Texto de Apoyo a La Docencia - Volumen I

UNIVERSIDAD CATOLICA DEL MAULE FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA EN CONSTRUCCIÓN

VOL I: DISEÑO AGUA POTABLE DOMICILIARIA - “VIVIENDA UNIFAMILIAR DE 1 O 2 PISOS CONECTADAS A UNA RED PÚBLICA”.

ALEX FABIÁN ROCHA OYARCE.

Profesor guía: Señor Ramón Carreño Gutiérrez

Marzo, 2016 Talca, Chile

Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule

ÍNDICE GENERAL INTRODUCCIÓN: Diseño de agua potable domiciliaria. ........................................ 1 SECCIÓN I: El rol del ingeniero constructor en el diseño sanitario domiciliario........................................................................................................... 2 1.1

Marco legal. ................................................................................................. 2

1.2

Competencias de egreso del ingeniero constructor de la UCM. .................. 3

SECCIÓN II: Diseño de instalaciones sanitarias de agua potable domiciliaria unifamiliar de 1 o 2 pisos conectadas a una red. .............................................. 5 2.1

Generalidades. ............................................................................................ 5

2.2

Instalación de agua potable domiciliaria. ..................................................... 5

2.2.1 Arranque de agua potable. .......................................................................... 5 2.2.2 Instalación interior de agua potable. ............................................................ 7 2.3

Cálculos y dimensionamientos de una red de agua potable domiciliaria de

una vivienda unifamiliar conectada a una red. ....................................................... 8 2.4

Elementos básicos que deberían realizarse en el desarrollo de una memoria

de cálculo de un proyecto de agua potable domiciliario. ........................................ 8 2.4.1 Paso II: Cálculo “gasto máximo instalado” y “gasto máximo probable”. ....... 9 2.4.2 Paso III y IV: El medidor de agua potable ................................................. 14 2.4.2.1

Consumo máximo diario (C) ................................................................. 14

2.4.2.2

Gasto máximo probable. ....................................................................... 16

2.4.3 Paso IV: Cálculo de pérdida de carga del medidor. .................................. 27 2.5

Cálculo de pérdidas en cañerías. .............................................................. 29

2.5.1 Paso V: Determinación de las pérdidas de carga y diámetro de cañerías. 30 2.5.1.1

Cálculo de las pérdidas de carga en las tuberías.................................. 31 ii

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2.5.1.2

Fórmula de Hazen-Williams. ................................................................. 32

2.5.2 Cálculo de las pérdidas de carga en piezas especiales y accesorios de unión. 33 2.5.2.1

Método I: Cálculo de la pérdida de carga producida por una determinada

pieza especial o accesorio, según método cinético. ............................................. 34 2.5.2.2

Método II: Cálculo de la pérdida de carga de un accesorio determinado,

por asignación de una pérdida por fricción a una longitud equivalente de tubería del mismo diámetro.............................................................................................. 35 2.5.2.3

Método III: Método simplificado de longitud equivalente mediante el cual

se asigna a la pérdida por accesorios en un tramo del sistema, un factor que aumenta la longitud real del tramo. ...................................................................... 35 2.6

Diseño en viviendas unifamiliares conectadas a una red. .......................... 47

2.6.1 Simbología. ............................................................................................... 47 2.6.1.1

Cota de altura ....................................................................................... 48

2.6.1.2

Artefactos ............................................................................................. 49

2.6.2 Planos de planta. ....................................................................................... 49 2.6.2.1

Información en los planos de planta e isométricos. ............................... 52

2.6.2.2

Planos isométricos................................................................................ 52

2.6.2.3

Pasos (optativos) para la realización de una proyección en isométrico. 53

2.6.3 Disposiciones de diseño. ........................................................................... 54 SECCIÓN III: Cálculo de pérdida de carga en cañerías y diámetro de tuberías. 83 4 SECCIÓN IV: Materiales y costos. ................................................................ 126 4.1

Cobre (N Ch. 951/1 - N Ch. 396 - N Ch. 2674). ....................................... 126

4.1.1 Tubería Tipo L ......................................................................................... 128 iii

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4.1.2 Tubería tipo K .......................................................................................... 128 4.1.3 Tubería tipo M ......................................................................................... 129 4.2

Costos tuberías de cobre......................................................................... 129

4.3

PVC o Policloruro de vinilo (N Ch. 399 - N Ch. 1721). ............................. 130

4.3.1 Conexión soldable. .................................................................................. 130 4.3.2 Conexión roscable. .................................................................................. 131 4.3.3 Características cuantitativas y/o cualitativas. ........................................... 131 4.4

Costos tuberías de cobre......................................................................... 131

4.5

HDPE - Polietileno de alta densidad (N Ch. 398/1.Of2004) ..................... 132

4.5.1 Principales características ....................................................................... 132 4.6

Costos tuberías de HDPE........................................................................ 133

SECCIÓN V: Representación gráfica de un proyecto de agua potable........ 135 5.1

Procedimiento para la ejecución de las Instalaciones Domiciliarias de Agua

Potable. ............................................................................................................. 135 5.1.1 Otorgamiento de la Factibilidad de servicios sanitarios. .......................... 135 5.2

Presentación del Proyecto ....................................................................... 138

5.3

Contenido del Proyecto. .......................................................................... 139

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ÍNDICE DE TABLA Tabla 1: Tabla caudal instalado, ejercicio 1 “cálculo de QI y QMP”. Sección II .........12 Tabla 2: Tabla caudal instalado, ejercicio 1 “Dimensionamiento del medidor por C y QMP”. Sección II .......................................................................................................19 Tabla 3: Tabla capacidad máxima del medidor, ejercicio 1 “Dimensionamiento del medidor por C y QMP”. Sección II .............................................................................20 Tabla 4: Tabla caudal instalado, ejercicio 2 “Dimensionamiento del medidor por C y QMP”. Sección II .......................................................................................................23 Tabla 5: Tabla capacidad máxima del medidor, ejercicio 2 “Dimensionamiento del medidor por C y QMP”. Sección II .............................................................................25 Tabla 6: Tabla caudal instalado, ejercicio 1 “Pérdida de carga en el medidor". Sección II................................................................................................................................36 Tabla 7: Tabla capacidad máxima del medidor, ejercicio 1 “Pérdida de carga del medidor”. Sección II ..................................................................................................38 Tabla 8: Tabla caudal instalado, ejercicio 1 “Pérdida de carga en el medidor". Sección II................................................................................................................................40 Tabla 9: Tabla capacidad máxima del medidor, ejercicio 2 “Pérdida de carga del medidor”. Sección II ..................................................................................................41 Tabla 10: Tabla caudal instalado, ejercicio – caso 2

“Pérdida de carga en el

medidor". Sección II ..................................................................................................44 Tabla 11: Tabla caudal instalado, ejercicio – caso 3

“Pérdida de carga en el

medidor". Sección II ..................................................................................................45 Tabla 12: Cotas de artefactos más comunes. ...........................................................48 Tabla 13: Cálculo caudal máximo probable simplificado ...........................................63 Tabla 14: Precios unitarios elementos de cobre. Fuente: Catálogo Easy y Sodimac año 2016. ................................................................................................................ 129 Tabla 15: Precios unitarios elementos de PVC. Fuente: Catálogo Easy y Sodimac año 2016. ................................................................................................................ 132

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Tabla 16: Precios unitarios elementos de HDPE: Fuente: Catálogo Easy y Sodimac año 2016. ................................................................................................................ 134

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ÍNDICE DE IMÁGENES

Ilustración 1: Esquema de arranque tipo (sin escala). .................................................6 Ilustración 2: Detalle isométrico - Instalación interior de agua potable ........................7 Ilustración 3: Consumos máximos diarios en instalaciones domiciliarias de agua potable. Fuente: anexo N°4 del RIDAA .....................................................................15 Ilustración 4: Capacidad máxima de los medidores. Fuente: RIDAA, punto c.b. .......16 Ilustración 5: Cuadro de diámetros y presiones. Fuente: RIDAA, punto b.e. .............31 Ilustración 6: Trazado en planta de agua fría de un proyecto. ...................................50 Ilustración 7: Trazado en planta agua caliente proyecto de un proyecto ...................50 Ilustración 8: Detalle trazado agua caliente. ..............................................................51 Ilustración 11: Fundamento dibujo isométrico. ..........................................................53 Ilustración 12: Plano de casa emplazado en terreno del propietario..........................55 Ilustración 13: Diámetros de cañería en función de los artefactos que alimenta .......56 Ilustración 16: Red de agua caliente sectorizada ......................................................58 Ilustración 17: Arranque tipo en HDPE. .....................................................................59 Ilustración 18: Detalle trazado isométrico de un ramal. .............................................60 Ilustración 19: Detalle trazado isométrico de un ramal. .............................................61 Ilustración 20: Tramo isométrico agua fría, con 3 o más elementos. .........................62

vii

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ÍNDICE DE FÓRMULAS

Fórmula 1: Gasto máximo probable. Fuente: RIDAA, artículo 52° título III: sección bb. y N Ch. 2485 sección V. ..............................................................................................9 Fórmula 2: Consumo máximo diario (C) ....................................................................15 Fórmula 3: Pérdida de carga en el medidor. Fuente: RIDAA punto c.a. ....................27 Fórmula 4: Velocidad del agua en una cañería. ........................................................30 Fórmula 5: Fair-Whipple-Hsiao para agua fría. Fuente: N Ch. 2485. Of. 2000 punto 5.4.1 a)......................................................................................................................32 Fórmula 6: Fair-Whipple-Hsiao para agua caliente. Fuente: N Ch. 2485. Of. 2000 punto 5.4.1 a) ............................................................................................................32 Fórmula 7: Fórmula de Hazen-William. Fuente: N Ch. 2485. Of. 2000 punto 5.4.1 b) ..................................................................................................................................32 Fórmula 8: Pérdida singular (mca). Fuente: N Ch. 2485. Of. 2000 punto 5.4.2 a) .....34 Fórmula 11: Fórmula presión disponible. ..................................................................88

viii

1

INTRODUCCIÓN: Diseño de agua potable domiciliaria.

El presente volumen presenta el desarrollo de los contenidos para la realización de proyectos de agua potable domiciliaria para viviendas unifamiliares de 1 o 2 pisos abastecidas desde una red pública, entendiéndose solo proyectos domiciliarios (desde la llave de paso ubicada después del medidor hacia el interior). Para conocimiento del alumno, este texto está basado en los aprendizajes esperados del curso Instalaciones Sanitarias de la carrera Ingeniería en Construcción de la UCM, por lo que será recurrente la aplicación del conocimiento de manera práctica, que debe realizase de la forma más transparente posible, y entender que un error implica realizar una retroalimentación de éste. Los antecedentes normativos necesarios para el diseño de una red de agua potable domiciliaria para una vivienda unifamiliar de 1 o 2 pisos conectada a una red pública son los siguientes: • Reglamento de Instalaciones Domiciliarias de Agua Potable y Alcantarillado (RIDAA), D.S. MOP N°50 de 2003 - Publicado en D.O. el 28-ene-2003. • Anexos Reglamento - Instalaciones Domiciliarias de Agua Potable y Alcantarillado (RIDAA), a cargo de la Superintendencia de Servicios Sanitarios. • N Ch. 691. Of. 98 / Agua potable - conducción, regulación y distribución • N Ch. 2485. Of. 2000 / Instalaciones domiciliarias de agua potable - Diseño, cálculo y requisitos de las redes interiores Como sugerencia para una mejor comprensión de este texto, el estudiante debe leer y estudiar estas normas previamente.

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SECCIÓN I: El rol del ingeniero constructor en el diseño sanitario domiciliario.

1.1

Marco legal.

El ingeniero constructor, en base a la Ley N° 11.994 del año 1956 “Creación del Colegio de Constructores Civiles de Chile Ministerio de Educación Pública”, hoy Colegio de Constructores Civiles e Ingenieros Constructores de Chile, expone en su artículo 19: “Son funciones y atribuciones de los miembros de este Colegio, sin perjuicio de las que puedan ejercer los Arquitectos e Ingenieros: a) Construir, dirigir, fiscalizar y actuar de empresario en las construcciones de edificios, obras industriales, marítimas, hidráulicas, puentes, caminos, pavimentación, ferrocarriles y aeropuertos, conforme a los proyectos y cálculos ejecutados por los arquitectos o ingenieros, los que conservarán todas sus respectivas atribuciones; b) Proyectar, ejecutar, dirigir y fiscalizar las instalaciones anexas o complementarias para las que estén autorizados por las leyes o reglamentos vigentes; realizar estudios de presupuestos y trabajos topográficos; c) Servir de árbitro, asesor y consultor en asuntos propios de su profesión, y d) Desempeñar funciones docentes en materias propias de su especialidad.” Donde en su inciso B, faculta al ingeniero constructor a proyectar en función de la autorización de leyes o reglamentos vigentes. Pero es la Superintendencia de Servicios Sanitarios, que en su ORD. Circular N° 1086 del año 1993, en su sección A “elaboración de proyectos (Diseño)” expone: 2

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(Citando el mismo el mismo artículo 19 de la ley 11.994 del año 1956 antes expresado, finaliza) “De lo anterior, se puede visualizar que estos profesionales sólo pueden actuar en el campo de la ingeniería sanitaria en proyecto de instalaciones domiciliarias, no incluyendo las redes públicas ni los sistemas propios de abastecimiento de agua potable y disposición de aguas servidas, por lo que estos profesionales no pueden actuar en el diseño de los sistemas de agua potable y de alcantarillado particulares (Decreto Nº 5.708 de 1948 y decreto Nº 236 de 1926)”.

1.2

Competencias de egreso del ingeniero constructor de la UCM.

En base al Proyecto Formativo - Ingeniería en Construcción año 2016, se espera que el estudiante de pregrado durante el curso Instalaciones Sanitarias y toda la carrera genere las siguientes competencias: • Incorporar los conocimientos de la matemática, física y estadística para tomar decisiones en el ámbito de la Ingeniería en Construcción. • Resolver problemas en la ejecución de un proyecto de construcción, basado en los fundamentos de las ciencias de la Ingeniería en Construcción. • Modelar los procesos constructivos de un proyecto de construcción. • Evaluar propuesta técnica, económica y financiera de un proceso constructivo.

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Junto con esto, para el curso Instalaciones Sanitarias, el modelo formativo a definido una serie de competencias profesionales a desarrollar: • Evaluar procesos constructivos de un proyecto de construcción, de acuerdo a los requerimientos del proyecto y la normativa vigente. • Gestionar las etapas de un proyecto de construcción, conforme a los tiempos y recursos involucrados. • Desarrollar la capacidad emprendedora para gestionar proyectos en el área de la construcción. Todo lo anterior se traduce en aprendizajes esperados que el estudiante debe alcanzar para así cumplir lo que se espera del curso Instalaciones Sanitarias, los cuales se especifican de igual manera en el modelo formativo. Los aprendizajes esperados determinados y que se alinean con este texto de apoyo a la docencia son: • Diseñar redes domiciliarias de agua potable. • Diseñar redes domiciliarias de alcantarillado.

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2

SECCIÓN II: Diseño de instalaciones sanitarias de agua potable domiciliaria unifamiliar de 1 o 2 pisos conectadas a una red.

2.1

Generalidades.

Esta sección procede a explicar los elementos normativos, en base a la normativa legal para la proyección de instalaciones de agua potable domiciliaria abastecida desde una red pública. Todo desde una perspectiva orientada al estudiante, paso a paso, y con múltiples ejercicios que fomenten la retroalimentación de los contenidos.

2.2

Instalación de agua potable domiciliaria.

Según

el Reglamento de

Instalaciones

Domiciliarias

de Agua

Potable

y

Alcantarillado, desde ahora RIDAA, una instalación de agua potable domiciliaria son las obras necesarias para dotar de este servicio a un inmueble desde la salida de la llave de paso colocada a continuación del medidor o de los sistemas propios de abastecimiento de agua potable, hasta los artefactos.

2.2.1 Arranque de agua potable.

Según el RIDAA, se define como arranque de agua potable el tramo de la red pública de distribución, comprendido desde el punto de su conexión 1 a la tubería de distribución, hasta la llave de paso colocada después del medidor inclusive.

1

Consultar concepto de conexión en RIDAA.

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Ilustración 1: Esquema de arranque tipo (sin escala).

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2.2.2 Instalación interior de agua potable.

Según el RIDAA, define como instalación interior de agua potable a aquellas obras necesarias para dotar de agua potable al interior de cada vivienda o departamento, perteneciente a cualquier tipo de conjunto, ubicadas a continuación del elemento de medición individual. En la Ilustración 2: Detalle isométrico - instalación interior de agua potable, se aprecia lo que corresponde a la instalación domiciliaria de agua potable y el tramo que la precede correspondiente al arranque.

Ilustración 2: Detalle isométrico - Instalación interior de agua potable

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2.3

Cálculos y dimensionamientos de una red de agua potable domiciliaria de una vivienda unifamiliar conectada a una red.

Un error frecuente para los estudiantes en el desarrollo de proyectos de agua potable domiciliario es fallar en el cálculo aritmético o dimensionamiento de las redes del proyecto, por lo que a continuación se detallarán aquellos que deben incluirse en una memoria de cálculo.

2.4

Elementos básicos que deberían realizarse en el desarrollo de una memoria de cálculo de un proyecto de agua potable domiciliario.

Para el desarrollo de una memoria de cálculo se puede seguir la siguiente secuencia: • I paso: Introducción, presenta el nombre de la propiedad, ubicación, características de la vivienda, materialidad, etc. • II paso: Cálculo de “gasto máximo instalado” y “gasto máximo probable”. • III paso: Cálculo de “población estimada” y “dotación”. • IV paso: Cálculo de “diámetro del medidor” y “pérdida de carga del medidor”. • V paso: Seleccionar método de cálculo y realización del cuadro de presión de agua fría y caliente. A continuación se detallan cada uno de los elementos que deberían incluirse en una memoria de cálculo, partiendo desde el segundo paso, pues el primer paso “introducción” se entiende comprendido.

8

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2.4.1 Paso II: Cálculo “gasto máximo instalado” y “gasto máximo probable”. •

Gasto instalado (QI): Según la N Ch. 2485. Of. 2000 define al QI como la suma de los caudales asignados a los artefactos sanitarios que se incluyen en el proyecto de instalación de agua potable de un inmueble, que se señalan en el anexo N°3 del RIDAA y en el anexo A de la N Ch. 2485. Of. 2000 o bien, los que en el futuro apruebe la autoridad competente.

•

Gasto máximo probable (QMP): Según la N Ch. 2485. Of. 2000, define como QMP al concepto probabilístico mediante el cual se cuantifica el máximo caudal con el que deben diseñarse las instalaciones de agua potable de inmuebles que tienen una determinada característica de consumo. Éste se calcula en función del gasto máximo instalado. QMP = 1,7391* QI^ 0,6891

Fórmula 1: Gasto máximo probable. Fuente: RIDAA, artículo 52° título III: sección bb. y N Ch. 2485 sección V.

Dónde:

QMP: Gasto máximo probable en l/min. QI: Gasto instalado en l/min.

Según el RIDAA, en su título III, artículo 52° sección ba estipula que la suma de los gastos instalados con agua fría determinará el gasto máximo instalado en l/min. Salvo consideraciones propias del proyecto, se podrá efectuar el cálculo de los caudales totales, sin incluir el consumo de agua caliente de calefón, calderas u otros.

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1. Ejemplo - Ejercicios - Preguntas

Nota: Del primer ejemplo de cada elemento a estudiar, se tomarán los datos para presentar al final un formato tipo de una memoria de cálculo. (Remitirse al anexo TAD: Memoria de cálculo). •

Ejemplo 1:

La empresa constructora “libertad” solicita realizar los cálculos de una instalación domiciliaria de agua potable, para un nuevo proyecto ubicado en “Las Rastras” de la ciudad de Talca. Se debe realizar el cálculo de un QPM de la casa, la cual cuanta con un inodoro corriente, un lavaplatos y un baño lluvia.

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Para realizar este ejemplo se sugiere realizar una tabla como la siguiente:

•

Cálculo QI. (Valores sacados del anexo N°3 del RIDAA “gasto instalado de llaves de agua potable en artefactos sanitarios” o el anexo A (normativo) “caudal mínimo instalado en artefactos sanitarios” 2 de la N Ch. 2485. Of.2000.).

Inodoro Corriente Lavaplatos Baño lluvia Llave de jardín (13 mm). 3

Cantidad 1 1 1 1

Agua Fría Agua Caliente l/min Sub total Cantidad l/min Sub total 10 10 12 10 20

12 10 20

Total A.F.

52

1 1 -

12 10 -

12 10 -

Total A.C.

22

Tabla 1: Tabla caudal instalado, ejercicio 1 “cálculo de QI y QMP”. Sección II

Entonces se tiene que el QI (gasto instalado) es: 52 l/min. (Justificación: RIDAA, título III, artículo 52° sección ba). Ahora es posible calcular el QMP, en función del QI, aplicando este valor en la fórmula 1 (Gasto máximo probable por RIDAA, artículo 52° título III: sección bb. y N Ch. 2485. Of.2000. sección V).

2

Remitirse a buscar e imprimir la tabla referenciada para el entendimiento y uso personal.

3

Valor agregado después de saber el diámetro del medidor.

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•

Cálculo QMP.

QMP: 1,7391*52(l/min)^ 0,6891 QMP: 26,47 (l/min).

•

Ejercicios

Calcule el QI y el QMP para los siguientes casos:

Caso 1: Se solicita entregar el cálculo de QI y QMP de una vivienda con calefón y los siguientes artefactos: 1 lavaplatos, 1 lavadero, 1 lavadora, 1 lavamanos, 1 WC, 1 baño tina y 1 llave de jardín acorde al medidor. (Sol. QI: 125 l/min; QMP: 48,45 l/min).

Caso 2: Se solicita entregar cálculo de QI y QMP de una sede social la cual tiene en su interior: 2 WC, 2 lavamanos, 4 baños lluvia y 1 llave de jardín acorde al medidor. (Sol. Sin solución, comprar con un compañero(a)).

Caso hipotético: Calcule los valores de QI y QMP, de la conexión de su hogar según lo estipulado en el RIDAA. (Sol. Independiente de cada alumno). •

Preguntas

 ¿Bajo qué ley o leyes el ingeniero constructor está facultado para desarrollar diseños y proyectos de agua potable domiciliario de viviendas unifamiliares conectadas a una red pública?

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 ¿Cómo ingeniero constructor puede firmar el plano de un arranque de agua potable?  Con sus palabras, explique los conceptos de QI y QMP.  Una persona presenta un proyecto para su revisión en el que calculó el QMP con la suma del QI de agua fría y QI de agua caliente. Usted revisa y no hay más

antecedentes

al

respecto.

¿Consideraría

correcto

el

cálculo?

Fundamente.

2.4.2 Paso III y IV: El medidor de agua potable

Parte importante del diseño una instalación de agua potable domiciliaria, es dimensionar el medidor de agua potable que será utilizado para dotar el suministro a todos los artefactos que sean parte del proyecto. Los parámetros a tener en cuenta para determinar el diámetro del medidor de agua potable son los siguientes:

2.4.2.1 Consumo máximo diario (C)

Para determinar el valor del consumo máximo diario, es necesario entender el concepto de dotación, este se puede encontrar con diversas unidades, la ilustración 3 de este texto contiene los “consumos máximos diarios en instalaciones domiciliarias de agua potable” según anexo N° 4 del RIDAA.

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Ilustración 3: Consumos máximos diarios en instalaciones domiciliarias de agua potable. Fuente: anexo N°4 del RIDAA

De esta forma el valor (C), cuya unidad es m3/día, queda determinada por la siguiente fórmula: Q

max. diario :

(Variable de la dotación) * Dotación + Σ (Variable de la dotación) * Dotación Fórmula 2: Consumo máximo diario (C)

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Para la determinación del diámetro del medidor se podrá utilizar la tabla siguiente del RIDAA, punto cb. hasta un diámetro de 38 mm. o especificaciones del fabricante. Para diámetros superiores deberá recurrirse a las especificaciones del fabricante del medidor correspondiente.

Ilustración 4: Capacidad máxima de los medidores. Fuente: RIDAA, punto c.b.

Como sugerencia y consenso aceptado en el desarrollo de proyectos de agua potable domiciliario respecto a valores decimales que pueda dar como resultado el valor del consumo máximo diario (C), se acepta como criterio para el diseño y determinación del diámetro del medidor de agua potable: "Utilizar el valor del consumo máximo diario (C) e ingresarlo a la tabla en la columna correspondiente a (C) y seleccionar el valor inmediatamente mayor que encontrase en la columna.

2.4.2.2 Gasto máximo probable.

Para determinar el diámetro del medidor mediante el valor del gasto máximo probable (QMP) de la instalación se debe buscar el valor, en la misma tabla de capacidad máxima de los medidores (Ilustración 4: Capacidad máxima de los medidores. Fuente: RIDAA, punto c.b.), donde como sugerencia y consenso

16

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aceptado en el desarrollo de proyectos de agua potable domiciliario se debe selecciona el valor inmediatamente mayor que se encontrase en la columna QMP. A pesar de que el dimensionamiento del medidor está sujeto también al valor de la pérdida de carga que tenga este instrumento (lo que se verá más adelante) y en algunos casos, de la empresa prestadora de servicio, en esta primera parte del dimensionamiento con los valores de C y QMP se pueden dar las siguientes situaciones: •

Los valores C y QMP al revisarlos en la Ilustración 4: Capacidad máxima de los medidores. Fuente: RIDAA, punto c.b. dan como resultado el mismo diámetro.

•

Al revisar los valores de C y QMP en la Ilustración 4: Capacidad máxima de los medidores. Fuente: RIDAA, punto c.b. arrojan diferentes diámetros. En este caso se sugiere y es aceptado por consenso del rubro, adoptar el diámetro mayor que cumpla satisfactoriamente ambas condiciones. Recordemos que este dato, el diámetro del medidor, debe estar indicado en el plano del proyecto.

Ejemplo - Ejercicios - Preguntas

• Ejemplo 1: Se presenta el siguiente cálculo de QI y QMP de una vivienda social, en la cual habitarán 3 personas. La vivienda tiene los siguientes artefactos: 1 WC, 1 lavaplatos, 1 lavatorio, 1 baño lluvia y 1 llave de jardín acorde al medidor.

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Agua Fría Cantidad l/min Inodoro Corriente Lavaplatos Lavatorio Baño lluvia Llave de jardín (13 mm). 4

1

10

Subtotal 10

1 1 1 1

12 8 10 20

12 8 10 20

Total A.F.

60

Agua Caliente Cantidad l/min Sub total -

-

-

1 1 1 -

12 8 10 -

12 8 10 -

Total A.C.

30

Tabla 2: Tabla caudal instalado, ejercicio 1 “Dimensionamiento del medidor por C y QMP”. Sección II

Entonces se tiene que el QI (gasto instalado) es: 60 l/min. (Justificación: RIDAA, título III, artículo 52° sección ba).

Ahora es posible calcular el QMP, en función del QI, aplicando este valor en la Fórmula 1: Gasto máximo probable. Fuente: RIDAA, artículo 52° título III: sección bb. y N Ch. 2485 sección V. •

Cálculo QMP

QMP: 1,7391*60(l/min)^ 0,6891 QMP: 29,22 (l/min) Con el valor de QMP es posible ahora calcular el valor de consumo máximo diarios (C). 4

Valor agregado después de saber el diámetro del medidor.

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Por la Ilustración 3: Consumos máximos diarios en instalaciones domiciliarias de agua potable. Fuente: anexo N°4 del RIDAA el consumo máximo de una vivienda social es 70 l/hab/día, y se tiene el dato de que la cantidad de personas que habitarán esta vivienda son 3. Con estos valores se puede aplicar la fórmula 2: Consumo máximo diario (C), quedando de la siguiente forma. Q

max. diario :

(3 habitantes) * 70 l/hab/día = 210 (l/día) = 0,21 m3/día.

Con ambos valores se toma la Ilustración 4: Capacidad máxima de los medidores. Fuente: RIDAA, punto c.b. de este texto e insertamos el valor de QMP = 29,22 (l/min) y el valor de (C) = 0,21 m3/día en su columna respectiva. Como ninguno de los valores aparece en la tabla, el consenso aceptado en el diseño de instalaciones sanitarias domiciliarias para este caso, es tomar el valor inmediatamente superior en la tabla correspondiente.

Domiciliario

Uso

Diámetro del Medidor mm.

Consumo máx. diario m3/día (C)

Gasto máx. Probable l/min (QMP)

13

3

50

19

5

80

25

7

117

38

20

333

50

100

1667

Tabla 3: Tabla capacidad máxima del medidor, ejercicio 1 “Dimensionamiento del medidor por C y QMP”. Sección II

A pesar de que el diámetro del medidor, aparte de dimensionarse mediante el cálculo mostrado anteriormente, también depende de la pérdida de carga que tenga, hasta este punto el diámetro de medidor a utilizar es 13 mm.

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•

Ejemplo 2

Se necesita realizar un proyecto completo de una red de agua potable domiciliaria de una casa de 140 m2 y una superficie de riego de 10 m2. En la fase de realización de la memoria de cálculo del medidor se tiene como antecedentes que los artefactos que se ocuparán en dicha casa son: 1 baño lluvia, 1 lavatorio, 1 WC, 1 lavaplatos, 1 lavadero y una llave de jardín de acorde al medidor. Además se tiene como dato que la cantidad de personas que habitarán el inmueble son 4.

21

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22

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•

Cálculo de QI y QMP

Inodoro Corriente Lavaplatos Lavatorio Lavadero Baño lluvia Llave de jardín (19 mm). 5

Cantidad

Agua Fría l/min

1 1 1 1 1 1

Agua Caliente l/min Sub total

Cantidad

10

Subtotal 10

-

-

-

12 8 15 10 50

12 8 15 30 50

1 1 1 1 -

12 8 15 10 -

12 8 15 30 -

Total A.F.

105

Total A.C.

65

Tabla 4: Tabla caudal instalado, ejercicio 2 “Dimensionamiento del medidor por C y QMP”. Sección II

Entonces se tiene que el QI (gasto instalado) es: 105 l/min. (Justificación: RIDAA, título III, artículo 52° sección ba).

Ahora es posible calcular el QMP, en función del QI, aplicando este valor en la fórmula 1: Gasto máximo probable. Fuente: RIDAA, artículo 52° título III: sección bb. y N Ch. 2485 sección V.

5

Valor agregado después de saber el diámetro del medidor.

23

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•

Cálculo QMP

QMP: 1,7391*105(l/min)^ 0,6891 QMP: 42,97 (l/min)

•

Cálculo de consumo máximo (C)

Con el valor de QMP es posible ahora calcular el valor de consumo máximo diarios (C). Por la Ilustración 3: Consumos máximos diarios en instalaciones domiciliarias de agua potable. Fuente: anexo N°4 del RIDAA el consumo máximo de una vivienda como la mencionada en el ejemplo es de 400 l/hab/día (Valor referencia dentro del rango), y se tiene el dato de que la cantidad de personas que habitarán esta vivienda son 4, además hay que tener en cuenta que ahora existe un área de riego de 10 m2. Con estos valores se puede aplicar la fórmula 2: Consumo máximo diario (C), quedando de la siguiente forma. (4 habitantes) * 400 l/hab/día + (10 m2 * 10 l/m2/día)

Q

max. diario =

Q

max. diario

= 1600 (l/día) + 100 (l/día)

Q

max. diario

= 1700 (l/día) = 1,70 m3/día.

Con ambos valores se toma la Ilustración 4: Capacidad máxima de los medidores. Fuente: RIDAA, punto c.b. de este texto, e insertamos el valor de QMP = 42,97 (l/min) y el valor de (C) = 1,70 m3/día en su columna respectiva. Como ninguno de los valores aparece en la tabla, el consenso aceptado en el diseño de instalaciones sanitarias domiciliarias para este caso, es tomar el valor inmediatamente superior en la tabla correspondiente. 24

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Diámetro del Medidor mm.

Consumo máx. diario m3/día (C)

Gasto máx. Probable l/min (QMP)

13

3

50

19

5

80

25

7

117

38

20

333

50

100

1667

Domiciliario

Uso

Tabla 5: Tabla capacidad máxima del medidor, ejercicio 2 “Dimensionamiento del medidor por C y QMP”. Sección II

A pesar de que el diámetro del medidor, aparte de dimensionarse mediante el cálculo mostrado anteriormente, también depende de la pérdida de carga que tenga el medidor, hasta este punto el diámetro de medidor a utilizar es 13 mm. La situación que podría darse es que la pérdida en el medidor con dichos valores C= 3 m3/día y QMP= 42.97 l/min superen los 5 mca.

•

Ejercicios

Estimar el diámetro del medidor para los siguientes casos: Caso 1: Calcular el diámetro de un medidor para una pequeña oficina, la cual consta con los siguientes artefactos: 2 WC, 1 lavatorio, 1 baño lluvia y 1 lavaplatos. Los empleados que trabajan en las dependencias del local son 2. (Sol. Diámetro medidor: 13 mm.) Caso 2: Calcular el diámetro de medidor que necesita una vivienda social que consta con los siguientes artefactos: 1 WC, 1 baño lluvia, 1 lavatorio, 1 lavaplatos y una llave 25

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de jardín acorde al medidor. Como profesional encargado de la memoria de cálculo de la red de agua potable domiciliaria, se le comunica que la cantidad de personas que habitarán esta vivienda social será de 5 personas. (Sol. Sin solución, comparar con compañeros.) Caso hipotético: Como se mencionó, el diámetro del medidor viene a definirse con el cálculo de pérdida de carga de este instrumento. De todas formas, realice los cálculos en base a QI, QMP, C y dimensione hasta este punto el medidor de su hogar. (Sol. Sin solución, resultados independientes en cada alumno.)

•

Preguntas

 ¿Qué significa el valor (C) para el cálculo de diámetro de medidor de agua potable?, ¿Qué concepto debe comprender relacionado al valor de (C)?  ¿Qué unidad tiene el valor (C)?  Cuando los valores de (C) y QMP se insertan en la tabla de capacidad de máxima del medidor ¿Qué sugerencia o consenso se aplica?  Hasta el momento debería saber que representan los valores de QI y QMP. Explique tanto personalmente, como en compañía de un compañero dichos conceptos.  Suponga que en el caso 2, la persona decide ampliar su hogar a una casa habitacional, la cual cuenta ahora con 2 WC, 2 baños lluvia, 1 lavatorio, 1 lavaplatos y una llave de jardín acorde al medidor. La ampliación ahora cuenta con un área de riego de 5 m2. Al aumentar los artefactos y al existir un área de 26

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riego, ¿Se mantiene el mismo diámetro de medidor, determinado por “consumo máximo del medidor”?

2.4.3 Paso IV: Cálculo de pérdida de carga del medidor.

El medidor de agua potable es un mecanismo de relojería a través del cual se obliga a pasar el flujo de agua, con el fin de poder medir el volumen de líquido que entra a la instalación. Este procedimiento implica una cierta pérdida de presión (carga) en el medidor, que según la norma N Ch. 3274/1 c. 2011 lo define como pérdida de carga, a un determinado caudal causado por la presencia del medidor en la red. Para dicho cálculo se ocuparán dos variables explicadas anteriormente QMP (gasto máximo probable en l/min) y C (capacidad máxima del medidor en m3/día).

La fórmula para calcular la "pérdida de carga" en el medidor (K) es la siguiente: K: 0,036 * (QMP/C)2 Fórmula 3: Pérdida de carga en el medidor. Fuente: RIDAA punto c.a.

En todo caso, será obligación del proyectista justificar técnicamente el empleo de otra expresión o de valores específicos correspondientes a medidores de otras características distintas a los mecánicos. Para medidores de diámetros superiores a 38 mm. deben utilizarse las tablas que entreguen los fabricantes. En relación a esto, el cálculo de la pérdida de carga del medidor viene a ser el punto determinante en la decisión final del medidor a ocupar en la red que se está proyectando, ya que la N Ch. 691. Of. 98., agua potable - conducción, regulación y distribución, punto 7.2, presiones de servicio expresa que "a nivel de terreno sobre la 27

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tubería, la presión mínima de servicio en las tuberías de distribución, excluyendo el arranque, debe ser 147 kPa (1,5 kgf/cm2 = 15 mca), para el consumo máximo horario, con una pérdida de carga máxima de 49 kPa (5 mca) en el arranque". En este contexto, la Superintendencia de Servicios Sanitarios establece en el ORD. 2314 (carta certificada), del año 2008 puntos aclaratorios al respecto de este tema: • Citando textual el punto 3 de la ORD. se expone que “En atención a lo anterior, se reitera que solamente para los casos en que la presión disponible en la red de distribución corresponda al valor mínimo de 15 mca establecido en la N Ch. 691. (esto es, 15 mca en la hora de máximo consumo en los puntos más desfavorables de la red de distribución), la pérdida de carga en el arranque no debe exceder los 5 mca. En casos de presiones superiores a la mínima, la empresa debe obviar esta exigencia, en la medida que se aseguren los 14 mca en la llave de paso ubicada después del medidor, establecida en el artículo 52, letra f) del D.S. MOP N° 50/02 (RIDAA) y en la N Ch. 2485. En los casos de excepción que permite esta norma, es decir, que no se alcance la presión mínima de 14 mca después de la llave de paso aguas abajo del medidor, el prestador deberá justificar técnicamente esta situación, teniendo presente que la red pública debe cumplir siempre con las presiones mínimas especificadas en la N Ch. 691. Estas situaciones de presiones mínimas en la red de distribución, deben ser de ocurrencia muy reducida respecto de la generalidad de presiones existentes.

28

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• Citando textual el punto 4 de la ORD. se expone que: Por último, se informa que el diámetro del medidor debe ser calculado de acuerdo a lo establecido en el artículo 52, letra cb) del D.S.MOP N° 50/02 y que en general este debe coincidir con el diámetro del arranque, salvo que por condiciones especiales de pérdidas de carga u otras razones, se necesite un aumento de los diámetros del medidor o de las tuberías del arranque. No obstante lo anterior, siempre se deberá mantener un elemento del arranque del diámetro calculado de acuerdo al RIDAA, y por tanto para todo efecto, el diámetro del arranque será el calculado en base al procedimiento del artículo 52, letra cb) del D.S.MOP N° 50/02.

No obstante, se sugiere revisar el valor correspondiente a la “pérdida de carga del medidor” y que dicho valor no sea cercano a 5 mca, a fin de que no compense la pérdida del arranque.

2.5

Cálculo de pérdidas en cañerías.

Parte fundamental de la memoria de cálculo de una red agua potable domiciliaria de una vivienda conectada a una red pública, es asegurarse mediante cálculos aritméticos que esta funcione en óptimas condiciones, por lo que es necesario realizar los cálculos pertinentes a fin de respaldar todas las consideraciones que el Reglamento de Instalaciones Domiciliarias de Agua Potable y Alcantarillado y las respectivas normas (en este caso N Ch. 2485., Instalaciones domiciliarias de agua potable – Diseño, cálculo y requisitos de las redes interiores) determinen.

En esta sección se desarrollará el tema del cálculo de pérdidas en cañerías, pero por el momento se evitarán los ejemplos, puesto que estos cálculos implican saber las consideraciones de diseño de la red de agua potable domiciliaria, que se detallará en 29

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los puntos posteriores, donde se procederán a realizar los ejemplos y ejercicios pertinentes al estudiante.

2.5.1 Paso V: Determinación de las pérdidas de carga y diámetro de cañerías.

Según el RIDAA, punto d.a. establece que la determinación de las pérdidas de carga, será efectuada por el proyectista de acuerdo con fórmulas, tablas y ábacos correspondientes a cada material, no aceptándose sobre el punto de salida del artefacto situado más desfavorablemente, una presión menor a 4 mca para instalaciones

domiciliarias

de

agua

potable

alimentadas

desde

la

matriz,

considerándose ésta en condición de presión de día de máximo consumo en período de punta, o 7 mca cuando se abastece desde medios mecánicos, ni una velocidad superior a 2,5 m/s en las tuberías exteriores y de distribución principal y 2 m/s en las tuberías de la red interior.

Para calcular la velocidad del agua en una cañería, se ocupará la siguiente fórmula:

V: (21,221 * QMP) / D2 Fórmula 4: Velocidad del agua en una cañería.

En que: QMP: Gasto máximo probable en l/min. D: Diámetro interior de la cañería en mm. (Ver diámetros en anexo TAD 4: Diámetros interiores principales materiales).

El cálculo de los diámetros y pérdidas de carga en cada punto, deberá resumirse en forma de cuadro ordenado según tramos de tuberías.

30

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Se recomienda la utilización de un cuadro de cálculos similar al que se indica a continuación, al cual, el proyectista podrá hacer las variaciones que estime conveniente, de acuerdo con la complejidad del proyecto.

Ilustración 5: Cuadro de diámetros y presiones. Fuente: RIDAA, punto b.e.

El cálculo de las pérdidas de carga se iniciará en la llave de paso ubicada después del medidor, siendo necesario considerar aquellas producidas en las tuberías de la instalación interior y calentador empleado, indicando las características técnicas de este último en el plano del proyecto.

2.5.1.1 Cálculo de las pérdidas de carga en las tuberías.

La N Ch. 2485. Of. 2000 expone que para el cálculo de las pérdidas de carga en las tuberías se pueden usar algunas de las fórmulas siguientes u otras que se utilicen para el cálculo de pérdidas de carga en instalaciones domiciliarias, cuya procedencia debe ser indicada por el proyectista.

31

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•

Fórmula de Fair-Whipple-Hsiao:

Para agua fría: J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753) Fórmula 5: Fair-Whipple-Hsiao para agua fría. Fuente: N Ch. 2485. Of. 2000 punto 5.4.1 a)

Para agua caliente: J: 545,045 x ((Q1,751/D4,753) Fórmula 6: Fair-Whipple-Hsiao para agua caliente. Fuente: N Ch. 2485. Of. 2000 punto 5.4.1 a)

En que: J: Pérdida de carga unitaria en las tuberías (m/m); Q: Caudal máximo probable (l/min); D: Diámetro interior real (mm).

Esta fórmula se puede usar para todos los diámetros de tuberías inferiores a 100 mm.

2.5.1.2 Fórmula de Hazen-Williams.

J: (10,67 x Q1,85) / (D4,85 x C1,85) Fórmula 7: Fórmula de Hazen-William. Fuente: N Ch. 2485. Of. 2000 punto 5.4.1 b)

32

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En que: J: Pérdida de carga unitaria en las tuberías (m/m); Q: Caudal máximo probable (m3/s); D: Diámetro interior (m); C: Coeficiente de fricción que depende del material de la tubería.

Los valores de C (Coeficiente de fricción) se presentan en el anexo B “coeficientes referenciales de pérdida de carga singular “K” a utilizar en procedimiento según método cinético 6”, de la N Ch. 2485. Of. 2000.

Esta fórmula se puede usar para todos los diámetros superiores o iguales a 100 mm.

2.5.2 Cálculo de las pérdidas de carga en piezas especiales y accesorios de unión.

Según la N Ch. 2485. Of. 2000, punto 3.1 define como una pieza especial o accesorio de unión a las piezas que se utilizan para unir los tubos y completar el sistema de tuberías, tales como: válvulas, llave, adaptadores, curvas, reducciones, uniones americanas, coplas u otras, en redes domiciliarias. Según el N Ch. 2485. Of.2000, punto 5.4.2 para el cálculo de las pérdidas de carga en las piezas especiales o accesorios de unión se pueden usar los métodos hidráulicos que se señalan a continuación, entre los que usualmente son más utilizados el “método de longitud equivalente” y el “método simplificado de longitud equivalente 6

Remitirse a buscar e imprimir la tabla referenciada para el entendimiento y uso personal.

33

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2.5.2.1 Método I: Cálculo de la pérdida de carga producida por una determinada pieza especial o accesorio, según método cinético.

Para este método se usa la fórmula siguiente:

J s : (K x V2) / (2 x g) Fórmula 8: Pérdida singular (mca). Fuente: N Ch. 2485. Of. 2000 punto 5.4.2 a)

En que: J s : Pérdida singular (mca); V: Velocidad de escurrimiento (m/s); g: Aceleración de gravedad (9,81 [m/s2]); K: Coeficiente de proporcionalidad que depende de las características específicas de cada pieza especial. (Remitirse al anexo B “coeficientes referenciales de pérdida de carga singular “K” a utilizar en procedimiento según método cinético”, de la N Ch. 2485. Of. 2000.) V2/2g: Altura de velocidad.

34

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2.5.2.2 Método II: Cálculo de la pérdida de carga de un accesorio determinado, por asignación de una pérdida por fricción a una longitud equivalente de tubería del mismo diámetro.

El método de longitud equivalente hace referencia a la longitud real de una tubería más una longitud equivalente por las pérdidas de carga singulares, es decir, aquellas ocasionadas por llaves, válvulas, accesorios de unión y piezas especiales, reemplazadas éstas por pérdidas equivalentes en tubos rectos, presentes en el tramo que se está analizando. Para el cálculo de la pérdida de carga de un determinado accesorio por este método hidráulico, se debe usar la tabla que se presenta en el anexo C “longitudes equivalentes a pérdidas singulares (expresadas en metros de tubería)” de la N Ch. 2485. Of. 2000, donde están tabulados los valores equivalentes en metros (m), para cada tipo de accesorio.

2.5.2.3 Método III: Método simplificado de longitud equivalente mediante el cual se asigna a la pérdida por accesorios en un tramo del sistema, un factor que aumenta la longitud real del tramo.

Según la N Ch. 2485. Of. 2000, punto 5.4.2 c) se debe considerar un coeficiente igual a 1,5 de la longitud real del tramo para la estimación de la longitud equivalente de los accesorios. Este método está limitado a proyectos con medidores hasta 19 mm. de diámetro.

35

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Como se mencionó, los ejemplos concretos y relacionados con la aplicación de éstos métodos de cálculo se aplicarán de forma amplia al ver en completo las disposiciones de diseño para las instalaciones domiciliarias de agua potable para viviendas conectadas a una red pública, ya que es determinante entender de manera completa el diseño para poder ejecutar los cálculo correctamente.

Ejemplo - Ejercicios - Preguntas

•

Ejemplo 1

Se solicita verificar si las pérdidas de medidor K para los cálculos de diámetro mostrados a continuación son correctos, y cumplen con la normativa vigente. Agua Fría Cantidad Inodoro Corriente Lavaplatos Lavatorio Baño lluvia Llave de jardín (13 mm). 7

l/min

Agua Caliente

1

10

Subtotal 10

1 1 1 1

12 8 10 20

12 8 10 20

Total A.F.

60

Cantidad

l/min

Sub total

-

-

-

1 1 1 -

12 8 10 -

12 8 10 -

Total A.C.

30

Tabla 6: Tabla caudal instalado, ejercicio 1 “Pérdida de carga en el medidor". Sección II

7

Valor agregado después de saber el diámetro del medidor.

36

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37

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Entonces se tiene que el valor de QI es: 60 l/min. (Justificación: RIDAA, título III, artículo 52° sección ba). •

Cálculo QMP

QMP: 1,7391*60(l/min)^ 0,6891 QMP: 29,22 (l/min) Con el valor de QMP es posible ahora calcular el valor de consumo máximo diarios (C). •

Cálculo de consumo máximo (C)

Ahora se presentan los cálculos de consumo máximo, para una casa habitación de 6 habitantes. (Utilizando valor referencial) Q

max. diario :

(6 habitantes) * 400 l/hab/día = 2400 (l/día) = 2,40 m3/día.

A pesar de que el diámetro del medidor, aparte de dimensionarse mediante el cálculo mostrado anteriormente, también depende de la pérdida de carga que tenga el medidor, hasta este punto el diámetro de medidor a utilizar es 13 mm.

Domiciliario

Uso

Diámetro del Medidor mm.

Consumo máx. diario m3/día (C)

Gasto máx. Probable l/min (QMP)

13

3

50

19

5

80

25

7

117

38

20

333

50

100

1667

Tabla 7: Tabla capacidad máxima del medidor, ejercicio 1 “Pérdida de carga del medidor”. Sección II

38

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Ahora se procede a calcular el valor (K) con lo cual se corroborará el diámetro calculado.

•

Cálculo de pérdida de carga en el medidor (K)

Para calcular este valor, es necesario según la Fórmula 3: Pérdida de carga en el medidor, según RIDAA punto c.a. los valores de QMP y C. En este caso el gasto máximo probable (QMP) es 29,22 (l/min) y el consumo máximo diario (C) es 2,40 (m3/día), por lo que su valor correspondiente en la tabla 7 de este ejercicio es 3 (m3/día), entonces aplicando estos valores en la formula antes mencionada tenemos. K: 0,036 (QMP/C)2 K: 0,036 (29,22 / 3,00)2 K: 3,41 mca En este caso, se aprecia que la pérdida de carga en el medidor es 3,41 mca, y como se sugirió, dicho valor no se acerca a los 5 mca que debe tener como máximo la pérdida del arranque de la instalación de agua potable domiciliaria, por lo que se acepta como tal dicho diámetro para el medidor.

•

Ejemplo 2

A continuación se presentan los cálculos de QI y QMP más el cálculo correspondiente de consumo máximo diario y se solicita comprobar si el medidor cumple con la pérdida de carga.

39

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•

Tabla QI y QMP Agua Fría Cantidad l/min

Inodoro Corriente Urinario corriente Lavatorio Lavadero Baño lluvia Llave de jardín (19 mm). 8

3

10

Subtotal 30

2

6

3 1 6 1

Agua Caliente Cantidad l/min Sub total -

-

-

12

2

6

12

8 15 10 50

24 15 60 50

3 1 6 -

8 15 10 -

24 15 60 -

Total A.F.

191

Total A.C.

111

Tabla 8: Tabla caudal instalado, ejercicio 1 “Pérdida de carga en el medidor". Sección II

Entonces se tiene que el QI (Gasto instalado) es: 191 l/min. (Justificación: RIDAA, título III, artículo 52° sección ba). •

Cálculo QMP

QMP: 1,7391*191(l/min)^ 0,6891 QMP: 64,89 (l/min)

8

Valor agregado después de saber el diámetro del medidor.

40

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•

Cálculo de consumo máximo (C)

En este caso, se entrega como valor para consumo máximo diario de 300 l/jugadores/día para 11 jugadores pertenecientes al club deportivo, además, se regará una superficie aproximada de 20 m2. (11 jugadores) * 300 l/jugadores/día + (20 m2 * 10 l/m2/día)

Q

max. diario :

Q

max. diario

= 3.300 (l/día) + 200 (l/día)

Q

max. diario

= 3.500 (l/día) = 3,50 m3/día.

Con ambos valores se toma la Ilustración 4: Capacidad máxima de los medidores. Fuente: RIDAA, punto c.b. de este texto, e insertamos el valor de QMP = 64,89 (l/min) y el valor de (C) = 3,50 m3/día en su columna respectiva. Como ninguno de los valores aparece en la tabla, el consenso aceptado en el diseño de instalaciones sanitarias domiciliarias para este caso, es tomar el valor inmediatamente superior en la tabla correspondiente.

Domiciliario

Uso

Diámetro del Medidor mm.

Consumo máx. diario m3/día (C)

Gasto máx. Probable lt/min (QMP)

13

3

50

19

5

80

25

7

117

38

20

333

50

100

1667

Tabla 9: Tabla capacidad máxima del medidor, ejercicio 2 “Pérdida de carga del medidor”. Sección II

41

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A pesar de que el diámetro del medidor, aparte de dimensionarse mediante el cálculo mostrado anteriormente, también depende de la pérdida de carga que tenga el medidor, hasta este punto el diámetro de medidor a utilizar es 19 mm. . •

Cálculo de pérdida de carga en el medidor (K)

Para calcular este valor, es necesario según la Fórmula 3: pérdida de carga en el medidor. Fuente: RIDAA punto c.a. los valores de QMP y C. En este caso el gasto máximo probable (QMP) es 64,89 (l/min) y el consumo máximo diario (C) es 3,50 (m3/día), por lo que su valor correspondiente en la Tabla 9 de este texto es 5 (m3/día), entonces aplicando estos valores en la formula antes mencionada tenemos. K: 0,036 (QMP/C)2 K: 0,036 (64,89 / 5,00)2 K: 6,06 mca > 5 mca En este caso, se aprecia que la pérdida de carga en el medidor es 6,06 mca, y como se sugirió, dicho valor sobrepasa con creces los 5 mca que debe tener como máximo la pérdida del arranque de la instalación de agua potable domiciliaria, por lo se debe aumentar el diámetro del medidor. Se procede entonces a calcular nuevamente la pérdida de carga en el medidor, con un nuevo valor de C (consuno máximo diario), en este caso el valor inmediatamente superior, que para un medidor de 25 mm. es 7.

42

Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule

•

Nuevo cálculo de pérdida de carga en el medidor (K)

K: 0,036 (QMP/C)2 K: 0,036 (76,17 9 / 7,00)2 K: 4,26 mca < 5 mca Ahora, se aprecia que la pérdida de carga en el medidor es 4,26 mca, y como se sugirió, dicho valor no se acerca en demasía a los 5 mca que debe tener como máximo la pérdida del arranque de la instalación de agua potable domiciliaria, por lo que se acepta como tal el medidor de 25 mm.

•

Ejercicios

Compruebe la pérdida de carga en el medidor para los siguientes casos: Caso 1: Se entrega los cálculos de QMP y C de una casa que se pretende construir, corrobore que el diámetro del medidor determinado es correcto, mediante el cálculo de la pérdida de carga del medidor. Los datos entregados son los siguientes QMP: 65,12 l/min y C: 6,58 m3/día. (Sol. Pérdida de carga en el medidor: 3,12 mca; cumple.) Caso 2: Se decide realizar el proyecto de agua potable domiciliaria para su aprobación. Los artefactos que instalarán en dicha vivienda se presentan a continuación:

9

El valor de QMP varía ya que en la tabla de “caudal instalado” debe reemplazarse el QI de la llave de

jardín de 19 mm. con 50 (l/min) a una llave de jardín de 25 mm. con (100 (l/min).

43

Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule

Agua Fría Cantidad l/min Inodoro Corriente Lavacopas

2

10

Subtotal 20

1

12

Lavatorio Lavaplatos Lavadero Baño lluvia Llave de jardín (19 mm). 10

2 1 1 2 1

Agua Caliente Cantidad l/min Sub total -

-

-

12

1

12

12

8 1 15 10 50

16 12 15 20 50

2 1 1 6 -

8 1 15 10 -

16 12 15 60 -

Total A.F.

145

Total A.C.

115

Tabla 10: Tabla caudal instalado, ejercicio – caso 2 “Pérdida de carga en el medidor". Sección II

El consumo máximo diario para este proyecto habitacional será de 350 l/hab/día (valor referencial), para 5 personas. Además existe una superficie de riego de aproximadamente 300 m2. Estime los valores de QI, QMP y C, dimensione el medidor según los cálculos pertinentes. (Sol. QI: 145 l/min; QMP: 53,67 l/min; C: 4,75; K: 4,14 mca; Diámetro medidor: 19 mm.)

10

Valor agregado después de saber el diámetro del medidor.

44

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Caso 3: Realice el proyecto de agua potable domiciliario una sede social con los siguientes datos: Como antecedentes tiene la siguiente tabla:

Cantidad

Agua Fría l/min

Inodoro Corriente Baño tina

2

Lavatorio Lavadero Lavaplatos Baño lluvia Llave de jardín (19 mm). 11

Agua Caliente l/min Sub total

Cantidad

10

Subtotal 20

-

-

-

1

15

15

1

15

15

2 1 1 1 1

8 15 12 10 50

16 15 12 10 50

2 1 1 1 -

8 15 12 10 -

16 15 12 10 -

Total A.F.

138

Total A.C.

68

Tabla 11: Tabla caudal instalado, ejercicio – caso 3 “Pérdida de carga en el medidor". Sección II

El consumo máximo diario para este caso, indica un valor de 250 l/persona/día (valor referencial), y se contempla que las personas que utilicen la sede por día son 4. Determine los valores de QMP y C, dimensione el medidor según los cálculos pertinentes. (Sol. Sin solución, comparar con compañeros.) 11

Valor agregado después de saber el diámetro del medidor.

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Caso hipotético: Como suposición, asuma que los cálculos respecto a su hogar son correctos, estime en base a esta situación el dimensionamiento del diámetro con los cálculos aprendidos. (Sol. Sin solución, resultados independientes en cada alumno.)

•

Preguntas

 ¿A qué hace referencia la pérdida de carga en el medidor?  ¿Cuál debe ser la pérdida máxima (mca) en el arranque?, ¿Qué normativa regulariza la pregunta anterior?  ¿Cuál es la presión mínima que se debe asegurar al artefacto más desfavorable?, ¿Y si se abastece desde medios mecánicos?, ¿Que elementos se pueden considerar como medios mecánicos?  ¿Cuál es la velocidad máxima que debe tener al fluido al pasar por las tuberías de una instalación domiciliaria?  Para el cálculo de la perdida de carga en tuberías existen dos fórmulas ¿Cuáles son?, ¿Para qué diámetro de tubería puede ocuparse cada una?  ¿Qué entiende por prestador?  ¿Cuáles son los tres métodos para el cálculo de pérdida de carga en piezas especiales?, explique cada uno.  Si en el ejercicio del caso 3 se le agrega una piscina de la siguientes dimensiones L: 5,5 m., A: 3,5 m., y Altura

promedio :

3 m., ¿Cómo haría el cálculo

para sumarlo al consumo máximo diario?, ¿El diámetro del medidor sigue

46

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siendo el mismo? (Pista: los m3 pueden convertirse a L, recuerde la unidad del valor C.)

2.6

Diseño en viviendas unifamiliares conectadas a una red.

Parte fundamental de la realización de un diseño de agua potable domiciliaria, recae en que el ingeniero constructor o proyectista esté completamente familiarizado con la arquitectura del proyecto que desea realizar, puesto que de esta manera deberá evitar y visualizar desde este punto, los posibles obstáculos que podrán existir en terreno al momento de ejecutar la instalación domiciliaria de agua potable, lo que traerá consigo la realización de un trazado eficiente, que no generé posteriores cambios que puedan traducirse en cambios en las presiones destinadas a los artefactos.

2.6.1 Simbología.

Para la realización de los planos de agua potable domiciliaria, el Reglamento de Instalaciones Domiciliarias de Agua Potable y Alcantarillado (RIDAA), deja a su disposición la simbología que se debe utilizar para la proyección de estos planos. (Remitirse al anexo TAD: Simbología para agua potable y tubería proyectada, anexo TAD: Simbología tubería existente o al anexo 1 del RIDAA).

47

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2.6.1.1 Cota de altura

La cota es la medida en que se ubica la alimentación de un artefacto. En la Tabla 12: cotas de artefactos más comunes se sugieren las medidas de los artefactos más comunes, al ser sugerencia los valores establecidos pueden estar sujetos a cambios.

Artefacto

Cota (m)

Lavadero

1,00 – 1,20

Lavatorio

0,80

Lavaplatos

0,80

Llave de jardín

0,60

Inodoro

0,40

Bidé

0,40

Baño lluvia

1,80 – 2,00

Calefón

1,10 – 1,40 Tabla 12: Cotas de artefactos más comunes.

Como el agua pierde presión al tener que subir por la cañería, las cotas de altura se suman a las demás pérdidas de carga. Sólo cuando la alimentación de un artefacto queda más abajo que la altura del medidor (cota 0) el agua baja y, por lo tanto, gana presión. En ese caso, la cota del artefacto se resta a las pérdidas de carga. 48

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2.6.1.2 Artefactos

Para la realización de los planos de agua potable domiciliaria, el Reglamento de Instalaciones Domiciliarias de Agua Potable y Alcantarillado (RIDAA), deja a su disposición la simbología de los artefactos que se deben utilizar para la proyección de estos planos. (Remitirse al anexo TAD: Simbología artefactos o anexo 1 del RIDAA).

2.6.2 Planos de planta.

Un proyecto de agua potable domiciliaria parte de un plano de planta, en el cuál se desarrolla el trazado de la red de agua potable domiciliaria, no olvidar que el trazado de agua caliente y agua fría se debe desarrollar en plantas independientes. Lo que se debe buscar como proyectista es la realización de tramos cortos, tratando de evitar las pérdidas de presión e intentando que nuestros trazados no impliquen un presupuesto excesivo.

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Ilustración 6: Trazado en planta de agua fría de un proyecto.

Generalmente el trazado de agua caliente es muy similar al proyectado en agua fría,

Ilustración 7: Trazado en planta agua caliente proyecto de un proyecto

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Como se aprecia en la ilustración 7, el trazado de agua caliente no contempla el trazado desde el medidor hasta el calefón (caldera o termo, según sea el caso), sino que este parte del artefacto calentador a todos los artefactos que consuman agua caliente. Si bien el trazado pasa por los inodoros (WC), la tubería no ingresa hasta el artefacto, es decir, la tubería no sale del muro para conectarse al artefacto. Esto se aprecia con mayor claridad en la ilustración 8, donde claramente se ve que el trazado de agua caliente pasa por el WC, pero no hay una conexión con el artefacto, pues este no consume agua caliente.

Ilustración 8: Detalle trazado agua caliente.

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2.6.2.1 Información en los planos de planta e isométricos.

Tanto los planos de planta como sus respectivos isométricos deben contener toda la información proporcionada por los cálculos realizados, y las mediciones pertinentes. La información que debe contener dichos planos son los siguientes: • Largo de los tramos (m.) • Llaves de jardín o de paso con su respectivo diámetro. • Materialidad del tramo (Cu, PVC, HDPE, etc.). • Diámetro de la cañería de todos los tramos de la red. • Sigla de los artefactos.

2.6.2.2 Planos isométricos.

Todo proyecto de agua potable domiciliaria debe contar como se mencionó anteriormente, con su plano de planta de agua caliente y de agua fría, y con sus respectivos planos de isométricos. Con isométrico se hace referencia a aquel dibujo tridimensional que se ha realizado con los ejes inclinados formando un ángulo de 30° con la horizontal.

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Ilustración 9: Fundamento dibujo isométrico.

2.6.2.3 Pasos (optativos) para la realización de una proyección en isométrico.

A continuación se presenta una serie de puntos para la realización de una proyección de planos isométricos. Este procedimiento paso a paso se presenta de manera optativa para el estudiante, puesto que si se tiene otro método 12 donde la realización y visualización del plano isométrico se le hace más fácil debería ser tan válida como los puntos mostrados a continuación. Pasos para realizar una proyección isométrica: 1. Mirar y analizar las vistas dadas y/o dibujadas. 2. Realizar un croquis mental, o si es necesario en papel a mano alzada, del cuerpo.

12

Algunas personas realizan el trazado de planta en papel, y luego giran el papel ocupando el mismo

principio, tratando de que este quede en una posición de 30° con respecto a la horizontal.

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3. Analizar que vista en perspectiva del cuerpo (o plano) es más conveniente. 4. Realizar las líneas guías según ilustración 11. 5. Se recomienda empezar por los trazados más grandes y luego hacer los tramos más pequeños. 6. En caso de existir una planta superior, realizar la subida de manera vertical (eje Z), y continuar la planta de arriba formando un ángulo de 30° con la horizontal.

2.6.3 Disposiciones de diseño.

Tanto el Reglamento de Instalaciones Domiciliarias de Agua Potable y Alcantarillado (RIDAA), como la N Ch. 2485. Of. 2000., regulan el diseño de las instalaciones domiciliarias de agua potable, determinando diversas disposiciones que el proyectista debe conocer, y entender, puesto que el cumplimiento de éstas asegurará en parte la aprobación de un proyecto de instalaciones sanitarias domiciliarias por parte del prestador. Además, algunas de estas disposiciones vienen a facilitar la realización de cálculos en el desarrollo de la memoria de cálculo. • Las tuberías de la instalación domiciliaria deben quedar dentro de los límites de la propiedad o contar con la servidumbre 13 respectiva.

13

La servidumbre se presenta como un derecho real, recae sobre una cosa ajena (es imposible la

servidumbre sobre cosa propia), es inseparable de la finca a la que pertenece, y consiste en la facultad de utilizar dicha cosa y de servirse de ella de una manera más o menos plena.

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Ilustración 10: Plano de casa emplazado en terreno del propietario.

En el caso de la ilustración 12, como proyectista debe limitarse solo a desarrollar la red de agua potable domiciliaria, dentro del terreno (delimitado en la imagen), o dentro de la servidumbre correspondiente, ya que ante cualquier problema legal, es aquí donde recae su responsabilidad. • Salvo justificación técnica en contrario, en las instalaciones de agua fría la tubería de cobre que alimenta un solo artefacto debe tener un diámetro mínimo de 13 mm o su diámetro hidráulicamente equivalente en otros materiales autorizados. Si alimenta más de un artefacto o un artefacto 55

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calentador, el diámetro mínimo en tubería de cobre debe ser de 19 mm o su diámetro hidráulicamente equivalente en materiales autorizados. La llave de paso en la tubería al artefacto calentador de agua debe tener el diámetro mínimo de 19 mm.

Ilustración 11: Diámetros de cañería en función de los artefactos que alimenta

Como se puede apreciar en la Ilustración 13 en el punto 9 empieza un tramo de la red que debe alimentar 3 artefactos (2 LC y 1 LP), como lo dice el punto tratado, al ser una cañería que alimenta a 2 o más artefactos su diámetro mínimo será 19 mm. o su diámetro hidráulicamente equivalente en materiales autorizados.

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Luego de esto, las situaciones que se presentan son dos. Primero, existen 2 lavacopas independientes, es decir, cada cañería alimenta su propio artefacto, por esta razón ambas cañerías son de 13 mm. o 1/2" ya que son de cobre. En segundo lugar, luego de las dos lavacopas, viene un trayecto de cañería que solo alimenta a un lavaplatos (flecha negra), como este tramo alimenta solo un artefacto, su diámetro es de 13 mm. (Diámetro mínimo).

• En cada recinto donde se instalen artefactos sanitarios, se deben incluir como mínimo una llave de paso en la tubería para agua fría y otra llave de paso en la tubería para agua caliente, además de la llave de paso para el inodoro. El artefacto calentador debe contar con llaves de paso para el agua fría y para el agua caliente.

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Ilustración 12: Red de agua caliente sectorizada

La ilustración 16 representa el plano isométrico de una red de agua caliente. Se ocupó una red de este tipo a modo de explicación, pues es necesario ver en detalle y con la mayor resolución lo que se quiere mostrar. Como bien se explica anteriormente, existen dos sectores claramente definidos, y que es necesario "sectorizar" según se explicaba en el punto a desarrollar. Encerradas en círculo, se aprecia claramente que existen dos llaves de paso, que permiten cortar el agua antes de que estas lleguen a los artefactos. Es importante recalcar que debe realizar esto tanto en el los trazados de agua fría como de agua caliente (lo mismo para los cálculos). 58

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• En las dependencias sanitarias de uso público o masivo, las instalaciones de agua potable no deben ser embutidas en muros o losas, pero, pueden ir cubiertas, debiendo quedar accesibles para su revisión y mantenimiento. • En industrias, laboratorios, hospitales, centros médicos y odontológicos y otros que manejen productos tóxicos, inmediatamente después de la llave de paso ubicada aguas abajo del medidor o medidor remarcador, la instalación de agua potable debe incluir una válvula antiretorno. • La instalación interior debe ser independiente de otras con suministro propio o particular. • Se debe proyectar un solo arranque domiciliario para predios o industrias con varios inmuebles en su interior a fin de que no existan interconexiones con varios arranques. No se deben interconectar sistemas o instalaciones interiores abastecidas por varios arranques en el mismo predio. A pesar que la proyección del arranque domiciliario no es competencias de los ingenieros constructores, es importante que tenga en consideración lo mencionado anteriormente.

Ilustración 13: Arranque tipo en HDPE.

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• Para el último artefacto, el caudal máximo probable se debe considerar igual al caudal instalado.

Ilustración 14: Detalle trazado isométrico de un ramal.

En este caso, la ilustración 18 permite explicar los siguientes puntos: 1. En el tramo 8 - 9, para efectos de cálculos tendría los valores QMP: 8 (l/min). y el QI: 8 (l/min). 2. Lo mismo ocurre para el tramo 8 - 10, que al alimentar solo un artefacto, para efectos de cálculos simplificado, tendría los valores de QMP: 8 (l/min). y el QI: 8 (l/min). 60

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• Para los dos últimos artefactos de un tramo de ramal, el caudal máximo probable debe ser la suma de los caudales de ambos.

Ilustración 15: Detalle trazado isométrico de un ramal.

La Ilustración 19 permite mostrar el punto antes mencionado, en este caso, el cálculo simplificado para el tramo 5 - 6 queda de la siguiente manera. 1. El tramo 5 - 6 se encuentra alimentando dos artefactos (Wc - Lo), el cálculo simplificado queda de la siguiente forma, QMP: 18 (l/min) y el QI: 18 (l/min).

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• El caudal máximo probable de un tramo de ramal en que existen tres o más artefactos debe ser, como mínimo la suma de los dos de mayor consumo.

Ilustración 16: Tramo isométrico agua fría, con 3 o más elementos.

En la Ilustración 20, se puede apreciar el tramo 8 - 10, que se encuentra alimentando tres artefactos. Según el punto en cuestión, el cálculo mínimo del gasto máximo probable para dicho tramo es:

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Artefacto

QMP tramo 8 -10

QI tramo 8 – 10

(l/min)

(l/min)

L°

8

8

WC

10

10

B°

15

15

Total

25

33

Tabla 13: Cálculo caudal máximo probable simplificado

Al tener los artefactos WC y B° los valores de QI más altos (10 l/min y 15 l/min respectivamente), la suma de estos dos viene a ser como mínimo el valor de QMP del tramo en cuestión. Como sugerencia de diseño en cuanto a las llaves de paso y la ubicación de los artefactos, se dejan los siguientes puntos que el estudiante puede considerar. • Llaves de paso: 1. Las llaves de paso, se deben ubicar en lugares de fácil acceso, para así poder cortar el suministro de manera parcial, cuando exista algún problema con algún artefacto o se requiera de reparaciones, sin que ellos afecte el paso de agua a aquellos artefactos que no presenten fallas. 2. Como se mencionó anteriormente, es indispensable que las llaves de paso (entiéndase de agua caliente y fría) se ubiquen en toda sala de servicio (baño, cocina, etc.). Lo mismo ocurre con los artefactos sanitarios, como lavaplatos, lavatorios, lavaderos, máquinas lavadoras, 63

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etc., que deben llevar sus respectivas llaves de paso de agua fría y caliente de manera individual. La razón es que de esta manera los artefactos, quedan aislados de otras zonas húmedas, y de la misma manera podrán ser independizado si es necesario. 3. Las

llaves

de

jardín

deben

ubicarse

en

ramales

que

sean

independientes a los controlados por las llaves de paso de los baños, lavaplatos, lavaderos, u otros artefactos. Las llaves de paso deben estar en lugares visibles y accesibles.

• Ubicación de artefactos: 1. Como se mencionó anteriormente, una cañería de 13 mm. no puede surtir a más de un artefacto. 2. Los artefactos nunca deben estar a una distancia menor que 25 cm. uno de otro. 3. Los inodoros deben instalarse lo menos a la vista posible respecto de la puerta. 4. El bidet debe instalarse próximo al inodoro para hacer cómodo el uso sucesivo de ambos artefactos. 5. De ser posible, el lavatorio debe colocarse en la proximidad de una ventana para aprovechar la iluminación natural. 6. Se autoriza la colocación de calefón sobre el secador del lavaplatos, contemplando las normas de seguridad propias del uso de este artefacto.

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7. No se permite la instalación de una llave de jardín en el tramo vertical de salida del medidor. Del mismo modo, se establece claramente que la llave de jardín debe quedar instalada fuera del nicho del medidor de agua potable.

Ejemplo - Ejercicios - Preguntas

• Ejemplo 1 Se solicita realizar para este ejercicio a raíz de la planta de arquitectura (escala 1:50) tanto el plano del trazado en planta de agua fría y caliente, como los planos isométricos del proyecto, ya que posteriormente se realizarán todos los cálculos pertinentes en cuando a pérdida de carga en tuberías y piezas especiales. (Hasta el momento ya se han explicado cómo realizar la mayoría de los cálculos, para reforzar dichos conocimientos es bueno que los aplique en cada una de las instancias que se le presenten dentro de este texto.)

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Como se enmarca en el cuadrado, en dicho sector se centran los artefactos que van a componer la red de agua potable domiciliaria. Primero realizamos el plano del trazado de agua fría en planta, es importante que sepa que línea usar para el trazado, en la mayoría de los trazados isométricos que se realizan por tierra o por radier, se utiliza la línea continua.

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Ahora procedemos a realizar el plano del trazado de agua caliente en planta, para poder realizar los planos isométricos pertinentes. No olvide que en el trazado de isométrico y en planta de agua caliente solo se trazan aquellos artefactos que ocupen agua caliente. El plano de planta de agua caliente quedaría de la siguiente manera:

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Con ambos trazados en plana, ya es posible realizar los planos isométricos tanto de agua fría y caliente. El plano isométrico de agua fría en función del trazado de agua fría en planta proyectado anteriormente es:

Para finalizar, se desarrolla el isométrico de agua caliente, en función del plano de planta proyectado.

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• Ejercicio 1

Una empresa se adjudica la construcción de un centro de rehabilitación, el que se presenta en la planta de arquitectura (escala 1:50) al cual es necesario realizarle el proyecto de agua potable domiciliario. Estime los valores de QI, QMP, consumo máximo diario (C), pérdida (K) y cálculo del medidor. Además de los trazados en planta de agua fría y caliente y sus respectivos isométricos.

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Para el cálculo de consumo máximo diario, utilice los siguientes valores: 1. Número de usuario: 5 personas 2. Dotación considerada: 200 l/hab/día (valor referencial). 3. Superficie de riego: 175,96 m2 R: QI: 125 l/min; QMP: 48,45 l/min; C: 2,76 = 3,0 m3/día (No cumple con pérdida de carga en el medidor), C: 5 m3/día; K: 3,38; Medidor: 19 mm. (En función de lo aprendido, realice los diámetros de los trazados que según lo visto puede determinar sin cálculos).

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R: Plano de planta trazado de agua fría.

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R: Plano de planta trazado de agua caliente.

R: Sin solución de isométricos de agua fría y caliente (comparar con compañeros).

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• Ejercicio 2 Se le solicita realizar el proyecto de agua potable domiciliaria para un tipo de viviendas que el gobierno pretende construir en la región del Maule. Realice los cálculos de QI, QMP, C, K, y diámetro del medidor, además de los pertinentes planos de planta e isométricos.

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Para el cálculo de consumo máximo diario, utilice los siguientes valores: 1. Número de usuario: 4 personas 2. Dotación considerada: 250 l/hab/día (valor referencial). 3. Superficie de riego: 20 m2 R: QI: 110 l/min; QMP: 44,37 l/min; C: Sin resultado; K: Sin resultado; Medidor: 19 mm. (En función de lo aprendido, realice los diámetros de los trazados que según lo visto pueda determinar sin cálculos).

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R: Plano de planta trazado de agua fría.

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R: Plano isométrico agua fría.

R: Plano de planta agua caliente e isométrico agua caliente, sin solución. Comparar con un compañero.

• Ejercicio 3 Intente desarrollar el trazado de agua potable fría y caliente de su hogar. Si no encuentra la forma de realizarlo a cabalidad, realice dichos trazados de forma estimativa según como usted crea va dicha instalación. Posterior a esto realice los planos isométricos de ambos trazados.

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• Ejercicio 4 En la tabla a continuación, en el cuadro contiguo identifique a que corresponde la imagen o dibuje lo solicitado. Tubería agua fría por radier o tierra Lavaplatos Baño tina Tubería agua caliente por radier o tierra

Termo

Reducción

Calefon

Lavacopas Lavadero Urinario

Lavatorio

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• Preguntas  ¿Qué tipo de líneas usaría para realizar un trazado de agua potable fría, y uno caliente bajo tierra?  ¿Qué es un plano isométrico?  ¿Cuánto debe ser la profundidad mínima de la red de agua potable domiciliaria, y por qué razón se toma este resguardo? (Investigar).  A su juicio, considera un buen trabajo, que la red de agua potable domiciliario y la red de alcantarillado se crucen, o siga la misma línea de la red de agua potable domiciliaria. (Investigar).  ¿Qué información debe llevar los planos de planta tanto de agua fría como de agua caliente?, ¿para los planos isométricos es la misma información?  ¿Cuál es la pérdida máxima de presión que debe ser acepta en el arranque de agua potable?  Defina los conceptos de QI, QMP, K, C.  Sin realizar cálculos, ¿qué condiciones dispone el RIDAA para poder determinar los diámetros de algunas cañerías?  Según las sugerencias, las llaves de paso, ¿dónde se deben ubicar?, ¿cada artefacto de debe llevar también una llave de paso sólo de agua fría?  Según las sugerencias, ¿cuál es la distancia mínima que debe existir entre dos artefactos colindantes?

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 A continuación, identifique los elementos faltantes o errores que presenta el siguiente plano de planta del trazado de agua fría.

 A continuación, se presenta el plano isométrico de agua fría del plano de planta mostrado anteriormente. De la misma forma, identifique los elementos faltantes o errores que tiene el plano isométrico.

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3

SECCIÓN III: Cálculo de pérdida de carga en cañerías y diámetro de tuberías.

Uno de los pasos finales es aprender a realizar los cálculos de pérdida de carga, velocidad y determinación de diámetro de cada uno de los tramos que componen la red de agua potable domiciliaria. Cabe mencionar que hoy en día existen planillas de excel que nos permiten realizar todos estos cálculos de manera más rápida y eficiente, pero es fundamental que como estudiante comprenda desde la base, los cálculos matemáticos que se deben realizar. Existen diversos métodos para poder realizar los cálculos pertinentes a nuestra red de agua potable domiciliaria, éstos son: • Cálculo de la pérdida de carga producida por una determinada pieza especial o accesorio, según método cinético. • Cálculo de la pérdida de carga de un accesorio determinado, por asignación de una pérdida por fricción a una longitud equivalente de tubería del mismo diámetro. • Método simplificado de la longitud equivalente mediante el cual se asigna a la pérdida por accesorios en un tramo del sistema, un factor que aumenta la longitud real del tramo. A continuación se explicará paso a paso como realizar los cálculos en función del proyecto, y utilizando los métodos mencionados. Tome estos proyectos como ejemplos, y realícelos cambiando los trazados o los métodos.

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• Ejemplo 1 Se le presenta el siguiente proyecto de agua potable domiciliario. Material a utilizar: Cobre Tipo L (Los diámetros se explicarán en los capítulos posteriores).

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Una vez realizado el plano del trazado de agua fría en planta, se procede a realizar el correspondiente isométrico de agua fría.

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Como estudiante, ya sabe cómo realizar todos los cálculos anteriores a la realización de la tabla para el cálculo de pérdida de carga y diámetro de las tuberías. De todas formas es necesario que comprenda que este apartado se centra solo en el desarrollo de esta tabla y que como estudiante, debe realizar y aplicar los conocimientos aprendidos durante el transcurso de este texto. De igual manera, los el resultado de los cálculos se presenta a continuación: R: QI: 63 l/min; QMP: 30,22 l/min; C: 0,75 m3/día (consumo de 250 l/hab/día para 3 personas); K: 3,65 mca; Diámetro medidor: 13 mm. Después de que corroboré los cálculos de la respuesta de este ejercicio, el diámetro a utilizar del medidor es de 13 mm. por lo que para desarrollar la tabla de cálculo de pérdida en cañerías y determinar los diámetros de esta, se pueden ocupar los 3 métodos existentes mencionados en este apartado. En este caso se ocupará el método simplificado de longitud equivalente. φ QI

L 1,5*L

QMP

Tramo (l/min) (l/min) (mm) (m)

J

1,5*J*L

(m) (mca)

(m)

P. Cota Pi Disp punto

Antes de comenzar a realizar los cálculos pertinentes, es necesario que se familiarice con la tabla, en el sentido que comprenda cada una los ítems que es necesario completar. • Tramo: En esta columna se indican los tramos de tubería de la instalación. Por ejemplo, 1- 2, indica el tramo de la tubería incluido entre dichos puntos. • QI (gasto máximo instalado). Es la suma de todos los gastos de los artefactos que hay en cada uno de los tramos. 86

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• QMP (gasto máximo probable): Este valor se determina a partir del gasto máximo instalado, mencionado en la columna anterior. Para esto, se puede utilizar la fórmula 1 de este texto. • Ø Diámetro (mm) de la tubería del tramo: En esta columna se indica el diámetro en milímetros de la tubería. Esta elección inicial es por ensayo y error, por tanteo. Por eso, la experiencia del instalador es fundamental para que el proceso sea correcto. Para este tanteo se considera el diámetro mínimo que plantea el RIDAA y la N Ch. 2485. para más de un artefacto o 13 mm. para uno solo, según el tramo que se esté calculando. • L (Largo del tramo): Se indica la longitud del tramo en metros. • 1,5 x L (Longitud equivalente simplificado): Se considera un 50% adicional de la longitud real del tramo (que es lo mismo que multiplicar la longitud por 1,5), para tomar en cuenta las pérdidas ocasionadas por los fitting o llaves (también llamadas pérdidas singulares). • J: Pérdida de carga en 1 metro de tubería. • J x 1,5 x L (Pérdida de carga en el tramo): Se obtiene multiplicando la pérdida de carga por metros (j), por la cantidad de metros del tramo (1,5 x L), es decir, multiplicando las dos columnas anteriores. • Acumulado: Son las pérdidas de cargas acumuladas hasta “x” momento. Es la suma de las pérdidas de carga de los tramos anteriores y el actual. • Cota (H): Aquí se indican las cotas de los artefactos con sus signos correspondientes ( + o -). • Pi (Presión inicial): Presión que entrega el concesionario en la llave de paso ubicada después del medidor. 87

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• P. disp. (Presión disponible): Es la presión disponible en el punto final de cada tramo, considerando las pérdidas de carga ocurridas hasta ese punto. Se obtiene restando al valor de la columna anterior (Pi), el valor de la pérdida de carga del tramo (J x 1,5 x L), y la pérdida ocasionada por cambios en las cotas, si hubiera. Es decir: P.

Disp.

= Pi – (J x 1,5 x L) – Cota

Fórmula 9: Fórmula presión disponible.

• Pto. (Punto): En esta columna se indica el punto final del tramo, mediante la letra correspondiente. Como estudiante y futuro ingeniero constructor que se dedique a la proyección de este tipo de planos, es fundamental que sepa y entienda todo los puntos que componen la tabla en sí. Se procede a realizar los cálculos pertinentes. φ (int)

Tramo QI

QMP

φ

63

30,22

19 19,94 1,61 1,05 1,58 0,18

1-2

V

L

1,5*L

J

1,5*J*L COTA PI P.DISP PUNTO 0,28

-0,8 11,35 11,87

B

 QI= (20 + 10 + 10 + 8 + 15) l/min = 63 l/min.  QMP= 30,22 l/min.  φ: Al alimentar más de un artefacto el diámetro del tramo será de 19 mm.  V= (21.221 * QMP) / D2 V= (21.221 * 30,22)/ (19,94) 2

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V= 1,61 m/s  L= (0,25 + 0,8) m = 1,05 m.  L * 1,5= 1,05 x 1,5 = 1,58 m.  Al ser tubería de cobre, se ocupará la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para agua fría. J= 676,745 x ((Q1,751/D4,753) J= 676,745 x ((30,221,751/19,944,753) J= 0,18 mca  El cálculo de J (1,5 x J x L) es sencillo, dando como resultado: 0,28 mca  En este caso, el tramo 1 – 2 tiene una bajada de 0,8 m., como se mencionó en el punto 2.4.3.1 el agua al bajar por efecto de la gravedad, gana presión, por lo que la cota (-0,8), se resta a la pérdida de carga.  La presión inicial en este caso corresponde a la presión que nos ofrece el prestador del servicio, menos la pérdida de carga en el medidor. Pi: 15 mca - 3,65 = 11,35 mca  La presión disponible en el punto final de cada tramo, queda determinada por: P.

Disp.

= Pi – (J x 1,5 x L) – Cota

P.

Disp.

= 11,35 – (0,28) + 0,8

P.

Disp.

= 11,87 mca

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φ (int)

Tramo QI

QMP

φ

43

23,22

19 19,94 1,24 6,55 9,83 0,11

2-3

V

L

1,5*L

J

1,5*J*L COTA PI P.DISP PUNTO 1,09

+1,4 11,87 9,38

C

 QI= (10 + 10 + 8 + 15) l/min = 43 l/min. (Menos la llave de jardín)  QMP= 23,22 l/min.  φ= Al alimentar más de un artefacto el diámetro del tramo será de 19 mm.  V= (21,221 * QMP) / D2 V= (21,221 * 23,22)/ (19,94) 2 V= 1,24 m/s  L= (4,75 + 1,40 + 0,40) m = 6,55 m.  L * 1,5= 6,55 x 1,5 = 9,83 m.  Al ser tubería de cobre, se ocupará la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para agua fría. J= 676,745 x ((Q1,751/D4,753) J= 676,745 x ((23,221,751/19,944,753) J= 0,11 mca  El cálculo de J (1,5 x J x L) es sencillo, dando como resultado: 1,09 mca  En este caso, el tramo 2 - 3 tiene una subida de 1,4 m., como se mencionó en el punto 2.4.3.1 el agua al tener que subir y vencer la fuerza de gravedad, pierde presión, por lo que la cota (1,4),se suma a la pérdida de carga. 90

Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule

 La presión inicial en este caso corresponde a la presión final con la que quedamos en el final del tramo 1-2. Pi: 11,87 mca  La presión disponible en el punto final del tramo 2-3 queda determinada por: P.

Disp.

= Pi – (J x 1,5 x L) – Cota

P.

Disp.

= 11,87 – (1,09) - 1,4

P.

Disp.

=9,38 mca

φ (int)

Tramo QI

QMP

φ

43

23,22

19 19,94 1,24 0,70 1,05 0,11

3-4

V

L

1,5*L

J

1,5*J*L COTA PI P.DISP PUNTO 0,12

0

9,38

9,27

D

 QI= (10 + 10 + 8 + 15) l/min = 43 l/min. (Menos la llave de jardín)  QMP: 23,22 L/min.  φ= Al alimentar más de un artefacto el diámetro del tramo será de 19 mm.  V= (21,221 * QMP) / D2 V= (21,221 * 23,22)/ (19,94) 2 V= 1,24 m/s  L= 0,7 m.  L * 1,5= 0,70 x 1,5 = 1,05 m. 91

Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule

 Al ser tubería de cobre, se ocupará la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para agua fría. J= 676,745 x ((Q1,751/D4,753) J= 676,745 x ((23,221,751/19,944,753) J= 0,11 mca  El cálculo de J (1,5 x J x L) es sencillo, dando como resultado: 0,12 mca  En este caso, el tramo 3 - 4 no tiene cota ni de bajada ni de subida.  La presión inicial en este caso corresponde a la presión final con la que quedamos en el final del tramo 2 – 3. Pi: 9,38 mca  La presión disponible en el punto final del tramo 3 - 4, queda determinada por: P.

Disp.

= Pi – (J x 1,5 x L) – Cota

P.

Disp.

= 9,38 – (0,11) - 0

P.

Disp.

= 9,27 mca

φ (int)

Tramo QI

QMP

φ

28

17,28

19 19,94 0,92 0,50 0,75 0,07

4-5

V

L

1,5*L

J

1,5*J*L COTA PI P.DISP PUNTO 0,05

0

9,38

9,27

E

 QI= (10 + 10 + 8) l/min = 28 l/min. (Menos la llave de jardín y lavadero)

92

Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule

 QMP= 17,28 l/min.  φ= Al alimentar más de un artefacto el diámetro del tramo será de 19 mm.  V= (21,221 * QMP) / D2 V= (21,221 * 17,28)/ (19,94) 2 V= 0,92 m/s  L= 0,50 m.  L * 1,5= 0,50 x 1,5 = 0,75 m.  Al ser tubería de cobre, se ocupará la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para agua fría. J= 676,745 x ((Q1,751/D4,753) J= 676,745 x ((17,281,751/19,944,753) J= 0,07 mca  El cálculo de J (1,5 x J x L) es sencillo, dando como resultado: 0,05 mca  En este caso, el tramo 4 - 5 no tiene cota ni de bajada ni de subida.  La presión inicial en este caso corresponde a la presión final con la que quedamos en el final del tramo 3 - 4. Pi: 9,27 mca  La presión disponible en el punto final del tramo C-D, queda determinada por: P.

Disp.

= Pi – (J x 1,5 x L) – Cota

93

Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule

P.

Disp.

= 9,27 – (0,05) - 0

P.

Disp.

= 9,22 mca

φ (int)

Tramo QI

QMP

φ

18

12,74

19 19,94 0,68 0,70 1,05 0,07

5-6

V

L

1,5*L

J

1,5*J*L COTA PI P.DISP PUNTO 0,05

0

9,38

9,27

F

 QI= (10 + 8) l/min = 18 l/min. (Menos la llave de jardín, lavadero y baño lluvia)  QMP= 12,74 l/min.  φ= Al alimentar más de un artefacto el diámetro del tramo será de 19 mm.  V= (21,221 * QMP) / D2 V= (21,221 * 12,74)/ (19,94) 2 V= 0,68 m/s  L= 0,70 m.  L * 1,5= 0,50 x 1,5 = 1,05 m.  Al ser tubería de cobre, se ocupará la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para agua fría. J= 676,745 x ((Q1,751/D4,753) J= 676,745 x ((12,741,751/19,944,753) J= 0,04 mca 94

Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule

 El cálculo de J (1,5 x J x L) es sencillo, dando como resultado: 0,04 mca  En este caso, el tramo 5 - 6 no tiene cota ni de bajada ni de subida.  La presión inicial en este caso corresponde a la presión final con la que quedamos en el final del tramo 4 - 5. Pi: 9,22 mca  La presión disponible en el punto final del tramo C-D, queda determinada por: P.

Disp.

= Pi – (J x 1,5 x L) – Cota

P.

Disp.

= 9,22 – (0,04) - 0

P.

Disp.

= 9,18 mca

φ (int)

Tramo QI

QMP

φ

18

12,74

13 13,84 0,68 0,90 1,35 0,08

6-7

V

L

1,5*L

J

1,5*J*L COTA PI P.DISP PUNTO 0,11

0,5

9,18

8,57

G

 QI= (8) l/min = 8 l/min. (Menos la llave de jardín, lavadero, baño lluvia y WC)  QMP= 7,29 l/min.  φ= Al alimentar solo un artefacto el diámetro del tramo será de de 13 mm.  V= (21,221 * QMP) / D2 V= (21,221 * 7,29) / (13,84) 2 V= 0,81 m/s 95

Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule

 L= 0,90 m.  L * 1,5= 0,90 x 1,5 = 1,35 m.  Al ser tubería de cobre, se ocupará la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para agua fría. J= 676,745 x ((Q1,751/D4,753) J= 676,745 x ((7,291,751/13,844,753) J= 0,08 mca  El cálculo de J (1,5 x J x L) es sencillo, dando como resultado: 0,11 mca  En este caso, el tramo 6 - 7 tiene una subida de 0,5 m. correspondiente al artefacto, como se mencionó en el punto 2.4.3.1 el agua al tener que subir y vencer la fuerza de gravedad, pierde presión, por lo que la cota (0,5),se suma a la pérdida de carga.  La presión inicial en este caso corresponde a la presión final con la que quedamos en el final del tramo 5 - 6. Pi: 9,18 mca  La presión disponible en el punto final del tramo 6 - 7, queda determinada por: P.

Disp.

= Pi – (J x 1,5 x L) – Cota

P.

Disp.

= 9,18 – (0,11) - 0,5

P.

Disp.

= 8,57 mca

96

Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule

φ (int)

Tramo QI

QMP

φ

15

11,24

13 13,84 1,25 6,20 9,30 0,08

4-8

V

L

1,5*L

J

1,5*J*L COTA PI P.DISP PUNTO 1,67

0,5

9,18

8,57

H

 QI= (15) l/min = 15 l/min. (Solo lavadero)  QMP= 11,24 l/min.  φ= Al alimentar solo un artefacto el diámetro del tramo será de 13 mm.  V= (21,221 * QMP) / D2 V= (21,221 * 11,24) / (13,84) 2 V= 1,25 m/s  L= (3,75 + 2,45) m. = 6,20 m.  L * 1,5= 6,20 x 1,5 = 9,30 m.  Al ser tubería de cobre, se ocupará la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para agua fría. J= 676,745 x ((Q1,751/D4,753) J= 676,745 x ((11,241,751/13,844,753) J= 0,18 mca  El cálculo de J (1,5 x J x L) es sencillo, dando como resultado: 1,67 mca  En este caso, el tramo 4 - 8 no tiene cota ni de bajada ni de subida.

97

Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule

 Muy importante, la presión inicial en este caso corresponde a la presión final con la que quedamos en el final del tramo 3 - 4. Es importante no cometer el error de seguir con la presión del último tramo calculado. Vea siempre la red en el plano isométrico, y realice los cálculos en función de este. Pi: 9,27 mca  La presión disponible en el punto final del tramo C-D, queda determinada por: P.

Disp.

= Pi – (J x 1,5 x L) – Cota

P.

Disp.

= 9,27 – (1,67) - 0

P.

Disp .

= 7,60 mca

Tramo QI 8-9

15

φ (int)

QMP

φ

11,24

13 13,84 1,25 1,10 1,65 0,18

V

L

1,5*L

J

1,5*J*L COTA PI P.DISP PUNTO 1,67

0,9

9,18

8,57

I

 QI= (15) l/min = 15 l/min. (Solo lavadero)  QMP= 11,24 l/min.  φ= Al alimentar solo un artefacto el diámetro del tramo será de 13 mm.  V= (21,221 * QMP) / D2 V= (21,221 * 11,24) / (13,84) 2 V= 1,25 m/s  L= (0,20 + 0,90) m. = 1,10 m.  L * 1,5= 1,10 x 1,5 = 1,65 m. 98

Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule

 Al ser tubería de cobre, se ocuparán la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para agua fría. J= 676,745 x ((Q1,751/D4,753) J= 676,745 x ((11,241,751/13,844,753) J= 0,18 mca  El cálculo de J (1,5 x J x L) es sencillo, dando como resultado: 0,29 mca  En este caso, el tramo 8 - 9 tiene una subida de 0,9 m. correspondiente al artefacto, como se mencionó en el punto 2.4.3.1 el agua al tener que subir y vencer la fuerza de gravedad, pierde presión, por lo que la cota (0,9), se suma a la pérdida de carga.  La presión inicial en este caso corresponde a la presión final con la que quedamos en el final del tramo 4 - 8. Pi: 7,63 mca  La presión disponible en el punto final del tramo H-I, queda determinada por: P.

Disp.

= Pi – (J x 1,5 x L) – Cota

P.

Disp.

= 7,63 – (0,29) - 0,90

P.

Disp.

= 6,44 mca

Nota: Recuerde que este es un ejercicio a modo explicativo, la tabla debe quedar toda junta, mientras que el desarrollo debe realizarlo aparte. Conclusiones: Como se puede apreciar, la presión disponible en el último artefacto es superior a 4 mca en agua fría, dando como resultado 6,44 mca. Las

99

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velocidades de las cañerías no superan los 2,5 m/s (en el caso de la red exterior), ni los 2,0 m/s (en el caso de la red interior). Preguntas en relación al ejercicio. 

Realice, si es que puede los cálculos de agua caliente y responda, ¿En qué punto y con qué presión iniciaría los cálculos?, si no puede hacerlo, el desarrollo completo se encuentra en el en el anexo TAD 2: Solucionario.



De haber cambiado el método de cálculo de longitud equivalente simplificado, a longitud equivalente, ¿Qué deberíamos haber tenido en cuenta?



A su juicio, ¿por qué no se realizaron los cálculos de las cañerías de los artefactos?, por ejemplo: Tramo 5 - Bll o Tramo 6 - WC. ¿Afectan de alguna manera realizar los cálculos de pérdida de carga, velocidad, etc., en estos tramos?

100

Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule

• Ejercicio 2 Se solicita realizar el proyecto completo de una red de agua potable domiciliaria. Antes, en el recuadro en blanco explique el método de longitud equivalente, realice la memoria de cálculo con dicho método. Explicación método de longitud equivalente:

101

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102

Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule

Para poder ocupar este método, es necesario revisar la tabla "longitudes equivalentes a pérdidas singulares", que se encuentra en el anexo C de la N Ch. 2485. Of. 2000. Analice y familiarícese con dicha tabla, ya que como podrá ver existen distintos tipos de llaves de paso que es necesario comprender. Entre los tres tipos de llaves de paso más comunes encontramos: • Llave tipo globo: Este tipo de llaves es muy eficiente para regular o controlar el flujo conducido por una cañería, y son empleadas corrientemente en las instalaciones domiciliarias de agua potable, ya sea como llaves de paso para regular el caudal, o como llaves de salida. Las llaves tipo globo hacen pasar el agua por un recorrido sinuoso, lo que opone gran resistencia al paso del agua, incluso al estar completamente abierta. Esta característica la hace inapropiada cuando se requiere dar paso al agua con una mínima perdida de carga. • Llave tipo compuerta: En las llaves de compuerta el agua pasa directamente. Por esto, ofrecen poca resistencia al caudal y una mínima perdida de carga cuando se encuentra totalmente abierta. Por la forma en que está construida no se recomienda para regular el caudal, porque si el disco queda en una posición intermedia puede causar vibraciones o golpeteos. Por otra parte, al quedar en una posición intermedia, el disco de la llave está sujeto a una fuerte erosión debido al gran incremento de la velocidad del fluido en los bordes. Son eficientes, entonces, como llaves de paso que deben funcionar en dos posiciones solamente, o totalmente abiertas o totalmente cerradas. • Llave tipo bola: Esta tipología incorpora los últimos adelantos en materia de diseño. Están construidas para dar un servicio óptimo y perdurable. Dentro de sus principales características está el paso recto y completo del fluido, lo que no provoca turbulencias y permiten una mínima perdida de carga. Son de cierre rápido, para abrir y cerrar sólo basta ¼ de giro de la 103

Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule

manilla (la manilla indica la dirección del flujo). Requieren poco espacio para su instalación. Son durables, conservan sus condiciones aún después de miles de accionamientos, incluyendo aplicaciones críticas. Funcionan en cualquier posición de instalación. Volviendo al ejercicio, en función del plano de planta de agua fría, el plano isométrico de agua fría correspondiente al proyecto sería

Al igual que como el ejercicio anterior, usted a la altura de este texto ya debería saber calcular sin ningún problema todos los cálculos previos a la realización de la tabla de pérdida de carga en tuberías. De igual manera, los el resultado de los cálculos se presenta a continuación: R: QI: 125 l/min; QMP: 48,45 l/min; C: 1,35 m3/día (consumo de 300 l/hab/día para 4 personas y un área de regadío de 15 m2); K: 3,38 mca; Diámetro medidor: 19 mm.

104

Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule Se procede a realizar los cálculos con el método de longitud equivalente, recuerde tener a mano la tabla "longitudes equivalentes a pérdidas singulares" incluida en el anexo C de la N Ch. 2485. Of. 2000. φ

J por fricción

Cu

25

26,04

1,52

1,24

0,55

Total

48,45

Equivalente

125

Interior

QMP

Cañería

MAP - 1

QI

Longitud

Piezom

Cota

Presión

étrica

Artef.

17 mca

-0,80

0,00

14,58

Pto

V m/s2 Nominal

Tramo

Material

Gasto Max.

1,79

J

T (JxL)

0,11

0,20

Perdida acum.

0,20

1

 QI= (50 + 12 + 15 + 8 + 15 + 10 + 15) l/min = 125 l/min. (Todos los artefactos)  QMP= 48,45 l/min.  φ= Al alimentar a más de un artefacto el diámetro del tramo será de 19 mm de cobre (no cumple). φ final: 25 mm.  V= (21,221 * QMP) / D2 V= (21,221 * 48,45) / (19,94) 2 V= 2,59 m/s (No cumple, se ocupa el diámetro inmediatamente superior).

105

Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule

 V= (21,221 * QMP) / D2 V= (21,221 * 48,45) / (26,04) 2 V= 1,52 m/s.  L (cañería)= (0,80 + 0,44) m. = 1,24 m.  L (Equivalente): Se realiza una tabla, colocando todos los fittings o piezas especiales que encontramos en el inicio y entre el tramo.

Diámetro

Fitting

Longitud Equivalente

19 mm.

Codo radio 90° radio corto

0,55

 Al ser tubería de cobre, se ocupará la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para agua fría. J= 676,745 x ((Q1,751/D4,753) J= 676,745 x ((30,621,751/19,944,753) J= 0,11 mca 106

Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule

 El cálculo de J x L es sencillo, dando como resultado: 0,20 mca  En este caso, el tramo MAP - 1 tiene una bajada de 0,8 m., como se mencionó en el punto 2.4.3.1 el agua al bajar por efecto de la gravedad, gana presión, por lo que la cota (-0,8),se resta a la pérdida de carga.

107

Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule  La presión inicial en este caso corresponde a la presión que nos ofrece el prestador del servicio, menos la pérdida de carga en el medidor. Pi= 17 mca - 2,8 mca = 14,2 mca  La presión disponible en el punto final del tramo MAP-1, queda determinada por: P.

Disp.

= Pi – (J x L) – Cota

P.

Disp.

= 14,2 – (0,20) + 0,8

P.

Disp .

= 14,80 mca φ

Cu

19

19,94

1,56

8,41

1,39

Total

34,07

Equivalente

75

Interior

QMP

Cañería

1-2

QI

J por fricción

Longitud

Piezom

Cota

Presión

étrica

Artef.

17 mca

0,80

0,00

11,84

Pto

V m/s2 Nominal

Tramo

Material

Gasto Max.

9,80

J

T (JxL)

0,22

2,16

Perdida acum.

2,58

2

 QI= (12 + 15 + 8 + 15 + 10 + 15) l/min = 75 l/min. (Menos llave de paso)  QMP= 34,07 l/min.

108

Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule

 φ= Al alimentar a más de un artefacto el diámetro del tramo será de 19 mm de cobre.  V= (21,221 * QMP) / D2 V= (21,221 * 29,22) / (19,94) 2 V= 1,82 m/s  L (cañería)= (7,61 + 0,8) m. = 8,41 m.  L (Equivalente): Se realiza una tabla, colocando todos los fittings o piezas especiales que encontramos en el tramo.

Como se puede notar, solo se anotan los fittings que existen desde el comienzo del tramo y lo que hay entre los dos puntos, evitando incluir en los cálculos las piezas especiales del punto final.

109

Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule

Diámetro

Fitting

Longitud Equivalente

19 mm.

Tee de paso directo

0,29

19 mm.

2 codos de radio corto

2 x 0,55 = 1,1

 Al ser tubería de cobre, se ocupará la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para agua fría. J= 676,745 x ((Q1,751/D4,753) J= 676,745 x ((34,071,751/19,944,753) J= 0,22 mca  El cálculo de J x L es sencillo, dando como resultado: 2,16 mca  El cálculo de pérdida acumulada corresponde a la pérdida del tramo (J x L) + la acumulada calculada anteriormente. J

acumulada =

(0,42 + 2,16) = 2,58 mca

 En este caso, el tramo 1 - 2 tiene una subida de 0,8 m. correspondiente a la subida de la cañería a nivel de radier, como se mencionó en el punto 2.4.3.1 el agua al tener que subir y vencer la fuerza de gravedad, pierde presión, por lo que la cota (0,8), se suma a la pérdida de carga.

110

Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule  La presión disponible en el punto final del tramo 1-2, queda determinada por: P.

Disp.

= Pi – (J x L) – Cota

P.

Disp.

= 14,80 - (2,16) - 0,8

P.

Disp .

= 11,84 mca φ

Cu

J por fricción

19

19,94

1,61

1,41

2,15

Total

30,22

Equivalente

63

Interior

QMP

Cañería

2-3

QI

Longitud

Piezom

Cota

Presión

étrica

Artef.

17 mca

0,00

0,00

11,00

Pto

V m/s2 Nominal

Tramo

Material

Gasto Max.

3,56

J

T (JxL)

0,18

0,64

Perdida acum.

2,76

3

 QI= (15 + 8 + 15 + 10 + 15) l/min = 63 l/min. (Menos llave de paso y lavadero)  QMP= 30,22 l/min.

111

Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule

 φ= Al alimentar a más de un artefacto el diámetro del tramo será de 19 mm de cobre.  V= (21,221 * QMP) / D2 V= (21,221 * 25,05) / (19,94) 2 V= 1,61 m/s  L (cañería)= (1,41) m. = 1,41 m.  L (Equivalente)= Se realiza una tabla, colocando todos los fittings o piezas especiales que encontramos en el tramo.

Como puede notar, solo se anotan los fittings que existen desde el comienzo del tramo y entre los puntos, evitando incluir en los cálculos las piezas especiales del punto final.

112

Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule

Diámetro

Fitting

Longitud Equivalente

19 mm.

Tee de paso directo

0,29

19 mm.

Válvula de ángulo

1,86

 Al ser tubería de cobre, se ocupará la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para agua fría. J= 676,745 x ((Q1,751/D4,753) J= 676,745 x ((30,221,751/19,944,753) J= 0,18 mca  El cálculo de J x L es sencillo, dando como resultado: 0,64 mca  El cálculo de pérdida acumulada corresponde a la pérdida del tramo (J x L) + la acumulada calculada anteriormente. J

acumulada =

(0,18 + 2,58) = 2,76 mca

 En este caso, el tramo 2 - 3 no tiene cota ni de bajada ni de subida.  La presión disponible en el punto final del tramo 2 - 3, queda determinada por: P.

Disp.

= Pi – (J x L) – Cota

P.

Disp.

= 11,64 - (0,64) - 0

P.

Disp.

= 11,00 mca

113

Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule φ

J por fricción

Cu

19

19,94

1,61

1,42

2,15

Total

30,22

Equivalente

63

Interior

QMP

Cañería

3-4

QI

Longitud

Piezom

Cota

Presión

étrica

Artef.

17 mca

0,00

0,00

10,36

Pto

V m/s2 Nominal

Tramo

Material

Gasto Max.

3,57

J

T (JxL)

0,18

0,64

Perdida acum.

3,01

4

 QI= (15 + 8 + 15 + 10 + 15) l/min = 63 l/min. (Menos llave de paso y lavadero)  QMP= 30,22 l/min.  φ= Al alimentar a más de un artefacto el diámetro del tramo será de 19 mm de cobre.  V= (21,221 * QMP) / D2 V= (21,221 * 30,22) / (19,94) 2 V= 1,61 m/s  L (cañería)= (0,19 + 0,27 + 0,29 + 0,67) m. = 1,42 m.  L (Equivalente)= se realiza una tabla, colocando todos los fittings o piezas especiales que encontramos en el tramo.

114

Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule

Como puede notar, solo se anotan los fittings que existen desde el comienzo del tramo y entre los puntos, evitando incluir en los cálculos las piezas especiales del punto final. Diámetro

Fitting

Longitud Equivalente

19 mm.

4 Tee de paso directo

4 x 0,29 =1,16

19 mm.

Válvula de ángulo

1,86

 Al ser tubería de cobre, se ocupará la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para agua fría. J= 676,745 x ((Q1,751/D4,753) J= 676,745 x ((30,221,751/19,944,753)

115

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J= 0,18 mca  El cálculo de J x L es sencillo, dando como resultado: 0,64 mca  El cálculo de pérdida acumulada corresponde a la pérdida del tramo (J x L) + la acumulada calculada anteriormente. J

acumulada =

(2,76 + 0,64) = 3,40 mca

 En este caso, el tramo 3 - 4 no tiene cota ni de bajada ni de subida.  La presión disponible en el punto final del tramo 3 - 4, queda determinada por: P.

Disp.

= Pi – (J x L) – Cota

P.

Disp.

= 11,00 - (0,64) - 0

P.

Disp.

= 10,36 mca

116

Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule φ

J por fricción

Cu

13

13,84

1,25

1,41

0,76

Total

11,24

Equivalente

15

Interior

QMP

Cañería

4-5

QI

Longitud

Piezom

Cota

Presión

étrica

Artef.

17 mca

0,00

0,61

10,66

Pto

V m/s2 Nominal

Tramo

Material

Gasto Max.

2,17

J

T (JxL)

0,18

0,39

Perdida acum.

3,40

5

 QI= (15) l/min = 15 l/min. (Solo baño lluvia)  QMP= 11,24 l/min.  φ= Al alimentar a sólo un artefacto el diámetro del tramo será de 13 mm de cobre.  V= (21,221 * QMP) / D2 V= (21,221 * 11,24) / (13,84) 2 V= 1,25 m/s  L (cañería)= (0,80 + 0,61) m. = 1,41 m.  L (Equivalente)= Se realiza una tabla, colocando todos los fittings o piezas especiales que encontramos en el tramo.

117

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Como puede notar, solo se anotan los fittings que existen desde el comienzo del tramo entre los puntos, evitando incluir en los cálculos las piezas especiales del punto final. Diámetro

Fitting

Longitud Equivalente

13 mm.

Tee de paso directo

0,20

13 mm.

Codo 90º radio

0,20

13 mm.

Codo 90º radio corto

0,36

 Al ser tubería de cobre, se ocupará la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para agua fría. J= 676,745 x ((Q1,751/D4,753) J= 676,745 x ((11,241,751/13,844,753) J= 0,18 mca  El cálculo de J x L es sencillo, dando como resultado: 0,39 mca

118

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 El cálculo de pérdida acumulada corresponde a la pérdida del tramo (J x L) + la acumulada calculada anteriormente. J

acumulada =

(3,40 + 0,39) = 3,79 mca

 En este caso, el tramo 4 - 5 tiene una subida de 0,61 m. correspondiente al artefacto, como se mencionó en el punto 2.4.3.1 el agua al tener que subir y vencer la fuerza de gravedad, pierde presión, por lo que la cota (0,61), se suma a la pérdida de carga.  La presión disponible en el punto final del tramo 4 - 5, queda determinada por: P.

Disp.

= Pi – (J x L) – Cota

P.

Disp.

= 10,36 - (0,39) - 0,61

P.

Disp.

= 9,36 mca

Nota: Recuerde que este es un ejercicio a modo explicativo, los valores deben incluirse en la tabla, mientras que el desarrollo debe realizarlo aparte. Conclusiones: Como se puede apreciar, la presión disponible en el último artefacto es superior a 4 mca en agua fría, dando como resultado 9,36 mca. Las velocidades de las cañerías no superan los 2,5 m/s, ya que se corrigió oportunamente (en el caso de la red exterior), ni los 2,0 m/s (en el caso de la red interior).

Preguntas en relación al ejercicio. 

Realice el cálculo de agua caliente, y responda, ¿Qué valores ocuparía en el siguiente caso?

119

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Está realizando el tramo 2 - Lp, ¿Qué valor según sea la pieza especial o fitting ocuparía en caso de usar el método de longitud equivalente?, De continuar con el ejercicio, ¿Qué valor ocuparía en el tramo 2 - 3?, ¿Al ya haber ocupado un valor para dicha pieza en el tramo 2 - Lp implica que no pueda ocupar otro valor para el tramo 2 - 3? Pista: Puede seguir el curso del agua según la tabla " Longitudes equivalentes a pérdidas singulares". El desarrollo completo se encuentra en el anexo TAD: Solucionario. 

Puede darse cuenta de que no se realizaron los cálculos de los tramos de los artefactos ¿afecta en algo el resultado final de la presión final del último artefacto?



Compruebe el punto anterior realizando el ejercicio pasando por todos los artefactos.



Si se cambiase las tuberías de Cu a PVC o HDPE, ¿qué valores cambiarían?, ¿Qué valores necesitaríamos para poder realizar los cálculos normalmente?

120

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Ejercicios

En función de lo aprendido, realice completamente todos los cálculos para los siguientes proyectos. R: Sin solución, compare con compañeros. • Ejercicio 1

121

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• Ejercicio 2

122

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123

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• Ejercicio 3

124

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• Ejercicio 4

• Ejercicio 5 De haber realizado los trazados e isométricos de su hogar (de forma estimativa o con el plano de su hogar), realice los cálculos de pérdida de carga en tuberías. Consejo: En caso de querer realizar más proyectos, entre a www.mercadopublico.cl y en la búsqueda de proyectos utilice palabras claves como "viviendas", "sede sociales", "agua potable", "agua potable domiciliaria", "casas", "ampliaciones", y términos por el estilo. Con la planta de arquitectura debería poder realizarlos sin problemas.

125

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4

SECCIÓN IV: Materiales y costos.

En la parte domiciliaria, el Reglamento de Instalaciones Domiciliarias de Agua Potable y Alcantarillado (RIDAA), aprobado por D.S. MOP N°50/02, establece en su artículo 6° que los materiales, componentes, artefactos, equipos y sistemas utilizados en las instalaciones domiciliarias de los inmuebles, deberán cumplir con las normas chilenas oficiales vigentes al respecto o a falta de ellas, con las especificaciones técnicas que fije la Superintendencia por resolución fundada. La Superintendencia para estos efectos mantendrá un listado autorizado de materiales y componentes que se puedan utilizar en instalaciones domiciliarias de agua potable y alcantarillado (www.siss.cl). Entre los principales materiales utilizados en las instalaciones domiciliarias de agua potable tenemos.

4.1

Cobre (N Ch. 951/1 - N Ch. 396 - N Ch. 2674).

El cobre tiene una característica única entre los materiales utilizados para el transporte de agua potable: sus propiedades higiénicas pueden combatir e inhibir el crecimiento de bacterias. Esto ayuda a mantener el agua limpia y sana. Varias investigaciones han demostrado el beneficio del cobre y algunos hospitales han decidido instalar cañerías de cobre para su sistema de tuberías de agua para proteger la salud de sus pacientes. Además, el tubo de cobre puede liberar únicamente los iones de cobre en el agua que son necesarios para el metabolismo del cuerpo: el agua que bebemos y usamos no irá a contener aditivos, pigmentos, compuestos orgánicos volátiles u otros compuestos sintéticos.

126

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Entre las principales características están:  Alta resistencia: Puede soportar extremos altos y bajos de temperatura y presión y puede ser expuesto a los rayos UV, temperatura y oxígeno de ambientes abiertos.  Versátil: El tubo de cobre se utiliza en diversos servicios: agua potable, calefacción, gas, gases medicinales, sistemas de energía solar, extintores de incendios, sistemas de aire acondicionado. Él cumple con los requisitos de seguridad en una amplia gama de temperaturas y presiones sin paralelo.  Economía de energía: Gracias a su excelente conductividad térmica, el cobre es el mejor material para el intercambio de calor (o fluidos fríos).  Higiénico: Los tubos de cobre son materiales excelentes en el combate a la proliferación de gérmenes y bacterias.  Reciclable: En los casos de demolición o renovación, los tubos de cobre pueden ser 100% reciclados sin pérdida de rendimiento.  Saludable: El tubo está hecho de 99,90% de cobre y la composición no cambia con el tiempo; sin aditivos, compuestos orgánicos volátiles o pigmentos en el interior.  Atractivo: Los tubos de cobre se pueden montar en el exterior de una pared y, gracias a su bella apariencia pueden ser explotados para realizar instalaciones a la vista en paredes.  Versátil: Tubos de cobre y sus accesorios cumplen con los estándares internacionales. Están disponibles en todos los mercados y los componentes de un sistema de cañerías se pueden cambiar, independientemente del productor.

127

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En el rubro de la construcción, se hablan de tres tipos de tuberías de cobre, estas son: 4.1.1 Tubería Tipo L

La tubería de cobre tipo “L” se utiliza en sistemas para la conducción de gas LP y natural, agua fría, agua caliente y sistemas contra incendios. La identificación de esta tubería se realiza con grabado bajo relieve y tinta azul a lo largo del tubo. Es un tipo de tubería para usarse en instalaciones de fluidos a presión en condiciones más severas de servicio y seguridad que la tipo “M”. Por duración, en los ramales principales o columnas de agua caliente, se recomienda emplear tubería de cobre tipo “L” de mayor espesor que la tipo “M” dando mayor margen al desgaste por el rozamiento del agua, que es favorecido por la temperatura del fluido. Para instalaciones, en edificios y/o construcciones donde se requiera mayor presión de trabajo es recomendable la tubería tipo “L”.

4.1.2 Tubería tipo K

La tubería tipo “K” se utiliza en sistemas para la conducción de gas LP y natural, aire comprimido, así como líneas hidráulicas. La identificación de esta tubería se realiza con grabado bajo relieve y tinta verde a lo largo del tubo. Por sus características se recomienda usar en instalaciones de tipo industrial, conduciendo líquidos y gases en condiciones más severas de presión y temperatura que los tipos M y L.

128

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4.1.3 Tubería tipo M

La tubería de cobre tipo “M” se utiliza en instalaciones hidráulicas para la conducción de agua fría y caliente en casa habitación, edificios y naves industriales, donde no se exceda de las presiones de trabajo a las que fue diseñada, así como, de las velocidades del fluido de 3 m/seg. La identificación de esta tubería se utiliza con grabado bajo relieve a tinta roja a lo largo del tubo.

4.2

Costos tuberías de cobre

De manera resumida, y para que el estudiante tenga una noción, se presenta una tabla con costos de algunos elementos de cobre.

DESCRIPCION CAÑERIA COBRE TIPO M 1" CAÑERIA COBRE TIPO M 3/4" CAÑERIA COBRE TIPO M 1/2" CAÑERIA COBRE TIPO L 1" CAÑERIA COBRE TIPO L 3/4" CAÑERIA COBRE TIPO L 1/2" TEE 1" x 1" x 1/2" TEE 1" x 3/4" x 1/2" CODOS 1" CODOS 1/2" CODO 3/4"X1/2" LLAVES DE PASO 1/2"

UNIDAD Mt

PRECIO UNITARIO $ 4.765

Mt

$ 3.026

Mt Mt

$ 1.903 $ 5.765

Mt

$ 3.787

Mt Mt Mt C/U C/U C/U C/U

$ 2.787 $ 1.596 $ 1.383 $ 665 $ 121 $ 350 $ 1.500

Tabla 14: Precios unitarios elementos de cobre. Fuente: Catálogo Easy y Sodimac año 2016.

129

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4.3

PVC o Policloruro de vinilo (N Ch. 399 - N Ch. 1721).

La denominación de tuberías PVC proviene del policloruro de vinilo, que es un polímero termoplástico. “Termoplástico” implica que a temperatura ambiente los materiales presentan características más rígidas que cuando la temperatura es aumentada. El tipo de PVC utilizado principalmente en instalaciones domiciliarias es el PVC rígido. El PVC rígido se obtiene por la fusión y moldeo a temperatura adecuada de policloruro de vinilo con aditivos excepto plastificantes. Se obtiene un material que es resistente al impacto y estabilizado frente a la acción de la luz solar y efectos de la intemperie. Entre las principales aplicaciones están:  Instalaciones domiciliarias de agua potable – red interior – Tuberías para redes de agua fría.  Instalaciones domiciliarias de agua potable – red interior – Accesorios para tuberías.  Instalaciones domiciliarias de agua potable – sistema de impulsión – Planta elevadora de agua potable.

4.3.1 Conexión soldable.

Los tubos de PVC rígido para instalaciones hidráulicas en presión, son producidos en color celeste, de acuerdo a la norma N Ch. 399 y en diámetros de 20 a 50 mm, con uniones soldables. Son los indicados para instalaciones embutidas permanentes. 130

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4.3.2 Conexión roscable.

Conjunto de accesorios fabricados a partir de tuberías “clase 10”. Todas las conexiones presentan unión con goma anger, utilizados en redes de distribución de agua potable o riego.

4.3.3 Características cuantitativas y/o cualitativas.

Principales características técnicas para conexiones soldables y roscables:  Bajo módulo de elasticidad.  Elevada resistencia química.  Baja rugosidad hidráulica, lo que se traduce en menores pérdidas de carga.  Elevada resistencia mecánica.

4.4

Costos tuberías de cobre

De manera resumida, y para que el estudiante tenga una noción, se presenta una tabla con costos de algunos elementos de PVC.

131

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DESCRIPCION PVC CLASE 10 25 mm PVC CLASE 16 20 mm PVC 32 mm PVC 50 mm Codo PVC-P 90° de 32 x 32 mm Cementar 25 mm 45° Codo PVC presión Tee PVC presión 20 x 20 x 20 mm. 1/2" 90° Curva PVC presión Copla PVC presión 20 x 20 mm Cementar Tee PVC presión 32 x 32 x 32 mm. Cementar

UNIDAD Mt Mt Mt Mt

PRECIO UNITARIO $ 263 $ 190 $664 $ 1690

C/U C/U

$ 234 $ 186

C/U C/U

$ 122 $ 890

C/U

$ 58

C/U

$ 169

Tabla 15: Precios unitarios elementos de PVC. Fuente: Catálogo Easy y Sodimac año 2016.

4.5

HDPE - Polietileno de alta densidad (N Ch. 398/1.Of2004)

El polietileno de alta densidad (HDPE) es un material que se utiliza hoy también en el sector de la construcción. Básicamente, se aplica para la ejecución de redes de agua potable (fría y caliente) y gas, tanto en la distribución a nivel de urbanización como en redes interiores de casas y edificios. El HDPE en vivienda se utiliza principalmente para la canalización de fluidos. Donde más se observa, actualmente, es en las redes de distribución de agua potable, en reemplazo de las cañerías de cobre cuyo valor ha subido en los últimos años por el precio del metal. 4.5.1 Principales características

La tubería de HDPE para conducción de agua potable se fabrica con compuesto de polietileno de alta densidad, el cual puede ser PE-80 o PE-100 según la solicitud del cliente. La tubería se proporciona en color negro con cuatro franjas azules 132

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coextruidas, según norma N Ch. 398/1.Of 2004. Además, se puede proveer en diámetro exterior desde 90 a 250 mm y en las siguientes presiones nominales de trabajo: PN6-PN8-PN10-PN12,5-PN16 según la norma N Ch. 397. Of 77 y la norma ISO 4427:2007. La presentación es en rollos de 50, 100 y 150 mts. y tiras de 6 y 12 mts., todo esto según en diámetro de la tubería. Las tuberías están fabricadas con polietileno de alta densidad (HDPE), negro de humo como pigmento y agente ultravioleta, para lograr una mayor resistencia a los rayos UV. El polietileno de alta densidad es un material termoplástico, que presenta las siguientes características generales:  Resistente a las bajas temperaturas.  Alta resistencia a la tensión; compresión, tracción.  Baja densidad en comparación con metales u otros materiales.  Impermeable, inerte (al contenido), baja reactividad; No tóxico.  El HDPE PE-100 en comparación con el HDPE PE-80 presenta una mayor tensión de diseño en kg/cm2.

4.6

Costos tuberías de HDPE.

De manera resumida, y para que el estudiante tenga una noción, se presenta una tabla con costos de algunos elementos de HDPE.

:

133

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DESCRIPCION TUBERÍA HDPE 20 mm TUBERÍA HDPE 25 mm TUBERÍA HDPE 32 mm TUBERÍA HDPE 40 mm TUBERÍA HDPE 50 mm TUBERÍA HDPE 63 mm CODO 90° COMPRESIÓN HDPE 20 MM x 20 MM TEE COMPRESIÓN HDPE 25 x 25 x 25 CODO 90° TERMOFUSIÓN HDPE PE100 PN10 63 mm CODO 90° ELECTROFUSION HDPE PE100 PN16 20 mm COPLA COMPRESIÓN HDPE 25 mm TERMINAL HE COMPRESIÓN HDPE 20 x 1/2"

UNIDAD Mt Mt Mt Mt Mt Mt

PRECIO UNITARIO $ 824 $ 1.067 $ 1.600 $ 2.133 $ 3.247 $ 5.137

Mt

$ 1.586

Mt

$ 2.964

C/U

$ 5.189

C/U

$ 7.509

C/U

$ 1.942

C/U

$ 991

Tabla 16: Precios unitarios elementos de HDPE: Fuente: Catálogo Easy y Sodimac año 2016.

Preguntas

• ¿Existe algún material o elementos que la Superintendencia de Servicios Sanitarios (SISS) tenga prohibido para el diseño de instalaciones domiciliarias de agua potable?

134

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5

5.1

SECCIÓN V: Representación gráfica de un proyecto de agua potable.

Procedimiento para la ejecución de las Instalaciones Domiciliarias de Agua Potable.

La tramitación administrativa correspondiente al proyecto y construcción de las Instalaciones Domiciliarias de Agua Potable y Alcantarillado (IDAA), contempla las siguientes etapas: • Otorgamiento de la Factibilidad de servicios. • Presentación del proyecto. • De la iniciación de obras. • Autorización de Conexión y Empalme. • Instalaciones de Agua Potable y de alcantarillado de aguas servidas. • Recepción de las instalaciones.

5.1.1 Otorgamiento de la Factibilidad de servicios sanitarios.

Previo a la elaboración de un proyecto de instalación domiciliaria y/o de red pública, el peticionario deberá solicitar el Certificado de Factibilidad de dación de servicio de agua potable o de alcantarillado, según corresponda. Si el prestador no pudiere otorgar el servicio de manera inmediata por no disponer de la infraestructura necesaria, en la factibilidad deberá identificar las obras que requiere 135

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y el mínimo plazo técnicamente necesario para su construcción y puesta en servicio y los demás antecedentes pertinentes, según el artículo 33 de la ley General de Servicios Sanitarios. Para el otorgamiento de la factibilidad de dación de servicios sanitarios, el peticionario deberá entregar la siguiente información: 1. Antecedentes del propietario:  Nombre  Domicilio  Teléfono o fax  Correo electrónico  RUT  Firma 2. Antecedentes del proyectista:  Nombre  Domicilio  Teléfono o fax  Correo electrónico  RUT  Firma

136

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3. Antecedentes del inmueble:  Calle y número.  Población, comuna y ciudad.  Croquis de ubicación.  Datos del arranque y de la unión domiciliaria, en caso de existir.  Datos de la fuente propia, en caso de existir.  Terreno bajo cota de rasante o de solera, en caso de existir. 4. Datos del proyecto:  Tipo y destino de la obra.  Nº de edificaciones.  Nº de pisos.  Consumos estimados de agua potable en m3/día.  Caudal de aguas servidas (UEH) y volumen máximo de descarga (m3/mes).  Consumo estimado en m3/día para conexión provisional en caso de ser necesario. En caso de proyectos que cuenten con un sistema particular de abastecimiento de agua potable o disposición de aguas servidas, deberá adjuntarse una descripción general con indicación de la capacidad de esos sistemas en m3/día.

137

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5.2

Presentación del Proyecto

La presentación y contenido del proyecto de Instalaciones Domiciliarias deberá cumplir con lo siguiente: 1. La

Memoria

y

Especificaciones

Técnicas

deberán

presentarse

mecanografiados en papel y en forma adicional en archivos magnéticos, cuando hayan sido confeccionados en dicho medio. 2. Los Planos deberán cumplir con las siguientes pautas:  El tamaño de los planos estará comprendido entre los formatos A-3 y A-0, conforme a las Normas N Ch. 13 y 494. Las escalas se seleccionarán entre las siguientes: -

Planos de conjuntos o loteos: 1:100; 1:200; 1:250, 1:500 y 1:1000

-

Planos de la propiedad, plantas de pisos: 1:50; 1:100; 1:200; 1:250; 1:500

-

Planos de detalles y cortes: 1:1; 1:5; 1:10; 1:20; 1:25 ó 1:50

En general se usará la escala 1:100 para plantas de pisos. Cuando ésta no sea adecuada, se recurrirá a la más conveniente de las indicadas, de modo de obtener una buena presentación y máxima claridad en la interpretación de los planos.  Para su confección se empleará poliéster translúcido con tinta indeleble negra. Deberá presentarse en forma que puedan plegarse en formatos de 210 mm. 138

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de ancho por 297 mm. de alto con una tolerancia de ± 10 mm. Adicionalmente se presentarán en archivos magnéticos, cuando hayan sido confeccionados en por dicho medio.  La carátula deberá ir ubicada en la esquina inferior derecha, debiendo plegarse el plano de manera que ésta quede siempre ubicada en primer plano, tanto en los proyectos de agua potable como en los de alcantarillado. El detalle será el establecido en el Anexo RO 3: Carátula. 5.3

Contenido del Proyecto.

Los proyectos deberán contener memoria, planos y especificaciones técnicas como documentos independientes. Sin embargo, en aquellos que correspondan a viviendas hasta de dos pisos, con 75 UEH o menos y diámetro máximo de arranque y medidor de agua potable de 25 mm. y que no incluyan obras complementarias, tales como estanques, sistema de elevación u otros, se podrá establecer en el plano la memoria y especificaciones técnicas mínimas. Los proyectos no contemplados en esta excepción se califican como proyectos de envergadura. Se entenderá por Memoria, la exposición de los antecedentes, recursos, requerimientos, métodos de estudio y cálculo de las soluciones propuestas, la que deberá contener las bases técnicas que correspondan para el diseño de los proyectos de conformidad a lo establecido en este Reglamento: 1. Proyectos de agua potable:  Número estimado de usuarios  Dotaciones consideradas. 

Materiales utilizados. 139

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 Cálculo de gastos instalados, probable y consumo máximo diario.  Cálculo de presiones.  Cálculo del medidor.  Cálculo y características de obras y equipos especiales.  Cálculo del consumo del período de punta  Bases técnicas del sistema de riego, si lo hubiera. Los Planos, son la expresión gráfica del proyecto y su contenido determina la geometría completa de la obra. Junto con las especificaciones técnicas deben definir todos

los

requisitos

necesarios

para

la

construcción,

los

que

constarán

esencialmente de lo siguiente: • Plano de ubicación de la propiedad con sus dimensiones, referida a puntos de referencia (PR), fácilmente identificable, indicando el norte. • Planta de cada piso con indicación de cotas referidas al punto de la solera ubicado sobre la unión domiciliaria de alcantarillado (CS) a otro adecuado. • Ubicación y protección del medidor. • Si se precisa describir más detalladamente parte de las instalaciones domiciliarias de agua potable y alcantarillado (IDAA) se utilizarán cortes de detalle a escala adecuada. • Cuando sea necesario en los proyectos de envergadura deberá incluirse un esquema isométrico. • Las instalaciones de agua potable y alcantarillado deberán ir en planos separados. 140

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• Los proyectos de las instalaciones de agua fría y caliente podrán ir en un mismo plano, pero en plantas separadas. Las Especificaciones Técnicas representarán la expresión escrita de las condiciones del proyecto. Tendrán por objeto impartir las instrucciones técnicas sobre los procedimientos constructivos, los materiales que se emplearán, las tolerancias y pruebas que deberán cumplirse.

141