trillones. Las reservas probadas de Venezuela son de 147 trillones, de Argentina 27
trillones, de Brasil 8 trillones y de Perú 13 trillones, según datos de principios del 2002 de
Internacional Energy.
Los principales campos de gas son: San Alberto, San Antonio, Margarita, Itau.
La industrialización?, la exportación?. Esto tendrá que ser analizado por todos los bolivianos con
amplio sentimiento nacionalista, pero el enorme potencial que tiene el GN para producir productos
de valor agregado (fierro y acero, fertilizantes, plásticos base, diesel, gasolina y energía eléctrica)
es un enorme paso al desarrollo de nuestro país convirtiéndolo en el corazón energético
Sudamericano, pero esto se quiere truncar por presiones de las transnacionales.
10.1 Prolongación domiciliaria
La prolongación domiciliaria consiste en una cañería que debe salir perpendicularmente a la línea
principal con una pendiente mínima hacia la misma del 1% sobresaliendo 0.20 m, hasta los
medidores de consumo.
La profundidad a que debe quedar con respecto al nivel definitivo del cordón vereda se adecua a
los requisitos de establecidos por la característica de la red de distribución, estableciéndose como
mínimo una profundidad de 0.20m.
De acuerdo a la presión de la red de suministro la prolongación domiciliaria puede ser:
• Prolongación de baja presión
• Prolongación de media tensión
La prolongación domiciliaria de media tensión requiere la instalación de un regulador de presión
domiciliario cuya misión es la de reducir y regular la presión de consumo de los elementos de la
instalación que están diseñados para operar a con baja presión por ello la prolongación en estos
casos se compone de dos partes:
•
Tramo conexión de la red al regulador en media presión ubicado en la línea principal, en
205
Capítulo X Instalaciones de Gas
un trayecto que debe ser el mas corto posible.
•
Tramo del regulador al medidor en baja presión.
Dichos reguladores son del tipo a diafragma, siendo el gas a media presión regulado por una
válvula de admisión, que está vinculado por una parte a un diafragma flexible de goma sintética
resistente a la acción de los hidrocarburos y por otra a un resorte, de manera que sobre una de las
caras actúa la presión del gas y sobre la otra la del resorte, cuya presión puede regularse mediante
un tornillo ubicado en la parte superior del aparato.
Se efectúa la regulación de modo que cuando no hay consumo de los artefactos que constituyen la
instalación interna la válvula de admisión del gas a media presión permanezca cerrada como se
indica en el esquema elemental de la figura 10.1 (superior).
Al abrir la llave de gas de algún artefacto de la instalación se produce una disminución de la
presión o depresión en el sistema que provoca una deformación del diafragma a por efecto de la
presión del resorte y este efecto provoca mediante una palanca de vinculación la apertura de la
válvula de admisión según se detalla en la figura 10.1 (inferior).
Fuente: INST. DE GAS “PEDRO QUADRI”, 1999
Fig. 10.1 Válvula de regulación a diafragma. Posición cerrada (superior); posición abierta
regulando (inferior).
Cuando el gas de la red de media presión penetra en el regulador, ejerce una presión sobre el
diafragma contraponiéndose a la acción del resorte, por lo que la válvula tiende a cerrarse en la
medida que sea necesario para pasar el valor adecuado para el consumo de gas que se requiere.
De esa manera, la función del regulador es la de actuar como fuelle para permitir reducir la presión
de entrada y además mantenerla constante ante cualquier variación de las necesidades del
consumo.
El valor de dicha presión regulada, se establece en función de las necesidades de la instalación,
que es la requerida por los artefactos domiciliarios, cuyo valor, como ya se ha indicado es de 160 a
200 mmca. Para una mejor regulación suelen emplearse reguladores de dos etapas.
206
Capítulo X Instalaciones de Gas
10.1.1 Característica de las prolongaciones domiciliarias
Se puede ejecutar en caño de hierro con o sin costura con protección anticorrosiva normalmente
con revestimiento de cobertura epoxi o polietileno extruido.
Actualmente se exige cuando se coloca el nicho o gabinete al frente del edificio el empleo de caños
de polietileno (amarillo) en diámetros de 25 y de 32 mm, lo que permite una simplificación en el
montaje, evitando la propagación de corrientes parásitas por lo que en estos caso no es necesario
colocar cuplas aislantes como es el caso de las prolongaciones construidas en hierro.
Fuente: INST. DE GAS “PEDRO QUADRI” , 1999
Fig. 10.2 Detalle de prolongación con caño de polietileno.
Estos caños deben contar con protección mecánica exterior por razones de seguridad que consiste
en una camisa de vaina exterior de PVC, colocándose en el gabinete un accesorio de transición de
polietileno de 25 o 32 mm a acero de 3/4" y 1" respectivamente para vinculación de acuerdo a los
detalles que se indican en las figuras 10.2 y 10.3.
En caso de conexiones a profundidades menores de 55 cm deben protegerse mecánicamente en
la acera el caño con ladrillos colocados longitudinalmente enteros y contiguos con una malla o
elemento de advertencia, para mayor seguridad.
La conexión no debe enfrentar columnas, árboles, etc. debiendo quedar expedito el extremo del
caño de conexión con otras instalaciones y no estar ubicada debajo de conexiones de agua,
electricidad, albañales, etc.
Dentro del gabinete se instala una válvula precintada de cierre esférica de accionamiento rápido
aprobada por la Compañía Distribuidora, que se debe colocar a la entrada a fin de que por alguna
emergencia la instalación interna pueda desvincularse de la red desde el exterior del edificio. Está
válvula debe quedar rígidamente vinculada al gabinete por medio de un dispositivo adecuado que
impida la transmisión de esfuerzos mecánicos a la tubería de polietileno.
207
Capítulo X Instalaciones de Gas
Para prolongaciones de mas de 32 mm se coloca la llave en la vereda para cierre como se indica
en la figura 10.4, que es el caso de edificios de envergadura.
Fuente: INST. DE GAS “PEDRO QUADRI” , 1999
Fig. 10.3 Esquema de montaje de prolongación con caño plástico de polietileno.
Fuente: INST. DE GAS “PEDRO QUADRI” , 1999
Fig. 10.4 Llave en caja de vereda.
10.1.2 Prolongaciones con medidores al frente del edifico
Cuando se trata de viviendas individuales, los medidores se colocan al frente del edificio y los
nichos deben ajustarse a ciertas condiciones para el adecuado montaje de los medidores
debiéndose ejecutar de modo de poder ejecutar posteriormente el montaje de los medidores por la
compañía distribuidora sin dificultad.
En la figura 10.5 se indica las características de instalación del medidor para prolongación
208
Capítulo X Instalaciones de Gas
domiciliaría con caño de hierro negro para redes de distribución en baja presión y en la figura 10.6
en el caso de que se contemple la posibilidad de futuras ampliaciones.
Fuente: INST. DE GAS “PEDRO QUADRI” , 1999
Fig. 10.5 Gabinete con medidor individual de baja presión, al frente del edificio.
En el caso de acometida de caño de polietileno deberá efectuarse de acuerdo a los detalles
indicados en las figuras 10.2 y 10.3 anteriores, no siendo necesario la cupla o brida aislante y a
partir de la llave de cierre las cañerías son de hierro galvanizado.
Se observa en la figura la instalación de un sifón con tapón de drenaje para vincular con la cañería
interna del edificio, con una capacidad mínima de 300 cm3 cuyas características se detalla
posteriormente en la tabla 10.1.
Actualmente el caso mas común es la distribución en gas en redes de gas en media presión, por lo
que en el nicho debe instalarse un regulador de presión domiciliario aprobado por la compañía
distribuidora.
En la figura 10.6 se indican las característica de montaje de los nichos para conexión de media
presión con cano de polietileno, donde no es necesario la instalación del sifón.
10.1.3 Prolongaciones con medidores al interior del edificio
Para prolongaciones de cañerías de diámetro hasta 32 mm inclusive en suministro a baja presión,
con medidores en el interior de los edificios se debe colocar un nicho en el frente de 25 x 35 cm de
altura y 25 cm de profundidad, provista de ventilación en chapa de hierro N° 20 con llave de tubo
para acceso donde se vincula la cañería de polietileno con el interior.
209
Capítulo X Instalaciones de Gas
En dicho gabinete se instala una llave de corte para precintar, y desde allí se distribuye con cañería
de hierro negro soldado por el interior del edificio, con protección generalmente de epoxi hasta los
medidores.
En el caso de prolongación de media presión en el nicho se coloca una llave precintada esférica y
además, se instala el regulador de presión, de acuerdo al caudal de gas a suministrar.
En la en la figura 10.6 (derecha), se indica el montaje de un gabinete con un regulador de media
presión sobre línea municipal apto para 2 medidores, uno de los cuales puede instalarse en el
mismo gabinete, con acometida de polietileno, de 45 x 65 cm de altura.
La puerta de los nichos deben contar con una llave de cuadro y disponer de abertura inferior y
superior de 10 cm2 de sección cada una para ventilación, y construida con chapa de hierro de
espesor no menor de 1.27 mm (N° 18).
Fuente: INST. DE GAS “PEDRO QUADRI”, 1999
Fig. 10.6 Gabinete con medidor, red de media presión con regulador y prolongación de polietileno
al frente del edificio (previsto para dos medidores en la figura derecha).
En la en la figura 10.7 se indica el montaje de un gabinete con un regulador de media presión
sobre línea municipal apto para 5 medidores con acometida de polietileno de 40 x 50 cm de altura.
En la figura 10.8 se consigna un detalle de una planta reguladora con dos reguladores sobre el
frente del edificio.
En la figura 10.9 (izquierda) se muestra la conexión a un gabinete en el interior del edificio en
caso de prolongación con cañería de hierro de baja presión, para el caso de prolongaciones de
mas de 32 mm donde como la llave de corte se ubica en la vereda, no es necesario el gabinete
sobre la línea municipal, donde se ha previsto un "T" para abastecer un futuro aumento de
consumo futuro; en el esquema de la figura 10.9 (derecha) se indica una variante en caso de no
preveerse ampliaciones.
Cuando se desplazan por el interior de los edificios, las cañerías de la prolongación son de hierro
con protección epoxi, no debiendo pasar por pasillos de entrada, circulaciones, etc., instalándose
bajo tierra, en sótanos o embutidos en las paredes. No se admite el tendido de cañerías por
dormitorios o ambientes habitables, por razones de seguridad.
En caso de pasar las cañerías por locales de negocios, cocinas, etc. cuando resulta inevitable
efectuaría por insalvables razones constructivas la prolongación debe efectuarse encamisada o se
210
Capítulo X Instalaciones de Gas
aloja en una cámara de ladrillos revocada interiormente y ventilada en ambos extremos de acuerdo
a lo indicado en la figura 10.10.
Cuando la prolongación se efectúa en sótanos y locales sin acceso directo desde el exterior o que
no permitan su visualización, debe ser revestida y embutida en todos los casos.
Cuando pasa por jardines, parques, etc., deben instalarse a una profundidad mínima de 0.30 m
con respecto al terreno natural con protección mecánica de encamisado o ladrillos.
Fuente: INST. DE GAS “PEDRO QUADRI”, 1999
Fig. 10.7 Montaje de regulador al frente del edificio Fig. 10.8 Montaje de planta de regulación
apto para 5 medidores.
doble al frente del edificio.
Fuente: INST. DE GAS “PEDRO QUADRI” , 1999
Fig. 10.9 Prolongación de mas de 0.032 mm. En el interior del edificio para futura ampliación
(figura derecha), variante ubicación de llave candado sin aplicación (figura izquierda).
211
Capítulo X Instalaciones de Gas
Fuente: INST. DE GAS “PEDRO QUADRI”, 1999
Fig. 10.10 Detalle de protección prolongación en cámara de ladrillos.
10.1.4 Prolongaciones para baterías de medidores domésticos
Las baterías de medidores se ejecutan con cañerías verticales denominadas montantes y
horizontales, denominadas colectores o barrales, que son las prolongaciones que abastecen a los
medidores instalados de acuerdo al esquema de la figura 10.11.
Fuente: INST. DE GAS “PEDRO QUADRI” , 1999
Fig. 10.11 Baterías de medidores. Montante ascendente.
Pueden ser de hierro negro, con tomas soldadas de 0.019 m de diámetro y 50 mm de longitud y
una separación entre sí de 385 mm. La separación de filas para montante ascendente, como
mínimo, se establece en 550 mm no debiéndose colocar mas de cuatro para facilitar la lectura. La
separación de la pared de las barras de lectura no debe ser mayor de 220 mm.
En el caso de montantes descendentes a baja presión, según se indica en la figura 10.12, se
212
Capítulo X Instalaciones de Gas
instala un sifón del mismo diámetro del montante, con una longitud mínima de 400 mm, con llave
tipo candado en su extremo y tapón roscado de bronce de 13 mm de diámetro para su desagüe.
Fuente: INST. DE GAS “PEDRO QUADRI” , 1999
Fig. 10.12 Baterías de medidores. Montante descendente.
Como se observa en la figura 10.12, al primer barral se le debe elevar 200 mm, para evitar que los
medidores de esa fila se llenen de agua, en caso que se colme el sifón.
Los montantes y barrales de hierro negro deben unirse el montante mediante roscado o soldado,
siendo protegidos con dos manos de pintura anticorrosiva, al cromato de zinc, debido a que los
mismos no se empotran en la mampostería.
Los barrales deben fijarse con grapa cada 1.50 m, con un mínimo de 2 grapas para longitudes
inferiores, las que se aíslan del caño con 2 medias cañas de material aislante (micarta) con el fin
de prevenir contra la corrosión, como se verá posteriormente.
En el barral y en correspondencia con cada toma se marca el número o letra que identifica a cada
piso o departamento.
10.2 Medidores de gas
La necesidad de facturación de los consumos ha promovido el desarrollo de artefactos de
medición, que se instalan de acuerdo a normas establecidas.
La selección del instrumento de medición queda condicionado a la variable del consumo, su
magnitud y las condiciones de presión regulada.
213
Capítulo X Instalaciones de Gas
Se define al medidor como el instrumento destinado a registrar el volumen de gas que consumen
los artefactos de una instalación.
Básicamente se utilizan los medidores, según se detalla en la figura 10.13 que se aplican para
pequeños caudales y bajas presiones.
Fuente: INST. DE GAS “PEDRO QUADRI” , 1999
Fig. 10.13 Medidor de gas.
Hasta que en nuestro país no haya una norma sobre instalaciones de gas se establece las
características que deben cumplir los medidores de gas para uso doméstico, para caudales hasta 9
m3/h.
Los mismos son del tipo a diafragma, consistente en un dispositivo que mide el volumen de gas
que pasa a través del medidor, por medio de diafragmas flexibles, los cuales son alternativamente
desplazados por el flujo de gas circulante.
El aparato contiene un mecanismo integrador compuesto por un dispositivo indicador con visor,
para una lectura adecuada.
Se deben ubicar sobre la línea municipal, salvo excepciones debidamente justificadas, como el
caso de baterías de medidores.
El medidor se aloja en nichos, destinados a él en forma exclusiva, construidos en material
incombustible, provisto de puerta construida de chapa de hierro de 1.27 mm (N° 18) de espesor,
con llave de cuadro. Debe ser debidamente ventilado y aislado de instalaciones eléctricas e
inflamables por razones de seguridad.
Los nichos deben estar alojados 0.50 m como mínimo de toda instalación eléctrica que entrañe
riesgo de chispas, por ejemplo tablero, medidor, etc.
Puede reducirse esa distancia a 0.30 m en el caso en que el nicho disponga de ventilación al
exterior o esté ubicado en un espacio exterior.
En las figura 10.14 se indica dicha instalación.
Las dimensiones de los nichos para medidores a baja o media presión son consignadas en la tabla
10.1.
214
Capítulo X Instalaciones de Gas
TABLA 10.1 DIMENSIONES PARA NICHOS HASTA 10 m3/h.
PRESIÓN DE LA
PARED
ALTO
[m]
ANCHO
[m]
PROF.
[m]
BAJA
BAJA
En zonas previstas
para futura conexión
a media presión.
MEDIA
MEDIA
Vivienda unifamiliar
sin posibilidad de
añadir otro medidor,
regulador conectado
con flexible.
0.60
0.40
0.30
0.65
0.45
0.30
0.65
0.45
0.30
0.50
0.40
0.30
Llave de paso
0.50
0.40
0.25
Unicamente llave de
paso esférica.
OBSERVACIONES
Fuente: INST. DE GAS “PEDRO QUADRI” , 1999
10.2.1 Ventilación de los nichos
La ventilación de los nichos para medidores individuales se efectúa de la siguiente manera:
MEDIDORES INDIVIDUALES HASTA UN CONSUMO DE 10 m3/h
Se consideran dos casos:
•
Espacios abiertos como ser jardín, paso o corredor abierto, frente del edificio, zaguán a patio
abierto, etc., por medio de orificios o aberturas en la parte superior o inferior de las puertas.
Sección mínima 10 cm2 c/u.
•
En lugar cerrado mediante conducto al exterior de sección de 1.5 veces el diámetro de la
prolongación domiciliaria (mínimo 0.038 m). Ver figura 10.14 (derecha).
Fuente: INST. DE GAS “PEDRO QUADRI” , 1999
Fig. 10.14 Distancia del nicho del medidor a instalación eléctrica, en la figura derecha con
ventilación.
MEDIDORES INDIVIDUALES
REGULADORES
PARA
CONSUMOS
MAYORES
DE
150
cm2
O
CON
215
Capítulo X Instalaciones de Gas
La puerta del nicho debe tener aberturas con una sección mínima de 150 cm2 para cada una.
10.2.2 Batería para medidores (de hasta 10 m3/h)
BATERÍA PARA MEDIDORES EN PATIO ABIERTO
Las baterías de medidores pueden instalarse en patios abiertos, alojándose en un armario o
compartimiento con puertas de material incombustible.
Dicho armario debe contar con ventilación en la parte superior, de 1.5 veces el diámetro de la
prolongación domiciliaria, con un diámetro mínimo de 0.10 m o sección equivalente y aberturas de
entrada de aire en la parte inferior de igual sección.
Al frente de la puerta del armario debe quedar un espacio libre mínimo de 0.60 m, tal como se
observa en la figura 10.15.
La profundidad mínima del armario debe ser de 0.45 m.
El patio debe tener acceso directo desde la circulación de entrada del edificio, no debiendo
pertenecer a ningún local o departamento.
Fuente: INST. DE GAS “PEDRO QUADRI” , 1999
Fig. 10.15 Armario de medidores.
COMPARTIMIENTO O LOCALES PARA MEDIDORES
Cuando se instalen medidores en baterías en locales o compartimientos éstos deben ser
exclusivos, de acuerdo a las figuras 10.16 y 10.17.
Debe ser perfectamente terminado con revoque, pintura, etc. y estar aislado de instalaciones
eléctricas o térmicas inflamables.
Dicho compartimento puede ubicarse en patios de aire y luz, bajo escaleras o sótanos, debiendo
en todo momento ser accesible en forma directa desde el exterior, desde la entrada del edificio a
través de circulaciones comunes.
La puerta del local y el marco debe ser de material incombustible de un ancho mínimo de 0.80 m,
contando con una abertura en la parte inferior para ventilación, de una sección equivalente a la
salida de ventilación propia del local. Esta salida de ventilación debe comunicar la parte superior
216
Capítulo X Instalaciones de Gas
del compartimiento en forma directa al exterior, mediante un conducto.
Fuente: INST. DE GAS “PEDRO QUADRI” , 1999
Fig. 10.16 Local o compartimiento para medidores.
Fig. 10.17 Montaje de medidores.
Dicho conducto debe tener una sección libre no inferior a 0.001 m2 por cada medidor, con un
mínimo de 0.08 m2 (0.20 x 0.40 m). El extremo del conducto debe quedar, por lo menos, a 2 m de
altura, debiendo contar con sombrerete y tejido metálico u otro medio que impida la entrada de
basura.
La iluminación eléctrica debe efectuarse con artefactos blindados a prueba de explosión, en el
interior del local, e interruptor debidamente aislado en el exterior del mismo.
Si el recinto de medidores comunica en forma directa con locales donde funcionan calderas,
motores, o haya instalados tableros eléctricos, debe interponerse una antecámara, de una
superficie mínima de 1 m2 y un ancho mínimo de 0.80 m, que debe contar con una puerta de
acceso de similares características a la puerta de acceso al recinto de medidores.
En casa de departamento pueden ubicarse los medidores en lugares comunes de los distintos
pisos, de manera que el acceso esté asegurado en todo momento.
Los medidores pueden alojarse en locales le acuerdo a lo señalado precedentemente, o también
en armarios con frente a lugares comunes.
10.3 Cañería interna
Comprende los tramos de cañerías desde el medidor a los artefactos de consumo.
Para la conexión de artefactos no es admitido el uso de caños de goma u otros materiales
similares, por razones de seguridad.
Cuando las cañerías van bajo tierra, se colocan como mínimo a una profundidad de 0.30 m,
pudiendo descansar sobre el terreno cuando el mismo tenga suficiente consistencia. En caso
contrario, deben apoyarse sobre un lecho de ladrillos comunes en todo su recorrido o en su defecto
sobre pilares a una distancia no mayor de 1.50 m entre sí. Deben ser de hierro negro con
217
Capítulo X Instalaciones de Gas
protección.
Cuando se coloquen bajo piso de mosaico, cemento, etc., los caños pueden disponerse en los
contrapisos de los mismos.
En caso de edificios de varios pisos, los caños que no pertenecen a una vivienda, deben recorrer
preferentemente lugares de uso común como palieres, pasillos, etc.
Las cañerías no deben estar expuestas a la humedad por proximidad de caños de agua, albañales
y de todo conductor eléctrico.
Además, no deben pasar dentro de chimeneas y las que corran adosadas a la misma o a las
cañerías de calefacción tienen que tener aislación térmica.
PENDIENTE DE LA CAÑERÍA
En el caso de redes de baja presión, como el gas tiene cierta cantidad de humedad, las cañerías
tienen que tener pendiente para escurrir cualquier condensación que se produzca.
La pendiente mínima debe ser del 1 % dirigida en lo posible hacia el medidor, donde se instala un
sifón.
Cuando la pendiente va hacia los artefactos, se ubica junto a los mismos el sifón correspondiente.
SIFONES EN CAÑERÍAS
Si la pendiente va hacia el medidor, el sifón se instala en la cañería interna a la salida del mismo,
contando con cierre hidráulico en la parte superior y tapón de 13 mm de diámetro para desagüe, tal
cual se indica en la figura 10.17, anterior.
Se establece que para medidores de hasta 10 m3/h, ubicados en nichos individuales, el sifón a
instalar debe tener una capacidad mínima de 300 cm3.
En la tabla 10.2 se consignan la capacidad de los sifones para distintos diámetros y longitudes.
En el caso de sifones instalados junto a artefactos se debe tener las siguientes consideraciones:
•
Se debe colocar sifón junto a los artefactos, cuando la cañería que los alimenta tenga
pendiente hacia ellos, en una longitud mayor de 1.50 m.
•
El sifón debe tener el mismo diámetro del caño, con una longitud mínima de 0.20 m, con tapón
de 13 mm de diámetro.
•
El sifón debe quedar bloqueado con la llave de paso del artefacto, y el tapón de drenaje debe
ser fácilmente accesible, según se observa en la figura 10.18.
•
En el caso de cocinas, el sifón debe poder ser accionado sin necesitar desconectar la misma
para su atención.
•
Se admite, cuando sea necesario, para adoptar la pendiente adecuada, un leve curvado de los
caños. También para eludir algún obstáculo, efectuar desvíos en paredes, desniveles de la
construcción, etc.
•
Sin embargo, no deben ejecutarse las cañerías de modo que formen "U", ya que se puede
acumular agua, originando un cierre hidráulico que impida la circulación del gas.
•
En el caso de gas a media presión, como se distribuye gas seco, no se exige sifón en el
medidor ni en los artefactos, no siendo necesario tampoco adoptar pendiente en las cañerías.
218
Capítulo X Instalaciones de Gas
•
Tampoco es necesario adoptar esas prevenciones en las localidades donde se distribuye gas
seco.
TABLA 10.2 CAPACIDAD DE CAÑOS EN cm3 PARA DISTINTOS DIÁMETROS.
LONGITUD DEL SIFÓN [cm]
Ø DEL
CAÑO
[mm]
5
10
15
20
30
40
50
60
70
80
90
100
13
6.25
12.15
18.75
25.00
37.50
50.00
62.50
75.00
87.50
100.00
112.50
125.00
19
14.15
28.30
42.45
56.60
84.90
113.20
141.50
169.80
198.10
226.40
254.70
283.00
25
25.00
50.00
75.00
100.00
150.00
200.00
250.00
300.00
350.00
400.00
450.00
500.00
32
40.00
80.00
120.00
160.00
240.00
320.00
400.00
480.00
560.00
640.00
720.00
800.00
38
56.50
113.20
169.80
226.40
339.60
452.80
566.00
679.20
792.40
905.60
1018.80 1132.00
51
100.00
200.00
300.00
400.00
600.00
800.00
1000.00 1200.00 1400.00 1600.00 1800.00 2000.00
Fuente: INST. DE GAS “PEDRO QUADRI” , 1999
Fuente: INST. DE GAS “PEDRO QUADRI” , 1999
Fig. 10.18 Forma de ejecución de sifones.
Fig. 10.19 Llave de paso.
SOPORTES DE CAÑERÍAS
Las cañerías deben ir soportadas en partes estables rígidas y seguras del edificio. Si corren
adosadas a mampostería o tabiques de madera, deben ir aseguradas con grapas o atornilladas
con soportes, respectivamente. Si corren sobre techo son apoyadas sobre pilares separados cada
2 m, perfectamente aseguradas.
LLAVES DE PASO
En cada artefacto de consumo se debe colocar una llave de paso de igual diámetro al de la cañería
que lo alimenta, en el mismo local, accesible, a la vista y de fácil accionamiento.
Deben ser de cierre a 1/4 de vuelta con tope, del tipo denominada "macho" que se indica en la
figura 10.19.
Se deben lubricar con grasa adecuada resistente al gas natural. El prensa-estopa de las llaves de
paso debe quedar en tal forma que sea fácil de retirar.
ACCESORIOS
Todas las piezas de conexión deben ser de fundición maleable. Para efectuar los distintos cambios
de dirección se pueden emplear curvas o codos indistintamente.
Todo artefacto después de la llave de paso, debe estar conectado con una unión doble de asiento
cónico, que permita su desvinculación.
219
Capítulo X Instalaciones de Gas
Se exceptúan aquellos casos en que el artefacto cuente ya con conexión formando parte del
mismo.
No deben emplearse uniones dobles en el recorrido de la cañería. Además el asiento debe hallarse
limpio al efectuarse el ajuste no debiéndose utilizar pastas fraguantes.
Las conexiones de caños con sus accesorios, deben efectuarse con roscado cónico, filetes bien
tallados, en número que se indica en la tabla 10.3.
TABLA 10.3 NÚMERO DE FILETES A TALLAR EN TUBERÍAS
DESIGNACIÓN
COMERCIAL [in]
LONGITUD ÚTIL DE
ROSCA MÁXIMA
[mm]
N° DE FILETES A
TALLAR
3/8
1/2
3/4
1
1 1/4
1 1/2
2
11.4
15
16.3
19.1
21.4
21.4
25.7
9
8
9
8
9
9
11
Fuente: INST. DE GAS “PEDRO QUADRI” , 1999
No debe aplicarse cáñamo y/o pintura para conexiones. Se recomienda el uso de pastas sellantes
o la utilización de litargirio (oxido de plomo, fundido y cristalizado) y glicerina.
Se debe aplicar sobre la rosca macho a fin de evitar que penetre en la cañería reduciendo la
sección de pasaje del gas.
Los tapones de toma de sifones de artefactos o cañería interna o conexiones de medidores, deben
ajustarse con cinta de teflón o pasta no fraguante.
10.3.1 Pruebas
Una vez terminados los trabajos de la instalación, deben realizarse las siguientes pruebas:
•
Hermeticidad.
•
Obstrucción.
•
Localización de pérdidas.
HERMETICIDAD
Es un ensayo para comprobar la ausencia de pérdidas en una cañería ó instalación, lo que se
demuestra por el mantenimiento de la presión durante un período determinado, una vez aislada la
fuente de presión.
Para ello deben cerrarse las llaves de paso terminales, abriendo las intermedias si las hubieran,
inyectándose en las cañerías aire a la presión manométrica que corresponda, la cual deberá
mantenerse sin variación durante 15 mm, como mínimo.
Una vez verificada la hermeticidad de la cañería hasta las llaves de paso, se abren éstas y con los
robinetes de los artefactos cerrados se comprueba la hermeticidad de éstos, en la misma forma
que para las cañerías.
220
Capítulo X Instalaciones de Gas
Se establecen las siguientes presiones neumáticas manométricas de prueba:
•
•
Tramos correspondientes a media presión: 4 kg/cm2.
Tramos correspondientes a baja presión: 0.2 kg/cm2
La prueba debe medirse con un manómetro de diámetro de cuadrante de 100 mm, con vidrio
irrompible, hermético al agua y al polvo, de los siguientes rangos:
•
•
0 a 5 kg/cm2 para media presión.
0 a 1 kg/cm2 para bajá presión.
OBSTRUCCIÓN
Terminada la prueba de presión se sacan sucesivamente los tapones y se abren los robinetes de
cada uno de los artefactos, comprobándose por la falta de salida de aire, las obstrucciones que
pudiera haber.
Deben tomarse los recaudos necesarios para asegurar que dentro de la prolongación no quede
ningún tipo de obstrucción, tanto para las instalaciones nuevas como para aquellas que hayan
quedado temporalmente interrumpidas.
LOCALIZACIÓN DE PÉRDIDAS
La misma se realiza empleando agua jabonosa aplicada con pincel sobre la superficie exterior de
los caños, accesorios, llaves y juntas.
No debe usarse llamas para localizar pérdidas en instalaciones de gas, o el llenado con agua u
otro fluido para la detección de aquellas en instalaciones nuevas.
No debe utilizarse igualmente oxígeno o soluciones corrosivas, admitiéndose sólo como excepción
el empleo de agua a presión, para localizar perdidas que no pueden detectarse por los
procedimientos comunes.
10.4 Accesorios, simbología e interpretación de planos
A continuación algunos de los accesorios mas utilizados:
221
Capítulo X Instalaciones de Gas
Fuente: INSTALACIONES “E. HARPER”, 2000
222
Capítulo X Instalaciones de Gas
Fuente:
223
Capítulo X Instalaciones de Gas
Fuente: INSTALACIONES “E. HARPER”, 2000
10.4.1 Válvulas y llaves
Existen distintos tipos de llaves y válvulas usadas en las instalaciones de gas, su uso generalmente
se asocia al tipo de recipiente por utilizar, así por ejemplo: para los cilindros o recipientes portátiles,
se usan válvulas de operación manual de paso para el llenado de los recipientes con gas L.P. y
para suministrar el gas a las instalaciones de servicio. Este tipo de válvulas trae incorporada una
válvula de seguridad, cuya función es proteger a los recipientes en el caso que se presenten
sobrepresiones interiores peligrosas. Estas válvulas, la de paso y la de seguridad, tienen un diseño
que no permite que estén en contacto con el gas líquido y sólo con la zona de vapor, por lo que es
importante que los recipientes portátiles que contienen gas deben estar en posición vertical.
LLAVES DE PASO
A estas llaves, también se les conoce como llaves de corte con maneral de cierre manual, se
instalan para el control de servicio en forma individual en cada aparato o equipo de consumo, o
bien, en ciertas secciones de la instalación.
Fuente: INSTALACIONES “E. HARPER”, 2000
Fig. 10.20 Para instalaciones de gas natural se coloca válvulas de corte en la alimentación (1), y
en la alimentación a algún otro aparato a gas (2); estas válvulas son de seguridad cuando se
detectan fugas o se hacen reparaciones.
224
Capítulo X Instalaciones de Gas
Para la instalación de recipientes portátiles ejemplo un calentador y de algunos aparatos de
consumo también se usan válvulas de compuerta o de globo como los de la figura 10.21.
Fuente: INSTALACIONES “E. HARPER”, 2000
Fig. 10.21 Válvulas de compuerta o de globo.
VÁLVULAS DE SERVICIO PARA RECIPIENTES ESTACIONARIOS
Estas válvulas cumplen la misma función que aquellas usadas en los recipientes o cilindros
portátiles, la válvula de seguridad está interconstruida con la válvula de servicio, pero tiene un área
de descarga mayor que la usada en los tanques o recipientes portátiles, estas válvulas de servicio
se pueden fabricar en cualquiera las formas siguientes:
• Con válvula de máximo llenado.
• Con válvula de seguridad interconstruida.
• Con válvula de máximo llenado y de seguridad en una sola.
Las válvulas de seguridad usadas en los tanques estacionarios deben abrir a una presión
comprendida entre 12.5 y 14 Kg/cm2.
EN LAS INSTALACIONES ASOCIADAS A LOS TANQUES O RECIPIENTES ESTACIONARIOS
En forma independiente de si la aplicación de un recipiente estacionario se hace para una
instalación residencial o para una comercial, se requiere de lo que se conoce como la línea de
llenado al tanque, que es una parte de la instalación que se requiere cuando se abastece gas L.P.
y por su localización no se puede hacer en forma directa con manguera del autotanque de la
compañía distribuidora. Esta línea de llenado debe cumplir con las disposiciones reglamentarias
para obtener la máxima seguridad, que establece que la tubería debe ser de cobre rígido tipo K, las
válvulas de globo especiales para el manejo de gas en estado liquido y para una presión de trabajo
de hasta 28 Kg/cm2, su instalación se debe hacer sobre los muros exteriores a la construcción para
que sea visible, con una altura mínimo de 2.50 m sobre el nivel del suelo y separación mínima de
0.20 m con respecto o tuberías o canalizaciones de las instalaciones eléctricas o fluidos corrosivos.
Cuando el tanque estacionario se encuentra ubicado en un lugar cercano al acceso del autotanque
de la compañía suministradora, no es necesario la línea de llenado.
En la figura 10.22 se puede apreciar claramente un ejemplo de instalaciones asociadas a tanques
con empleo de los accesorios anteriormente descritos.
225
Capítulo X Instalaciones de Gas
Fuente: INSTALACIONES “E. HARPER”, 2000
Fig. 10.22 Elementos de la línea de llenado de tanques estacionarios.
EL MATERIAL PARA LÍNEA DE LLENADO DE LA FIGURA ANTERIOR ES EL SIGUIENTE:
1. Válvula doble check para líquidos (viene integrada al recipiente)
2. Acoplador ACME a Ø19.1 mm.
3. Válvula de globo para líquido (28 kg/cm2).
4. Niple galvanizado cuerda corrida Ø 19.1 x 90°.
5. Codo conector cubre rosca interior Ø19.1 x 90°.
6. Te cobre rosca al centro Ø 19.1 mm.
7. Válvula de servicio con válvula de seguridad, integrada (para recipiente portátil 17.58 kg/cm2).
8. Punta POL con tuerca de cuerda izquierda.
9. Reducción b. galvanizada Ø 12.7 a 6.35 mm (1/2 x 4).
10. Codo conector cobre 12.7 x 90°.
11. Codo cobre Ø 19.1 x 45°.
12. Conector cobre rosca exterior Ø 19.1mm.
13. Codo galvanizado Ø 19.1 mm.
14. - Válvula doble check para líquido a Ø 19.1 mm.
- tubo cobre rígido tipo K Ø 19.1 mm.
- codos de cobre Ø 19.1 x 45°
226
Capítulo X Instalaciones de Gas
Fuente: INSTALACIONES “E. HARPER”, 2000
Fig. 10.23 Parte baja o toma de una línea de llenado.
MATERIAL DE LA TOMA DE UNA LÍNEA DE LLENADO
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Tubería de cobre rígido K Ø 19.1 mm.
Conector de cobre rosca exterior Ø 19.1 mm.
Válvula globo para liquido (28 kg/cm2).
Niple galvanizado cuerda corrida Ø 19.1 mm.
Red bajada galvanizado Ø 31.8 x 45°.
Codo galvanizado Ø 31.8 x 45°.
Válvula doble check para líquido Ø 3.18 mm.
REGULADORES DE PRESIÓN
En los equipos o aparatos que usan gas para combustión, la flama del quemador debe ser azul,
una flama de color amarillo indica una combustión incompleta, normalmente provocado por
insuficiencia de aire primario; para que se tenga una combustión limpia o una flama libre de
carbón, el 50% del aire de la combustión se debe mezclar con el gas antes de que éste encienda.
En el caso de las estufas de gas, hornos y calentadores, el orificio del quemador es un dispositivo
de control que trabaja de acuerdo con los mismos principios de los equipos refrigerantes. La
presión de alimentación y el diámetro del orificio determinan el flujo del gas, un orificio demasiado
pequeño proporcionará una flama insignificante y poco calor. Rara vez se encuentra un motivo
para reemplazar un orificio, la excepción es cuando los equipos están diseñados para gas
embotellado y se usa gas natural.
En la tabla 10.4 siguiente, se muestra el diámetro del orificio requerido para un cierto número de
valores caloríficos, por ejemplo, si un orificio de quemador N° 48 perfora un taladro N° 44, el valor
calorífico del propano cambiaría de 13.3 Kj/s a 17.7 Kj/s, debido al diámetro mayor del orificio y al
aumento de flujo.
227
Capítulo X Instalaciones de Gas
Tabla 10.4 TAMAÑOS PARA ORIFICIOS PARA GAS L.P. (AL NIVEL DEL MAR)
PROPANO
BUTANO
TAMAÑO DE LA
PERFORACIÓN
BTU/H
KJ/S
BTU/H
KJ/S
48
44
40
36
32
28
45 450
58 050
75 400
89 200
195 800
154 700
13.3
17
22.09
26.1
30.7
45.3
50 300
64 350
83 500
98 800
117 000
171 600
14.7
18.8
24.4
28.9
34.2
50.1
Fuente: INSTALACIONES “E. HARPER”, 2000
NOTA:
•
•
Para propano: Btu/pie3 = 2500; gravedad específica = 1.6; presión en orificio =
11 pulgadas (27.9 cm).
Para Butano: Btu/pie3 = 3175; gravedad específica = 2; presión en orificio = 11
pulgadas (27.9 cm).
Si un horno que quema gas L.P. como combustible se cambiara para quemar gas natural, se
tendrían que hacer dos cambios, el tamaño adecuado del orificio de acuerdo a la tabla 10.5 e
instalar un regulador de la presión de gas en la línea de control de gas.
TABLA 10.5 ORIFICIOS PARA QUEMADORES DE GAS NATURAL*
CAPACIDAD POR HORA
TAMAÑO DE LA
PERFORACIÓN
PIE
m3
BTU/H
KJ/S
31
30
22
15
7
2
1
40.85
46.87
70.08
92.02
114.40
138.76
147.26
1.143
1.312
1.96
2.576
3.20
3.88
4.12
44.935
54.557
77.088
101.222
125.840
152.636
161.986
13.16
15.1
22.58
29.6
36.8
44.7
47.46
3
Fuente: INSTALACIONES “E. HARPER”, 2000
*
Las cifras dadas son para una columna de agua de 3.5 in al nivel del mar.
Gravedad específica = 0.6 y Btu/pie3 = 1100 (0.029 J/m3).
Fuente: INSTALACIONES “E. HARPER”, 2000
Fig. 10.24 Instalación de orificio de tamaño apropiado con regulador en la alimentación de gas;
en la parte sin encuadrar la línea de control.
228
Capítulo X Instalaciones de Gas
PRESIÓN
La capacidad por hora de los orificios indicados en la tabla anterior, se ha elaborado con relación a
una presión de alimentación de 3.5 in (8.8 cm) de columna de agua para la alimentación con gas
natural, la compañía comercial debería suministrar gas natural a una residencia por lo menos a una
presión de columna de agua de 8.5 in (21.59 cm), que es un valor de presión muy bajo, ya que una
columna de agua de 2.31 pies ejerce una presión de 1 libra/pulg2 (6.89 kPa) en su base. Para leer
la presión del gas se usa un manómetro de tubo en U.
Fuente: INSTALACIONES “E. HARPER”, 2000
Fig. 10.25 Manómetro de tubo en U en que se lee 3.5 in (8.8 cm) en la columna de agua.
Cuando se usa un manómetro de tubo en U, primero se llena el tubo para mantener el cero en
ambas columnas, la presión del gas corresponde a la diferencia de presión entre las dos columnas;
por lo que 1.75 in más 1.75 in son 3.5 in , como se muestra en la figura 10.25.
PARA LA ALIMENTACIÓN CON GAS NATURAL
La línea principal que va por debajo de la calle puede tener mucha mas presión, debido a que las
plantas industriales pueden recibir gas a presiones mayores entre 0.5 lb/pulg2 (3.4 kPa) hasta 50
lb/pulg2 (344.7 kPa), esta línea se reduce por medio de un regulador de presión que se localiza
antes del medidor de gas.
Todos los reguladores de presión de gas para equipos y aparatos (ver figura 10.26), mantienen
una presión constante corriente abajo, en forma independiente de las variaciones de la corriente o
del flujo, como se sabe, en las líneas o tuberías de gas, mientras mas largas sean estas, mayor es
la caída de presión de gas.
229
Capítulo X Instalaciones de Gas
Para lograr una presión constante al orificio del quemador, se necesita un regulador de presión
adicional al aparato.
Para regular la presión se inserta un desarmador y se hace girar la tuerca en sentido de las
manecillas del reloj para que la presión aumente ó disminuya.
TABLA 10.6 MÁXIMA CAPACIDAD DE SUMINISTRO EN PIES CÚBICOS DE GAS POR HORA
DE TUBO IPS, CONDUCIENDO GAS NATURAL DE GRAVEDAD ESPECÍFICA DE 0.65
LONGITUD [pies]
TAMAÑO DE
TUBO [in]
10
20
30
40
50
60
1/2
3/4
1
1 1/4
1 1/2
2
170
360
670
1320
1990
3880
118
245
430
930
1370
2680
95
198
370
740
1100
2150
80
169
318
640
950
1840
71
150
282
565
830
1610
64
135
255
510
760
1480
Fuente: INSTALACIONES “E. HARPER”, 2000
Fuente: INSTALACIONES “E. HARPER”, 2000
Fig. 10.26 Regulador de presión del quemador de gas.
10.4.1 Simbología
PARRILLA DE 3 QUEMADORES (PARR. 3Q)
COCINA DE 4 QUEMADORES (C 4 Q)
H
COCINA DE 4 QUEMADORES Y HORNO (C 4 QH)
HR COCINA DE 4 QUEMADORES, HORNO Y ROSTICERO (C 4 QHR)
HC COCINA DE 4 QUEMADORES, HORNO Y COMAL (C 4 QHC)
HRC COCINA DE 4 QUEMADORES, HORNO, ROSTICERO Y COMAL (C 4 QHRC)
H
HORNO DOMÉSTICO
CALEFACTOR
CALENTADOR DE ALMACENAMIENTO DE MENOS DE 110 LTS. (CAL.
ALM. < 110 LTS. Ó CA < 110 LTS.)
CALENTADOR DE ALMACENAMIENTO DE MAS DE 110 LTS. (CAL. ALM. >
110 LTS. Ó CA > 110 LTS.)
CALENTADOR DE ALMACENAMIENTO DÚPLEX (CA 2)
CALENTADOR DE AGUA AL PASO
CALENTADOR DOBLE AL PASO
230
Capítulo X Instalaciones de Gas
VAPORERA O BAÑO MARÍA
CAFETERA COMERCIAL
T
TT
TORTILLADORA SENCILLA
TORTILLADORA DOBLE
QUEMADOR BUNSEN (Q. BUNSEN)
C
CALDERA CON QUEMADOR ATMOSFÉRICO
H
HORNO INDUSTRIAL CON QUEMADOR ATMOSFÉRICO (H. IND. c/Q.
ATMOSF.)
APARATO INDUSTRIAL CON QUEMADOR AIRE - GAS
QUEMADOR
VÁLVULA DE SEGURIDAD O RELEVO DE PRESIÓN
VÁLVULA DE GLOBO
VÁLVULA DE AGUJA
LLAVE DE CUADRO
LLAVE DE CUADRO CON OREJAS
VÁLVULA MACHO LUBRICADA
VÁLVULA BRIDADA
VÁLVULA DE CIERRE RÁPIDO
VÁLVULA CHEK SENCILLA
VÁLVULA DE EXCESO DE FLUJO
VÁLVULA DOBLE CHEK
UNIÓN SOLDADA
UNIÓN ROSCADA
UNIÓN BRIDADA
TUERCA UNIÓN
PUNTA TAPONADA
CONEXIÓN POL
CONEXIÓN ACME
INCINERADOR
MANÓMETRO
10.4.2 Interpretación de planos
La interpretación de planos en instalaciones de gas al igual que en instalaciones de agua potable
no varía mucho excepto por la simbología, a continuación un ejemplo:
L=
Ø
3/4
4.2 "
0m
"
3/4 m
Ø .40
6
L=
"
3/4
Ø .35 m
3
L=
I
L=
Ø
3/4
7.1 "
0m
Ø 1/2"
L = 3.35 m
K
"
3/4 5 m
Ø 2.0
L=
Ø 1/2"
L = 3.35 m
"
3/4 5 m
Ø 2.0
L=
H
J
E
"
3/4 m
Ø .30
5
L=
C
L=
Ø
3/4
7.1 "
5m
MEDIDOR
Ø 1/2"
L = 4.25 m
D
Ø
3/4
1.4 "
0m
Ø 1/2"
L = 4.20 m
"
3/4
Ø .30 m
5
L=
L=
Ø 1/2"
L = 4.22 m
Ø 3/4"
L = 5.40 m
Ø 1/2"
L = 3.30 m
G
F
B
A
231
Capítulo X Instalaciones de Gas
A. 1 calentador de agua
365.000 Btu/hr
B. 1 mesa de vapor
26.000 Btu/hr
C. sección de tubo
D. 2 salidas para freidoras
30.000 Btu/hr
1 plato de dos quemadores 25.000 Btu/hr
1 parrilla
230.000 Btu/hr
1 asador
90.000 Btu/hr
E. sección tubo
F. 2 hornillas
94.000 Btu/hr
1 caldera de vapor
1 hornillo
70.000 Btu/hr
125.000 Btu/hr
G. sección tubo
H. 1 rosticero
I.
95.000 Btu/hr
sección tubo
J. 1 cafetera
32.000 Btu/hr
K. sección tubo
Si el ingeniero diseñante requiere especificar mas detalladamente en los planos, puede utilizar la
simbología antes descrita.
10.5 Cálculo de tuberías de gas a baja presión
Para la determinación de las dimensiones de las cañerías de gas, es necesario definir dos
aspectos fundamentales, que hacen al escurrimiento del fluido que son:
•
Caudal circulatorio.
•
Caída de presión.
CAUDAL CIRCULATORIO
Si se supone el gas en movimiento dentro de una cañería, a través de una sección transversal S
cualquiera, normal al eje, según se observa en la figura 10.27, pasará en un lapso determinado,
una cierta cantidad de fluido.
Fuente: INST. DE GAS “P. QUADRI”, 1999
Fig. 10.27 Circulación de gas por cañerías.
232
Capítulo X Instalaciones de Gas
Se denomina caudal, a la cantidad de fluido que pasa a través de la sección de cañería en la
unidad de tiempo y se expresa con la ecuación:
C=Sxv
Donde:
C: caudal de gas, [m3/h]
v: velocidad de circulación, [m/h]
S: sección transversal de la cañería, [m2]
CAÍDA DE PRESIÓN
Se define la presión, como la fuerza que se ejerce por unidad de superficie, la que se mide en
kg/cm2 ó kg/m2.
La presión se la expresa también en milímetro de columna de agua. Así 1 mmca = 1 kg/m2.
La presión manométrica, es, entonces, la presión que acusa el instrumento medidor o manómetro,
mientras que la presión absoluta es igual a la presión manométrica más la presión atmosférica,
cuyo valor aproximado es 1.033 kg/cm2.
Los fluidos, al desplazarse por las cañerías, encuentran resistencias que son de dos tipos:
• Frotamiento del fluido con las paredes de la canalización.
• Frotamiento interno de las partículas del mismo fluido o viscosidad.
Estos frotamientos producen una caída de presión a lo largo de la red de cañerías, que suele
denominarse también pérdida de carga.
Si se analiza un tubo recto de sección constante, por la que circula el gas, puede considerarse que
esa pérdida de presión o pérdida de carga es proporcional a lo largo del mismo, según se indica en
la figura 10.28.
Fuente: INST. DE GAS “P. QUADRI”, 1999
Fig. 10.28 Caída de presión o perdida de carga en cañerías.
Si p1 es la presión en el punto inicial y p2 en el punto final del tramo de conducto, puede decirse
que:
p1 - p2 = l ⋅ R
donde:
p1 : presión inicial, [kg/m2 o mmca]
p2 : presión final, [kglm2 o mmca]
R : pérdida de carga por metro o gradiente [mmca/m]
l : longitud del tramo de cañería, [m].
A R se lo denomina gradiente, dependiendo de las características físicas del gas utilizado, longitud
233
Capítulo X Instalaciones de Gas
y diámetro, así como del material de la cañería y de la velocidad de circulación.
Sin embargo, en la red, también se producen pérdidas de carga en los distintos accesorios que la
componen, como codos, tes, curvas, cambios de sección y dirección, etc., denominadas
resistencias individuales o resistencias aisladas.
La caída de presión por dicho efecto, depende, fundamentalmente, de la forma o característica
particular del accesorio o elemento de que se trate.
Hay una forma sencilla de estimar dichos frotamientos, y es establecer una relación entre la caída
de presión de cada accesorio con respecto al que tendría una determinada longitud de caño del
mismo diámetro, denominado longitud equivalente.
Así se incluye la tabla práctica que se muestra en la tabla 10.7 en la que se expresa la longitud
equivalente de accesorios de cañerías en función del diámetro.
Tabla 10.7 LONGITUDES EQUIVALENTES DE ACCESORIOS A ROSCA, EN DIÁMETROS
Codo a 45°
Codo a 90°
Curva
Te flujo a través
Reducciones
Te flujo a 90°
Válvula globo
Válvula esclusa
Válvula macho
14 d
30 d
20 d
20 d
10 d menor
60 d
333 d
7d
100 d
Fuente: INST. DE GAS “P. QUADRI”, 1999
Así, por ejemplo, si se tiene una curva de 25 mm (1") de diámetro, la caída de presión será
equivalente a la de un caño de 25 mm (1") de diámetro de la siguiente longitud:
1 curva: 20 d = 20 x 0.025 m = 0.50 [m]
De esa manera, puede expresarse la caída de presión de un accesorio en función de la siguiente
ecuación:
p1 - p2 = leq R
donde :
leq : longitud equivalente, [m]
CAIDA DE PRESIÓN TOTAL
La caída de presión total que se produce en los tramos rectos y resistencias individuales en la red
de cañerías, se puede expresar, entonces, por la ecuación:
Σ (p1-p2) = Σ l R + Σ leq R
donde:
Σ (p1 - p2) : sumatoria de caída de presión total de la red de cañerías, [mmca o kglm2]
R : gradiente o pérdida de carga por metro, [mmca/m]
Σ l: sumatoria de los tramos rectos del circuito, [m]
Σ leq : sumatoria de la longitud equivalente por caída de presión en los accesorios de la red
de cañerías, (m).
Por lo tanto:
234
Capítulo X Instalaciones de Gas
Σ (p1-p2) = Σ (l + leq ) R
10.5.1 Cálculo de tuberías
La circulación del gas por las cañerías, presupone, de acuerdo a lo indicado, la existencia de un
gradiente o pérdida de presión por metro (R), en el sentido de avance del fluido.
Al circular el gas por las cañerías, adquieren fundamental importancia en la determinación de las
caídas de presiones, la característica del fluido, como ser: viscosidad, peso específico,
temperatura, presión de trabajo, etc., así como la rugosidad de las paredes de las conducciones y
el régimen de escurrimiento.
Para su determinación se emplean fórmulas matemáticas establecidas sobre la base de las leyes
de la dinámica de los fluidos.
Las constantes numéricas aplicadas a dichas fórmulas, determinadas mediante ensayos, han
permitido fijar con suficiente exactitud las relaciones entre los caudales, diámetros y presiones que
constituyen los parámetros básicos de cálculo.
Existen numerosas ecuaciones aplicables a estos estudios de transporte de gas, por lo que se han
seleccionado aquellas que han dado buenos resultados en los problemas de aplicación práctica.
Para el cálculo de cañerías de gas a baja presión puede adoptarse la fórmula del doctor Poole de
acuerdo a lo siguiente:
d=5
2 C2 s l
p1 - p 2
donde:
d : diámetro interior, [cm]
C: caudal del gas, [m3/h]
s : densidad del gas (con respecto al aire s = 1)
l : longitud del caño, [m]
p1 : presión en la entrada del gas [mmca o kg/m2]
p2 : presión en la salida del gas [mmca o kg/m2]
Con esta fórmula se han confeccionado las tablas de cálculo, que dan los diámetros de las
cañerías en función del caudal y longitud de las mismas.
Las tablas se realizaron sobre la base de una caída de presión de 10 mmca, de acuerdo al detalle
siguiente:
• Gas natural; densidad 0.65. Tubería de hierro (tabla 10.8).
• Gas envasado; densidad 1.52. Tubería de hierro (tabla 10.9).
• Gas; densidad 1.5. Tubería de cobre, con coeficientes para aplicar a los
distintos tipos de gas que se utilizan (tabla 10.10).
10.5.2 Cálculo de los diámetros de tuberías en instalaciones domiciliarias
El cálculo de las tuberías de gas en el interior de los edificios se lo encara en dos partes
235
Capítulo X Instalaciones de Gas
fundamentales:
• Cálculo de la tubería interna: que comprende la cañería desde el medidor
hasta los artefactos de consumo.
• Cálculo de las prolongaciones domiciliaras: comprende las cañerías desde
la conexión a la red hasta el medidor.
10.5.3 Cálculo de la cañería interna
El cálculo se basa en el supuesto de suministrar el suficiente gas como para cubrir la demanda
máxima, sin superar una pérdida de presión admisible entre el medidor y el artefacto más alejado.
Para el cálculo se emplean las tablas confeccionadas con la fórmula del doctor Poole, insertas en
las tablas 10.8 a 10.11.
El diámetro necesario de cañería para suministrar el máximo caudal de gas correspondiente a una
instalación, depende de los siguientes factores:
• Caudal máximo de gas a consumir.
• Longitud de la cañería y longitud equivalente por accesorios.
• Pérdida de carga admitida.
• Densidad del gas.
• Factor de simultaneidad.
Es importante conocer la trayectoria exacta de los tubos para evitar cortes y perforaciones
innecesarios en vigas maestras, muros y pisos. En general, los tubos deben subir en una línea
continua desde el punto más bajo: un método adecuado es llevar la tubería principal de la
instalación desde el medidor y hacerla avanzar en líneas radiales hacia afuera y hacia arriba
partiendo de este punto. Un sifón, grifo o tapón de recepción colocado en el punto más bajo, sirve
para colectar el polvo y la condensación que se acumulen en la tubería.
Los puntos a observar son los siguientes:
1. Deben evitarse los dobleces agudos.
2. La tubería nunca debe correr dentro de una cavidad o espacio hueco sin ventilación.
3. Debe tenerse fácil acceso a la tubería sin dañar la estructura.
4. Los tubos deben ser de material incombustible y deben estar soportados de manera
adecuada.
5. Igual que para las tuberías de servicio, los tramos de la instalación que pasen a través de
un piso o un muro deben contar con una manga o casquillo. Asimismo, es necesario
rellenar el espacio que quede entre el casquillo y el tubo.
6. La tubería no debe pasar cerca de una fuente de calor o de humedad.
7. Cada tramo de tubería se debe instalar de manera que pueda desconectarse y
236
Capítulo X Instalaciones de Gas
reemplazarse fácilmente.
Tabla 10.8 CAUDAL DE LITROS DE GAS POR HORA, PARA CAÑERÍAS DE DIFERENTES
DIÁMETROS Y LONGITUDES (GAS NATURAL)
Densidad 0.67
Para Caída de presión h = 10 mm
LONG. DE
LA
CAÑERÍA
[m]
2
3
4
5
6
7
8
9
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
DIÁMETROS DE LA CAÑERÍA EN MILÍMETROS
9.5
[3/8"]
13
[1/2"]
19
[3/4"]
25
[1"]
32
[1 1/4"]
38
[1 1/2"]
51
[2"]
63
[2 1/2"]
76
[3"]
101
[4"]
1.745
1.425
1.235
1.105
1.005
930
870
820
780
710
660
615
580
550
525
500
480
465
450
435
420
410
400
390
380
370
360
355
350
330
315
305
295
285
275
265
260
250
245
235
225
215
205
200
195
190
185
175
170
3.580
2.925
2.535
2.265
2.070
1.915
1.790
1.690
1.600
1.460
1.355
1.265
1.195
1.130
1.080
1.035
990
960
925
895
870
845
820
800
780
765
745
730
715
685
655
630
605
585
565
550
535
520
505
485
460
445
430
415
400
390
380
370
360
9.895
8.065
6.985
6.250
5.705
5.280
4.940
4.655
4.420
4.035
3.735
3.495
3.290
3.125
2.980
2.850
2.740
2.640
2.550
2.470
2.395
2.330
2.265
2.210
2.155
2.105
2.060
2.015
1.975
1.885
1.805
1.730
1.670
1.615
1.565
1.515
1.470
1.435
1.400
1.330
1.275
1.225
1.180
1.140
1.105
1.070
1.045
1.015
1.015
20.260
16.540
14.325
12.810
11.695
10.835
10.130
9.550
9.060
8.270
7.655
7.160
6.750
6.405
6.105
5.845
5.620
5.412
5.230
5.065
4.910
4.775
4.650
4.525
4.420
4.320
4.220
4.135
4.035
3.860
3.695
3.550
3.420
3.310
3.200
3.105
3.015
2.940
2.865
2.730
2.615
2.515
2.420
2.340
2.265
2.195
2.135
2.070
2.025
35.695
28.900
25.080
22.685
20.435
18.920
17.695
16.685
15.825
14.450
13.375
12.510
11.795
11.190
10.670
10.215
9.815
9.460
9.135
8.850
8.580
8.340
8.120
7.910
7.720
7.545
7.375
7.225
7.075
6.750
6.460
6.210
5.980
5.780
5.595
5.425
5.270
5.135
5.005
4.770
4.570
4.390
4.230
4.090
3.955
3.835
3.750
3.625
3.540
55.835
45.585
39.480
72.490
66.165
61.265
57.295
54.025
51.245
46.790
43.315
40.515
38.190
36.240
34.550
33.060
31.785
30.630
29.580
29.075
27.785
27.005
26.295
25.615
12.180
11.900
11.635
11.395
11.165
10.845
10.190
9.695
9.430
9.115
8.830
8.555
8.315
8.100
7.895
7.530
7.210
6.930
6.670
6.450
6.240
6.050
5.890
5.730
5.580
114.615
93.580
81.050
72.490
66.165
61.265
57.295
54.025
51.245
46.790
43.315
40.515
38.190
36.240
34.550
33.060
31.785
30.630
29.580
29.075
27.785
27.005
26.295
25.615
25.005
24.430
23.885
23.395
22.920
21.850
20.920
20.105
19.360
18.715
18.120
17.565
17.070
16.630
16.205
15.460
14.800
14.225
13.695
13.340
12.815
12.425
12.085
11.765
11.460
198.330
161.015
140.219
125.419
114.511
106.025
99.165
93.479
88.689
80.957
74.963
70.109
66.110
62.709
59.794
57.244
54.995
53.002
61.202
49.582
48.094
46.739
45.796
44.344
43.277
42.279
41.349
40.478
39.660
37.815
36.205
34.784
33.521
32.383
31.354
30.419
29.563
28.764
28.043
26.738
25.600
24.896
23.701
22.898
22.170
21.509
20.902
20.344
19.830
312.851
255.411
221.186
197.840
180.634
167.250
159.425
147.455
139.903
127.705
118.249
110.593
104.283
98.919
94.322
90.298
86.690
83.608
80.768
78.312
75.865
73.728
71.763
69.951
68.267
66.692
65.227
63.852
62.560
69.850
57.109
54.870
52.876
51.881
49.454
47.984
46.634
45.399
44.237
42.178
40.384
38.800
37.387
36.120
34.972
33.929
32.972
32.092
31.230
624.217
524.304
454.046
406.125
370.802
343.325
321.108
307.698
287.189
282.151
248.740
227.024
240.071
203.062
190.784
185.363
178.092
174.449
165.800
160.553
155.735
151.349
147.322
143.594
140.138
136.905
133.897
131.075
138.424
122.403
177.233
112.638
108.545
104.860
101.531
98.502
95.729
93.175
90.800
86.583
82.900
79.649
76.749
74.158
71.791
69.649
67.687
65.879
64.217
Fuente: "DOCTOR POOLE", 2000
237
Capítulo X Instalaciones de Gas
Tabla 10.9 CAUDAL DE LITROS DE GAS POR HORA, PARA CAÑERÍAS DE DIFERENTES
DIÁMETROS Y LONGITUDES (GAS ENVASADO)
Densidad 1.73
Para Caída de presión h = 10 mm
LONG. DE LA
CAÑERÍA [m]
2
3
4
5
6
7
8
9
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
DIÁMETROS DE LA CAÑERÍA EN MILÍMETROS
9.5
[3/8"]
13
[1/2"]
19
[3/4"]
25
[1"]
32
[1 1/4"]
38
[1 1/2"]
51
[2"]
1.030
925
780
690
650
595
555
530
505
465
420
400
380
355
340
330
315
300
295
281
274
267
258
253
246
242
236
232
226
215
206
199
191
185
178
174
169
163
160
153
146
142
134
131
126
122
119
115
112
2.120
1.825
1.600
1.420
1.340
1.330
1.130
1.095
1.030
950
865
815
770
725
695
665
640
620
595
575
560
545
535
520
505
490
480
476
463
440
421
404
393
376
365
355
347
337
228
313
300
286
278
268
258
250
244
237
232
5.895
5.045
4.455
3.930
3.735
3.410
3.160
3.045
2.880
2.640
2.455
2.385
2.155
2.020
1.940
1.865
1.785
1.720
1.670
1.605
1.555
1.525
1.475
1.445
1.405
1.375
1.350
1.290
1.265
1.230
1.180
1.130
1.090
1.055
1.020
990
964
938
912
970
821
800
772
744
720
702
680
620
646
12.075
10.780
9.125
8.060
7.650
6.975
6.470
6.245
5.870
5.420
4.940
4.655
4.415
4.150
3.980
3.830
3.650
3.595
3.425
3.290
3.210
3.125
3.025
2.955
2.890
2.815
2.750
2.710
2.640
2.520
2.416
2.300
2.230
2.140
2.090
2.015
1.970
1.910
1.865
1.785
1.705
1.635
1.580
1.525
1.475
1.430
1.395
1.355
1.320
20.920
18.770
15.795
13.950
13.255
12.110
11.200
10.840
10.530
9.380
8.565
8.060
7.650
7.190
6.895
6.625
6.320
6.105
5.925
5.700
5.560
5.405
5.245
5.095
5.005
4.870
4.775
4.690
4.565
4.350
4.185
4.010
3.875
3.740
3.620
3.610
3.425
3.325
3.245
3.090
2.960
2.835
2.733
2.640
2.540
2.480
2.415
2.350
2.290
33.025
29.485
24.920
22.015
20.905
19.085
17.660
17.060
16.035
14.770
13.480
12.690
12.660
11.330
10.865
10.445
9.970
9.615
9.335
8.985
8.745
8.520
8.270
8.075
7.895
7.695
7.540
7.385
7.215
6.880
6.600
6.320
6.105
5.940
5.700
5.585
5.390
5.280
5.110
4.170
4.660
4.480
4.325
4.170
4.045
3.915
3.805
3.705
3.610
77.925
60.650
51.990
45.235
42.975
39.285
36.305
35.100
32.950
30.370
27.730
26.115
24.780
23.305
22.325
21.480
20.500
19.795
19.205
18.476
17.445
17.535
16.990
16.580
16.230
15.795
15.470
15.190
14.800
14.180
13.580
13.085
12.580
12.115
11.725
11.430
11.090
10.810
10.530
10.040
9.590
9.210
8.825
8.580
8.310
8.060
7.975
7.635
7.470
Fuente : "DOCTOR POOLE", 2000
238
Capítulo X Instalaciones de Gas
Tabla 10.10 CAUDAL DE LITROS DE GAS POR HORA, PARA TUBOS DE COBRE DE
DIFERENTES DIÁMETROS Y LONGITUDES
Densidad 1.5
Para Caída de presión h = 10 mm
LONG. DE
LA CAÑERÍA
[m]
2
3
4
5
6
7
8
9
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
45
50
55
DIÁMETROS DE LA CAÑERÍA EN MILÍMETROS
8
[5/16"]
9.5
[3/8"]
13
[1/2"]
16
[5/8"]
19
[3/4"]
360
290
250
230
210
190
180
170
160
140
135
130
120
115
110
105
100
95
90
630
510
450
400
360
330
320
300
280
260
240
225
210
200
190
180
175
170
165
160
155
150
145
140
1.640
1.380
1.168
1.035
940
870
820
770
730
670
620
580
545
520
495
470
455
435
420
410
395
385
375
365
345
330
310
2.990
2.440
2.110
1.900
1.730
1.600
1.500
1.410
1.340
1.200
1.150
1.050
1.000
950
900
865
830
800
775
750
725
705
685
670
630
600
580
4.860
3.970
3.440
3.070
2.800
2.600
2.430
2.390
2.170
1.990
1.850
1.700
1.600
1.550
1.450
1.400
1.350
1.300
1.250
1.200
1.180
1.150
1.100
1.090
1.030
975
930
Fuente: "DOCTOR POOLE", 2000
NOTAS:
Esta tabla puede utilizarse para gases de distinta densidad aplicando los siguientes
factores de conversión:
Gas manufacturado, mezclado
Gas natural
Gas butano - aire
Gas butano (envasado grado 3)
densidad 0.6
densidad 0.67
densidad 1.20
densidad 1.90
factor 1.60
factor 1.50
factor 1.10
factor 0.88
CAUDAL MÁXIMO DE GAS A CONSUMIR
El volumen de gas a suministrar en la unidad de tiempo (m3/h ó l/h), se obtiene del consumo total
de los artefactos a instalar.
En la tabla 10.11, se dan los valores de consumo promedio estimados, de los artefactos de usos
domésticos, mas comúnmente utilizados.
239
Capítulo X Instalaciones de Gas
TABLA 10.11 CONSUMO MEDIO DE ARTEFACTOS DOMÉSTICOS (kcal/h)
COCINAS:
Quemadores de hornalla chicos
Quemadores de hornalla medianos
Quemadores de hornalla grande
Quemadores de horno
800 – 1000
1 200 - 1 400
2 000
2 500 - 4 000
CALENTADORES DE AGUA INSTANTÁNEAS (CALEFONES):
De 3 [l/min]
De 8 [l/min]
De 10 [l/min]
De 12 [l/min]
De 14 [l/min]
De 16 [l/min]
CALENTADORES DE AGUA DE ACUMULACIÓN DE RÁPIDA
RECUPERACIÓN (TERMOTANQUES):
De 50 [lts] de capacidad
De 75 [lts] de capacidad
De 110 [lts] de capacidad
De 150 [lts] de capacidad
4 700 - 5 000
11 500 - 12 500
15 000 - 16 000
18 000 - 19 000
21 000 - 22 400
24 000 - 25 500
4 000 - 5 000
5 000 - 6 500
6 500 - 8 000
8 000 - 9 500
CALENTADORES DE AMBIENTE (ESTUFAS) de cámara de combustión abierta y con
ventilación al exterior ó calentadores de ambiente de cámara de combustión estanca
(balanceados).
CONSUMO PROMEDIO DE ARTEFACTOS PARA:
Calefacción doméstica: 2 500 [kcal/h]; 3 000 [kcal/h]; 4 500 [kcal/h]; 6 000 [kcal/h]; 9 000
[kcal/h]; 10 000 [kcal/h].
APARATOS DE CALEFACCIÓN CENTRAL POR AIRE CALIENTE A CIRCULACIÓN
FORZADA:
Ambito doméstico, consumos: 12 000 - 60 000 [kcal/h]
Ambito comercial, consumos: 60 000 - 600 000 [kcal/h]
HELADERAS:
Capacidad
0.070 [dm3] - 0.090 [dm3]
0.090 [dm3] - 0.120 [dm3]
0.225 [dm3] - 0.300 [dm3]
200
340
650
SECADORES DE ROPA:
Consumo aproximado a 1 000 [kcal/h] por kg de ropa húmeda (centrifugada)
Equipos con consumos de 2 000 a 4 000 [kcal/h]
Fuente: INST. DE GAS “P. QUADRI”, 1999
Se define kilocaloría a la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de 1 kg de agua
de 14.5 a 15.5 °C, a presión atmosférica normal (760 mmca o 1.033 kg/cm2).
De esa manera, para hallar el caudal de gas a suministrar, se aplica la fórmula:
C=
donde:
Q
η Pc
C : caudal de gas a presión atmosférica normal, [m3/h]
240
Capítulo X Instalaciones de Gas
Q : cantidad de calor a suministrar por el aparato, [kcal/h]
η : rendimiento o factor de funcionamiento del aparato [%]
Pc : poder calorífico del combustible [kcal/m3]
El poder calorífico es la cantidad de calor en kcal que produce el combustible por m3 de gas a 15
°C y a presión atmosférica normal.
En la tabla 10.12 se indican los poderes caloríficos de los gases mas utilizados.
TABLA 10.12 PODER CALORÍFICO DE LOS GASES
TIPO DE GAS
Gas natural
Gas envasado grado 1
Gas envasado grado 3
Gas butano - aire
Kcal/m3
9 000
22 380
27 482
variable
Fuente: INST. DE GAS “P. QUADRI”, 1999
EJEMPLO:
Determinar el consumo en m3/h de un calefón de 8 [l/min], para un gas de un poder calorífico de
9 000 [kcal/m3].
En la tabla 10.11, se establece que el consumo para un calefón de estas características es de
11 500 a 12 500 [kcal/h], valores en lo que ya se ha estimado un rendimiento del 80 %.
Por ello el caudal de gas a utilizar valdrá, adoptando 12 500 [kcal/h]:
C=
12 500 kcal/h
= 1.388 [m3 / h]
9 000 kcal/h
Para la determinación de los consumos, es conveniente tener en cuenta su posible aumento, por el
agregado o cambio futuro de algún artefacto.
Como mínimo, las instalaciones de uso doméstico, se proyectan teniendo en cuenta la instalación
de cocina y calefón (2 m3/h), efectuándose el cálculo como si todos los artefactos estuvieran
colocados.
LONGITUD DE LA CAÑERÍA Y NÚMERO Y TIPO DE ACCESORIOS (LONGITUD
EQUIVALENTE)
Para calcular el diámetro de los distintos tramos que constituyen una instalación, la longitud a
considerar va a depender del trayecto a recorrer por el gas, desde el medidor hasta el artefacto
más alejado que alimenta.
La longitud, así determinada, se debe incrementar con la longitud equivalente de los distintos
accesorios que la componen.
Se define longitud equivalente de un accesorio a la longitud de caño recto, del mismo diámetro que
éste, que ofrece igual resistencia al paso del gas, es decir, que provoca igual caída de presión, de
acuerdo a lo explicado precedentemente.
Para el cálculo de cañerías se emplea la tabla práctica que fuera consignada en la tabla 10.7, de
esta manera, la longitud de cálculo será la suma de la longitud real de la canalización, y la longitud
equivalente en metros, por los distintos accesorios que la componen.
Sin embargo, según se observa en la tabla 10.7, la longitud equivalente depende del diámetro de
la canalización, dato todavía no conocido, por lo que no se puede determinar a priori ese valor.
241
Capítulo X Instalaciones de Gas
Por ello, la manera práctica de encarar el cálculo, es efectuar el predimensionamiento de la
instalación directamente, empleando la longitud real de las cañerías, sin considerar la longitud
equivalente y de esa manera establecer los diámetros de la canalización.
Luego, conocidos los diámetros, puede efectuarse el cálculo de verificación de los mismos,
incrementando a la longitud real, la longitud equivalente de los distintos accesorios que componen
la instalación.
La experiencia de cálculos realizados en instalaciones domésticas demuestran que la diferencia
entre el cálculo de predimensionamiento y verificación no es representativo, por lo que en la
práctica sólo se suele realizar el cálculo sin considerar la longitud equivalente.
PÉRDIDA DE CARGA ADMITIDA
La pérdida de carga o caída de presión entre el medidor, funcionando la totalidad de los artefactos
debe exceder de 10 mm de columna de agua.
DENSIDAD DEL GAS
Depende del tipo y característica del gas a utilizar. Los valores de densidad se dan relacionados
con el aire igual a 1. En la tabla 10.13 se establecen los valores de densidad, de los gases mas
utilizados.
Tabla 10.13 DENSIDAD DE GASES
DENSIDAD
Aire = 1
TIPO DE GAS
Gas natural
Gas envasado grado 1
Gas envasado grado 3
Gas butano - aire
0.67
1.73
1.91
1.14
Fuente: INST. DE GAS “P. QUADRI”, 1999
FACTOR DE SIMULTANEIDAD
El factor de simultaneidad es la relación de la demanda máxima probable con la demanda máxima
posible.
Esta relación depende del uso de la instalación y la característica del proyecto.
Para el uso doméstico se fija en 1 dicha relación, lo que implica calcular la instalación como si
todos los artefactos estuvieran conectados, funcionando simultáneamente.
10.5.4 Ejemplos de cálculos de cañerías internas
EJEMPLO 1
Supóngase calcular los diámetros de la cañería de la figura 10.29, compuesta por una cocina con
un consumo de 0.8 m3/h (800 l/h) y un calefón de 2 m3/h (2.000 l/h). Se utiliza gas natural de 9.000
kcaI/m3 y la pérdida de carga no debe ser mayor de 10 mmca.
Para la realización del cálculo, como no se conocen los diámetros de cañerías, no se puede
determinar a priori la longitud equivalente debido a los accesorios. Por ello, se efectúa el diseño sin
tener en cuenta dicha longitud equivalente, lo que permite determinar los diámetros de las
cañerías. Luego, teniendo en cuenta esos diámetros se efectúa la verificación o cálculo definitivo.
242
Capítulo X Instalaciones de Gas
Fuente: INST. DE GAS “P. QUADRI”, 1999
Fig. 10.29 Esquema de instalación de gas natural.
CALCULO DE LAS CAÑERÍAS SIN TENER EN CUENTA LA LONGITUD EQUIVALENTE
El cálculo comienza desde el artefacto más alejado, hacia el medidor.
Tramo calefón - A
Longitud a considerar, desde el calefón al medidor: 35 + 6 = 41 m.
Consumo: 2 m3/h.
En la tabla 10.8, con la longitud 42 m (la tabla no da 41 m), con un caudal de 2.155 m3/h (mayor
que 2 m3/h), se adopta el diámetro 19 mm (3/4").
Tramo cocina - A
Longitud a considerar, desde la cocina al medidor: 5 + 6 = 11 m.
Consumo: 0,8 m3/h.
En la tabla 10.8, con la longitud de 11 m, con un caudal de 1.46 m3/h (mayor que 0.8 m3/h), se
adopta el diámetro 13 mm (1/2").
Tramo A - medidor
Longitud a considerar, el del artefacto más alejado, en este caso, el calefón: 41 m.
Consumo: es la suma de los consumos de los artefactos que debe alimentar la cañería, en este
caso calefón y cocina: 2 + 0.8 = 2.8 m3/h.
En la tabla 10.8, con la longitud de 42 m (la tabla no da 41 m) y un consumo de 4.42 m3/h (mayor
que 2,8 m3/h), se adopta el diámetro de 25 mm (1").
Los valores obtenidos se resumen en el siguiente cuadro.
TRAMO
Calefón - A
Cocina - A
A - medidor
LONGITUD CONSUMO DIÁMETRO
[m]
[m3/h]
[mm]
41
2
19
11
0.8
13
41
2.8
25
VERIFICACIÓN DEL CÁLCULO TENIENDO EN CUENTA
LA LONGITUD EQUIVALENTE
Tramo calefón - A
En la tabla 10.7 se indica que las longitudes equivalentes, son:
Codo a 90° = 30 diámetros.
Te a través = 20 diámetros.
243
Capítulo X Instalaciones de Gas
Te flujo a 90° = 60 diámetros.
Codo a 45° = 14 diámetros.
Válvula macho = 100 diámetros.
Reducción = se desprecia.
Se calcula la longitud equivalente de acuerdo a la instalación:
1 Válvula macho 19 mm = 100 x 0.019 m = 1.9 m
3 Codos a 90° de 19 mm = 3 x 30 x 0.019 m = 1.71 m
2Codosa45° de 19 mm 2x 14X 0.019 m = 0.53m
1 Reducción 19 x 25 = se desprecia
1 Te a través 25 mm = 1 x 20 x 0.025 m = 0.5 m
2 Codos a 90° de 25 mm = 2 x 30 x 0.025 m = 1.50 m
La longitud equivalente en los accesorios es de 6.14 m
La longitud total a considerar será de 41 m + 6.14 m = 47.14 m
Tramo cocina - A
En este caso el tramo es de 11 m reales. Se calcula la longitud equivalente de acuerdo a los
accesorios instalados.
1 Válvula macho 13 mm = 100 x 0.013 m = 1.3 m
2 Codos a 90° de 13 m = 2 x 30 x 0.013 m = 0.78m
1 Reducción 13 x 25 = se desprecia
1 Te flujo a 90° de25 mm = 1 x 60 x 0.025 m = 1.50m
2 Codos a 90° de 25 mm = 2 x 30 x 0.025 m = 1.50 m
La longitud total es de 11 m + 5.08 m = 16.08 m
Tramo A - medidor
El tramo es de 41 m reales y para el cálculo de longitud equivalente se considera el artefacto más
alejado del medidor y todos los accesorios que están incluidos en él, que en este caso son los del
tramo calefón - A.
Por lo tanto, la longitud equivalente es de 6.14 m y la longitud total a considerar será de 47.14 m.
Con los datos obtenidos y la tabla 10.8 se obtienen los diámetros definitivos, que son similares a
los obtenidos anteriormente, consignándose los valores en este ultimo cuadro.
TRAMO
Calefón - A
Cocina - A
A - medidor
LONGITUD CONSUMO DIÁMETRO
[m]
[m3/h]
[mm]
47.14
2
19
16.08
0.8
13
47.14
2.8
25
EJEMPLO 2
Calcular los diámetros de la instalación de la figura 10.30 para un gas de 9.000 kcal/m3.
CÁLCULO DE CAÑERÍA SIN TENER EN CUENTA LA LONGITUD EQUIVALENTE
Siguiente el procedimiento del ejemplo anterior se determinaron las distancias de los artefactos al
medidor.
Distancia:
A - medidor
7 + 2 + 12 + 10 = 31 m.
244
Capítulo X Instalaciones de Gas
B - medidor
C - medidor
D - medidor
E - medidor
2 + 2 + 12 + 10 = 26 m
3 + 12 + 10 = 25 m
6 + 6 + 10 = 22 m
2 + 6 + 10 = 18 m
En el cuadro siguiente se consignan los valores obtenidos.
TRAMO
A-1
B-1
1-2
C-2
2-4
D-3
E-3
3-4
4-M
DIÁMETRO
LONGITUD REAL
CONSUMO
APROXIMADO
A TENER EN
3
[m /h]
[mm]
CUENTA [m]
13
0.8
31
2
19
26
25
2.8
31
13
0.5
25
3.3
25
31
2
19
22
19
2
18
4
25
22
7.3
32
31 (al artefacto mas
alejado)
CÁLCULO DE VERIFICACIÓN TENIENDO EN CUENTA LA LONGITUD EQUIVALENTE
Tramo A - 1
Longitud real 22 m
1 Válvula macho = 100 x 0.013 m = 1.3 m
1 Codo 90° = 30 x 0.013 m = 0.39 m
1 Reducción 13 x 25 = se desprecia
1 Te flujo a 90° = 60 x 0.025 m = 1.50 m
1 Codo 90° = 30 x 0.025 m = 0.75 m
CALEFÓN
2 m3/h
2 m Ø 0.019
Ø 0.032
10 m
3
4
2
7m
1
Ø 0.013
3m
CODO A 90°
B
VÁLVULA
MACHO
CODO A 90°
C
MEDIDOR
M
CUPLA DE RED
VÁLVULA
MACHO
CODO A 90°
D
2 m Ø 0.025
Ø 0.025
12 m
CODO A 45°
6m
Ø 0.019
6m
Ø 0.013
CODO A 90°
E
Ø 0.019
2m
VÁLVULA
MACHO
CODO A 45°
CALEFÓN
2 m3/h
A
COCINA
0.8 m3/h
ESTUFA
0.5 m3/h
CODO A 90°
CAÑO Ø 0.019
CODO A 90°
TEE Ø 0.025
TEE Ø 0.025
CUPLA DE RED
TEE Ø 0.025
CAÑO Ø 0.013
CUPLA DE REDUCCIÓN
CUPLA DE RED
TEE Ø 0.032
CAÑO Ø 0.013
CAÑO Ø 0.019
Fuente: INST. DE GAS “P. QUADRI”, 1999
Fig. 10.30 Esquema de instalación de gas natural.
245
Capítulo X Instalaciones de Gas
1 Reducción 19 x 25 = se desprecia
1Te flujo a 90° = 1 x 60 x 0.025m = 1.5 m
1 Te flujo a 90° = 1 x 60x 0.032 = 1.92 m
2 Codos 45° = 2 x 14 x 0.032 m = 0.9 m
1 Codo 90° = 30 x 0.032 = 0.96 m
Longitud total = 22 m + 9.22 m = 31.22 m
Tramo E - 3
Longitud real 18 m
1 Codo 90° = 30 x 0.019 m = 0.57 m
1 Válvula macho = 100 x 0.019 m = 1.9 m
1 Te flujo a 90° = 1 x 60 x 0.025 m = 1.5 m
1 Te flujo a 90° = 1 x 60x 0.032 m = 1.92 m
1 Reducción 19 x 25 = se desprecia
2 Codos 45° = 2 x 14 x 0.032 m = 0.9 m
1 Codo 90° = 30 x 0.032 m = 0.96 m
La longitud total = 18 m + 7.75 m = 25.75 m
Tramo 3 - 4
Longitud real 22 m.
La longitud equivalente es la misma que para el D - 3 o E - 3, o sea 7.75 m
La longitud total = 29.75 m
Tramo 4 - M
La longitud equivalente para este tramo es la del artefacto mas alejado, en este caso la
cocina.
Longitud real 31 m.
Longitud equivalente = 6.94 m, corresponde al tramo A - 1.
Longitud total = 31 m + 6.94 m = 37.94 m
Con las longitudes totales obtenidas de la tabla 10.8 se hallan los diámetros de la cañería
definitiva, los que se indican en el cuadro siguiente.
TRAMO
A-1
B-1
1-2
C-2
2-4
D-3
E-3
3-4
4-M
LONGITUD TOTAL CONSUMO
[m]
[m3/h]
31.22
34.29
37.94
30.30
37.94
29.75
25.75
29.75
37.94
0.9
2
2.8
0.5
3.3
2
2
4
7.3
DIÁMETRO
DEFINITIVO
[mm]
13
19
25
13
25
19
19
25
32
10.5.5 Cálculo de las prolongaciones domiciliarias
El diámetro de las prolongaciones domiciliarias se calcula en forma práctica en función de:
•
Número de medidores.
246
Capítulo X Instalaciones de Gas
•
Longitud de la prolongación.
TABLA 10.14 DIÁMETRO DE PROLONGACIONES PARA MEDIDORES DOMÉSTICOS EN
MILÍMETROS (gas natural)
LONGITUD DE LA PROLONGACIÓN EN METROS
CANTIDAD DE
MEDIDIORES
2
4
6
8
10
15
20
45
50
60
70
80
90
100
1
2
3
4
5
6a8
9 a 11
12 a 14
15 a 17
18 a 20
21 a 25
26 a 30
31 a 35
36 a 40
41 a 45
46 a 50
51 a 60
61 a 70
71 a 80
81 a 90
91 a 100
19
19
19
19
19
25
25
25
25
32
32
38
38
38
51
51
51
51
51
51
51
19
19
19
19
25
25
25
32
32
38
38
38
38
51
51
51
51
51
51
63
63
19
19
19
25
25
25
32
32
32
38
38
38
51
51
51
51
51
63
63
63
63
19
19
19
25
25
32
32
32
32
38
38
51
51
51
51
51
63
63
63
63
76
19
19
25
25
25
32
32
32
38
38
51
51
51
51
51
51
63
63
63
76
76
19
25
25
25
25
32
38
38
38
51
51
51
51
63
63
63
63
76
76
76
76
19
25 25
25
25
25
25
25 25
25
25
25
25
25 25
32
32
32
25
32 32
32
32
32
25
32 32
32
32
32
32
38 38
38
38
38
38
38 38
38
51
51
38
38 51
51
51
51
51
51 51
51
51
51
51
51 51
51
51
51
51
51 51
51
63
63
51
51 63
63
63
63
63
63 63
63
63
63
63
63 63
63
63
63
63
63 63
63
63
76
63
63 63
63
76
76
63
76 76
76
76
76
76
76 76
76 101 101
76
76 76 101 101 101
76 101 101 101 101 101
101 101 101 101 101 101
25
25
32
32
32
38
51
51
51
51
63
63
63
76
76
76
76
101
101
101
101
25
32
32
32
32
51
51
51
51
63
63
63
76
76
76
76
101
101
101
101
101
25
32
32
38
38
51
51
51
51
63
63
63
76
76
76
76
101
101
101
101
101
25
32
32
38
38
51
51
51
51
63
63
63
76
76
76
76
101
101
101
101
101
25
32
32
38
38
51
51
51
63
63
63
63
76
76
76
101
101
101
101
101
101
32
32
32
38
38
51
51
51
63
63
63
63
76
76
101
101
101
101
101
126
126
25
30
35
40
Fuente: INST. DE GAS “P. QUADRI”, 1999
A tal efecto en la tabla 10.14, se establece el diámetro en milímetros para gas natural y medidores
domésticos.
Se establece que los colectores que alimentan a los medidores deben mantener el diámetro
constante en todo su recorrido, aun en el caso de agregado de medidores sobre el mismo colector.
En el caso de tratarse de casas de departamentos que cuenten con servicios centrales (agua
caliente y calefacción) para el cálculo de la prolongación debe considerarse la existencia de
calefones con un consumo mínimo de 2 m3/h y cocina, tanto para baja como para media presión.
EJEMPLO 1
Calcular los diámetros de una prolongación para alimentar 8 medidores con gas natural ubicados
en nichos individuales y distribuidos a lo largo de un pasillo, de acuerdo a la figura 10.31.
Fuente: INST. DE GAS “P. QUADRI”, 1999
Fig. 10.31 Esquema de prolongación domiciliaria.
Para ello se procede a dimensionar los distintos tramos comprendidos entre medidores.
Tramo A - B
Este tramo alimenta un solo medidor y el gas para llegar al mismo debe recorrer todo el trayecto G
- A. Para su cálculo se utiliza la tabla 10.14 para gas natural.
247
Capítulo X Instalaciones de Gas
Así, en la intersección de la columna correspondiente a la longitud total de la prolongación (15 m) y
en la línea correspondiente á un solo medidor, se determina el diámetro que se debe colocar en
dicho tramo, de 19 mm (3/4").
Tramo B - C
Por dicho tramo debe pasar el caudal de gas correspondiente a 3 medidores, que corresponden 2
por el ramal B y uno por el tramo
A - B.
En la tabla 10.14, la intersección de la columna correspondiente a la longitud total de la
prolongación (15 m) y la línea correspondiente a 3 medidores, se obtiene el diámetro de 25 mm
(1") a colocar en dicho tramo.
Demás tramos
Se procede en la misma forma hasta llegar al último G - F, para lo cual entrando en la tabla 10.14,
con la longitud total de la prolongación (15 m) y la cantidad de medidores que en este caso es de
8, se obtiene un diámetro de 32 mm (1 1/4").
EJEMPLO 2
Calcular el diámetro de una prolongación para alimentar con gas natural una batería de 8
medidores distribuidos en 2 barrales de 4 medidores cada uno, de acuerdo al esquema de la
figura 10.32.
Fuente: INST. DE GAS “P. QUADRI”, 1999
Fig. 10.32 Esquema de prolongación domiciliaria.
Para el cálculo se aplica la tabla 10.14 para gas natural.
Así, en la intersección de la columna correspondiente a la distancia entre la línea municipal y final
del barral que es de 20 m y la fila que indica el número de medidores en la batería (6 a 8 en este
caso), se obtiene el diámetro de la prolongación de 32 mm (1 1/4").3
Para establecer el diámetro de los barrales, en la tabla 10.14, entrando en la columna
correspondiente a la longitud de la prolongación (20 m) y la fila correspondiente al número de
medidores que alimenta el barral (4), se halla el diámetro del mismo que es de 25 mm (1").
El otro barral, como está compuesto por el mismo número de medidores, tendrá el mismo diámetro
de 25 mm (1").
EJEMPLO 3
En los ejemplos anteriores se consideraron medidores por unidad de vivienda que tienen
instaladas cocinas, calefones, estufas, etc.
En este caso, en cambio, se tiene una prolongación domiciliaria que también debe alimentar una
caldera de agua caliente y calefacción para un consumo de 400.000 kcal/h.
En la figura 10.33 se indica el esquema de la prolongación, siendo la distancia al medidor más
alejado (tramo A - F) de 20 metros.
248
Capítulo X Instalaciones de Gas
Fuente: INST. DE GAS “P. QUADRI”, 1999
Fig. 10.33 Esquema de prolongación domiciliaria.
Tramo A - E
En la tabla 10.14, entrando con la longitud máxima de cañería (20 m) y el número de medidores
domiciliarios (8), se determina que el diámetro necesario es de 32 mm (1 1/4").
En la tabla 10.8, con el diámetro obtenido de 32 mm y la longitud de la cañería 20 m, se determina
que el consumo es de 11.19 m3/h para los medidores domiciliarios.
Este tramo debe suministrar gas para la caldera o sea 400.000 kcal/h más que representan
considerando un gas de 9.000 kcal/hm3, un consumo de:
400 000 kcal/h
= 44.45 [m 3 / h]
9 000 kcal/h
El diámetro de la prolongación debe entonces ser el necesario para el consumo de:
44.45 m3/h + 11.19 m3/h = 55.63 m3/h.
Volviendo a la tabla 10.8, para el consumo de 53.63 m3/h (55.630 l/h) y una longitud de 20 m (la
mayor), el diámetro necesario debe ser de 63 mm (2 1/2").
Tramo E - G (montante)
Para el cálculo se considera la distancia al medidor domiciliario más alejado (19 m) y en la tabla
10.14, para 8 medidores, el diámetro necesario es de 32 mm (1 1/4").
Tramo E - G (barrales)
Con la distancia (19 m) y 4 medidores, el diámetro necesario, tabla 10.14 es de 25 mm (1") cada
uno.
Tramo E - F
En la tabla 10.8 para 44,45 m3/h que es el consumo de la caldera y 20 m de longitud, el diámetro
necesario es de 63 mm (2 1/2").
Para el caso de prolongaciones para gas a media presión, se establece una tabla, que permite
determinar el diámetro, en función del caudal y de la longitud de la prolongación, que se incluye en
la tabla 10.15.
La tabla está preparada para una presión de cálculo de 0. 5 kg/cm2.
10.5.6 Planos
Los planos deben establecer la ubicación de los artefactos y el listado de los materiales, indicando
249
Capítulo X Instalaciones de Gas
el recorrido en planta en las cañerías internas con sus diámetros respectivos
Los planos deben ser efectuados en escala 1:100 y los detalles se confeccionan a escala
adecuada siguiendo las normas DIN.
El recorrido de las cañerías se indica en rojo, y las ventilaciones en verde. Los tramos existentes se
marcan con líneas de trazos de los mismos colores.
Tabla 10.15 CAUDAL EN m3/h PARA PROLONGACIONES DE GAS A MEDIA PRESIÓN
LONGITUD [m]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
12
14
16
18
20
DIÁMETROS [m]
Ø 0.013
Ø 0.019
Ø 0.025
Ø0.032
Ø 0.038
26
26
26
26
24
22
20
18
17
16
14
13
13
11
11
59
59
59
59
55
50
45
42
39
37
34
31
29
27
26
105
105
105
105
105
100
94
88
83
78
71
65
60
56
53
165
165
165
165
165
165
165
165
155
150
135
123
115
107
100
236
236
236
236
236
236
236
236
236
235
112
195
180
170
160
Fuente: INST. DE GAS “P. QUADRI”, 1999
10.6 Cálculo manual de tuberías con el uso de planillas Excel
A continuación se describe una edificación de cinco plantas que nos servirá en el ejemplo que se
propone.
PLANILLAS DE CÁLCULO DE GAS A BAJA PRESIÓN
PLANTA [1]
Es la planta a calcular.
TRAMO [2]
Son los nudos a calcular.
LONGITUD [3] (m)
LONGITUD REAL [3’]: Es la longitud real de la tubería
LONGITUD EQUIVALENTE [3’’]: Es la longitud que se aumenta en la tubería por la
existencia de accesorios de acuerdo a la tabla 10.7.
LONGITUD TOTAL [3’’’]: Es la suma de [3’] + [3’’]
CAUDAL [4] (m3/h)
Es el caudal probable, de acuerdo a la expresión de Poole, será la siguiente formula:
250
Capítulo X Instalaciones de Gas
 HØ 5
Q = 0.00304C
 GL
 3
 [m / h]


donde:
C : Factor en función de diámetro
H : Caída de presión (0.90 mbar) del 8% ,para una Presión de Servicio de 18 mbar, [mbar]
Ø : Diámetro de la tubería, [mm]
G : Gravedad específica para Gas Natural, 0.67
L : Longitud total [3’’’], [m]
Tabla 10.16 VALORES DE “C” PARA LA EXPRESIÓN DE POOLE
DIÁMETRO
C
in
mm
3/8 – ½
¾ -1
1¼-1½
2
3
4
9.00 – 13.00
29.00 – 25.00
32.00 – 38.00
50.00
76.00
100
1.65
1.80
1.98
2.16
2.34
2.42
Fuente: DISEÑO DE INSTALACIONES “P. CARMONA”, 1992
DIÁMETRO [5] (in, mm)
El diámetro será elegido de acuerdo a la tabla 4.23
PERDIDA UNITARIA [6] (mbar/m)
De acuerdo a la expresión de Poole, será la siguiente formula:
2
Q

 G
h=

 0.00304  Ø 5
donde:
Q : Caudal, [m3/h]
H : Caída de presión del 8% (para una Presión de Servicio de 18 mbar), [mbar]
Ø : Diámetro de la tubería, [mm]
G : Gravedad específica para Gas Natural, 0.67
PERDIDA TOTAL [7] (mbar/m)
Es la multiplicación de la perdida unitaria por la longitud total:
H = [6] x [3’’’]
PERDIDA TOTAL [8] (%)
Es la perdida total expresada en porcentaje:
H=
[7 ]
Pr esión de Servicio
NOTA: La Presión de Servicio tiene como máxima 20.8 mbar y una mínima de 15.5 mbar, para
nuestro ejemplo la presión de servicio será de 18.00 mbar, y la mínima 16.56 mbar (menos el 8 %).
PÉRDIDA ACUMULADA [9] (%)
Ejemplo: 1.99 + 2.08 = 4.07 y 1.99 + 3.59 = 5.58
PRESIÓN [10] (mbar)
Es la Presión de Servicio menos la Pérdida Total:
251
Capítulo X Instalaciones de Gas
[10] = Ps - Pt
I
3
H
2
G
I
4
F
J
PLANTA N° 5
G
E
I
3
H
2
G
I
4
F
J
PLANTA N° 4
G
E
I
3
H
2
G
I
4
F
J
PLANTA N° 3
G
E
D5
I
3
H
2
D4
G
I
F
4
J
PLANTA N° 2
G
E
3 ESTUFA
4 CALENTADOR
D3
I
2
D2
I
3
H
G
F
4
J
PLANTA N° 1
G
E
1
D1
A
CENTRO DE MEDICIÓN
C
B
A
B
C
D1
E
F
G
H
I
J
1.20 2.00 3.00 0.50 2.00 3.00 0.30 1.00 0.10 1.50
D2
D3
D4
D5
3.50 6.50 9.50 12.50
NOTA: todas las medidas
son métricas
Fuente: INST. DE GAS “P. QUADRI”, 1999
Fig. 10.33 Ejemplo a calcular.
252
Capítulo X Instalaciones de Gas
253
Capítulo XI Control de Incrustaciones y Corrosiones en Diferentes Tipos de Instalaciones
XI
Control de incrustaciones y
corrosiones en diferentes tipos
de instalaciones
El agua en las instalaciones hidráulicas de edificios está expuesta a muchos metales y a diferentes
condiciones de temperatura, velocidad y presión. Para corregir los problemas que causa el agua en
las instalaciones hidráulicas de edificios, los ingenieros, operarios tendrán que darle importancia a
los siguientes aspectos:
1.
La importancia de la calidad y el tratamiento del agua para prevenir y controlar la corrosión
y las incrustaciones.
2.
La posibilidad de que sea necesario instalar equipo de tratamiento de aguas para la
aplicación de productos químicos en el agua y monitorear los resultados.
3.
La importancia de seleccionar los materiales de construcción apropiados.
11.1 Causas más comunes de la corrosión e incrustaciones
Las causas más comunes de los problemas de corrosión e incrustaciones en las instalaciones
hidráulicas internas son las siguientes:
1. La suavización completa de la totalidad del suministro de agua. En general esto incrementa la
corrosividad del suministro. Sin embargo ciertos equipos y lugares, como calderas lavanderías
laboratorios y sistemas abiertos y cerrados, pudieran requerir de agua suavizadas por
completo con el fin de mantener controlada la formación de incrustaciones.
2. La selección de materiales inadecuados para la tubería o una combinación errónea de
materiales, lo que produce fallas en los tubos debido a la corrosión.
3. Soslayar el efecto de la velocidad al seleccionar los materiales de la tubería y los tamaños de
los tubos.
4. No instalar equipos adecuados para el tratamiento de aguas ni disponer un acceso que facilite
las reparaciones o reposiciones (o no aplicar los productos químicos indicados para el
tratamiento de agua).
5. El manejo del agua caliente doméstica a una temperatura demasiado alta (> 57°C).
6. No aplicar los productos químicos recomendados para el tratamiento de los sistemas de agua
caliente doméstica, calderas, torres de enfriamiento y sistemas cerrados, además no
supervisar en forma minuciosa y cotidiana el tratamiento.
7. Omitir la disposición de un sitio para efectuar pruebas de corrosión, donde puedan instalarse
testigos de corrosión con el fin de observar y vigilar el sistema de tubería para determinar si es
necesario aplicar químicos o cambios en el tratamiento.
251
Capítulo XI Control de Incrustaciones y Corrosiones en Diferentes Tipos de Instalaciones
8. El diseño de un sistema nuevo que no se pueda limpiar, pasivar ni enjuagar adecuadamente
antes de usarlo.
9. Soslayar el efecto del diseño original del edificio sobre el diseño de futuras ampliaciones.
10. Inspeccionar en forma inadecuada las instalaciones originales de plomería para asegurarse de
que:
a) No se instalaran conexiones que reduzcan el flujo.
b) Se usaran adecuadamente fundentes o compuestos para tubería no
corrosivos.
c) Se efectuaran en forma competente el escariado de los tubos y la
soldadura, lo que permitirá que el agua fluya con una turbulencia mínima
por la tubería.
11. La existencia de aguas estancadas en un edificio nuevo, durante varios meses, antes de que lo
ocuparan sus habitantes.
11.2 Tipos de corrosión
Hay varios tipos de corrosión, a continuación les nombraremos algunas:
1. LA CORROSIÓN UNIFORME O GENERAL: Tiene como particularidad que se desarrolla con
la misma rapidez por toda la superficie, y puede describirse mejor como la corrosión que
causan los ácidos en un medio con agua cuyas propiedades protectoras son mínimas y no han
sido identificadas.
2. LA CORROSIÓN POR PICADURA: No es uniforme, ocurre en un área anódica localizada,
puede ser aguda y profunda y es un ejemplo de un ambiente que ofrece algunas propiedades
protectoras, pero no una inhibición completa de la corrosión. Se la asocia con la corrosión por
celdas de concentración, la corrosión galvánica y la corrosión en hendiduras.
3. LA CORROSIÓN GALVÁNICA: Es el resultado de la exposición de dos metales distintos en el
mismo ambiente, y es más notable cuando están conectados eléctricamente en forma directa.
Un ejemplo es la corrosión que sufren las partes de las tuberías de acero cercanas al cobre
que se encuentra en las válvulas. La corrosión galvánica se incrementa ante una mayor
diferencia en el potencial, una mayor cercanía de los metales y una mineralización o
conductividad aumentadas en un agua.
4. LA CORROSIÓN POR CELDAS DE CONCENTRACIÓN: probablemente el tipo más común
de corrosión, ocurre cuando hay diferencias en mineralización, acidez, concentración de iones
metálicos, concentración de aniones, oxígeno disuelto y temperatura en la exposición de un
metal a su ambiente. Estas diferencias causan discrepancias en el potencial de solución del
mismo metal.
5. LA CORROSIÓN EN HENDIDURAS: Es un ejemplo de la corrosión por celdas de
concentración, en ella el oxígeno se vuelve deficiente en la hendidura o grieta, lo que causa
una diferencia en potencial y provoca corrosión. El ejemplo más obvio es el caso de suciedad o
escombros que se precipitan en una superficie metálica y causan una diferencia en la difusión
del oxígeno hacia la superficie metálica. Esto determina el desarrollo de una diferencia en el
potencial debajo de la suciedad y entre la superficie debajo de ésta y la superficie limpia
cercana (aireación diferencial); el resultado es que la corrosión ocurre debajo del depósito. La
corrosión debajo de depósitos es otro ejemplo en el que unos depósitos, crecimientos
252
Capítulo XI Control de Incrustaciones y Corrosiones en Diferentes Tipos de Instalaciones
bacterianos, suciedad (del polvo en el aire) y material en suspensión, se adhieren a una
superficie metálica, formando una celda electrolítica entre el área debajo del depósito y el área
limpia vecina.
6. LA CORROSIÓN POR DESZINCADO: De las aleaciones de cobre-zinc, como el latón, ocurre
porque el zinc es más anódico que el cobre y se corroe en ambientes hostiles, mientras que el
cobre queda en su sitio. El latón amarillo en aguas blandas e inestables es particularmente
sensible a este tipo de corrosión; sin embargo, el latón rojo, cuyo contenido de zinc es menor,
es mucho menos propenso a este tipo de corrosión.
7. LA CORROSIÓN GRAFÍTICA: Ocurre en el hierro colado expuesto a aguas mineralizadas o
con pH bajo. El grafito disperso en el hierro vaciado funge como el cátodo y la aleación de
hierro-silicio como ánodo. Esto provoca la disolución de la aleación de hierro y queda un grafito
negro, como esponja, como material de estructura deficiente.
8. LA CORROSIÓN CON ESFUERZO (fatiga con corrosión): La causa un esfuerzo tensor
externo, y suele evidenciarse en los límites de los granos de la microestructura del metal. La
ruptura frecuente de la película protectora en la superficie origina a menudo una región anódica
continua, lo que provoca el agrietamiento y la falla del metal. El agrietamiento por corrosión con
esfuerzo (SCC) se observa, por ejemplo, en la fragilización cáustica de los tubos y tambores de
acero de las calderas y en el ataque de los cloruros en los aceros inoxidables. En el caso de
las aguas de calderas, la elevada causticidad y la falta de concentraciones necesarias de
inhibidor de corrosión, acompañadas por el esfuerzo, pueden causar ataques intergranulares o
transgranulares del acero y provocar rupturas en el metal. El agrietamiento por corrosión y
esfuerzo de los aceros inoxidables austeníticos (aceros de extrema dureza) expuestos a los
cloruros, es un ejemplo común de la susceptibilidad del acero inoxidable a la corrosión.
9.
LA EROSIÓN-CORROSIÓN (corrosión por cavitación): Es producto de la continua remoción
de la película protectora contra productos de la corrosión, que sirve como barrera contra el
ataque corrosivo de algunos metales. El ataque por impacto a los tubos de cobre es un buen
ejemplo; la exposición del cobre a velocidades mayores que 1.2 m/s y los cambios repentinos
en la dirección del flujo causan una severa corrosión que se manifiesta en forma de agujeros
hondos y redondeados. La corrosión por cavitación, la alta velocidad los cambios de dirección
producen burbujas de gases en los puntos de baja presión y la resolución de los gases en los
de alta. El atrancado de virutas delgadas es otro ejemplo de cavitación o erosión-corrosión.
Fuente: CONTROL DE INCRUSTACIONES “RUSSELL W. LANE”, 1995
Fig. 11.1 Erosión y corrosión de tuberías de cobre.
253
Capítulo XI Control de Incrustaciones y Corrosiones en Diferentes Tipos de Instalaciones
11.3 Corrosión de la tubería galvanizada por el agua
Hay cinco fallas por las cuales preocuparse en la corrosión de la tubería galvanizada por el agua, a
saber:
1.
Corrosión general o uniforme.
2.
Liberación de metales a la solución.
3.
Picadura y tuberculación.
4.
Corrosión galvánica o inducida por el cobre.
5.
Corrosión por celdas de concentración.
En el caso de la corrosión general o uniforme, la pérdida de zinc para proteger al acero puede
conducir a una corrosión seria por picadura y tuberculación. Por ejemplo, un agua con pH alto
(>9.5) causaría una mayor disolución del zinc como zincato de sodio soluble, tal como ocurre en
aguas de pH alto suavizadas con cal y en torres de enfriamiento galvanizadas a un pH algo menor.
En aguas con baja dureza (20 a 80 mg/l como CaCO3) y baja alcalinidad (10 a 60 mg/l como
CaCO3), la tubería galvanizada está sujeta a una corrosión tipo picadura provocada por la falta de
bicarbonato de calcio adecuado para formar una película protectora de carbonatos de calcio o zinc.
En la presencia de mayor cantidad de cloruros más sulfatos (200 a 1000 mg/l), la tubería estará
más expuesta a la corrosión tipo picadura.
Se ha observado que las aguas con pH por debajo de 7.0 (incluyendo el agua desionizado) corroen
en forma notable el zinc del acero galvanizado, por lo que no proveen la protección catódica
necesaria para el acero subyacente. La tubería galvanizada también está sujeta a la corrosión en
las cuerdas de los tubos, ya que mucha de la galvanización la remueve la operación de roscado, lo
que deja un acero descubierto con un espesor más delgado y una cantidad de zinc inadecuada
para conferir la protección catódica. Esto también se puede considerar como ejemplo de la
corrosión en hendiduras. En este tipo de corrosión el área debajo de la hendidura tiene deficiencia
de oxígeno y el área que la rodea cuenta con la cantidad adecuada, lo que origina una celda
electroquímica que fomenta el proceso corrosivo.
Las investigaciones han revelado la posibilidad de que la capa de zinc se corroe al principio con
rapidez, causando una acelerada acumulación de hierro en la capa de incrustación protectora, y
después lo haga más lentamente mientras se forma la capa protectora de zinc-hierro. La
protección catódica más eficaz del acero por parte del zinc se obtiene cuando éste es un ánodo
cuya superficie es mayor que la del cátodo de acero. Por lo general ocurre una aceleración de la
corrosión del zinc en aguas cuyo contenido de oxígeno es mayor (como las aguas superficiales),
esto es resultado de la despolarización acrecentada que ocurre en las áreas catódicas.
En aguas con un elevado contenido de bicarbonato de calcio, como es normal en muchas aguas
de pozo, el acero galvanizado es bastante resistente a la corrosión; sin embargo, a un pH menor
que 8.0 y en la ausencia de silicatos y oxígeno disuelto, se puede esperar que el zinc entre a la
solución como iones de zinc. La disolución anódica del zinc forma tina película de carbonato básico
de zinc a un pH por encima de 8.0; sin embargo, se puede formar una película de carbonato de
calcio en las áreas de hierro expuestas, lo que reduce las tendencias corrosivas. Tales películas no
son tan eficaces si hay concentraciones altas de cloruros y sulfatos (150 a 700 mg/l) y las de calcio
y alcalinidad son insuficientes.
254
Capítulo XI Control de Incrustaciones y Corrosiones en Diferentes Tipos de Instalaciones
11.4 Corrosión en los tanques
La instalación de sistemas de protección catódica, ha resultado un medio eficaz para reducir la
corrosión en tanques metálicos, donde las condiciones de estancamiento, los metales distintos y
las temperaturas mas altas pueden incrementar las tendencias corrosivas. Ha sido demostrado que
el acoplamiento con un pequeño ánodo de sacrificio de aluminio impide la picadura de tanques y
cilindros de cobre.
Actualmente el uso de tanques de asbesto, plástico y hormigón armado ha resultado beneficioso
para instalaciones que dependen de tanques o cisternas, pero si el caso fuera de uso de un tanque
metálico he aquí alguna recomendación para prevenir la corrosión.
11.5 Corrosión por agua potable fría
El agua de los enfriadores y de los sistemas centrales de agua fría para beber que se instalen en
edificios grandes debe estar libre de sabores raros y con cierta coloración. En algunos casos se
instalaron para este servicio tuberías de acero galvanizado, cobre o latón, y se reportaron serias
condiciones insatisfactorias, entre ellas sabores raros y aguas con cierta coloración. Estos
sistemas pudieran tener áreas donde haya poco o ningún flujo, lo que podría corroer la tubería, en
particular en condiciones de estancamiento. El resultado es que pueden estar a la vista aguas con
colores indeseables, y sabores raros y productos de corrosión. El acero inoxidable es el material
apropiado para instalar en tales sistemas entonces será posible proveer agua potable libre de
cierta coloración y turbidez.
Los sistemas de enfriamiento de agua consistentes en un ensamble de refrigeración mecánica,
difieren de los enfriadores en que utilizan agua potable y no fría para propósitos de
acondicionamiento de aire. Pueden incluir un enfriador de agua tipo botella, tipo presión o tipo
remoto.
Hay muchos tipos de máquinas automáticas para hacer hielo, pero todos están sujetos a
innumerables problemas si el suministro de agua no es de la mejor calidad respecto a la tendencia
hacia las incrustaciones, turbidez o contenido de sólidos disueltos (si excede de 400 mg/l). Si bien
la desmineralización es el mejor método general para acondicionar el agua, la suavización de ciclo
del sodio será adecuada para eliminar los problemas de incrustaciones, salvo que el agua exceda
los 400 mg/l de contenido de sólidos disueltos; lo que puede producir un hielo opaco o suave. Es
posible usar polifosfatos para reducir el problema de incrustaciones, pero puede ser preferible
comunicarse con una compañía local de tratamiento de aguas con el fin de llegar a la solución más
sencilla.
Las aguas muy duras y con un alto índice de saturación Langelier (LSI por sus siglas en inglés)
para carbonato de calcio pueden formar incrustaciones y tal vez obstruir la tubería, aunque esto no
es probable a las temperaturas de los sistemas de agua potable fría.
11.6 Corrosión por agua caliente doméstica
La corrosión y la formación de incrustaciones pueden causar mayores problemas cuando el agua
se calienta para usarla en excusados, baños, lavanderías y lavavajillas. El mantener la temperatura
no mayor de 57°C minimizará los problemas de corrosión e incrustaciones; sin embargo, el
requerimiento de 84°C en lavavajillas puede necesitar la instalación de materiales más resistentes
a la corrosión (acero inoxidable o una aleación de cobre y níquel), lo mismo que equipos para
suavizar el agua. En el caso de aguas moderadamente duras, es preferible limpiar la tubería, en
forma periódica, con alguna formulación del tipo ácido inhibido.
255
Capítulo XI Control de Incrustaciones y Corrosiones en Diferentes Tipos de Instalaciones
Como las instalaciones domésticas de agua caliente están mucho más sujetas a problemas de
corrosión e incrustaciones, no es inusual que ocurran la obstrucción de la tubería por la
acumulación de incrustaciones y productos de la corrosión, agua con cierto color, una transferencia
de calor ineficiente en los equipos de calefacción y enfriamiento y corrosiones serias que causan la
penetración de la tubería y fugas en las instalaciones hidráulicas de edificios. También pueden
presentarse reducciones en la presión y el flujo, una menor capacidad para calentar agua y el mal
funcionamiento de componentes de control, máquinas elaboradoras de cubos de hielo y equipos
misceláneos, todo a partir de la turbidez del agua, las incrustaciones y los productos de la
corrosión. La vida (duración) de la instalación puede ser seriamente afectada por estas deficiencias
del agua.
Es útil observar el aspecto y el color de las deposiciones que causan interrupciones del flujo o
turbidez en el agua para determinar el tratamiento correctivo necesario. En general, una capa
continua de un depósito casi blanco se identifica como incrustación de carbonato de calcio. Esto es
verificable si ocurre un burbujeo (evolución de bióxido de carbono) al aplicar una gota de ácido
clorhídrico al depósito. Esta evidencia de una deposición de carbonato de calcio indica la probabilidad de que deba instalarse un suavizador, de intercambio de iones de sodio, por ejemplo,
para eliminar la dureza del agua. Estos suavizadores suprimen la dureza del agua mediante el
contacto de ésta con la resina de intercambio iónico y por medio del intercambio de la dureza de
calcio y magnesio de sodio durante el paso del líquido a través del lecho de la resina; son
relativamente poco costosos y puede especificarse que incluyan la regeneración automática y
periódica de sal (iniciada por un temporizador o por el volumen), lo cual sólo requiere una adición
ocasional de sal al tanque de salmuera para regenerar la resina de intercambio iónico.
11.7 Corrosión por cloración
El sabor que la cloración confiere al agua puede ser desagradable para algunas personas, pero en
lo personal notar este sabor asegura que es creíble que el agua haya sido tratada adecuadamente.
Muchas ciudades dependen en la actualidad del tratamiento con cloramina, una combinación de
amoniaco y cloro, para la desinfección. Se prefiere este método de tratamiento para
abastecimientos de aguas de superficie, ya que el cloro reacciona con el alto contenido orgánico,
que muchas veces se asocia con los suministros de aguas superficiales. En algunas
investigaciones han indicado que estos productos químicos son cancerígenos. Sin embargo, hay
preocupación acerca de que el agotamiento del cloro residual, en condiciones de temperaturas
más tibias y un flujo relativamente estancado, lo que se explica el crecimiento bacteriano, tanto
como dos o tres veces, en los sistemas de plomería de los edificios. La planta de tratamiento de
aguas municipal es responsable de tratar el agua para volverla estable y dejarla libre de bacterias,
de tal manera que no ocurran ningún agotamiento apreciable del cloro ni alguna contaminación
bacteriana en las instalaciones hidráulicas de los edificios.
11.8 Corrosión del cobre y su papel en la corrosión del acero galvanizado
El cobre suele preferirse más que el acero galvanizado en la mayoría de las aguas calientes, si
bien el segundo resulta satisfactorio en aguas altas en bicarbonatos y alcalinidad. No se deben
mezclar tuberías de cobre y acero galvanizado, ya que éste es anódico respecto a aquél y puede
ser el metal de sacrificio cuando ambos metales estén adyacentes. En los sistemas de tuberías se
deben instalar siempre materiales iguales o compatibles para evitar la corrosión galvánica. La
mínima corrosión del cobre y su solubilización, aun tan pequeña como 0.5 mg/l, se puede precipitar
sobre el acero galvanizado y originar una celda electrolítica en él y la subsecuente picadura.
Es práctica es común instalar válvulas de latón en los sistemas de tubería galvanizada y después
advertir la falla de las cuerdas de los tubos galvanizados en la unión con la válvula. Este es un
256
Capítulo XI Control de Incrustaciones y Corrosiones en Diferentes Tipos de Instalaciones
caso esperado de corrosión galvánica en la cual el acero (el galvanizado se elimina en la operación
del roscado) es el ánodo y el cobre el cátodo. Una solución seria instalar un acoplamiento aislador
entre los dos metales. Si bien hay numerosos factores que inciden en la rapidez de la corrosión
galvánica, los sólidos disueltos (o la conductividad) pueden ser particularmente importantes. Una
conductividad alta (>600 µS/cm) puede causar fallas dentro de los 5 años, mientras que una más
baja y un agua menos agresiva tal vez no causen problemas durante 25 años. Considerando esto,
el constructor tiene que decidir si el beneficio de instalar acoplamientos aislados entre metales
distintos en la instalación del edificio justifica el costo adicional.
11.9 Protección catódica
La instalación de sistemas de protección catódica, diseñados en forma apropiada, que consistan
en ánodos sacrificatorios en tanques de almacenamiento para aguas fría y caliente y calentadores,
ha resultado beneficiosa para controlar la corrosión en estas áreas. En esencia, esta técnica
involucra ya sea la instalación de ánodos de sacrificios, como magnesio o zinc, más reactivos
químicamente que los componentes de acero o la aplicación de una corriente eléctrica a través de
ánodos no sacrificatorios como grafito, para contrarrestar la corriente de corrosión natural entre el
acero y el agua. El agua almacenada en los tanques de aguas fría y caliente suele estar
estancada, lo que vuelve ineficaz el tratamiento químico en general.
En el diseño de un sistema de protección catódica, el diseñador debe asegurarse de que los
ánodos queden espaciados en forma apropiada y sean los adecuados para proveer la corriente
contraria necesaria, además tiene que disponer los ánodos de tal manera que cubran la superficie
entera del tanque sujeto a la corrosión. También pueden apIicarse pinturas y recubrimientos para
que las superficies de acero activas sean mínimas y se requiera una corriente menor o menos
ánodos para lograr una prevención eficaz. Si bien son deseables los ánodos de magnesio, pues
son más reactivos que otros ánodos, muchas veces causan un olor a sulfuro de hidrógeno, en
apariencia debido a la reducción del sulfato en el suministro de agua. La sustitución de ánodos de
zinc elimina este problema, aunque tal elemento no es un metal tan reactivo como el magnesio y,
por lo tanto, es menos eficiente.
Es aconsejable considerar la instalación de protección catódica para controlar la corrosión presente
o posible en los tanques de almacenamiento de aguas fría y caliente, ya que es un método de
control eficaz y poco costoso.
11.10 Tierras eléctricas
Las investigaciones han revelado que las conexiones eléctricas a tierra de las tuberías de agua
pueden causar una corrosión seria, particularmente si se han instalado uniones aislantes en ambos
lados del medidor de agua. Si una corriente eléctrica pasa a través del agua y llega al tubo
conector provocará una corrosión severa donde la corriente salga del tubo. También los
inspectores del medidor de agua podrían sufrir una sacudida eléctrica severa al darle
mantenimiento.
Las temperaturas mantenidas del agua caliente doméstica que rebasen los 57°C causarán un
incremento en la rapidez de corrosión y, por lo tanto, se deben evitar.
11.11 Pruebas de corrosión
Es aconsejable instalar niples de prueba o probadores de corrosión, para supervisar la instalación
257
Capítulo XI Control de Incrustaciones y Corrosiones en Diferentes Tipos de Instalaciones
hidráulica. Estos dispositivos le permiten al operador del edificio determinar si los materiales
instalados son apropiados en la actualidad o requieren reemplazo o si el tratamiento de aguas en
uso debe cambiarse para asegurar que la instalación tendrá una larga vida útil.
11.12 Control de la formación de incrustaciones
Es necesario considerar la solubilidad de los componentes del agua, ya que la dureza acumulada
en ella, debido a la evaporación, se podría precipitar al calentarla y depositar como incrustación o
lodo sobre las superficies de transferencia de calor. Es indispensable tratar el agua para evitar que
las incrustaciones y los lodos causen una menor eficiencia en la transferencia de calor, el deterioro
del metal y rupturas en los tubos de las calderas. Suele ser necesaria la instalación de un
suavizador de agua (intercambiador de cationes).
Los suavizadores se llamaban antes suavizadores de zeolita de sodio ya que se llenaban con un
mineral de sal sódica del silicato de aluminio hidratado. Estos suavizadores de intercambio de
cationes (que se regeneran con cloruro de sodio) todavía se llaman suavizadores de zeolita,
aunque tienen una capacidad mucho más baja que los suavizadores con resinas de poliestireno
de manufactura actual.
11.13 Prevención y control de la corrosión
Las instalaciones que usen agua de reemplazo de alcalinidad alta (>50 ppm) pueden experimentar
una corrosión acidíca en los sistemas de retomo de condensado debido a las condiciones de pH
bajo causadas por el bióxido de carbono, cuya presencia en los retornos de condensado la origina
la desintegración del contenido natural de bicarbonatos en carbonatos e hidróxidos cuando el agua
de reemplazo se somete a las temperaturas del agua de calderas.
Hace años era legal el uso de una combinación de zinc-cromatos muy eficaz para inhibir la
corrosión; sin embargo, la EPA de Estados Unidos prohibió los cromatos al considerarlos
contaminantes y un peligro contra la salud. La inhibición de la corrosión es esencial para el agua
de las torres de enfriamiento, ya que está aireada, contiene altas concentraciones de sales y
materiales en suspensión, por la formación de lodos de dureza y la contaminación en el aire y se
mantiene a temperaturas tibias. Todos estos factores contribuyen a un ambiente corrosivo.
La MIC (corrosión inducida por microbios) está adquiriendo una importancia considerable y puede
volverse seria si hay crecimientos biológicos apreciables y basuras en el sistema de instalaciones.
Las bacterias reductoras de sulfato (SRB), que se tratan en forma más completa bajo el
encabezado de "Prevención de depósitos de algas y babazas", pueden proliferar debajo de las
basuras o biopelículas. Se ha reportado que un ataque severo de MIC puede provocar hasta 0.16
cm de penetración del acero dulce en un periodo de seis semanas. El grado de ensuciamiento (que
se presentará después) tiene una influencia directa en la cantidad de MIC que ocurra.
El agua de reemplazo suavizada con zeolita provee un pH alto para el agua concentrada de la torre
de enfriamiento y, por lo tanto, requiere de un método algo diferente para inhibir la corrosión. El pH
alto es beneficioso para reducir la tendencia corrosiva y disminuye la cantidad de fosfato requerido
para la inhibición eficaz.
La corrosión se suprime ante la ausencia del oxígeno, y no se formarán incrustaciones si se
mantiene en un nivel mínimo prescrito el agua de reemplazo agregada, la cual contiene
ingredientes potencialmente formadores de incrustaciones. El carbonato de calcio es la
incrustación más común, pero con probabilidad no será un problema salvo que se permita que
ocurran pérdidas continuas de agua. Los productos de la corrosión del hierro y del cobre suelen ser
los que más ensucian. Estos ensuciantes pueden causar:
258
Capítulo XI Control de Incrustaciones y Corrosiones en Diferentes Tipos de Instalaciones
1. Daños erosivos en las empaquetaduras y los sellos mecánicos de las bombas.
2. Obstrucciones en tuberías y coladores.
3. Disminución de la eficiencia de la transferencia de calor, lo que reduce la capacidad del
sistema para calentar o enfriar.
4. Controles que llegan a ser no operativos.
5. Corrosión por picadura en los tubos de los enfriadores.
6. Corrosión debajo de los depósitos y crecimientos biológicos cuando se alojan en áreas con
velocidad mínima. (En un caso en el cual no se había tratado un sistema cerrado, una
herrumbre de hierro del sistema de tubería de acero se alojó en el enfriador, sobre los
serpentines del intercambiador de calor de cobre, y causó picaduras y perforaciones debajo
de la película de herrumbre al cabo de unos cuantos años.)
Para apreciar mejor el significado de las pequeñas fugas o pérdidas en un sistema cerrado,
supongamos que hubiera fugas de 3.78 l/h(alrededor de 30 gotas por minuto). Ante estas
condiciones, se calculó que se podría introducir bastante oxígeno disuelto al sistema, por medio del
agua nueva de reemplazo (que contiene los 10 mg/l normales de oxígeno disuelto), como para
formar suficiente herrumbre y así atascar sólidamente 4.25 m de un tubo de acero de 1".
Los inhibidores anódicos conocidos comúnmente, y que controlan la corrosión mediante la
inhibición en el ánodo, son los cromatos, nitritos, fosfonatos, ortofosfatos, azoles y molibdatos. Los
inhibidores catódicos, que controlan la corrosión en el cátodo, son los polifosfatos y el zinc. La
tecnología moderna del tratamiento del agua de enfriamiento dicta que unas mezclas complejas de
inhibidores, tanto anódicos como catódicos, que incluyan dispersantes son necesarias para lograr
una inhibición aceptable de la corrosión y las incrustaciones. A continuación se presentan algunos
de los productos químicos que se usan para inhibir la corrosión:
CROMATOS: La EPA de Estados Unidos prohibió su uso en las torres de enfriamiento para confort
y su descarga al ambiente. Al inicio se encontró que eran necesarias unas concentraciones de 500
a 1000 mg/l de cromato de sodio (como CrO4) para una satisfactoria inhibición de la corrosión. En
años posteriores se encontró que 10 a 100 mg/l de cromato de sodio (como CrO4) con la adición de
sales de zinc y otros suplementos proporcionaban una inhibición de corrosión apropiada.
FOSFONATOS: Durante los últimos 15 años, se ha encontrado que estos productos químicos son
muy aceptables como inhibidores de las incrustaciones, y también que tienen propiedades
inhibidoras de la corrosión razonablemente buenas a concentraciones más altas (15 a 30 mg/l) en
el agua de enfriamiento concentrada que aquellas que se requieren para inhibir las incrustaciones.
FOSFATOS: Los ortofosfatos, como el fosfato trisódico, que funcionan como inhibidores anódicos
son eficaces en presencia de aguas oxigenadas (por ejemplo, el agua de las torres de
enfriamiento), pues llenan los vacíos en la formación de una película protectora eficaz y aceleran
su crecimiento. Los polifosfatos son menos eficaces, pero mejores a un pH neutro.
SALES DE ZINC: Comportándose como inhibidoras catódicas, las sales de zinc son suplementos
eficaces para los productos químicos ya mencionados; proveen en general una reducción de la
corrosión en el cátodo mediante la precipitación del hidróxido de zinc. Además, contrarrestan la
formación del complejo cobre-fosfonato, el cual puede causar una corrosión seria de los metales
que contengan cobre y un incremento en la corrosión del acero (se deposita cobre metálico sobre
el acero y esto origina una corrosión galvánica).
AZOLES: Estos productos químicos, como el benzotriazol, el mercaptobenzotiazol y el toliltriazol
sódico, sirven para inhibir la corrosión de los metales que contengan cobre al crear una película
259
Capítulo XI Control de Incrustaciones y Corrosiones en Diferentes Tipos de Instalaciones
protectora eficaz en sus superficies. También inhiben en cierto grado la corrosión del acero.
ACRILATOS: Hay muchas variables: poliacrilatos, copolínieros y terpolímeros; sirven sobre todo
como inhibidores para evitar la formación de incrustaciones compuestas de carbonato de calcio,
fosfato de calcio, fosfonato de calcio e hidróxido y fosfato de zinc. Permiten que los principales
inhibidores de corrosión provean una película protectora eficaz en presencia de tendencias
potenciales hacia la formación de incrustaciones.
TESTIGOS PARA MONITOREAR EL CONTROL DE CORROSIÓN: Con el fin de estar seguros
de que los productos químicos para el control de la corrosión estén funcionando en forma
adecuada, se deben instalar testigos de acero y de aleaciones de cobre durante periodos de 30 a
90 días para determinar la rapidez de la corrosión en mil de penetración por año (mpa). El
ensamble con el probador de corrosión, el portatestigos y el testigo (figura 11.2). Además de
observar la pérdida de peso, se puede examinar con el microscopio el grado de picadura cuando
se quiten los especímenes, ya que son particularmente preocupantes las tendencias de la picadura
con los diferentes tratamientos. Un programa apropiado incluiría instalar los testigos en la
primavera, reemplazarlos a mediados del verano y removerlos en el otoño cuando se pare el
acondicionamiento de aire.
Fuente: CONTROL DE INCRUSTACIONES “RUSSELL W. LANE”, 1995
Fig. 11.2 Instalación de testigo de corrosión.
260
Capítulo XI Control de Incrustaciones y Corrosiones en Diferentes Tipos de Instalaciones
Fuente: CONTROL DE INCRUSTACIONES “RUSSELL W. LANE”, 1995
Fig. 11.3 Testigo de corrosión.
11.14 El ensuciamiento y su control
El tratamiento químico se debe iniciar cuando los sistemas sean nuevos y estén limpios, ya que es
difícil limpiar y tratar los sistemas cerrados después de que hayan quedado sucios.
El ensuciamiento bacteriano puede causar la formación de babazas o biopelículas en los tubos, lo
que reduce la transferencia de calor. Tales ensuciamientos podrían causar también la formación de
aguas negras, malolientes y corrosivas de pH bajo (ácidas), y fomentar el crecimiento de bacterias
reductoras de sulfato (SRB). Respecto a éstas, es esencial un tratamiento apropiado con biocidas
para evitar su crecimiento, ya que estas bacterias son capaces de iniciar una corrosión seria tipo
picadura y la subsecuente perforación de conductos de cobre y tuberías de acero.
En particular, es necesario vigilar los sistemas cerrados para buscar pérdidas de agua y controlar
en forma apropiada las tendencias incrustantes y corrosivas. Son pasos importantes medir el agua
de entrada y supervisar la concentración del tratamiento del agua. Dado que los medidores de
agua pueden fallar en condiciones de flujos muy bajos (filtraciones, escurrimientos), se deben
instalar antes de ellos válvulas de control de nivel que se accionen por medio de un cambio
apreciable en el nivel del agua. Así se podrá obtener información más exacta acerca del flujo del
medidor de agua durante estas condiciones periódicas con un flujo más alto.
Una técnica recomendada para vigilar en forma apropiada el uso de agua de reemplazo y el
tratamiento del agua, es tomar una muestra de ésta en el sistema para determinar la concentración
del inhibidor de corrosión. Esto se debe hacer por lo menos cada mes (de preferencia cada
semana), y el tratamiento se debe ajustar según sea necesario. Las ventajas adicionales de esta
técnica son las siguientes:
1.
2.
El porcentaje de pérdidas de agua del sistema se puede estimar a partir de la disminución
observada en los resultados de la prueba, y mediante una inspección de las lecturas del
medidor de agua.
Una estimación del volumen de agua en el sistema se puede calcular si se conocen los
kilos y la concentración del producto químico que se agregó, lo que posibilita un control
más exacto del tratamiento químico.
261
Capítulo XI Control de Incrustaciones y Corrosiones en Diferentes Tipos de Instalaciones
11.15 Tratamiento químico
Hay diversos programas de tratamiento que se prescriben para sistemas cerrados. El diseño no
contempla el control de incrustaciones, porque se supone que el uso de agua de reemplazo será
tan bajo que estas no serán un problema. Si el agua de reemplazo que se agregó al sistema tiene
una dureza apreciable, se suele recomendar la instalación de un intercambiador iónico de sodio
(suavizador de zeolita) para que el agua suavizada se pueda aplicar como reemplazo. No se
considera adecuado el tratamiento con fosfonatos o polifosfatos, ya que estos productos se
degradan si durante periodos largos no se aplica el tratamiento.
Suponiendo que el agua de reemplazo sea muy poca, la cantidad de incrustaciones que se formen
debido al uso de un agua moderadamente dura será mínima y, por lo general, insuficiente para que
sea preocupante. El llenado inicial podría causar incrustaciones mínimas, pero luego el potencial
para formarlas en forma apreciable se agotará mediante la suavización (precipitación de la dureza)
y, por lo tanto, no causará mayores preocupaciones. La inhibición de la corrosión de los metales en
el sistema, sobre todo acero y cobre, si es una preocupación mayor. Un método de tratamiento
podría ser el siguiente:
•
CONTROL DEL pH
El mantenimiento de un pH de 9.0 (la escala aceptable es de 9.0 a 10.5) usualmente podrá
reducir las tendencias corrosivas a niveles aceptables. Es decir, se requerirá la aplicación de
productos químicos alcalinos, como sosa cáustica, cenizas de sosa, o fosfato trisódico, para
elevar el pH.
Excepto en los casos de posible contaminación por conexiones cruzadas del sistema de agua
potable, este sencillo método para inhibir la corrosión no es el método de tratamiento que por
lo general se recomienda, debido al potencial para formar incrustaciones y porque hay
disponibles métodos mejores y de mayor alcance como:
•
INHIBIDORES SECUESTRANTES DE OXÍGENO
Estos inhibidores de sulfitos e hidrazina (catalizados de preferencia) son convenientes por su
capacidad para reducir la concentración de oxígeno y la corrosión consecuente. Se puede
preferir el sulfito de sodio más que la hidrazina debido a la toxicidad de esta, pero tiene la
desventaja de que suministra sulfatos derivados de la oxidación del sulfito; el sulfato promueve
el crecimiento de bacterias reductoras de sulfato. En general, los productos químicos
secuestrantes de oxígeno no se consideran satisfactorios para aplicarlos en sistemas cerrados,
ya que son necesarias una adición continua y pruebas frecuentes para mantener el control
apropiado para afrontar el ingreso de oxígeno en estos sistemas.
•
INHIBIDOR DE SILICATO
La adición del silicato de sodio líquido para incrementar la sílice (SiO2) desde 20 hasta 50 mg/l
y mantenimiento del pH dentro del intervalo de 7.5 a 9.5 proporciona una inhibición eficaz
contra la corrosión del acero y los metales que contienen cobre. Las desventajas del inhibidor
de silicato pueden ser el desarrollo de una capa delgada de incrustación aislante el largo lapso
requerido para desarrollar una inhibición de corrosión eficaz y la reacción dispersante con el
óxido de hierro que origina agua con aspecto sucio. Las ventajas son que no es tóxico ni
contribuye al crecimiento bacteriano.
11.16 Limpieza de los sistemas
Los nuevos sistemas se deben enjuagar por completo para eliminar incrustaciones de la fábrica de
262
Capítulo XI Control de Incrustaciones y Corrosiones en Diferentes Tipos de Instalaciones
tubos, aceites para herramientas de corte, productos de la corrosión, pedacería de metales,
compuestos de las juntas de tubería, fundentes y salpicaduras de soldadura, suciedades y otros
desechos antes de ponerlos en operación. Este tipo de limpiezas implica un proceso complicado si
se hacen bien, por ello deben ponerse, sin duda, en manos de alguna compañía de limpieza
química o tratamiento de aguas con experiencia en este campo. En muchos edificios viejos los
sistemas nunca recibieron ningún tratamiento de aguas y, por lo tanto, han quedado obstruidos en
parte con productos de la corrosión. Éstos en general son difíciles de suprimir, y si se someten a
solventes fuertes, como ácidos, el resultado puede ser fugas en las tuberías y pérdidas de bienes.
También hay escamas duras de óxido de hierro (magnetita), abrasivas en particular para las partes
y los impelentes de las bombas, pero se pueden eliminar con eficacia mediante la instalación de
imanes en los coladores. Además de los métodos químicos convencionales que ofrecen las
compañías de limpieza química, hay algunas técnicas nuevas, descritas en trabajos recientes, que
se han presentado en conferencias sobre el agua.
El reemplazo completo de la tubería, aunque costoso, puede resultar la mejor solución. Desde
luego que se debe determinar la causa de la corrosión para que el reemplazo se haga con un
material más resistente. El nuevo sistema se debe limpiar en forma apropiada, y es necesario
disponer la instalación de un sistema adecuado de tratamiento de aguas y de un medio para
inspeccionar la tubería nueva.
Es frecuente la instalación de sistemas de filtros de flujo lateral (5 a 10% del flujo total) y de flujo
completo para eliminar los sólidos suspendidos; son eficaces en particular durante los arranques
del sistema. El material suspendido en el agua circulante puede originar la formación de depósitos.
los que pueden conducir al desarrollo de celdas de corrosión debajo de los depósitos y causar
picaduras profundas. En los sistemas cerrados que requieren considerables volúmenes de agua de
reemplazo debido a las pérdidas, ha sido necesario instalar, antes de las bobinas de inducción de
los cuartos, filtros en línea capaces de eliminar partículas hasta de 1 m de tamaño para evitar la
obstrucción de líneas y válvulas de pequeño diámetro.
Durante el proceso de enjuague se debe drenar por completo el agua del sistema en el punto más
bajo. Entonces, cuando se reanude el proceso de enjuague, deberá asegurarse la eliminación
completa de los materiales de limpieza. Esto se puede verificar probando el agua con indicador de
fenolftaleina, el cual debe reaccionar "incoloro" en lugar de color rosa cuando el pH sea inferior a
8.2. Si se desea una seguridad sobre el sistema cerrado esta protegido por completo contra la
corrosión, entonces se deben instalar testigos o niples de corrosión.
11.17 Tuberías de plástico
Entre los materiales, la tubería de plástico es una opción importante para limitar la corrosión en un
ambiente corrosivo, y cada vez es más aceptable como sustituto de los metales. Se han mejorado
sus propiedades físicas y se han reconocido y entendido mejor sus limitaciones.
•
Las tuberías de plástico incluyen tanto a los termoplásticos como a los termofijos.
•
Las tuberías termoplásticas son principalmente extruidas, si bien las conexiones se
moldean por inyección (se fabrican a partir de tubos extruidos). Las termofijas, o tuberías
de resinas termofijas reforzadas, se fabrican mediante cuatro procesos diferentes:
enrollado de filamentos, vaciado centrífugo y moldeados de contacto y de compresión.
Los materiales termoplásticos tienen varias ventajas: son resistentes contra la corrosión y la
deposición; ligeros, económicos y tienen un módulo de elasticidad y un coeficiente de fricción más
bajos que las tuberías metálicas. Sin embargo, estos materiales han mostrado las siguientes
deficiencias:
263
Capítulo XI Control de Incrustaciones y Corrosiones en Diferentes Tipos de Instalaciones
1) permeabilidad a solventes orgánicos (como los derivados del petróleo) y
2) un alto coeficiente de expansión térmica.
Numerosos casos en que derivados del petróleo u otros solventes orgánicos han permeabilizado
tuberías de plástico subterráneas han causado severas contaminaciones, sabores raros y olores
en el agua potable. Su alto coeficiente de expansión térmica obliga a instalar numerosas juntas de
expansión, lo que entraña una mayor probabilidad de que haya fugas. Con una menor resistencia
mecánica, la necesidad de soportes más juntos, y la unión de las conexiones podría complicar la
instalación y conducir a un mayor problema de fugas.
Hay seis diferentes composiciones para tuberías de plástico que se usan en los sistemas de agua
potable:
1. PVC (cloruro de polivinilo): tipo 1, grado 1. Esta tubería es la que se especifica con mayor
frecuencia y se ha usado durante más de 30 años en procesamientos químicos,
galvanoplastias industriales, sistemas de distribución fríos, tuberías de agua desionizada,
drenajes químicos y tuberías de irrigación. Es resistente contra ácidos, álcalis y sales, pero lo
atacan solventes polares, como cetonas, hidrocarburos dorados y sustancias aromáticas. Su
máxima duración en servicio se alcanza por debajo de los 60°C, pero tiene la máxima
resistencia hidrostática de largo plazo a los 23°C (esfuerzo de diseño de 2000 psi) entre los
principales termoplásticos. Se une mediante cementos de solventes, roscas o bridas.
2. CPVC (cloruro de polivinilo clorado): tipo 4, grado 1. Sus propiedades físicas son similares a
las del PVC, pero las de resistencia química son algo mejores. También posee propiedades de
esfuerzo para diseño hasta 2000 psi. Su máxima duración en servicio se alcanza por debajo de
una temperatura máxima de 99°C, y se ha usado con éxito para la distribución de aguas
caliente y fría durante 30 años. Se une por medio de los mismos procedimientos que el PVC, y
su instalación es considerablemente más barata, en lo que respecta a mano de obra, que la de
la tubería metálica.
3. PP (polipropileno): tipo 1. Esta es una poliolefina ligera. Tiene, por lo general, alta resistencia
química contra ácidos, álcalis y solventes orgánicos, pero está en un nivel algo más bajo en
sus propiedades físicas. No se puede usar con ácidos oxidantes fuertes, solventes dorados ni
sustancias aromáticas. Tiene un esfuerzo de diseño de 1000 psi 23°C. Es resistente contra
aguas que contengan azufre en las líneas de desecho del agua de mar y en tuberías que
lleven petróleo crudo y gases de baja presión. Se une mediante fusión de sellado por calor,
roscas y bridas.
4. ABS (acrilonitrilo-butadieno-estireno): tipo 1, grado 3. El ABS es una combinación o mezcla
de polímeros cuyos mínimos de butadieno, acrilonitrilo y estireno son 6, 15, 15%
respectivamente; y todos los demás monómeros no rebasan el 5%; contiene también otros
aditivos. Es una resma excelente para tuberías, debido a su tenacidad resistencia y rigidez.
Estas propiedades explican su uso extenso en conductos de drenajes, desechos, respiraderos,
alcantarillados y comunicaciones.
5. PB (polibutileno): El PB se produce mediante la polimerización del butileno y contiene
usualmente un 2% de negro de humo como inhibidor ultravioleta. Es muy adecuado para
tuberías debido a estas propiedades. Es flexible con resistencia de largo plazo; es notable en
que conserva mejor su resistencia a la tensión a temperaturas desde 23°C hasta 94°C en
sistemas bajo presión; y es resistente contra la abrasión.
6. PE (polietileno): Este es el segundo material termoplástico que se usa más. Los aditivos
normales son antioxidantes y negro de humo para protegerlo contra la luz ultravioleta. Hay tres
tipos: el tipo 1 tiene baja densidad, es relativamente blando y flexible y posee una resistencia
baja contra el calor; el tipo II tiene una densidad mediana, es ligeramente más duro y tiene una
264
Capítulo XI Control de Incrustaciones y Corrosiones en Diferentes Tipos de Instalaciones
resistencia mucho mayor contra el calor y la tensión; el tipo III es el material preferido para
tuberías debido a su tenacidad y propiedades físicas superiores.
11.18 Corrosión de válvulas
Como es necesario que los asientos de las válvulas conserven su exactitud dimensional y estén
libres de picaduras, las partes móviles deben ser catódicas en relación con el cuerpo de la válvula,
por lo que, el cuerpo de ésta debe ser de acero y no de hierro colado. La corrosión grafítica del
cuerpo hecho con este material puede conducir al desarrollo de cátodos grafíticos y la corrosión
subsecuente de las partes móviles o los asientos de las válvulas.
Conferirle características aerodinámicas a la instalación eliminando el mayor número posible de
curvas, válvulas, ramales, y controladores de flujo, con el fin de reducir la inclusión de aire y la
turbulencia, dará como resultado una menor erosión corrosión. La instalación de válvulas de
diafragma, y no de globo o compuerta, también causará menos turbulencia. Se deben instalar
válvulas recubiertas de plástico cuando se espere una corrosión en condiciones turbulentas.
Un factor importante para el mantenimiento de las válvulas es la instalación de válvulas apropiadas
para el servicio en particular. Se deben usar válvulas de compuerta para proveer condiciones de
abertura-cierre, pero no para regular el flujo; las de globo están diseñadas para la regulación. El
material suspendido puede erosionar los asientos de las válvulas; por tanto, si en el flujo hay algún
material en suspensión significativo (por ejemplo, productos de la corrosión), se debe considerar la
instalación de un pequeño filtro en línea para eliminarlo.
Cuando se planeen materiales óptimos para fabricar válvulas, se tienen que considerar por
separado el cuerpo de la válvula y la parte interior (incluyendo los asientos), pues en ambos la
velocidad del líquido es diferente. Por lo general, es aceptable utilizar materiales extremadamente
duros en los asientos o tapones. Para el servicio de agua a temperaturas y presiones bajas, el
hierro, el bronce o el plástico son los materiales usuales que se recomiendan. Los aceros
inoxidables son los indicados para condiciones extremas de presión y temperatura. Como los
nuevos materiales, en particular los plásticos, pueden ser aplicables, es necesario comunicarse
con el proveedor para que sugiera una válvula para un fin específico.
11.19 Corrosión de bombas
Las bombas presentan un problema particular de corrosión debido a las altas velocidades y la
turbulencia involucradas. La cavitación, una forma de corrosión por impacto, se presenta en los
impelentes de las bombas, en cuyas superficies metálicas se desintegran las burbujas de aire o
vapor debido a que se crean reiteradamente áreas de baja y alta presión. La figura 11.4 ilustra
muy bien el efecto de la corrosión en un impelente de bronce que estuvo expuesto a un agua
durante unos cuantos meses, en un servicio doméstico de agua caliente circulante. El reemplazo
del impelente de bronce con uno de acero, un metal mucho más duro, corrigió este problema de
erosión-corrosión. Si bien la alta velocidad por lo general incrementa la corrosión, una velocidad
mínima o un estancamiento como ocurre durante la inactividad en las plantas, también son una
causa seria de que la corrosión aumente.
El extremo de las bombas centrífugas que entra en contacto con el líquido se construye por lo
general con bronce, todas de bronce o todas de hierro. El impelente la manga del eje, y los anillos
de desgaste son de bronce y el casco de hierro vaciado en construcción equipada con bronce.
La bomba aspirante impelente es aquella que tiene el embolo macizo y que durante su retorno
impulsa con fuerza el agua embolada a través de una válvula del cilindro. En nuestro caso para
caudales pequeños y especialmente de líquidos corrosivos se usan bombas de membrana, con el
265
Capítulo XI Control de Incrustaciones y Corrosiones en Diferentes Tipos de Instalaciones
embolo constituido por una membrana elástica.
Fuente: CONTROL DE INCRUSTACIONES “RUSSELL W. LANE”, 1995
Fig. 11.4 Erosión - corrosión de un impelente de bronce para bombas.
266
Capítulo XII Reuso de Aguas Residuales y Pluviales
XII
Reuso de aguas residuales y
pluviales
La generación de aguas residuales es un producto inevitable de la actividad humana. El
tratamiento y disposición apropiada de las aguas residuales, el conocimiento de las características
físicas, químicas y biológicas no competen a este texto. Sin embargo el propósito de este capitulo
es proveer los conocimientos básicos para el reuso de aguas residuales especialmente pluviales.
El tratamiento en el mismo sitio es una alternativa necesaria en lugares donde no existe
alcantarillado sanitario. La Solución más sencilla y recomendable para el tratamiento y disposición
de las aguas residuales producidas por las descargas de casas, conjuntos residenciales, moteles,
hoteles, haciendas, etc., es conectarse al alcantarillado sanitario; sin embargo, cuando no existe
dicha posibilidad se hace necesario brindar una alternativa sencilla para tratamiento y disposición
en el mismo sitio de origen de las aguas residuales.
El diagrama de flujo que presentamos a continuación es el más usado para el tratamiento y
disposición de aguas residuales en el mismo sitio. La selección de un sistema de tratamiento en el
mismo sitio debe tener en cuenta el objetivo básico de ofrecer los resultados del tratamiento
requerido en la forma práctica más sencilla, más confiable, de más fácil operación y de costo
mínimo. En general, se considera que estos sistemas pueden ser adecuados para poblaciones
equivalentes, menores de 300 personas.
Afluente
Tanque
Séptico
Zanjas de
infiltración
Afluente
Tanque
Séptico
Pozos de
infiltración
Afluente
Tanque
Séptico
Lechos de
infiltración
Afluente
Tanque
Séptico
Montículo
Afluente
Tanque
Séptico
Afluente
Tanque
Séptico
Filtro
intermitente
de arena
Laguna de
infiltración
percolación
Afluente
Tanque
Séptico
Filtro
anaerobio
Afluente
Tanque
Séptico
Filtro de lodos
activados, filtro
percolador, biodiscos o
laguna de estabilización
Riego o fuente
receptora
Fuente
receptora
Fuente
receptora
El suelo tiene capacidad de tratar materia orgánica e inorgánica, al igual que organismos
patógenos, pues actúa como filtro, como intercambiador iónico, como adsorbedor y como superficie
sobre la cual pueden ocurrir muchos procesos químicos y bioquímicos. Cuando el suelo no está
saturado puede entrapar físicamente materia particulada del agua residual. La mayor parte de los
suelos y de la materia orgánica son de carga negativa, por lo que pueden atraer y retener los
componentes catiónicos de las aguas residuales y repeler los componentes aniónicos; por ello, la
267
Capítulo XII Reuso de Aguas Residuales y Pluviales
capacidad de intercambio catiónico es una buena medida de la habilidad del suelo para retener
compuestos del agua residual.
La profundidad de suelo requerida para tratamiento adecuado del agua residual es función de su
permeabilidad. Suelos con permeabilidad rápida permiten tasas de aplicación más altas, pero
requieren mayores profundidades no saturadas, por debajo de la superficie de infiltración, que los
suelos con permeabilidad lenta.
12.1 Tanque séptico
El tanque séptico, en el cual la sedimentación y la digestión del residuo ocurren en el mismo
recipiente, es el sistema más usado para adecuar el agua residual con el fin de dispersarla en el
subsuelo mediante campos de infiltración o para postratarla en filtros anaerobios, filtros
intermitentes de arena o procesos biológicos convencionales en el mismo sitio, figura 12.1. Se
construye en materiales impermeables como concreto, fibra de vidrio, acero, pino californiano y
polietileno. Se recomienda localizarlo en un lugar apropiado para facilitar su limpieza y
mantenimiento, a más de 15 m de cualquier fuente de abastecimiento, a más de 2 m de cualquier
edificación, en terreno no inundable y con área suficiente para el eventual campo de infiltración. En
estudios realizados sobre eficiencia de los tanques sépticos se indican las siguientes conclusiones
principales:
1)
2)
3)
4)
El tanque séptico debe tener un período de retención mayor de 24 horas.
El tanque séptico debe tener una configuración de la unidad de salida con pantalla para gases.
La relación de área superficial a profundidad debe ser mayor de 2.
Se debe preferir un tanque de cámaras múltiples con interconexiones similares a las de la
unidad de salida.
El período de desenlode de un tanque séptico se puede establecer con base en la experiencia de
instalaciones semejantes, aunque la cantidad de lodo acumulado depende del agua residual
afluente y de la tasa de digestión, la cual está influida por la temperatura local. En general para
diseño se usa una tasa de acumulación de lodo de 0.04 m3/c.año, con una capacidad disponible
para lodo de un tercio del volumen del tanque séptico.
La limpieza de un tanque séptico se hace para prevenir que el manto de lodos o de natas pueda
contribuir al escape de sólidos por el efluente. En general, el tanque debe limpiarse cuando el
fondo del lecho de natas o sobrenadante está a menos de 7.5 cm del borde inferior de la pantalla
de salida o cuando la profundidad del manto de lodos es del 40% o más con respecto a la
profundidad de agua en el tanque. El desenlode se efectúa bombeando el contenido del tanque a
un camión cisterna y disponiendo el residuo en los sitios autorizados para tal efecto.
12.2
Trampa para grasas
La trampa para grasas se incluye en sistemas de tratamiento de aguas residuales para
establecimientos como estaciones de servicio, moteles, hospitales, restaurantes y hoteles, en que
existe una producción apreciable de grasas, con el objeto de prevenir el taponamiento de las
tuberías y el efecto deletéreo (formación de gases que destruye la salud) que puedan tener ellas
sobre la acción bacterial y la sedimentación en el tanque séptico. En las figuras 12.2 y 12.3 se
presenta un esquema típico de un separador de grasas.
Los métodos estándar definen grasas y aceites como grupos de sustancias con características
físicas similares, determinadas cuantitativamente con base en su solubilidad común con freón o
hexano. El termino grasas y aceites incluye materiales de origen vegetal, materiales de tejido
animal, petróleo o componentes del petróleo y otros materiales extraídos por el solvente. Al
268
Capítulo XII Reuso de Aguas Residuales y Pluviales
petróleo y a sus componentes también se les denomina hidrocarburos o aceites no polares.
En aguas residuales domesticas, el contenido de grasas y aceites puede ser del orden de 30 a 50
mg/L y constituir alrededor del 20% de la DBO; en aguas residuales con residuos industriales la
concentración es generalmente mucho mayor. Las grasas y aceites pueden acumularse en las
alcantarillas y bombas, obstruyéndolas; en los sedimentadores causan problemas de flujo, sobre
todo en lodos con alta concentración de grasas y aceites. Los hidrocarburos son difíciles de
biodegradar de manera aerobia y prácticamente no degradables en sistemas anaerobios. Así
mismo, las grasas y aceites dificultan el proceso de secado de lodos de dichas aguas residuales.
El sistema más sencillo para remoción de aceites y grasas no emulsificadas, usado para
establecimientos e industrias pequeñas, es la trampa para grasas. Esta es un tanque diseñado
para retener las grasas y aceites, así como para permitir su limpieza y mantenimiento apropiado.
Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES “J. ROMERO ROJAS”, 2000
Figura 12.1 Tanque séptico, lecho de percolación para disposición de aguas residuales en el
mismo sitio.
La trampa debe tener un diseño hidráulico y un tiempo de retención adecuado para el propósito
propuesto; la distancia entre la entrada y la salida de la trampa ha de ser suficiente para permitir la
separación diferencial por gravedad y no dejar escapar grasas por la unidad de salida. Las
pantallas de control de flujo son esenciales para garantizar un régimen hidráulico apropiado y
prevenir trastornos hidráulicos por cambios súbitos de caudal.
269
Capítulo XII Reuso de Aguas Residuales y Pluviales
Una trampa de grasas es una cámara pequeña de flotación en la cual la grasa flota a la superficie
libre del agua y es retenida, mientras que el agua más clara subyacente es descargada. En un
trampagrasas no hay equipo mecánico y el diseño es similar al de un tanque séptico. La entrada
del agua residual se hace por debajo de la superficie del agua y la salida generalmente por el
fondo; entre más grande sea el tanque más eficiente es el sistema, por ello el mejor trampagrasas
es el tanque séptico. Normalmente se diseña con tiempos de retención de 15 a 30 minutos y de un
tamaño mínimo de 2.8 m3 (ver tablas 12.1 y 12.2)
El mantenimiento pobre es lo que hace que en la mayoría de los casos las trampas para grasas no
funcionen adecuadamente, la falta de limpieza continua permite la acumulación excesiva de grasa
en la trampa y su descarga con el efluente. Para un buen funcionamiento de la trampa deben
evitarse las cargas hidráulicas súbitas sobre ella ya que esto puede producir agitación excesiva del
contenido de la trampa, impide la retención y flotación de la grasa y permite su escape por la
unidad de salida.
VISTA SUPERIOR
.15
.10
.75
1.25
.15
.15
Ø .60
POZO DE INSPECCIÓN
.50
.50
.15
1.00
VARILLAS DE Ø 1/2" SOLDADAS
A MARCO DE ÁNGULO 1" x 1"
CADA 0.03
CORTE B-B
.15
.10
.75
1.25
.15
.15
A
A
.50
6"
6"
.15
CORTE A-A
2.40
.15
.20
6"
6"
B
B
.75
1.25
.90
1.10
.45
.10
Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES “J. ROMERO ROJAS” , 2000
Figura 12.2 Separador de grasas (Unidades métricas).
270
Capítulo XII Reuso de Aguas Residuales y Pluviales
VISTA PLANTA
2a3xW
A
A
.5
W
.6
.75
VISTA CORTE
.10
.10
.23
.075
.6 - .9
PROFUNDIDAD DE AGUA
.35
.17
.10
Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES “J. ROMERO ROJAS” , 2000
Figura 12.3 Esquema de una trampa para grasas (Unidades métricas).
Tabla 12.1 CARACTERÍSTICAS HIDRÁULICAS DEL SUELO
TEXTURA
Arena
Marga arenosa
Marga limosa porosa
Marga arcillosa limosa
Arcillas, marga limosa
Marga arcillosa limosa
PERMEABILIDAD PERCOLACIÓN
[cm/hr]
[min/cm]
>15
<4
0.5 - 15
4 - 18
<0.5
>18
Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES “J. ROMERO ROJAS” , 2000
12.3
Campos de infiltración
Un campo de infiltración recibe el efluente de un tanque séptico y gracias a la permeabilidad del
suelo permite el tratamiento y disposición subsuperficial del agua residual. El primer paso para
proyectar un sistema de disposición subsuperficial de aguas residuales es determinar si el suelo es
apto para la infiltración del efluente del tanque séptico y, en caso positivo, calcular el área
necesaria. El nivel freático o la superficie de cualquier formación impermeable debe encontrarse
preferiblemente a más de 1 m del fondo de la zanja, lecho o pozo de infiltración.
271
Capítulo XII Reuso de Aguas Residuales y Pluviales
Aunque existen correlaciones entre las características hidráulicas del suelo y su textura (como las
de la tabla 12.1), la aptitud de un suelo para su utilización como campo de infiltración debe
determinarse mediante un ensayo en el sitio.
El procedimiento para establecer la capacidad de infiltración y deducir la tasa de aplicación para el
diseño del sistema de disposición subsuperficial puede ser el siguiente:
1. Se deben hacer mínimo tres ensayos en el área propuesta, con los huecos espaciados
uniformemente.
2. Los huecos deben ser de 15 cm (10 a 30 cm de dimensión horizontal) excavados hasta la
profundidad propuesta para el sistema de absorción (profundidad mínima de 60 cm). En el
fondo se colocan 5 cm de grava de 1/2" a 3/4", como capa de protección, y se remueve todo el
material suelto del hueco para proveer así una superficie de contacto de suelo natural a través
de la cual se infiltre el agua.
3. Se llena el hueco con 30 cm de agua como mínimo. Esta profundidad se mantiene por lo
menos durante cuatro horas y preferiblemente durante una noche para empapar el suelo y
obtener resultados satisfactorios de percolación.
4. Se ajusta el nivel del agua a 15 cm sobre la grava y se mide la caída del nivel, a intervalos de
30 minutos, con una aproximación de dos milímetros. Se hacen mínimo tres lecturas, y
después de la lectura se reajusta el nivel del agua a 15 cm sobre la grava. Si la tasa de
percolación es muy rápida se hacen lecturas cada diez minutos durante una hora. Para el
cálculo se usa la última lectura.
5. Cálculo. Por ejemplo, si la última lectura es de 1.6 cm en 30 minutos, la tasa de percolación
será:
Tasa de percolación =
30
= 18.75 ≈ 19 [min/cm]
1.6
Mediante el ensayo de infiltración se define si el terreno es adecuado para un sistema de
percolación. El área necesaria de infiltración se calcula con base en los resultados de la prueba de
infiltración y la tasa de aplicación correspondiente, de acuerdo con los valores de la tabla 12.2.
En general se diseñan cuatro tipos de campos de infiltración o sistemas de absorción
subsuperficial: zanjas de infiltración, lechos de infiltración, pozos de infiltración y montículos.
Tabla 12.2 TASAS DE APLICACIÓN DE AGUAS RESIDUALES PARA SISTEMAS DE
INFILTRACIÓN
♣
TEXTURA DEL SUELO
TASA DE
PERCOLACIÓN
[min/cm]
TASA DE
APLICACIÓN
[L/m2d]
Grava, arena gruesa
Arena media a gruesa
Arena fina, arena margosa
Marga, marga arenosa
Marga, marga limosa porosa
Marga, arcillolimosa, marga arcillosa♣
Arcillas, arcillas coloidales
<0.40
0.4 - 2.0
2.1 - 6.0
6.1 - 12.0
12.1 - 24.0
24.1 - 48.0
>48
No recomendado
48
32
24
18
8
No recomendado
Suelos sin arcillas expandida/ Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES “J. ROMERO ROJAS” , 2000
272
Capítulo XII Reuso de Aguas Residuales y Pluviales
12.3.1 Zanjas de infiltración
Este sistema consiste en un conjunto de líneas de tubería de 10 cm de diámetro (4") tendidas en
tal forma que el efluente del tanque séptico se distribuya con una uniformidad razonable en el suelo
natural. Los tubos pueden ser perforados o de junta abierta. De preferencia, las líneas laterales de
tubería no deben exceder de 18 m de longitud, con una longitud máxima permisible de 30 m; la
pendiente de las zanjas y de las líneas de distribución se prefieren entre 1.5 y 3% prácticamente
niveladas. La distancia entre las líneas de tubos puede variar entre 1.8 y 2.4 m.
RELLENO
BARRERA
SEMIPERMEABLE
.3 - 1.5
ROCA DE
3/4" - 2 1/2"
.6 - 1.2
.3 - .9
TUBERÍA PERFORADA
Ø .10
.15 - .3
NF O ROCA
FRACTURADA
Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES “J. ROMERO ROJAS” , 2000
Figura 12.4 Típica zanja de infiltración (Unidades métricas).
La profundidad de las zanjas del campo de absorción ha de ser por lo menos de 30 cm o 60 cm
con el fin de proveer un mínimo de cama de grava y cobertura de tierra. Los tubos se tienden sobre
una cama de grava de 15 cm de espesor. Profundidades mayores de zanja pueden ser necesarios
para adaptarse a los contornos del terreno, para una cama de grava adicional o para otros
propósitos del proyecto. Se recomienda mantener una separación mayor de 1 m entre el fondo de
la zanja y el nivel freático. El ancho mínimo de la zanja es de 30 cm y para zanjas hasta de 90 cm
de ancho se toma como área de infiltración, por seguridad, solamente el área vertical de la zanja.
Las figuras 12.4 y 12.5 ilustran la conformación típica de una zanja de infiltración.
Cuando el nivel freático o un estrato impermeable está muy cerca de la superficie del terreno,
impidiendo la construcción del sistema de zanjas de infiltración, se puede elevar el campo de
infiltración mediante la construcción de zanjas pandas, de 15 a 30 cm de profundidad, dentro de un
relleno adicional de suelo (figura 12.6).
273
Capítulo XII Reuso de Aguas Residuales y Pluviales
CORTE TRANSVERSAL
C
2.00
ESPACIAMIENTO ENTRE EJES
SOBRERRELLENO PARA
PREVER ASENTAMENTAMIENTO
.10 - .15
.10 - .15
RELLENO EN TIERRA
PROFUNDIDAD
EFECTIVA
.6 min
GRAVA
1 - 6 cm
TUBERÍA DE DRENAJE
PERFORADA O DE
ALCANTARILLADO A
JUNTA ABIERTA
.30 - .90
CORTE C-C
C
RELLENO EN
TIERRA
ABERTURA DE
1/8" a 1/4"
BARRERA PERMEABLE
APROPIADA
.30 min
.05 min
Ø 4"
.10
TUBERÍA DE
DISTRIBUCIÓN
.15 min
Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES “J. ROMERO ROJAS” , 2000
Figura 12.5 Detalle de una típica zanja de infiltración (Unidades métricas).
DESVÍO DE AGUA
SUPERFICIAL
.30 - .45 RELLENO DE SUELO
ZANJAS DE
DRENAJE
.60 - 1.20
NF U HORIZONTE
RESTRICTIVO DE FLUJO
Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES “J. ROMERO ROJAS” , 2000
Figura 12.6 Zanjas para nivel freático u horizonte restrictivo de flujo alto (Unidades métricas).
EJEMPLO
Diseñar un sistema de tratamiento y disposición in situ para un caudal de 2 m3/d
correspondiente a 16 personas. La tasa experimental de infiltración es de 13 min/cm; el
suelo se ha clasificado como marga.
SOLUCIÓN:
1. Se calcula el volumen del tanque séptico para un tiempo de retención de tres días:
274
Capítulo XII Reuso de Aguas Residuales y Pluviales
Volumen = 2 x 3 = 6 m3
2. Se suponen zanjas con una profundidad útil de 1.2 m y de 0.40 m de ancho.
De la tabla 12.2, la tasa de aplicación es de 18 L/m2d. Por tanto:
Capacidad de la zanja = 2 x 1.2 x 18 = 43.2 [L/m.d]
4. Longirud requerida de zanjas =
2000
= 46.3 [m]
43.2
Se pueden construir dos zanjas de 23 m de longitud cada una
REQUISITOS DE CONSTRUCCIÓN
•
Se debe evitar el sellado u obstrucción de las superficies del fondo y las paredes de las
zanjas. Para ello, las zanjas no deben excavarse cuando el suelo se encuentre
suficientemente húmedo para compactarse. Si es necesario transitar dentro de las zanjas,
deben usarse tablones para reducir el daño; como es imposible evitar ciertas alteraciones,
todas las superficies que se observan compactadas o alteradas se deben raspar
cuidadosamente hasta unos 2 cm de profundidad, eliminando el material suelto antes de
colocar la grava en la zanja.
•
La grava o piedra triturada debe rodear el tubo completamente. El tamaño del material debe
ser de 1 a 6 cm; no se recomienda escoria ni materiales finos, porque pueden provocar un
taponamiento rápido.
•
El espesor mínimo de grava por debajo del tubo es de 15 cm y por encima de 5 cm.
•
La parte superior del lecho de grava se protege con papel grueso, sin impermeabilizar, o
con una capa de unos 5 cm de heno, paja o material similar. No deben usarse materiales
impermeables, pues interfieren la evapotranspiración superficial. La mitad superior de las
juntas abiertas, cuando se usa este sistema, debe protegerse con un elemento apropiado.
•
La corona de la nueva zanja de absorción se debe consolidar a mano. El relleno ha de
sobresalir 10 a 15 cm sobre el nivel del suelo para evitar asentamientos que formen
depresiones y permitan recolección del agua lluvia, lo cual conduce a una saturación
prematura del campo de infiltración y a socavamiento de la zanja.
•
No debe permitirse el acceso de vehículos al campo de infiltración, pues pueden aplastar
los tubos; por ello, si se usa maquinaria en la construcción, esta debe retirarse antes de
tender los tubos.
12.3.2 Lechos de infiltración
Los lechos de infiltración son zanjas anchas mayores de 90 cm, que pueden contener más de una
línea de tuberías de distribución (figura 12.7). En este caso se considera que la superficie principal
de infiltración, para el diseño, es el área del fondo del lecho y el lecho, se calcula con los valores
de la tabla 12.2.
Los lechos de percolación requieren generalmente menos terreno que las zanjas y su construcción
tiene un costo menor. Son aceptables en terrenos planos, con pendiente menor del 10%, de suelos
arenosos, de arenas margosas o de suelos granulares.
275
Capítulo XII Reuso de Aguas Residuales y Pluviales
CAJA DE
DISTRIBUCIÓN
TUBERÍA
PERFORADA
MATERIAL
AISLADOR
PIEDRA .15
DE 3/4" a 2 1/2"
- .30
<1.00
.9 - 1.8
.9 - 1.8
<1.00
.6 - 1.2 min
NF
Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES “J. ROMERO ROJAS” , 2000
Figura 12.7 Lecho típico de infiltración (Unidades métricas).
REQUISITOS DE CONSTRUCCIÓN
•
El lecho debe tener una profundidad mínima de 60 cm por debajo del nivel natural del
terreno, para permitir un recubrimiento mínimo de tierra de 30 cm.
•
El lecho debe tener una profundidad mínima de 30 cm de grava, que se extienda por lo
menos 3 cm sobre la tubería de distribución y 15 cm por debajo de la tubería de
distribucion.
•
El fondo del lecho y la tubería perforada de distribución deben colocarse a nivel.
•
Las tuberías para distribucion del efluente deben separarse una distancia máxima de 1.8 m
y colocarse a una distancia de máximo 1 m desde las paredes laterales del lecho.
•
Si existe mas de un lecho debe dejarse un mínimo de terreno inalterado de 1.8 m entre
lechos adyacentes.
12.3.3 Pozos de infiltración
Los pozos de infiltración son excavaciones profundas usadas para disposición subsuperficial de
aguas residuales pretratadas (figura 12.8). Las paredes del pozo se construyen con ladrillo,
bloques anillos o materiales prefabricados colocados a junta abierta, rodeados de grava o piedra
triturada. El agua residual entra en el pozo y se infiltra a través de las paredes laterales. Su uso es
menos recomendado que el de las zanjas de percolación, pero constituyen un método aceptable
de disposición de aguas residuales cuando la disponibilidad de terreno es muy limitada y no existe
suficiente área para un lecho de zanjas.
276
Capítulo XII Reuso de Aguas Residuales y Pluviales
TUBERÍA DE
INSPECCIÓN Ø 4"
TAPA DE CONCRETO
PROLONGADA
AFLUENTE
.15 - .30 DE 3/4" a 2 1/2"
PIEDRA LIMPIA
1.20 min
NF
Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES “J. ROMERO ROJAS” , 2000
Figura 12.8 Pozo típico de percolación (Unidades métricas).
Los criterios de diseño son los mismos que para zanjas de infiltración. Para protección del agua
subterránea se aconseja dejar una separación entre el fondo del pozo y el nivel freático de 1.2 m
como mínimo. Para diseño del pozo de infiltración se utilizan los resultados del ensayo de
percolación y los mismos valores de tasas de aplicación que para zanjas de absorción. Como en
los pozos de percolación la superficie de infiltración dominante es la pared lateral, la profundidad y
el diámetro del pozo se calculan para el área lateral de pozo y para el caudal de aguas residuales
afluente.
EJEMPLO
Para un caudal de 1m3/d y una percolación de 6 min/cm, de la tabla 12.2 se obtiene que la
tasa aceptable de aplicación es de 32 L/m2d. Por tanto el área lateral del pozo es de:
A=
1000
= 31.25 [m 2 ]
32
Suponiendo que la profundidad del nivel freático, desde la superficie, es de 8 m, se puede
utilizar una profundidad efectiva del pozo de absorción de 6 m. Por tanto con un pozo de
diámetro igual a 1.5 m se requiere una altura h de:
h=
31.25
= 6.6 < 8 [m]
π × 1 .5
Una solución alternativa sería construir dos pozos de 1.5 m de diámetro con profundidad h
de:
31.25
= 3.3 [m]
h=
2 × π × 1 .5
Cuando se usa más de un pozo de percolación, los pozos deben estar separados una distancia
entre sí equivalente a tres diámetros del pozo de mayor diámetro, y para pozos de más de 6 m de
profundidad, la distancia mínima entre pozos debe ser de 6 m. Los pozos de percolación, en
277
Capítulo XII Reuso de Aguas Residuales y Pluviales
general, son circulares. La excavación debe hacerse con el suelo seco; sobre el fondo se debe
colocar un lecho de grava limpia de mínimo 30 cm, para proveer fundación al revestimiento. El
revestimiento de las paredes laterales del pozo se hace con mampostería seca, colocada con
cuidado, sin intentar dejar conscientemente aberturas o boquetes entre las juntas. Los materiales
preferidos son bloques de ladrillo o de concreto, formando una pared de unos 10 cm de espesor. El
diámetro exterior de las paredes de recubrimiento debe ser, por lo menos, 15 cm menor que el
diámetro mínimo de la excavación y el espacio anular sobrante se debe rellenar con grava o piedra
limpia hasta el nivel superior del pozo. La tapa o cobertura del pozo puede ser de concreto o de
ladrillo, soportada sobre el terreno natural en una longitud que sobrepase, por lo menos, en 15 cm
el borde de la excavación.
12.3.4 Montículos
El sistema de montículo es un sistema de absorción, elevado sobre la superficie natural del suelo
mediante un relleno de material apropiado. El sistema fue desarrollado para superar problemas de
disposición en áreas rurales con suelos de permeabilidad baja y con niveles freáticos altos. El
propósito es, por tanto, superar restricciones in situ de suelos de permeabilidad baja y suelos
permeables de poco espesor sobre horizontes de roca fracturada o porosa y suelos permeables
con nivel freático alto (figuras 12.9 y 12.10). El efluente es bombeado o sifoneado al área de
absorción a través de tina red de distribución localizada en la parte superior del agregado grueso,
luego pasa por entre el agregado y se infiltra dentro del material de relleno. El tratamiento del agua
residual ocurre a medida que el agua pasa por entre el material de relleno y por entre la zona no
saturada de suelo natural. La corona provee protección contra la precipitación y retiene la humedad
para una buena cobertura vegetal. La zona superior del suelo sirve como medio de crecimiento de
la vegetación. El suelo para un montículo debe estar bien drenado, con pendientes generalmente
menores del 12 %. La profundidad de suelo no saturado, entre la superficie original del terreno y el
horizonte saturado o de roca fracturada, debe ser de 0.5 a 0.6 m, la profundidad al horizonte
impermeable de 0.9 a 1.5 m y la tasa de percolación menor de 48 mm/cm, medida a una
profundidad de 30 a 50 cm. Para el diseño de un montículo se debe seleccionar un material de
relleno apropiado porque esta condición determina la capacidad de infiltración y, por tanto, el área
del lecho de absorción requerida. Los materiales de relleno más usados y su correspondiente tasa
de infiltración de diseño se incluyen en la tabla 12.3.
El área de absorción dentro del montículo puede ser un lecho o zanjas de infiltración. El montículo
debe localizarse con su eje longitudinal paralelo a las curvas de nivel, con el objeto de minimizar la
percolación desde la base del montículo. El cálculo de las dimensiones del montículo y de los
requerimientos de distribución del agua residual puede consultarse en la figura 12.10.
Tabla 12.3 TASAS DE INFILTRACIÓN DE DISEÑO PARA MATERIALES COMUNES DE
RELLENO
MATERIAL DE
RELLENO
CARACTERÍSTICAS
0.25 - 2 mm
0.05 - 25 mm
0.002 - 0.05 mm
Marga arenosa
Contenido de arcilla
Mezcla de arena Arena
y marga arenosa Material de grano mas liso
TASA DE
INFILTRACIÓN
[L/m2d]
Arena media
49
24
49
Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES “J. ROMERO ROJAS” , 2000
278
Capítulo XII Reuso de Aguas Residuales y Pluviales
PAJA, HENO
O GEOTEXTIL
CORONA
LATERAL DE
DISTRIBUCIÓN
RELLENO
LECHO DE
ABSORCIÓN
SUELO
1
3
CAPA DE SUELO SUELTO
PENDIENTE
ROCA O SUELO IMPERMEABLE
a) Corte de un sistema de montículo para suelo de permeabilidad baja e inclinado
PAJA, HENO
O GEOTEXTIL
CORONA
LATERAL DE
DISTRIBUCIÓN
RELLENO
LECHO DE
ABSORCIÓN
SUELO
1
3
CAPA DE SUELO SUELTO
SUELO PERMEABLE
NF U HORIZONTE DE ROCA FRACTURADA
b) Corte de un sistema de montículo para suelo de permeable con nivel freático alto u horizonte
de roca fractura a poca profundidad
Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES “J. ROMERO ROJAS” , 2000
Figura 12.9 Sistemas típicos de montículo (Unidades métricas).
Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES “J. ROMERO ROJAS” , 2000
Figura 12.10 Esquema de un sistema típicos de montículo (Unidades métricas).
279
Capítulo XII Reuso de Aguas Residuales y Pluviales
12.4
Filtros intermitentes de arena
Los filtros intermitentes de arena son lechos de material granular, de 60 a 90 cm de profundidad,
soportados por un lecho de grava y una tubería de recolección. El agua se aplica sobre el lecho
mediante tubos o canaletas y se distribuye uniformemente sobre todo el filtro, inundando la
superficie del mismo. Los filtros pueden ser filtros abiertos o descubiertos de acceso libre, o filtros
cubiertos o enterrados. También existen los filtros con recirculación de efluente.
El filtro depura el agua mediante la acción conjunta de mecanismos físicos, químicos y biológicos
aún no muy bien conocidos. El filtro entrapa, absorbe, retiene, sedimenta, asimila y transforma
bioquímicamente los materiales del agua residual. Sin la asimilación del material filtrado y adherido
por el crecimiento biológico, el proceso no produce un efluente de buena calidad.
Para evitar taponamiento del filtro, el agua aplicada debe sedimentarse de manera previa, por lo
menos en un tanque séptico. El medio filtrante recomendado, generalmente, es arena de un
tamaño efectivo de 0.25 a 1.5 mm y un coeficiente de uniformidad menor de 4.0. Un medio
granular muy grueso disminuye el tiempo de retención en el filtro y puede hacer inadecuada la
descomposición biológica; un medio muy fino limita la carga hidráulica y conduce a un
taponamiento eventual prematuro. El medio filtrante más usado es arena, pero también se han
utilizado antracita, granate, ilmenita, carbón activado y desechos minerales.
En todos los casos el medio debe ser durable, limpio e insoluble en agua, el contenido orgánico
inferior al 1% y la solubilidad en ácido menor del 3%.
La carga hidráulica normalmente recomendada es de 0.03 a 0.6 m/d y, por lo general, la literatura
no incluye recomendaciones sobre carga orgánica. La profundidad de la arena oscila entre 60 y
100 cm.
El uso de una profundidad baja de arena disminuye el costo de construcción, aunque el uso de
filtros más profundos permite remover medio filtrante, para limpieza, sin necesidad de reemplazarlo
inmediatamente.
La dosificación es un factor muy importante para lograr un buen efluente. Debe ser uniforme a
través de toda la sección transversal del filtro y proveer un período de reposo entre aplicaciones lo
suficientemente largo para obtener condiciones aerobias y acción biológica adecuada.
En filtros pequeños, el agua residual se aplica en dosis suficientes para inundar por completo la
superficie del filtro con mínimo 8 cm de agua. Generalmente se usa una frecuencia de dosificación
de una vez al día, pero con medio de tamaño efectivo > 0.45 mm, la eficiencia en remoción de
DBO aumenta cuando la frecuencia es > 2 veces/día.
Las técnicas de mantenimiento incluyen:
•
Reposo del filtro por un lapso determinado
•
Rastrillado de la capa superficial para romper la corteza superior
•
Remoción de la capa superficial y reemplazo con medio limpio
En la tabla 12.4 se incluyen algunos resultados de operación de filtros intermitentes de arena.
En las tablas 12.5 y 12.6 se muestran los criterios de diseño para filtros intermitentes de arena
superficiales y enterrados, respectivamente.
280
Capítulo XII Reuso de Aguas Residuales y Pluviales
Tabla 12.4 RESULTADOS DE ORACIÓN DE FILTROS INTERMITENTES DE ARENA,
ENTERRADOS, CON EFLUENTE DE TANQUES SÉPTICOS.
CARACTERÍSTICAS DEL FILTRO
CARACTERISTICAS DEL EFLUENTE
TE
[mm]
CU
CH
[m/d]
PROFUNDIDAD
[cm]
BDO
[mg/L]
SS
[mg/L]
NH3-N
[mg/L]
NO3-N
[mg/L]
0.24
0.30
0.60
1.0
2.5
0.17
0.23 - 0.36
3.9
4.1
2.7
2.1
1.2
11.8
2.6 - 6.1
0.04
0.04
0.04
0.04
0.04
0.008
0.047
75
75
75
75
75
100
60
2.0
4.7
3.8
4.3
8.9
1.8
4
4.4
3.9
4.3
4.9
12.9
11.0
12
0.3
3.8
3.7
3.7
6.7
1.0
0.7
25
23
27
24
18
32
17
Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES “J. ROMERO ROJAS” , 2000
Tabla 12.5 CRITERIOS DE DISEÑO PARA FILTROS DE ARENA INTERMITENTES
SUPERFICIALES.
CARACTERÍSTICAS
CRITERIO
Pretratamiento
Carga hidráulica
Tanque séptico o equivalente
0.08 - 0.20 [m/d]
Medio
Contenido orgánico
Tamaño efectivo
Coeficiente de uniformidad
Profundidad
Material granular lavado
<1%
0.35 - 1.0 [mm]
<4.0
60 - 90 [mm]
Drenaje
Material
Pendiente
Cama
Ventilación
Ø ≥4"
Tubería perforada a junta abierta
0.5 - 1 %
Piedra triturada de 1/4" a 1.5"
Extremo agua arriba
Distribución
Distribución
Canales superficiales, aspersores
Anegamiento hasta 5 [cm]>2 veces/d
Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES “J. ROMERO ROJAS” , 2000
Tabla 12.6 CRITERIOS DE DISEÑO PARA FILTROS DE ARENA INTERMITENTES
ENTERRADOS.
CARACTERÍSTICA
CRITERIO
Pretratamiento
Tanque séptico
Carga hidráulica
0.04 - 0.08 [m/d]
Medio
Contenido orgánico
Tamaño efectivo
Coeficiente de uniformidad
Profundidad
Material granular lavado
<1%
0.5 - 1.0 [mm]
<4.0
60 - 90 [cm]
Drenaje
Material
Pendiente
Cama
Ventilación
Ø ≥ 4"
Tubería perforada o junta abierta
0.5 - 1%
Piedra triturada de 1/4" a 1/5"
Extremo de aguas arriba
Distribución
Material
Cama
Ventilación
Ø ≥ 4"
Tubería perforada o junta abierta
Piedra triturada de 3/4" a 2.5"
extremo de aguas arriba
Dosificación
Anegamiento de litro,> 2 veces/d
Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES “J. ROMERO ROJAS” , 2000
281
Capítulo XII Reuso de Aguas Residuales y Pluviales
12.5 Sistema de distribución a presión para filtros de arena
El sistema de distribución debe dimensionarse para que la descarga por cada orificio del sistema
sea aproximadamente la misma. Lo anterior se logra ajustando el tamaño de la tubería de
distribución, en tal forma que la pérdida de energía en la tubería sea mínima en comparación con
la pérdida de energía a través de los orificios. Se supone:
Caudal en cualquier orificio: qn = mq1
Donde:
m : fracción decimal, < 1
q1 : caudal del primer orificio
La descarga por el orificio n se calcula por la ecuación 12.1
qn = C dD 2 2ghn
(12.1)
Donde: qn : descarga por el orificio n, [m3/s]
Cd : coeficiente de descarga; 0.61 generalmente.
D : diámetro del orificio, [m]
g : 9.81 [m/s2]
hn : energía en el orificio n, [m]
TUBERÍA DE
VENTILACIÓN
CAJA DE DISTRIBUCIÓN
A
TUBERÍA DE
VENTILACIÓN
ALCANTARILLA
TANQUE
SEPTICO
FILTRO DE ARENA
DESCARGA
PERFIL
A
2.00
RELLENO DE
SUELO
>0.15
>0.20
GEOTEXTIL
HENO O PAJA
0.10
GRAVA 3/4" a 2 1/2"
TUBERÍA > 4"
PERFORADA O A JUNTA
ABIERTA CON ABERTURA
DE 5 mm
ARENA LAVADA TE 0.3 - 1.5
CU < 4.0
0.60 - 0.90
GRAVILLA
>0.20
GRAVA 1/4" a 1 1/2"
PENDIENTE 0.5 - 1% TUBERÍA
PERFORADA O A JUNTA
ABIERTA CON ABERTURA
DE 5 mm
CORTE A-A
Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES “J. ROMERO ROJAS” , 2000
Figura 12.11 Filtro intermitente de arena enterrado (Unidades métricas).
282
Capítulo XII Reuso de Aguas Residuales y Pluviales

 2
1
2
q = kqn2 = k (mq1 ) = m 2h1 (12.2)
hn = 
2 4  n
2
gC
D

d

Donde:
k : constante
h1 : energía sobre el orificio uno, [m]
La perdida de energía entre el orificio uno y el n es ∆h(1 - n)
∆h(1 - n) = h1 - hn (12.3)
La pérdida de energía entre el primero y el ultimo orificios de una tubería de distribución con
orificios separados una distancia constante entre si es hfTD
hfTD = hfT = ∆h(1 - n) (12.4)
hfTD : perdida de energía real en la tubería de distribución, [m]
hfT : perdida de energía en la tubería sin orificios, [m]
Donde:
CAJA DE DISTRIBUCIÓN
TUBERÍA DE
VENTILACIÓN
TUBERÍA DE
VENTILACIÓN
A
ALCANTARILLA
TANQUE
SEPTICO
FILTRO DE ARENA
DESCARGA
PERFIL
2.00
RELLENO DE
SUELO
DRENAJE
A
2.00
>0.15
>0.20
GEOMENBRANA
0.10
TUBERÍA > 4"
PERFORADA O A JUNTA
ABIERTA CON ABERTURA
DE 5 mm
GRAVA 3/4" a 2 1/2"
ARENA LAVADA TE 0.3 - 1.5
CU < 4.0
0.60 - 0.90
GRAVILLA
>0.20
GRAVA 1/4" a 1 1/2"
CORTE A-A
PENDIENTE 0.5 - 1% TUBERÍA
PERFORADA O A JUNTA
ABIERTA CON ABERTURA
DE 5 mm
Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES “J. ROMERO ROJAS” , 2000
Figura 12.12 Filtro intermitente de arena enterrado (Unidades métricas).
La perdida hfT se calcula por la formula de Hazen Williams.
 Q 
h fT = 2.09(L1−n )

 C 
Donde:
1.85
D − 4.87 (12.5)
hfT : pérdida de energía en la tubería desde el orificio uno hasta el n, [m]
L1-n : longitud de la tubería entre el orificio uno y el n, [m]
283
Capítulo XII Reuso de Aguas Residuales y Pluviales
Q : caudal de la tubería, [m3/s]
C : coeficiente de la tubería
D : diámetro interno de la tubería, [m]
El valor de m debe ser mayor de 0.98 para que la diferencia de caudales en os orificios no exceda
el 2%. Si m es < 0.98 se puede incrementar el tamaño de la tubería y rediseñar.
PLACA DE
SALPICAMIENTO
DESCARGA
VÁLVULA
DEL PRETRATAMIENTO
AFLUENTE
PLANTA
TAPA AISLANTE
TUBERÍAS DE
DISTRIBUCIÓN
TUBERÍAS DE
VENTILACIÓN
PLACA DE
SALPICAMIENTO
ARENA
TE 0.6 - 1 mm
CU < 3.5
0.6 a 0.9
GRAVA
1/4" a 1 1/2"
GRAVILLA
DESCARGA
> 0.075
PLACA DE CONCRETO
> 0.25
TUBERÍA DE RECOLECCIÓN PERFORADA
O A JUNTA ABIERTA CON ABERTURA DE 5 mm
PERFIL
Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES “J. ROMERO ROJAS” , 2000
Figura 12.13 Filtro intermitente de arena superficial (Unidades métricas).
EJEMPLO
Dimensionar un filtro intermitente de arena y su sistema de distribución a presión para los
siguientes requerimientos:
•
•
•
•
•
•
Caudal = 730 [L/d]
m > 0.98
Tasa de filtración = 24 [L/m2d]
Tasa de dosificación = 4 [veces/d]
Diámetro de orificios = 3 [mm]
Energía sobre los orificios ≥ 1.5 [m]
SOLUCIÓN:
•
Se calcula el área del filtro.
A=
730
= 30.41 ≈ 30 [m 2 ]
24
284
Capítulo XII Reuso de Aguas Residuales y Pluviales
•
•
•
Se adopta como dimensiones del filtro = 6 x 5 [m]
Se adopta un espaciamiento entre orificios de 0.60 [m]
Se adopta un espaciamiento entre tuberías de 0.60 [m]
Esquemáticamente el sistema de distribución será como se muestra a continuación.
6.00
0.40
16 LATERALES
DE 2.70
5.00
0.60
0.40
0.30
EFLUENTE DEL
TANQUE SÉPTICO
Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES “J. ROMERO ROJAS” , 2000
Figura 12.14 Sistema de distribución (Unidades métricas).
•
•
•
Habrá 16 laterales de 2.7 m cada uno, con cinco orificios espaciados 0.6 m centro a
centro.
Se intenta usar tubería de 1" = 2.54 cm
Se calcula el flujo por dosis.
flujo
730
=
= 182.5 [L / dosis]
dosis
4
•
Se calcula el flujo por lateral.
flujo
182.5
=
= 11.40 [L / lateral . dosis]
lateral
16
•
Se calcula el caudal en el último orificio de cada lateral.
qn = C dD 2 2ghn = 0.61(0.003 )
2
2 × 9.81× 1.5 (1000 )(60 )
qn = 1.79 [L/m]
•
Se calcula el caudal total en cada lateral, con base en cinco orificios por lateral.
5 qn = 5 x 1.79 = 8.93 [L/min . latetal]
•
Se calcula la perdida de energía en el lateral sin orificios, para un C = 150
 Q 
h fT = 2.09(L1−n )

 C 
1.85
D − 4.87
285
Capítulo XII Reuso de Aguas Residuales y Pluviales
 0.00893 
h fT = 2.09(2.7 )

 60 × 150 
•
1.85
0.0254 − 4.87 (100 ) = 0.26 [cm]
Se calcula la perdida de energía real en la tubería de distribución.
1
h fT = ∆h1−n
3
1
(0.26) = 0.09 [cm]
=
3
h fTD =
h fTD
•
Se determina la diferencia en la descarga entre el primero y el ultimo orificios en cada
lateral. La energía en el primer orificio esta dada por la ecuación 12.3.
∆h(1 - n) = h1 - hn
h1 = hn + ∆h(1 - n)
h1 = 150 + 0.09 = 150.09 [cm]
•
Se calcula el valor de m por la ecuación 12.2.
hn = m2h1
m=
•
hn
h1
=
150
150.09
= 0.9997
La diferencia en la descarga entre el primero y el ultimo orificios, en cada lateral es:
(1 - 0.9997)100 = 0.03%
El valor anterior es muy inferior al 2% requerido. Por lo tanto el diseño es aceptable.
12.6 Tanque séptico - Filtro anaerobio
Una de las alternativas para dar un tratamiento complementario al efluente de un tanque séptico es
la del filtro anaerobio. En este caso el filtro se coloca después del tanque séptico (figura 12.15).
Para el dimensionamiento del filtro anaerobio se usa generalmente un volumen unitario de 0.05 m3
por habitante servido, un lecho filtrante de 40 cm de gravas pequeñas de 12 a 18 mm en el fondo y
una capa superior de 10 cm de espesor, de arenas gruesas y gravas finas de 3 a 6 mm. Sin
embargo, se considera que la altura óptima de medio es de 120 cm. La pérdida de energía
hidráulica en el filtro es de 3 a 15 cm, en condiciones normales de operación. En estas condiciones
se puede esperar un rendimiento del 70% en remoción de DBO una operación satisfactoria, sin
mantenimiento, durante 18 a 24 meses.
12.7 Laguna de evaporación / infiltración
Este sistema se ha utilizado en áreas rurales, donde no es posible hacer disposición por campos
de infiltración, existe suficiente área disponible y los factores climáticos como luz solar, circulación
del viento, humedad y potencial neto de evaporación son favorables.
286
Capítulo XII Reuso de Aguas Residuales y Pluviales
Estas lagunas pueden ser circulares o rectangulares, la profundidad máxima de agua residual es
de 0.9 a 1.3 m, con un bordo libre de 0.6 a 0.9 m. La profundidad mínima de agua residual es de
0.6 m y el tamaño oscila entre 0.07 y 0.57 m2/cd según el clima y, la permeabilidad del suelo. Las
dimensiones típicas se indican en la figura 12.15. Para prevenir problemas de olores, se
recomiendan cargas de DBO en el rango de 12 a 40 kg/ha.d. El diseño se hace con base en el
caudal afluente, precipitación evaporación e infiltración local, y verificación de la existencia de
capacidad suficiente para almacenar el agua que excede la tasa de evaporación e infiltración
durante períodos húmedos.
PLACA DE
0.90 x 0.90 x 0.10
AFLUENTE
PENDIENTE
3:1
1.50 Min
BORDO LIBRE > 0.50
ALMACENAMIENTO ADICIONAL
DIQUE
Max 1.50
0.60 - 0.90 PROFUNDIDAD DE OPERACIÓN
AFLUENTE
Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES “J. ROMERO ROJAS” , 2000
Figura 12.15 Laguna típica de evaporación/infiltración (Unidades métricas).
EJEMPLO
Diseñar una laguna de evaporación (sin infiltración) para un caudal de 1 m3/d en un sitio
árido con una precipitación anual de 20 cm y una evaporación anual de 120 cm.
SOLUCIÓN
•
Se calcula la evaporación neta anual.
E = 120 - 20 = 100 [cm/año]
•
Se calcula la evaporación neta anual por m2 de superficie de agua.
cm  1 cm

E = 100

año

 100 cm
 m 2
1 2
 m

 = 1.0 [m 3 / m 2 ⋅ año]


287
Capítulo XII Reuso de Aguas Residuales y Pluviales
•
Se calcula el área requerida de laguna.
A=
•
•
1× 365
= 365 [m 2 ]
1 .0
Para asegurar una capacidad adecuada de almacenamiento en invierno, que no
exceda una altura de agua de 1.5 m en la laguna, se debe verificar el balance hídrico
para evaporación mensual en la laguna como se indica en la tabla 12.7.
De la tabla 12.7 se deduce que desde enero hasta julio la laguna gana 147 m3 de
volumen, equivalente a una ganancia en altura de:
147
= 0.40 [m]
365
•
•
El valor anterior permite operar la laguna con profundidad mínima de 0.6 m y máxima
de 1.0 m.
El área per cápita por día de laguna para una población equivalente de siete personas
es:
365
= 0.14 [m 2 / cd]
365 × 7
La carga orgánica para una población equivalente de siete personas con DBO de 40
g/cd es:
7 × 40 × 10 −3
= 8 [kg DBO / ha ⋅ d]
365 × 10 − 4
Tabla 12.7 BALANCE HÍDRICO DE LA LAGUNA DE EVAPORACIÓN
MES
AFLUENTE
3
[m ]
PRECIPITACIÓN
[cm]
EVAPORACIÓN
[cm]
P-E
[cm]
P-E
3
[m ]
FLUJO
NETO
3
[m ]
VOLUMEN
ACUMULADO
3
[m ]
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
31
28
31
30
31
30
31
31
30
31
30
31
1.5
1.8
2.3
2.0
2.0
1.8
1.8
1.5
1.5
1.0
1.0
1.8
6
5
4
2
2
4
8
13
15
24
24
13
-4.5
-3.2
-1.7
0
0
-2.2
-6.2
-11.5
-13.5
-23
-23
-11.2
-16
-12
-6
0
0
-8
-23
-42
-49
-84
-84
-41
15
16
25
30
31
22
8
-11
-19
-53
-54
-10
15
31
56
86
117
139
147
136
117
64
10
0
TOTAL
365
20.0
120
Fuente: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES “J. ROMERO ROJAS” , 2000
12.8 Opciones de reutilización de efluentes
Algunos tipos de reutilización de efluentes se exponen a continuación:
•
•
•
•
Irrigación agrícola
Irrigación ornamental
Reutilízación industrial
Lagos recreacionales
288
Capítulo XII Reuso de Aguas Residuales y Pluviales
•
•
•
•
Recarga de aguas subterráneas
Humedales
Usos varios
Aumento en el suministro de agua potable
Estas opciones de reutilización se abordarán a continuación:
IRRIGACIÓN AGRÍCOLA
La irrigación de cultivos es uno de los tipos más antiguos y comunes de reutilización de efluentes.
Los cultivos irrigados incluyen árboles, pastos, maíz, alfalfa y otros cultivos alimenticios, forrajes, y
cultivos de fibra. Los cultivos alimenticios también están siendo irrigados con efluentes de
tratamientos terciarios desinfectados.
Las consideraciones de calidad del agua para reutilización en irrigación agrícola incluyen
nutrientes, salinidad, relación de adsorción de sodio y elementos traza que tendrán ser mejor
estudiadas.
IRRIGACIÓN ORNAMENTAL
La irrigación ornamental, también referida a la reutilización urbana, incluye irrigación de:
•
•
•
•
•
•
Parques
Jardines
Campos de golf
Separadores de grandes vías
Zonas verdes alrededor de edificaciones comerciales, ejecutivas e industriales
Zonas verdes alrededor de residencias
Muchos de los proyectos de irrigación ornamental incluyen sistemas duales de distribución: una red
para agua potable y otra para agua tratada. Los sistemas de distribución de agua reciclada ocupan
el tercer lugar en utilidad después de los sistemas de aguas residuales y los sistemas de agua
potable; son operados, mantenidos y administrados en la misma forma que los sistemas de agua
potable.
Las consideraciones sobre la calidad del agua para irrigación ornamental son muy similares a las
de la irrigación agrícola, como se describió anteriormente tendrán ser mejor estudiadas.
REUTILIZACIÓN INDUSTRIAL
La reutilización de aguas residuales tratadas, en procesos industriales o como agua de
enfriamiento.
La industria ha hecho uso del agua reciclada principalmente para procesos de enfriamiento,
procesamiento del agua para alimentación de calderas, e irrigación y mantenimiento de los suelos
de las plantaciones. El enfriamiento del agua, tanto para torres como para estanques de
enfriamiento, crea la mayor demanda de agua en muchas industrias y es la principal aplicación
industrial. Los aspectos de consideración en el uso del agua para su enfriamiento incluyen
incrustaciones, corrosión, crecimiento biológico y obstrucciones.
LAGOS RECREACIONALES
Los lagos recreacionales pueden servir para una variedad de funciones, desde estéticas, usos sin
contacto, hasta pesca, remo y natación. El nivel de tratamiento requerido varía con la intención del
uso y el grado de contacto público. La apariencia del agua tratada también es un aspecto de
289
Capítulo XII Reuso de Aguas Residuales y Pluviales
importancia, ya que los nutrientes presentes en el agua reciclada estimulan el crecimiento de algas
y plantas acuáticas. En general, la remoción de fósforo y posiblemente de nitrógeno, es necesaria
para prevenir el crecimiento de las algas en los lagos recreacionales. Sin el control de nutrientes,
existe un alto potencial de florecimiento de algas, de las cuales resultan malos olores y mala
apariencia.
Las represas de agua reciclada pueden ser incorporadas en los desarrollos ornamentales urbanos.
Los lagos artificiales, así como los campos de golf, pueden ser surtidos con agua reciclada.
RECARGA DE AGUAS SUBTERRÁNEAS
La recarga de las aguas subterráneas provee una pérdida de identidad entre el agua reciclada y el
agua subterránea. Esta pérdida de identidad tiene un impacto psicológico positivo cuando se
planea la reutilización. Las restricciones y la poca voluntad de hacer uso de aguas recicladas
pueden ser superadas por la recarga de aguas subterráneas y su subsecuente recuperación.
Algunos de los propósitos para la recarga de aguas subterráneas son:
•
•
•
•
•
Establecimiento de barreras contra la intrusión de aguas marinas
Provisión para futuros tratamientos y reutilización
Provisión para almacenamiento subterráneo
Aumento de acuíferos potables y no potables
Control o prevención de asentamientos del suelo
La recarga de aguas subterráneas puede estar acompañada tanto de riego superficial como de
inyección. Las técnicas de riego superficial, la inyección de agua al subsuelo deberán ser mejor
estudiadas.
HUMEDALES
Los humedales naturales o artificiales pueden hacer uso del agua reciclada. Los humedales
proveen muchas funciones de gran valor: atenuar inundaciones, brindar un hábitat para la vida
salvaje y las aves acuáticas, proveer productividad para garantizar las cadenas alimenticias,
recargar acuíferos, así como mejorar la calidad del agua. La diferencia entre un humedal
"construido" y uno "creado" radica en que el humedal construido es concebido como una unidad
de tratamiento que puede ser modificado o abandonado después de que su vida útil se haya
cumplido. Por otro lado, un humedal creado se convierte en un área que será mantenida y
protegida para dar beneficios permanentes a la vida salvaje allí presente.
El agua purificada se ha utilizado en humedales por varias razones, dentro de las cuales se
encuentran:
• Creación, restauración y mejoramiento del hábitat.
• Provisión para tratamientos adicionales previos a la descarga al agua
receptora.
• Una alternativa de disposición para el agua reciclada en tiempos
húmedos.
USOS VARIOS
Existe una gran variedad de usos para el agua recuperada, entre ellos están:
•
•
•
•
Descarga de sanitarios.
Abastecimiento de lavanderías públicas o comerciales.
Lucha contra incendios.
Agua para construcción.
290
Capítulo XII Reuso de Aguas Residuales y Pluviales
•
•
•
Limpieza de alcantarillados sanitarios.
Fabricación de nieve.
Limpieza de agregados y elaboración de concreto.
AUMENTO DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE
Los abastecimientos de agua potable pueden ser aumentados con agua recuperada; sin embargo,
para pequeños sistemas, usualmente los prospectos son limitados.
12.9 Desinfección de aguas residuales
La desinfección se refiere a la destrucción selectiva de los organismos causantes de enfermedades
en oposición a la esterilización, en la cual se destruyen todos los organismos. La desinfección de
aguas residuales tratadas es de fundamental importancia en el manejo de este recurso.
La desinfección normalmente se realiza por: 1) agentes químicos, 2) agentes físicos, 3) medios
mecánicos, y 4) radiación. Los agentes y medios individuales que se han utilizado en cada
categoría son los siguientes:
Agentes químicos:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Cloro y sus compuestos
Bromo
Yodo
Ozono
Fenol y compuestos fenólicos
Alcoholes
Metales pesados y compuestos relacionados
Tinturas
Jabones y detergentes sintéticos
Componentes de amonio cuaternarios
Peróxido de hidrógeno
Alcalis y ácidos
Agentes físicos:
•
•
Calor (por ejemplo calderas)
Luz (radiación ultravioleta)
Medios mecánicos:
•
Procesos de tratamiento individuales
Radiación:
•
•
•
Electromagnética
Acústica
Particular
Con respecto a este listado, las tecnologías de desinfección consideradas anteriormente incluyen
tres en las que se utilizan agentes químicos (cloro, hipoclorito y ozono) y una en la que se utilizan
agentes físicos (radiación UV).
291
Capítulo XII Reuso de Aguas Residuales y Pluviales
12.10 Futuro de la reutilización del agua
Se espera que la reutilización del agua aumente en el futuro tanto para sistemas de manejo de
tratamiento de aguas residuales descentralizados como centralizados. Para sistemas
centralizados, la reutilización de agua libera el suministro de agua para usos municipales e
industriales. Se espera que la irrigación paisajística, el suministro contra incendios y otros usos no
potables aumenten a medida que la demanda por fuentes potables se incremente. Para sistemas
descentralizados pequeños e individuales la irrigación ornamental continuará siendo la principal
opción de reutilización. En instalaciones comerciales e industriales aisladas, la descarga de
inodoros en edificios con sistemas de tubería duales, y el uso para irrigación paisajística
continuará. Para maximizar la reutilización de aguas residuales tratadas cerca del punto de
generación, aumentará el número de plantas de tratamiento satélite.
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Anexo: Plomería
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