DISEÑO HIDROSANTARIO EDIFICIO MULTIFAMILIAR BARRIO SUCRE – CHIQUINQUIRÁ DISEÑO HIDROSANTARIO EDIFICIO MULTIFAMILIAR BARRIO SUCRE – CHIQUINQUIRÁ TABLA DE CONTENIDO 1 2 ASPECTOS GENERALES ............................................................................................ 3 1.1. FUNDAMENTOS TÉCNICOS Y NORMATIVIDAD APLICABLE ................... 3 1.2. MATERIALES A EMPLEAR................................................................................. 3 1.3. SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN ............................................................................. 3 INSTALACIONES HIDRAULICAS ............................................................................. 3 2.1 CALCULO DE LA DEMANDA ............................................................................ 4 2.2 DIAMETRO ............................................................................................................ 7 2.3 VELOCIDAD REAL ............................................................................................... 7 2.4 PERDIDAS POR ACCESORIOS ........................................................................... 8 2.5 PERDIDAS DE CARGA EN TUBERIAS .............................................................. 9 2.6 PRESION REQUERIDA ....................................................................................... 10 2.7 PERDIDAS DEL CONTADOR Y PRESION ANTES DEL CONTADOR. ....... 10 2.8 DISEÑO DE REDES ............................................................................................. 11 2.8.1 3 RESUMEN CALCULO REDES ................................................................. 12 SISTEMA SANITARIO .............................................................................................. 12 3.1 DISEÑO DE LAS BAJANTES. ............................................................................ 12 3.1.1 DIÁMETRO ................................................................................................... 13 3.1.2 MATERIALES ............................................................................................... 13 3.1.3 CALCULO BAJANTES ............................................................................... 13 3.2 DISEÑO COLECTORES ...................................................................................... 14 3.3 SISTEMA DE VENTILACIÓN ............................................................................ 14 3.3.1 DIAMETRO ................................................................................................... 15 DISEÑO HIDROSANTARIO EDIFICIO MULTIFAMILIAR BARRIO SUCRE – CHIQUINQUIRÁ 1 ASPECTOS GENERALES El presente documento contiene la memoria de cálculo, diseño y las especificaciones técnicas de las instalaciones hidráulicas para el proyecto construcción edificio multifamiliar. 1.1. FUNDAMENTOS TÉCNICOS Y NORMATIVIDAD APLICABLE Los diseños de las instalaciones hidráulicas se adelantaron siguiendo los lineamientos contenidos dentro de la siguiente normatividad vigente: REGLAMENTO TECNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BASICO – RAS. Edición 2000 y 2009. CODIGO COLOMBIANO DE FONTANERIA. Norma Técnica Colombiana NTC1500. Segunda Actualización. De igual forma se utilizaron como material de apoyo en el diseño, las siguientes referencias bibliográficas: DISEÑOS HIDRÁULICOS, SANITARIOS Y DE GAS EN EDIFICACIONES. Héctor Alfonso Rodríguez Díaz. Escuela Colombiana de Ingeniería. INSTALACIONES HIDRAULICAS Y SANITARIAS. Mario García Solano. Profesor planta de la Universidad Industrial de Santander. 1.2. MATERIALES A EMPLEAR De manera general, en la construcción de las instalaciones hidráulicas, se emplearán tuberías tipo PVC para agua fría y C-PVC para agua caliente. Las Tuberías y Accesorios PVC resisten los ácidos, álcalis, soluciones salinas y productos químicos industriales, sin mostrar el más mínimo deterioro a través de los años. Así mismo son totalmente inmunes a los gases y líquidos corrosivos de los sistemas de desagüe. Este tipo de tecnologías proporciona paredes lisas, alta resistencia a fenómenos como incrustación y corrosión, fácil instalación y transporte entre otras ventajas. 1.3. SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN Se desarrollará empleando tubería de presión Pavco pvc presión RDE 21 Y RDE 13.5 para presiones de trabajo hasta los 200 psi y 315 psi respectivamente. Adicionalmente se utilizarán válvulas de compuerta o registros de globo para el control de flujo. 2 INSTALACIONES HIDRAULICAS De acuerdo a la NTC-1500, el sistema de distribución del suministro de agua debe diseñarse de manera que abastezca los aparatos y equipos con la mínima cantidad de agua necesaria para obtener un funcionamiento que satisfaga los requisitos de salubridad con presiones y velocidades adecuadas. DISEÑO HIDROSANTARIO EDIFICIO MULTIFAMILIAR BARRIO SUCRE – CHIQUINQUIRÁ La velocidad máxima de diseño debe ser de 2 m/s para tubería de diámetro inferior a 75 mm; para diámetros de 75 mm o mayores, la velocidad máxima debe ser de 2,50 m/s. Para estimar la demanda del suministro de agua de los diferentes aparatos sanitarios, expresada en unidades de consumo bajo diversas condiciones de servicio, se debe considerar la tabla. Para los equipos o aparatos no especificados en la tabla, se debe utilizar el caudal de operación especificado por el fabricante, el cual se suma al caudal establecido según el conteo de unidades de los otros aparatos del sistema. El consumo probable estimado para los aparatos usados intermitentemente, expresado en UA, y correspondientes al número total de unidades de consumo servidas por cualquier tubo de suministro, se puede obtener de la Curva de Demanda (Grafica de Hunter). La tubería de suministro de agua deberá proveerse de un registro o válvula de paso, ubicado a continuación del medidor y dentro de la propiedad, de manera que pueda cerrarse el suministro al edificio. En edificios de cuatro o más plantas, las tuberías de distribución de agua, en tramos verticales, deberán instalarse en conductos especialmente provistos para tal fin; sus dimensiones deberán ser tales que permitan la instalación, revisión, reparación o remoción. Estos ductos serán independientes de los empleados para cualquier otro tipo de ductos de instalaciones no hidráulicas. La tubería de suministro para los aparatos y equipos que pertenecen a un mismo conjunto sanitario, estará equipada con una o más válvulas para cerrar el suministro de agua a los aparatos y equipos individuales o al conjunto sanitario servido, sin interferir el suministro a otros conjuntos sanitarios. Las unidades de control estarán localizadas en el interior de las unidades de habitación y serán fácilmente accesibles. 2.1 CALCULO DE LA DEMANDA El agua que alimentará los aparatos sanitarios de baños y duchas, será tomada de la red pública de acueducto, previa certificación de disponibilidad expedida por la entidad prestadora del servicio. Para la determinación de las dimensiones de las tuberías de suministro de agua potable, se empleó el Método de Hunter Modificado (Código Colombiano de Fontanería - NTC 1500), el cual es un método relativamente económico desde el punto de vista de estimación de los caudales o gastos de los aparatos. Este método opera con gastos normales o promedios para los diferentes aparatos sanitarios. Esto obliga a introducir un valor diferente de las unidades de consumo (UC). DISEÑO HIDROSANTARIO EDIFICIO MULTIFAMILIAR BARRIO SUCRE – CHIQUINQUIRÁ Una Unidad de Consumo (UC), es el gasto normal o promedio demandado por un lavamanos de dos grifos, en condiciones normales de funcionamiento. El gasto mínimo de un lavamanos privado es de 0.19 LPS y el máximo 0.47 LPS, es decir que el gasto promedio es de 0.33 LPS. Es decir que: 1 UC 0.3 LPS A continuación se relacionan las Unidades de consumo con los aparatos sanitarios de la edificación, según la norma Icontec 1500: Teniendo en cuenta los valores consignados en la tabla anterior, se procede a determinar las unidades de consumos para cada apartamento. Para efectos de facilitar el cálculo de las redes de suministro, se deben identificar todos y cada uno de los aparatos sanitarios. El método “Hunter para Colombia” considera una curva diferente para unidades de tanque y otra para unidades de fluxómetro, mientras que el método original hasta aproximadamente mil (1000) unidades considera dos curvas y después de éste valor se genera una sola curva para los dos tipos de unidades. DISEÑO HIDROSANTARIO EDIFICIO MULTIFAMILIAR BARRIO SUCRE – CHIQUINQUIRÁ En general la curva propuesta diverge significativamente de la curva original, alejándose en mayor medida cuando se tiene un mayor número de unidades; la razón, la disminución del tiempo de uso en las unidades de tanque y del caudal promedio de los aparatos, hace que la simultaneidad en el uso sea menor y presente menor variación cuando se tiene un mayor número de aparatos instalados. En la tabla siguiente se presenta la estimación del caudal probable en función de las unidades de consumo de cata tipo de apartamento: Apartamenti Tipo 1. APARATO SANITARIO INODORO LAVAMANOS LAVAPLATOS LAVADERO DUCHAS UC 68 Apartamenti Tipo 2. Q DISEÑO 1,73 lts/seg UC 3 1 2 2 2 CANT. 1 1 1 2 1 DIAMETRO 1 ½” TOTAL UC 3 1 2 4 2 VELOCIDAD 1,52 mts/seg DISEÑO HIDROSANTARIO EDIFICIO MULTIFAMILIAR BARRIO SUCRE – CHIQUINQUIRÁ APARATO SANITARIO INODORO ORINAL LAVAMANOS LAVAPLATOS LAVADERO DUCHAS UC 68 Q DISEÑO 1,73 lts/seg UC 3 3 1 2 2 2 CANT. 10 3 11 1 3 5 DIAMETRO 1 ½” TOTAL UC 30 6 11 2 6 10 VELOCIDAD 1,52 mts/seg Apartamento Tipo 3. APARATO SANITARIO INODORO ORINAL LAVAMANOS LAVAPLATOS LAVADERO DUCHAS UC 68 2.2 Q DISEÑO 1,73 lts/seg UC 3 3 1 2 2 2 CANT. 10 3 11 1 3 5 DIAMETRO 1 ½” TOTAL UC 30 6 11 2 6 10 VELOCIDAD 1,52 mts/seg DIAMETRO El diámetro de las tuberías es calculado con la ecuación de continuidad: 𝑄 =𝑉∗𝐴 .De la cual se despeja la siguiente ecuación: 4∗𝑄 𝐷= √ ∗𝑉 𝑉2 𝑚/𝑠 El diámetro calculado se aproxima al diámetro comercial más cercano, en los diseños se usaron las tuberías de pavco. 2.3 VELOCIDAD REAL La velocidad real se calcula con el diámetro comercial escogido y se hace con la ecuación de continuidad: .De la cual se despeja la siguiente ecuación: DISEÑO HIDROSANTARIO EDIFICIO MULTIFAMILIAR BARRIO SUCRE – CHIQUINQUIRÁ 𝑉= 4∗𝑄 ∗ 𝐷2 Donde se debe comprobar que V<2, sino se debe cambiar por otro diámetro comercial. 2.4 PERDIDAS POR ACCESORIOS Se considera que tales pérdidas ocurren localmente en el disturbio del flujo. Estas ocurren debido a cualquier disturbio del flujo provocado por curvaturas o cambios en la sección. Son llamadas pérdidas menores porque pueden despreciarse con frecuencia, particularmente en tuberías largas donde las pérdidas debidas a la fricción son altas en comparación con las pérdidas locales. Sin embargo en tuberías cortas y con un considerable número de accesorios, el efecto de las pérdidas locales será grande y deberán tenerse en cuenta. Las pérdidas menores son provocadas generalmente por cambios en la velocidad, sea magnitud o dirección. Para considerar estas pérdidas por accesorios se usó el método de la longitud equivalente: El Método de la Longitud Equivalente: En términos básicos, el concepto de Longitud Equivalente consiste en definir, para cada accesorio en el sistema a estudiar, una longitud virtual de tubería recta que, al utilizarse con la ecuación de pérdida por fricción, genere la misma pérdida asociada a la pérdida localizada del referido accesorio. Si utilizamos la ecuación de Hazen-Williams tendríamos lo siguiente: Donde hl es la pérdida localizada que genera determinada pieza especial de diámetro “D” y con una Longitud Equivalente igual a “LE”. De esta forma, tanto las Pérdidas por Fricción como las Pérdidas Localizadas, para cada diámetro en el sistema, serán evaluadas con la misma ecuación de Pérdidas por Fricción para obtener la Pérdida Total (ht) del sistema, sólo que a la longitud de tubería real (Lr) se le adicionará la suma de la Longitud Equivalente de cada accesorio, para tener así una longitud de cálculo: DISEÑO HIDROSANTARIO EDIFICIO MULTIFAMILIAR BARRIO SUCRE – CHIQUINQUIRÁ Ya con lo anterior tenemos eliminada la primera complicación del método del Coeficiente de Pérdida Localizada: desaparece una ecuación en el planteamiento de la ecuación de energía en un Sistema Hidráulico (y con ella la necesidad de recurrir a métodos numéricos para la resolución). Igualmente, para el método de la Longitud Equivalente, se requiere recurrir a tablas o Nomogramas en los que se determine, de acuerdo a las características de la pieza (tipo y diámetro), la Longitud Equivalente a introducir en la ecuación de pérdida por fricción que estemos utilizando. Para el cálculo de las longitudes equivalentes se utilizó la siguiente tabla: 2.5 PERDIDAS DE CARGA EN TUBERIAS La pérdida de carga en una tubería o canal, es la pérdida de presión en un fluido debido a la fricción de las partículas del fluido entre sí y contra las paredes de la tubería que las conduce. Las pérdidas pueden ser continuas, a lo largo de conductos regulares, o accidentales o localizadas, debido a circunstancias particulares, como un estrechamiento, un cambio de dirección, la presencia de una válvula. Para el cálculo de estas pérdidas se utilizaron los métodos de hacen-william para diámetros de tuberías mayores de 2” y el método de flamant para tubería de diámetro menor de 2”. Hazen-Williams (1905) El método de Hazen-Williams es válido solamente para el agua que fluye en las temperaturas ordinarias (5 ºC - 25 ºC). La fórmula es sencilla y su cálculo es simple debido a que el coeficiente de rugosidad "C" no es función de la velocidad ni del diámetro de la tubería. Es útil en el cálculo de pérdidas de carga en tuberías para redes de distribución de diversos materiales, especialmente de fundición y acero: DISEÑO HIDROSANTARIO EDIFICIO MULTIFAMILIAR BARRIO SUCRE – CHIQUINQUIRÁ 𝑄1,852 𝐻𝑓 = 10,674 ∗ [ 1,852 ]∗𝐿 𝐶 ∗ 𝐷 4,871 En donde: Hf: pérdida de carga o de energía (m) Q: caudal (m3/s) C: coeficiente de rugosidad (adimensional) D: diámetro interno de la tubería (m) L: longitud de la tubería (m) Flamant La fórmula de Flamant es utilizada para tuberías de paredes lisas para diámetros inferiores a 2” y para el transporte de agua. 𝐻𝑓 = 6,1 ∗ 0,0001 ∗ 𝑄1,75 ∗𝐿 𝐷 4,75 En donde: hf: pérdida de carga o de energía (m) Q: caudal (m3/s) D: diámetro interno de la tubería (m) L: longitud de la tubería (m) 2.6 PRESION REQUERIDA Es la presión necesaria después del contador que se necesita para el buen funcionamiento de todos los aparatos sanitarios en la vivienda. Esta se calcula: 𝑃𝑟𝑒𝑞 = 𝑃𝑚𝑖𝑛 + 𝐻𝑓𝑎𝑐𝑢𝑚 En donde: Preq: Presion requerida Pmin: Presion minima necesaria para el funcionamiento Hfacum: perdidas en el recorrido de la tubería hasta el aparato sanitario. 2.7 PERDIDAS DEL CONTADOR Y PRESION ANTES DEL CONTADOR. Las pérdidas del contador se calculan con la siguiente ecuación: 𝑄𝑑 2 𝐻𝑚 = 10 ∗ ( ) 𝑄𝑚𝑎𝑥 En donde: DISEÑO HIDROSANTARIO EDIFICIO MULTIFAMILIAR BARRIO SUCRE – CHIQUINQUIRÁ Hm: Perdidas del contador Qd= caudal de diseño Qmax= caudal máximo a la salida del contador La presión antes del contador se calcula: 𝑃𝐴𝑀 = 𝐻𝑚 + 𝐻𝑓𝑎𝑐𝑢𝑚 + 𝑃𝑚𝑖𝑛 𝑑𝑢𝑐ℎ𝑎 En donde: PAM: Presión antes del contador Hm: Perdidas del contador Hf: Perdidas de la tubería acumulada Pmin: Presión mínima requerida para el funcionamiento de la ducha, la cual es la mas critica. 2.8 DISEÑO DE REDES Para la determinación de los caudales se utilizó el sistema de unidades de Hunter. Para el cálculo de las pérdidas se empleó la fórmula de Hazen-Williams tomándose un coeficiente de rugosidad C=150 para tubería de PVC. Las pérdidas en los accesorios se determinaron por el sistema de longitudes equivalentes. Teniendo en cuenta que la edificación a construir no supera los tres niveles, no se exige el diseño de un tanque enterrado y bombeo pues se entiende que la presión de la red de acueducto es suficiente para alcanzar la elevación del tanque que se acostumbra a ubicar sobre la cubierta de la edificación. Se plantea el sistema de montante, tanque y bajantes, dada a la simplificación de las tuberías montantes y bajantes siendo más económico por lo general. DISEÑO HIDROSANTARIO EDIFICIO MULTIFAMILIAR BARRIO SUCRE – CHIQUINQUIRÁ 2.8.1 RESUMEN CALCULO REDES Con el fin de mantener uniformidad en la tubería se permite usar tubería de ¾” por la tubería de ½” de diámetro, lo cual disminuye las velocidades y aumentando la presión disponible en las zonas más críticas de la red. A continuación se presenta el cálculo asumiendo en los tramos antes presentados con la tubería de 1/2“ con tubería de 3/4”: 3 SISTEMA SANITARIO Se realizó siguiendo las normas ICONTEC 1500 y RAS2000. 3.1 Se diseñó el sistema de aguas lluvias, compuesto por una bajante en cada parte lateral de la fachada, la cual recoge el desagüe de la cubierta y se lleva por gravedad a una caja de inspección dispuesta únicamente para estas aguas. Se realiza el diseño de aguas residuales, el cual está compuesto por un sistema de bajantes las cuales llegan a una red de colectores los cuales depositan los residuos en na caja de inspección que posteriormente llega a la red de alcantarillado municipal. El sistema de ventilación se realizó únicamente para las unidades sanitarias que mayor presencia tiene y genera un mayor gasto y uso como lo son los inodoros. DISEÑO DE LAS BAJANTES. Se siguen los siguientes parámetros DISEÑO HIDROSANTARIO EDIFICIO MULTIFAMILIAR BARRIO SUCRE – CHIQUINQUIRÁ 3.1.1 DIÁMETRO En el diseño de redes sanitarios, el diámetro de los bajantes y ramales horizontales no se podrá disminuir en si recorrido 3.1.2 MATERIALES La res sanitaria tanto aérea como subterránea será en PVC, con un coeficiente de rugosidad n=0,001 3.1.3 CALCULO BAJANTES 3.1.3.1 AGUAS LLUVIAS Se determinó de acuerdo a las precipitaciones anuales las cuales están entre los 760 y 1020 mml y el área de desagüe que debe soportar cada una de las bajantes DISEÑO DE BAJANTES DE AGUAS LLUVIAS BALL AREA (m2) 1 48,066 2 36,870 3 52,250 4 53,460 Diámetro (pulg) 4" 4" 4" 4" 3.1.3.2 AGUAS NEGRAS Se determinó el diámetro de cada bajante teniendo en cuenta las unidades de gasto para cada una Diseño Bajantes EXTRAS BAJANTES # de cocinas # de baños # de pisos Unidades DIAMETRO (PULG) # Baños # Cocinas 1 2 3 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 4 7 7 3" 3" 3" DISEÑO HIDROSANTARIO EDIFICIO MULTIFAMILIAR BARRIO SUCRE – CHIQUINQUIRÁ 4 5 6 7 1 0 0 1 0 2 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 7 14 9 2 3" 3" 3" 3" DISEÑO COLECTORES Al igual que para el diseño de los bajantes, el diámetro de estos colectores se determinó según las unidades de gasto que llegan a cada colector. 3.2 Diseño Colectores COLECTOR Tramo AB Tramo BC Tramo CD Tramo ED Tramo DF Tramo FG Tramo HG Tramo GI Tramo I-CI 3.3 BAN BAN 6 BAN 5 7 2 2 2 0 2 2 0 2 2 9 9 9 0 9 9 0 9 9 0 0 0 14 14 14 0 14 14 BAN 4 BAN 3 BAN 2 BAN 1 Unidades adicionales UNIDADES DIAMETRO (PULG) 0 0 0 0 0 0 0 0 7 0 0 0 0 0 0 7 7 7 0 0 0 0 0 0 7 7 7 0 4 4 0 4 4 0 4 4 0 0 7 4 11 15 4 19 19 11 15 22 18 40 44 18 62 69 3" 3" 3" 3" 4" 4" 3" 4" 4" SISTEMA DE VENTILACIÓN De acuerdo con la norma técnica colombiana NTC 1500 siguiendo los parámetros establecidos para los sistemas de ventilación, como lo establece en el subtítulo 10.1 DISEÑO HIDROSANTARIO EDIFICIO MULTIFAMILIAR BARRIO SUCRE – CHIQUINQUIRÁ Cada sifón de aparato sanitario, excepto cuando se indique lo contrario en esta norma, debe ser protegido contra sifonaje y reflujo, y debe asegurar el flujo de aire a lo largo de todas las partes del sistema de desagüe por medio de tubos de ventilación instalados de acuerdo con los requisitos de este numeral y otros de esta norma, de acuerdo a lo anterior se entiende que cada aparato sanitario requiere de un sistema de ventilación , con el foin de dar el manejo adecuado a los posibles olores de la red. 3.3.1 DIAMETRO El diámetro de un tubo de ventilación individual no debe ser menor de 38mm ni menos que la mitad del diámetro del desagüe al cual está conectado, todo aparato sanitario conectado a un ramal horizontal de desagüe, aguas debajo de un sanitario, debe ser ventilado de forma individual. Los diámetros mínimos para la ventilación individual se establecen de acuerdo a la siguiente tabla: Se dispone una tubería de 3” para la ventilación junto a las bajantes de aguas negras.
