Instalaciones Sanitarias

TRABAJO ESCALONADO DE INSTALACIONES SANITARIAS I.

INTRODUCCIÓN

El abastecimiento de agua en el interior de una edificación es de suma importancia, ya que el agua es un elemento vital para la supervivencia de los seres humano; es por eso que viendo la necesidad de contar con un sistema de agua, se presenta el curso de instalaciones sanitarias que esta orientado al diseño de esta distribución de agua. En esta primera parte del presente informe solo no ocuparemos en forma detallada del diseño adecuado de tuberías y distribución de agua, tanto fría como caliente, sistema contra incendios y riego de jardines, de una edificación de cuatro pisos, Este presente trabajo es de suma importancia para la formación de nuestra carrera profesional por eso en importante conocer los procedimientos de cálculo, planeamiento, funcionalidad, ejecución, dirección, etc. de agua fría, agua caliente, agua contra incendios, para riego, desagüe de aguas servidas y evacuación de aguas fluviales. II.

OBJETIVOS  Determinar el tipo de sistema que se utilizará en la edificación.  Diseñar la distribución de las tuberías tanto de agua fría, agua caliente, sistema contra incendios y riego de jardines, Determinar los diámetros más convenientes para cada tramo de tubería  Determinar la capacidad tanto de tanque elevado, tanque cisterna; así como también, los diámetros de las tuberías de aducción, succión e impulsión y la respectiva potencia de la bomba.

III.

ALCANCES

La edificación diseñada consta de cinco niveles, las cuales en el primer piso tenemos cuatro oficinas con sus respectivos baños, una recepción y también áreas verdes como lo indica el RNC; en el segundo piso consta con un restaurante, con una cocina, una recepción y con baños públicos tanto para hombres como para mujeres ; en el tercer y cuarto piso consta con un Hotel de cuatro habitaciones con sus respectivos baños, con las que cuentan con las áreas adecuadas; en el quinto piso la azotea que cuenta con una lavandería, un cuarto de servicio, un baño y la instalación del tanque elevado. En el Primer nivel, cuenta con cuatro oficinas independientes con sus propios servicios higiénicos los cuales serán abastecidos con un sistema directo de agua, es decir directamente del medidor, además se diseñará el sistema de recirculación del agua caliente a través de termas. La demanda de agua para los ambientes de este primer nivel es grande pero se logra abastecer directamente con la presión adecuada como veremos más adelante. En el segundo nivel cuenta con restaurante, una cocina y servicios higiénicos con un adecuado número de aparatos sanitarios, tal como lo estipula l reglamento, la cual esta abastecido por un sistema directo es decir directamente del medidor, además se diseñará el sistema de recirculación del agua caliente a través de termas.

En el tercer y cuarto nivel cuenta con cuatro habitaciones dobles y cuatro habitaciones simples por lo que hacen un total de ocho habitaciones, con las cuales cuentan con sus servicio higiénicos adecuados, con la que cada baño cuenta con un lavatorio, una tina y un inodoro, basándose con el reglamento, los cuales están abastecidos por un sistema indirecto, además se diseñará el sistema de recirculación del agua caliente a través de termas. En la Azotea tenemos ubicada un cuarto de servicio, primordialmente se la ha diseñado para la ubicación del tanque elevado para el suministro de agua con una adecuada presión. I.

CARACTERÍSTICAS

El presente trabajo consiste en realizar el abastecimiento y distribución de agua en un edificio de cuatro niveles, con azotea (que incluye una lavandería). La edificación esta ubicada en la esquina de una vía, las cuales sus dimensiones son: 14.64m de ancho por 22.822m de largo teniendo un área total 334.08m2. La distribución de habitaciones por nivel es como sigue:  



1º Nivel: Oficinas.- Son cuatro oficinas independientes, las cuales cuentan con sus propios baños, las cuales cuentan con el servicio de agua fría y caliente, en la cual están regulados por un solo medidor.  Sala de esperas.- Ubicada en el centro de la primera planta, 2º Nivel:  Un Restaurante y una cocina.- En él se pueden ubicar sillas y mesas para un promedio de 44 personas de una manera cómoda y eficiente, con sus respectivos servicios higiénicos, la cual al cocina cuenta con el servicio de agua fría y caliente, y ubicada frente al área de atención para brindar un servicio rápido a la clientela, el restaurante aproximadamente dispondrá con personal suficiente para atender a las personas,. Por lo que tambien cuenta con los baños públicos, que cuentan con sistema de agua fria y caliente.



3º y 4º Nivel:  Habitaciones.- Contamos con ocho habitaciones simples y dobles, las cuales cuentan con un inodoro, un lavatorio y una tina, y con servicio de agua fría y caliente de acuerdo a lo estipulado en el RNC

IV.

JUSTIFICACIÓN

Teniendo en cuenta las especificaciones y características descritas anteriormente de la edificación, es necesario contar con un sistema de abastecimiento y distribución de agua, que atienda y satisfaga las necesidades de sus eventuales habitantes. V.

REVISIÓN LITERARIA.  Artefacto Sanitario.- Artefacto fabricado de material liso e impermeable, utilizado para realizar funciones orgánicas, de higiene y de limpieza.  Tubo De Abasto.- Elemento flexible de sección circular, que conduce el agua del sistema de abastecimiento al artefacto sanitario y que permite el desmontaje del mismo mediante una unión mecánica.  Rejilla - Trampa Campana De Ducha.- Elemento destinado a recoger y evacuar el agua utilizada en el baño corporal, mediante la ducha, permitiendo la retención y limpieza de cabellos y sólidos.  Instalación Sanitaria.- Unidad funcional de conjuntos o sistemas vinculados entre si, destinados a dar los servicios sanitarios de una edificación.  Sistema de Abastecimiento de la Edificación.- Conjunto funcional formado por elementos compuesto y destinado al suministro de agua fría y caliente, y cualquier otro fluido para su uso en las actividades domésticas, industriales, etc., de una edificación.  Conexión Domiciliaria de Agua Potable.- Conjunto de elementos que tiene por finalidad conectar el Sistema Público de Abastecimiento de Agua con el de una edificación unifamiliar, para entregar agua potable, con la presión disponible en el punto de toma y la cantidad necesaria para el consumo, contabilizada mediante el medidor.  Válvula de Interrupción.- Elemento de apertura y/o cierre, destinado a aislar parte de un sistema de abastecimiento, con el objeto de efectuar mantenimiento o reparaciones sin interrumpir todo el sistema. Puede ser de compuerta, globo, paso, bola, mariposa, etc.  Válvula de Retención.- Elemento destinado a permitir el paso del fluido en una tubería, en un solo sentido, portando su flujo en el sentido contrario.  Válvula de Interrupción Angular.- Elemento de apertura y/o cierre, destinado a interrumpir el flujo del sistema de abastecimiento al artefacto sanitario. Se utiliza generalmente con el tubo de abasto.  Registro.- Elemento de cierre hermético, que facilita el mantenimiento de un ramal o colector de aguas servidas, evitando la salida de gases.  Sellador.- Material amorfo, destinado a cubrir las imperfecciones de las uniones roscadas, asegurando su estanquidad y permitiendo el desmontaje de las piezas con facilidad y sin deterioro.  Agua Fría.- En los planos de arquitectura se procedió a ubicar los aparatos sanitarios siguiendo las siguientes recomendaciones: - El lavatorio debe colocarse próximo a las ventanas o en un lugar donde este adecuadamente iluminado. - Disposición de los aparatos sanitarios en los baños de modo que no interfieran en la libre circulación para el uso de los otros aparatos.

- El inodoro se colocó cercano a los lugares por donde posiblemente baje la tubería montante del desagüe. - Las puertas de los baños deben abrirse para afuera en baños públicos y deben abrirse para adentro del ambiente en un baño privado. - En lo referente al número de aparatos sanitarios para los diferentes ambientes de la edificación esta en función del uso, al número de personas y áreas, así tenemos que para: El Restaurante.- para el público se proveerá servicios higiénicos por separado para hombres y mujeres, debido a que la capacidad de atención al público Los Dormitorios.- se colocaron baños completos en cada uno de las habitaciones.

 Agua caliente. El agua caliente forma parte de las obras sanitarias domiciliarias, pero su instalación no es obligatoria; por esta razón, los sistemas y equipos de elevación de temperaturas no son de tipos o marcas aprobadas, sino que deben ser seleccionados por los interesados, quienes se responsabilizan de su eficiencia y pueden, en cambio, ser rechazados por la inspección si ofrecieran peligro de contaminación del agua. Para la aprobación de la instalación de agua caliente, se verificará su funcionamiento con los tanques llenos de agua, haciendo abstracción de los equipos para elevar temperatura. Para el presente trabajo se colocará termas, con una canalización que transporta el agua hasta la toma más alejada.  Agua contra incendio.- Es el agua destinada y utilizada en prevención de un incendio que se podría suscitar en una vivienda (en nuestro caso edificación). El servicio contra incendio no forma parte de las instalaciones sanitarias, de manera que el suministro de agua para tal servicio no es obligatorio. VI.

DESCRIPCIÓN Y METODOLOGÍA

En primer lugar se elaboraron los planos arquitectónicos, que muestran la respectiva distribución de ambientes por nivel. En segundo lugar se procedió a realizar el diseño geométrico de las tuberías de agua fría, agua caliente, agua contra incendios y riego de jardines las que se describen a continuación:  Agua Fría.- Los cálculos que se han realizado han sido basándose fundamentalmente en las separatas de clase. Primeramente se ubicaron los medidores, que son tres; uno para los baños de las oficinas; otro para el restaurante para los servicios de la cocina y los baños públicos y el

último para el tanque cisterna. A partir de cada uno de ellos se trazó las tuberías, llevándolas a cada ambiente, teniendo en cuenta además, que cada cuarto de baño tiene una válvula de compuerta, así como también debe considerarse una en cada inicio de tubería después del medidor. Respecto a las dotaciones de agua en la Pág. 14 tenemos para hoteles 500 lit./dormitorio esto para el cálculo de los volúmenes de los tanques Para el diseño de tuberías vamos a la Pág. 22 y obtenemos los gastos por unidades Hunter tanto para agua fría, agua caliente o ambas para cada aparato tanto para aparatos de usos público como privado Como dato inicial tenemos que la presión en la matriz es de 15 m.c.a., además se asumió que los dos primeros niveles tiene un sistema directo mientras que el tercer, cuarto y quinto piso cuenta con un sistema indirecto. Para comprobar si el primer nivel no tenía problemas con la presión se realizó su respectivo análisis horizontal, análisis que también se realizó en los demás niveles. Cabe mencionar que en el primer nivel se presentan dos distribuciones y en ellas debía analizarse el tramo más desfavorable. El análisis horizontal consiste en analizar los tramos pequeños que están unidos al tramo más desfavorable, estos es analizan en el cuadro de diseño hidráulico de tuberías. Posteriormente, con los datos obtenidos de la presión por nivel, se procedió a realizar el análisis vertical. Este proceso se lleva a cabo usando las unidades Hunter de cada nivel y con la pérdida de carga por medidor que éstas ocasionan. Como ya esta especificado que el tercer, cuarto y quinto nivel es un sistema indirecto por lo que se procedió a calcular el volumen del tanque cisterna, del tanque elevado, así como los diámetros de las tuberías de aducción, succión e impulsión, además de la potencia de la bomba.  Agua caliente.- La dotación de agua caliente se calculó de acuerdo a al cantidad de habitaciones y al tipo de vivienda, de acuerdo a tablas. La dotación hallada se multiplicó por el coeficiente de demanda y el coeficiente de consumo. Con el valor anterior se calculó el volumen de cada therma, teniendo en cuenta que se optó por usar las que se pueden encontrar sin problemas en el mercado. Se debe tener en cuenta además que por tratarse de un sistema indirecto, convencional, el reglamento permite que el tanque de almacenamiento para abastecer a los calentadores sea el tanque cisterna, por lo que se trabajará con el caudal de agua fría para el dimensionamiento de las tuberías de agua caliente

 Agua contra incendios.- Tomando en consideración que un incendio es un desastre imprevisible y que las pérdidas tanto humanas como materiales pueden reducirse, y en el mejor de los casos evitarse con el rápido accionar contra dicho incidente, es que se ha optado por instalar dentro del edificio gabinetes contra incendio en cada nivel. El servicio contra incendio no forma parte de las instalaciones sanitarias, de manera que el suministro de agua para tal servicio no es obligatorio, pero se tendrá en cuenta en el presente trabajo. Para diseñar los gabinetes se debe asegurar el funcionamiento de 2 mangueras cada uno en diferente nivel por un tiempo de 30 minutos. También se determinó el largo de la manguera, que es de 15 metros, cuyo alcance de chorro es 7 metros; obteniéndose, entonces, una manguera de largo total menor a 20 metros. Por tabla sabemos que su diámetro periférico es de 1½” y el diámetro de boquilla ½”. Los gabinetes contra incendio se ubicaron teniendo en cuenta el alcance de la manguera, por lo que se ubico en la escalera para su fácil acceso a los ambientes en cada nivel.

VII. CÁLCULOS A continuación se presentan los cálculos realizados tanto en el análisis horizontal como en el vertical; así como también los cálculos de agua caliente, agua contra incendio y diámetros de las diferentes tuberías. Además es necesario tener en cuenta que se ha considerado las alturas entre los pisos: 

En el primer nivel la altura es de 2.63m.



En el segundo nivel la altura es de 2.98m.



En el tercer nivel y cuarto, la altura es de 2.63m.

Es importante también saber que el sistema de agua para el primer y segundo nivel el sistema es directo y a partir del tercer nivel es indirecto convencional.

DISEÑO DE TUBERÍAS PARA EL AGUA FRIA CALCULO DE DOTACIONES. SISTEMA DIRECTO: 1. PRIMER NIVEL AMBIENTE

NUMER O

OFICINAS

4

Según la tabla. TIPO DE EDIFICACIÓN O SERVICIO OFICINAS

ESPECIFICACIÓN

DOTACION

Por m2 de área útil o local

6 lts/dia

Entonces: Área Útil: 76.2m2 Dotación = 76.2 × 6 = 457.00 lts/dia 2. SEGUNDO NIVEL AMBIENTE

NUMER O

RESTAURANTE

1

Según la tabla. TIPO DE EDIFICACIÓN O SERVICIO

ESPECIFICACIÓN

DOTACION

Área de comedores en m2 RESTAURANTE

Hasta 40

2000 lts/dia

41 – 100

50 lts/dia

Mas de 100

40 lts/dia

Entonces: Área de comedores: 95.20m2 , se encuentra entre 41 – 100 por lo tanto: Dotación = 95.20 × 50 = 4760.00 lts/dia Dotacion total = 5210.00 lts/dia

SISTEMA INDIRECTO: 3. TERCER NIVEL AMBIENTE

NUMER O

HABITACIONES DOBLES

4

HABITACIONES SIMPLES

4

Según la tabla. TIPO DE EDIFICACIÓN O SERVICIO HOTELES, MOTELES, PENSIONES

ESPECIFICACIÓN

DOTACION

En lts/dormitório

Hoteles, moteles, pensiones

500

Entonces: Habitaciones Dobles: 4 Habitaciones Simples: 4 Dotación = (4 × 500) + (4 × 500) = 4000.00 lts/dia 4. CUARTO NIVEL AMBIENTE

NUMER O

HABITACIONES DOBLES

4

HABITACIONES SIMPLES

4

Según la tabla. TIPO DE EDIFICACIÓN O SERVICIO HOTELES, MOTELES, PENSIONES

ESPECIFICACIÓN Hoteles, moteles, pensiones

Entonces: Habitaciones Dobles: 4 Habitaciones Simples: 4

DOTACION

En lts/dormitório 500

Dotación = (4 × 500) + (4 × 500) = 4000.00 lts/dia 5. AZOTEA. AMBIENTE

NUMER O

CUARTO DE SERVICIO

1

LAVANDERIA

1

Según la tabla. TIPO DE EDIFICACIÓN O SERVICIO LAVANDERIAS CUARTO DE SERVICIO

ESPECIFICACIÓN

DOTACION

Lavanderias

40 lts/kg. de ropa

cantidad

500 lts/dia

Entonces: Lavandería.- Cálculo para de 10 Kg. de ropa Dotación = 10 x 40 Lt/día = 400 Lt/día Cuarto de servicio: 1 Dotación = 1 x 500 Lt/día = 500 Lt/día Dotacion total = 8900.00 lts/dia POR LO TANTO Dotacion del Edificio = 14110.00 Lts/día

CALCULO DELVOLUMEN DEL TANQUE CISTERNA (TC) Y DEL TANQUE ELEVADO (TE) Como nuestro diseño es un sistema indirecto en el tercer, cuarto nivel y la azotea, constara de un tanque cisterna acompañado de un tanque elevado entonces: TC = ¾ x Dotación diaria (m3) TC = ¾ x 8.9 m3 TC = 6.68 m3

TE = ¼ x Dotación diaria (m3) TE = ¼ x 8.9 m3 TE = 2.23 m3

Agua Contra Incendios Como el sistema contra incendios es para PEQUEÑOS FLUJOS, entonces El Volumen de almacenamiento mínimo del tanque elevado es de 15000 lts. Que equivale a 15m3 , por lo que para el Volumen del Tanque Elevado se le agregara el volumen del sistema contra incendios. Entonces el nuevo volumen del Tanque Elevado será: TE = 2.23 m3 + 15m3 = 17.23 m3 DIMENSIONES DEL TANQUE CISTERNA (TC) Tenemos las siguientes relaciones: a 1 = l 2

h 2 = l 3

Siempre que: 6.68 = a x l x h , pero: l 2l 6.68 = x l x 2 3

l3 = 6.68 3

Luego de las relaciones obtenemos: l = 2.72 m.; a = 1.36 m. h = 1.81m. DIMENSIONES DEL TANQUE ELEVADO (TE): Como el nuevo Volumen del Tanque Elevado es de: TE = 17.23 m3 Entonces: a x b x h = 17.23 m3 Como el material del Tanque Elevado es de Concreto Armado entonces las dimensiones de la sección ceben de ser cuadrada. a x b x h = 17.23 m3 a x a x a = 17.23 m3 a3=17.23 m3

a = 2.58 Entonces: a = 2.58 ≈ 2.6m Son dimensiones útiles, ósea fuera del espesor de los muros de ambos tanques. AGUA CONTRA INCENDIOS Hemos determinado un sola manguera cuya distancia es de 15 m. por lo que el diámetro que le corresponde según tabla es de 1½”; suficiente para abastecer todos los puntos de la edificación por piso, por lo que la ubicación de la escalera se encuentra casi al centro de la edificación. El Volumen de almacenamiento mínimo es de 15000 lts. Por lo como se dijo anteriormente se le agregara al Volumen del Tanque Elevado. DIÁMETRO DE LA TUBERÍA DE REBOSE: El diámetro de la tubería de Rebose se determina según el Volumen del Tanque Elevado, por consiguiente el diámetro segeun tabla sera de 3½” CALCULOS DE LOS DIAMETROS DE LA TUBERÍA DE IMPULSIÓN Y SUCCION: Datos: Tiempo de llenado: 2h Volumen del T.E: 17.23 m3 Sección del T.E: 2.58 x 2.58 x 2.58 Sección del T.C: 2.72 x1.36 x 1.81  Gasto de Bombeo:  Vol . T .E Qb =   tiempo llenado 

 17 .23 m 3 m3 lit   = 7200 seg = 0.002 seg = 2.00 seg 

 Diámetro Económico: D =1.3 X 1 / 4

Q 1/ 4

 2  D =1.3   24  D = 0.031 m D = 31 mm

0.002

Entonces asumimos el valor de 32 mm. (11/4”), por lo que se aproxima al valor de la tabla de diámetros de impulsión. Diámetro de impulsión: 32 mm. (11/4”)

Como el valor del diámetro de succión es un valor inmediato superior que el de impulsión entonces: Diámetro de succión: 40 mm. (1½”)

DIÁMETRO DE LA TUBERÍA DE ADUCCIÓN Datos: Tiempo de llenado: 2h Volumen del T.C.: 6.68 m3 Sección del T.C: 2.72 x1.36 x 1.81  Gasto de Bombeo:  Vol . Tanque Qb =   tiempo llenado 

 6.68 m3 m3   = 4 x3600 seg = 0.0004 seg 

 Diámetro Económico: D =1.3 X 1 / 4

Q 1/ 4

 4  D =1.3   24  D = 0.053 m

0.004

D = 53 mm

Entonces asumimos el valor de 65 mm. (2 ½”). CALCULOS DEL DIAMETRO DEL MEDIDOR Y DE LA TUBERIA DE ALIMENTACIÓN DE LA CISTERNA. 1. DIAMETRO DEL MEDIDOR Datos: Presión de la Red. 15 mca. Presión min. De salida: 2mcaç Desnivel entre red publica RP. Y pto. De entrega: 1m Longitud de la línea de servicio: 11.81 m Tiempo de llenado de la cisterna. 4 h. Volumen de la Cisterna: 6.68 m3 Accesorios: 1 válvula de paso. 1 válvula de compuerta. 2 codos de 90 1 codo de 45

 Gasto de entrada: Q=

V t

6680 4 ×3600 Q = .0.464 lts / sg Q=

 Carga disponible

H = Pmatriz + Ps + H G H = 15 − 2 −1 H = 12 m

 Diámetro del medidor.D Hfmedidor ≤ 50% (12) Hfmedidor ≤ 6 m Q =.0.464 lts / sg Q = 27 .8 lts / min Q = 7.34 gal / min

Del ábaco de inst. Sanitarias obtenemos los diámetros y pérdidas, por lo que se pede determinar también las perdidas de los medidores según la tabla(pag. 25 tabla 2 e interpolando los valores que no estan. Diámetro ¾” 5/8”

Perdida de Carga 1.16 lb/pulg2 3.4 lb/pulg2

Perdidas de carga en el Medidor 0.763 2.16

Como los dos valores no pasan el valor de 6m. Entonces asumimos un diámetro de: 3/4” Por lo tanto la ALTURA DISPONIBLE SERA: HDisponible= 12 – 0.763 HDisponible= 11.20 m Verificamos velocidades: Q=V×A→V=Q/A

V = V =

4Q πD 2 4(0.464 ×10 −3 )

ç 2 3  π × 2.54  4  −4 V =1.63 ×10 m / sg