DISEÑO DE REDES HIDROSANITARIAS

GENERALIDADES

El proyecto consta de 4 bloques de construcción los mismos que tienen los siguientes usos:

Bloque 1, EDIFICIO DE HABITACIONES.- Consta de 2 niveles, con 16 habitaciones unipersonales cada uno.

Bloque 2, EDIFICIO DE HABITACIONES.- Consta de 2 niveles con 16 habitaciones unipersonales cada uno.

Bloque 3 ,EDIFICIO DE SERVICIOS.- Consta de 2 niveles, destinados para comedores y lavanderías

Bloque 4, EDIFICIO ADMINISTRATIVO.- Consta de 2 niveles, destinados para oficinas y salas de reuniones.

OBJETIVOS

Diseñar el Tanque Cisterna para el abastecimiento continuo de agua potable del proyecto.

Calcular el Tanque Hidroneumático y la Bomba para garantizar la suficiente presión de trabajo en todos los puntos de la red.

Realizar el cálculo y diseño del circuito principal de distribución de agua potable. Realizar el cálculo de diámetros para tuberías de la red de recolección y descarga de

aguas servidas. Realizar el cálculo de diámetros para tuberías de la red de recolección y descarga de

aguas lluvias.

PARTES DEL PROYECTO

Sistema de abastecimiento de agua potable

Se entenderá como sistema de abastecimiento de agua potable el conjunto de operaciones que deberá efectuar el constructor para colocar, conectar, fijar y probar en los sitios y bajo los lineamientos y niveles señalados en el proyecto, las tuberías, accesorios, piezas especiales, válvulas, así como equipos que en conjunto servirán para conducir el agua potable desde la acometida hasta los diferentes servicios.

Sistema de evacuación de aguas servidas y aguas lluvias

Este sistema que se refiere a la red interna de alcantarillado se entenderá como el conjunto de operaciones que deberá efectuar el constructor para colocar, conectar y probar satisfactoriamente las tuberías, cajas de revisión, sumideros y demás dispositivos necesarios que conducirán las aguas servidas y lluvias al sitio final de disposición.

SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

Partes del sistema

El sistema está constituido de:

- Acometida - Cisterna- Conjunto bomba-tanque hidroneumática- Red de distribución

Reserva, bombeo y tanque hidroneumático

Con el fin de tener suficiente presión de servicio en los aparatos sanitarios, se asegura una presión mínima en 10 m de columna de agua en todos los aparatos sanitarios de la red.

Se ha previsto la construcción de una cisterna para tener suficiente reserva de agua potable, para cubrir por lo menos la demanda de un día.

El volumen de reserva se ha calculado de acuerdo a los siguientes parámetros y considerando el consumo de un día:

COMEDOR= 40 lts/m2OFICINAS= 6 lts/m2HABITACIONES= 250 lts/habLAVADORAS= 1000 lts/lavSALAS DE REUNIONES= 5 lts/persona

NIVELES USO

AREA /      USUARIO /

DOTACION

UNIDADVOLUMEN

COMENSAL (lts)

           

PRIMEROS NIVELES, DE LOS 4 BLOQUES DE

CONSTRUCCION

COMEDOR 216.84 40 lts/m2 8673.6OFICINAS 138.23 6 lts/m2 829.38

HABITACIONES 32.00 250 lts/hab 8000LAVADORAS 4.00 1000 lts/lav 4000

SALA DE REUNIONES 50.00 5

lts/persona 250

           

SEGUNDOS NIVELES, DE LOS 4 BLOQUES DE

CONSTRUCCION

COMEDOR 220.66 40 lts/m2 8826.4OFICINAS 109.48 6 lts/m2 656.88

HABITACIONES 32 250 lts/hab 8000LAVADORAS 4 1000 lts/lav 4000

SALA DE REUNIONES 50 5

lts/persona 250

Por consiguiente el volumen útil total de la cisterna será de 43.49 m3 , se recomiendan las siguientes dimensiones para la misma:

CONSUMO MEDIO DIARIO= 43.49 m3  DIAS DE RESERVA= 1.00 dia  

VOLUMEN DE CISTERNA= 43.49 m3  

         MEDIDAS RECOMENDADAS      

         A= 4.70 m    B= 4.70 m    H= 2 m    

         

La cisterna se ubicará en el lugar que arquitectónicamente se ha previsto, además se deberá garantizar que las pérdidas de carga en la tubería de conexión cisterna-bomba sean mínimas.

Acometida

Para llenar la cisterna en un periodo razonable de 6 horas es necesario que la acometida permita un caudal de 2.013 lts/seg, y si se prevé una velocidad en la tubería igual o menor de 1 m/s será necesaria una acometida de 2 1/2 pulg (63.5mm).

TIEMPO DE LLENADO(T)= 6 horasCONSUMO MEDIO DIARIO(CMD)=

43486.26 lts

CAUDAL NECESARIO(Q)= 2.013lts/seg

LONGITUD DE LA TUBERIA(L)= 93 mDIAMETRO(D)=   2.5 pulg      63.5 mmVELOCIDAD(V)=   0.55 m/s

PERDIDAS DE CARGA UNITARIA(J)= 0.0093 mPERDIDAS DE CARGA TOTALES= 0.8649 m

La alimentación desde el punto de toma a la cisterna será con tubería de PVC roscable de 63.5 mm (2.5 pulgada). La entrada a la cisterna estará provista de válvula flotadora de cierre automático y válvula de compuerta.

Descripción del sistema

SISTEMA DE BOMBEO Y TANQUE HIDRONEUMÁTICO

El sistema de bombeo y tanque hidroneumático se ubicarán sobre la cisterna y constará de una bomba, las mismas que funcionarán de acuerdo con los requerimientos del sistema, los mismos que serán controlados con un tanque hidroneumático.

La potencia de las bombas ha sido calculada en base al caudal simultáneo de funcionamiento de los aparatos y a la presión máxima de servicio.

La relación de presiones entre la máxima y mínima es:

PRESION DE CONEXIÓN(Pa)= 35.381 mPRESION DE DESCONEXIÓN(Pb)= 45.381 m

Siendo Presión Mínima o de Conexión (Pa) la presión necesaria para que el sistema pueda abastecer satisfactoriamente el aparato sanitario localizado en la posición más desfavorable (más alto y más lejano). Presión Máxima o de Desconexión (Pb) es la presión a la cual se desconecta la bomba.

El volumen del tanque hidroneumático ha sido calculado en base a la ley isotrópica simplificada.

PROCESO DE CÁLCULO

CAUDAL INSTANTANEO(CI)= 3086.00 lts/minCAUDAL MAXIMO PROBABLE(Qa)= 443.60 lts/min    7.39 lts/seg

CARGA DINAMICA DE BOMBEO(Hbomba)= 30.00 m

La Altura H(bomba) de obtiene de la simulación realizada en el programa WATERCAD.

CALCULO DE PRESIÓN DE CONEXIÓN (Pa)      ALTURA(Hgeom)= 5 m  PERDIDAS(Hbomba)= 17.722 m  SEGURIDAD(Hseg) 10.00 mPRESION DE CONEXIÓN(Pa)= 35.381 mPRESION DE DESCONEXIÓN(Pb)= 45.381 mCAUDAL DE DESCONEXIÓN(Qb)= 1.85 lts/segCAUDAL MEDIO(Qm)=   4.62 lts/seg

CALCULO DE POTENCIA DE LA BOMBA(PB)      CAUDAL (Qa)= 7.39 lts/seg  ALTURA (Pb)= 45.381 m  EFICIENCIA(E)= 70 %POTENCIA DE LA BOMBA(PB)= 4.79 HP

CALCULO DE VOLUMEN DE REGULACIÓN (Vr)      CAUDAL MEDIO(Qm)= 4.62 lts/seg  PERIODO (T)= 1.2 (Tablas)VOLUMEN DE REGULACIÓN(Vr)= 83.18 lts

CALCULO DEL VOLUMEN TOTAL DE BOMBEO(Vt)      VOLUMEN DE REG(Vr)= 83.18 lts  P CONEXIÓN(Pa)= 3.425 atm  P DESCONEXIÓN(Pb)= 3.393 atmVOLUMEN TOTAL DE BOMBEO(Vt)= 463.37 lts    122.59 gal

RED DE ABASTECIMIENTO

La red de abastecimiento será diseñada como una red cerrada, esto para garantizar una mejor distribución de presiones y velocidades. Para esto se procederá a diseñar un anillo cerrado, el mismo que se halla abastecido por el conjunto Cisterna-Bomba-Tanque Hidroneumático.En los puntos señalados como derivaciones se instalarán las tomas de agua para los respectivos servicios, además serán instaladas válvulas en los sitios necesarios.

Distribuidores

Son tuberías horizontales (distribuidores) que partiendo del tanque hidroneumático conducen el agua a las derivaciones. La red de distribuidores está diseñada como una red

cerrada, está conformada por tuberías de diferentes diámetros las mismas que están distribuidas de la siguiente manera:

NOMBRE

TRAMO

LONGITUD

NODO

INICIO

NODO

FINAL

DIAMETRO

MATERIAL

C HAZEN

-WILIA

MS

CAUDAL

VELOCIDAD PENDIEN

TE ENERGIA

(m) (pulg)(lts/seg) (m/s)

P-1 4,13 J-1 J-2 2,5 PVC 130,0 10,30 3,25 0,184P-2 7,59 J-2 J-3 2,5 PVC 130,0 9,18 2,90 0,149P-3 7,58 J-3 J-4 2,5 PVC 130,0 7,68 2,43 0,107P-4 7,59 J-4 J-5 2,5 PVC 130,0 6,56 2,07 0,080P-5 7,54 J-5 J-6 2,5 PVC 130,0 5,66 1,79 0,061P-6 15,38 J-6 J-7 2,5 PVC 130,0 5,06 1,60 0,049P-7 5,01 J-7 J-8 2,5 PVC 130,0 4,66 1,47 0,042P-8 9,73 J-8 J-9 2,5 PVC 130,0 3,96 1,25 0,031P-9 3,64 J-9 J-10 2,0 PVC 130,0 3,26 1,61 0,065P-11 7,22 J-11 J-12 2,0 PVC 130,0 1,88 0,93 0,023P-12 6,09 J-12 J-13 2,0 PVC 130,0 0,98 0,48 0,007P-13 1,57 J-13 J-14 2,0 PVC 130,0 0,98 0,48 0,007P-14 0,98 J-14 J-15 2,0 PVC 130,0 0,98 0,48 0,007P-15 2,32 J-15 J-16 2,0 PVC 130,0 -0,52 0,26 0,002P-16 10,57 J-16 J-17 2,0 PVC 130,0 -0,52 0,26 0,002P-17 8,49 J-17 J-18 2,0 PVC 130,0 -2,12 1,05 0,029P-18 4,78 J-18 J-19 2,0 PVC 130,0 -2,72 1,34 0,046P-19 1,38 J-19 J-20 2,0 PVC 130,0 -2,72 1,34 0,046P-20 0,42 J-20 J-21 2,0 PVC 130,0 -2,72 1,34 0,046P-21 7,54 J-21 J-22 2,0 PVC 130,0 -3,62 1,79 0,079P-22 7,64 J-22 J-23 2,0 PVC 130,0 -4,74 2,34 0,130P-23 7,54 J-23 J-24 2,5 PVC 130,0 -6,24 1,97 0,073P-24 2,88 J-24 J-25 2,5 PVC 130,0 -7,36 2,32 0,099P-25 6,64 J-25 J-26 2,5 PVC 130,0 -7,36 2,32 0,099P-26 3,97 J-26 J-27 2,5 PVC 130,0 -7,36 2,32 0,099P-29 7,56 J-29 J-30 2,5 PVC 130,0 -9,46 2,99 0,157P-30 3,48 J-30 J-31 2,5 PVC 130,0 -10,36 3,27 0,186P-31 8,44 J-31 J-1 2,5 PVC 130,0 -10,36 3,27 0,186INI 2 1,41 J-33 J-1 4,0 PVC 130,0 20,66 2,55 0,068INI 1 2,39 R-1 J-33 4,0 PVC 130,0 20,66 2,55 0,068P-27 5,96 J-27 J-28 2,5 PVC 130,0 -8,26 2,61 0,122P-28 0,74 J-28 J-29 2,5 PVC 130,0 -8,86 2,80 0,139B1-3 1,54 J-2 B1-3 2,0 PVC 130,0 1,12 0,55 0,009B1-4 1,22 J-3 B1-4 2,0 PVC 130,0 1,50 0,74 0,015B1-5 1,16 J-4 B1-5 2,0 PVC 130,0 1,12 0,55 0,009

B1-6 1,06 J-5 B1-6 2,0 PVC 130,0 0,90 0,44 0,006B4-2 1,54 J-8 B4-2 2,0 PVC 130,0 0,70 0,35 0,004B3-1 1,71 J-11 B3-1 2,0 PVC 130,0 1,38 0,68 0,013B3-2 1,92 J-12 B3-2 2,0 PVC 130,0 0,90 0,44 0,006B3-3 1,92 J-15 B3-3 2,0 PVC 130,0 1,50 0,74 0,015B3-4 2,07 J-17 B3-4 2,0 PVC 130,0 1,60 0,79 0,017B2-2 1,72 J-21 B2-2 2,0 PVC 130,0 0,90 0,44 0,006B2-3 1,85 J-22 B2-3 2,0 PVC 130,0 1,12 0,55 0,009B2-4 2,75 J-23 B2-4 2,0 PVC 130,0 1,50 0,74 0,015B2-5 1,55 J-24 B2-5 2,0 PVC 130,0 1,12 0,55 0,009B2-6 1,93 J-27 B2-6 2,0 PVC 130,0 0,90 0,44 0,006B1-2 1,51 J-30 B1-2 2,0 PVC 130,0 0,90 0,44 0,006B1-1 1,23 J-29 B1-1 2,0 PVC 130,0 0,60 0,30 0,003B1-7 1,21 J-6 B1-7 2,0 PVC 130,0 0,60 0,30 0,003B4-1 0,76 J-7 B4-1 2,0 PVC 130,0 0,40 0,20 0,001B4-3 1,16 J-9 B4-3 2,0 PVC 130,0 0,70 0,35 0,004B2-1 1,20 J-18 B2-1 2,0 PVC 130,0 0,60 0,30 0,003B2-7 1,43 J-28 B2-7 2,0 PVC 130,0 0,60 0,30 0,003P-61 10,88 J-11 J-59 2,0 PVC 130,0 -3,26 1,61 0,065P-62 31,88 J-59 J-10 2,0 PVC 130,0 -3,26 1,61 0,065

Derivaciones:

Son tuberías que conducen el agua a cada aparato sanitario, para este caso se conectaron directamente desde el distribuidor principal hasta los aparatos sanitarios respectivos.

Son de diámetro pequeño de entre 1/2 pulg. (12,7 mm) y 1 pulg (25,4 mm).

Normas de cálculo

Para el cálculo de caudales en cada una de las tuberías, se ha considerado el uso simultáneo de aparatos sanitarios, cuyo factor de simultaneidad se ha determinado en base a los siguientes argumentos:

- Simultaneidad de servicio en función de la frecuencia de uso- Velocidad en las tuberías que no exceda de 3 m/s

Los caudales unitarios utilizados son:

APARATO SANITARIO

CODIGO

CAUDAL UNITARIO

    (lts/seg)INODORO I 0.1

LAVAMANOS LV 0.1DUCHA D 0.1

URINARIOS U 0.1LAVADORAS LA 0.2LAVAPLATO

S LP 0.3

El factor de simultaneidad depende del tipo y del número de aparatos sanitarios, se obtiene de tablas.

Pérdidas de carga

Las pérdidas de carga que se han calculado son de dos tipos:

- Pérdidas por rozamiento en las tuberías- Pérdidas locales en los diferentes accesorios

Con estas consideraciones se calculó las perdidas en el ramal de derivación más desfavorable, y se le sumó una presión mínima de funcionamiento de 10 m H2O, por lo que la presión mínima necesaria en los puntos de derivación es de 21.26 m H2O.

PERDIDAS EN EL RAMAL MAS DESFAVORABLE= 11.26 m H2O

PRESION MINIMA REQUERIDA EN APARATO MAS DESFAVORABLE=

10.00 m H2O

PRESION MINIMA REQUERIDA EN LAS DERIVACIONES=

21.26 m H2O

PRESION MÁXIMA DE DISEÑO PARA LAS DERIVACIONES=

50.00 m H2O

Presión de conexión (Pa)= 35.381 mAltura Geometrica mas desfavorable(Hgeom)= 5 mPresion minima de seguridad(Pmin)= 10 mPresion Disponible(Pd)= 20.381 mPerdidas totales en tramo mas desfavorable(Hft)= 17.722 m       

Presion Disponible >Perdidas totales en tramo mas desfavorable

Velocidad

Atendiendo a razones de orden económico y funcionamiento hidráulico eficiente, exento de vibraciones y ruidos, la velocidad no excederá de 3 m/s.

Material de las tuberías

Para las instalaciones en su totalidad se utilizará tubería de PVC reforzado tipo roscable de fusión.

Válvulas

Todas las válvulas para interrumpir el servicio serán del tipo compuerta.

Procedimiento de cálculo

Para el cálculo de pérdidas de carga, velocidad y diámetros se utilizó el programa computacional WaterCAD V8, XM Edition, por lo que se debe mencionar el procedimiento seguido para la simulación computacional de la red.

Primeramente se realizó un trazado de las tuberías, y ubicación del conjunto Cisterna-Bomba-Tanque hidroneumático, utilizando los planos recibidos.

Se ubicó los puntos de toma para las derivaciones. Se calculó las demandas de caudal en cada uno de los puntos de derivación. Se ingresó el sistema en el programa WaterCAD V8, con los diámetros iniciales,

con el trazado geométrico, con la ubicación de los puntos de derivación y con las demandas de cada una de las derivaciones, además se asumió una altura geométrica de 100 m para toda la red, excepto para el Objeto Reservorio cuya altura es la que se debe variar hasta obtener presiones, velocidades y diámetros que satisfagan las hipótesis de diseño.

Los parámetros hidráulicos calculados con el programa se detallan en el anexo de cálculos

RED DE DISTRIBUCIÓNUBICACIÓN DE NUDOS Y DERIVACIONESPARA PROGRAMA WATER CAD

SISTEMA DE EVACUACIÓN DE AGUAS SERVIDAS

Para el cálculo se asumió que el edificio es una construcción de Clase 2, cuya definición dice “Edificaciones de uso semipúblico, oficinas,y edificaciones análogas”

El sistema se halla constituido de ramales o derivaciones, columnas y colectores.

Ramales o Derivaciones:

Son las tuberías de menor diámetro que se conectan directamente a los aparatos sanitarios.

Para el cálculo se ha tomado como base la Unidad de Descarga que equivale a un caudal de 28 litros/minuto.

APARATO SANITARIO

UNIDAD DE

DESAGUE

DIAMETRO MINIMO

(mm)

INODOROS 5 110LAVAMANO

S 2 50DUCHAS 3 50

LAVAPLATOS 8 75

LAVADORAS 3 50URINARIOS 2 50

Todas las derivaciones provenientes de un inodoro tendrán diámetro de 110 mm; las derivaciones provenientes de lavaplatos tendrán diámetro de 75 mm y las derivaciones del resto de aparatos tendrán diámetro de 50 mm, excepto en el caso de que converjan varios aparatos, cuyos diámetros se hallan especificados en los diámetros respectivos.

La pendiente será del 1 %.

Todos los sumideros de piso estarán provistos de su respectivo sifón (cierre hidráulico) y rejilla.

Derivaciones del colector:

Son las tuberías que conectan a los ramales con las columnas de recolección de aguas servidas.

Para la determinación de su diámetro se ha considerado:

Máximo número de unidades de descarga Pendiente de la derivación del colector

Para los bloques 1, 2 y 3 se tiene que las derivaciones de colector tienen un diámetro de 160 mm, para el bloque 4 en cambio se tiene que las derivaciones tienen un diámetro de 110 mm.

Columnas:

Son tuberías verticales que recogen el aporte de cada una de las derivaciones de colector y las llevan hacia los colectores.

Para la determinación de su diámetro se ha considerado:

Máximo número de unidades de descarga para cada planta y para cada columna.

Para los bloques 1, 2 y 3 se tiene que las columnas tienen un diámetro de 160 mm, para el bloque 4 en cambio se tiene que las columnas tienen un diámetro de 110 mm.

Colectores:

Son las tuberías de mayor diámetro en la red de recolección de aguas servidas, éstas unen la red interior de la edificación con la red de alcantarillado o con el destino final previsto para las aguas servidas de la edificación.

Para el cálculo se ha considerado:

- Máximo número de unidades de descarga totales en la edificación- Pendiente mínima 1 %- Tramos rectos de interconexión

Se tiene que el diámetro del colector debe ser de 200 mm en caso de ser de forma circular, o su equivalente en área para otra geometría.

SISTEMA DE EVACUACIÓN DE AGUAS LLUVIAS

Descripción del sistema

El sistema está constituido de canalones y canales que recogen las aguas de los techos. Estas aguas son conducidas por bajantes de 160 mm de diámetro hacia las losas horizontales, de donde son drenados por medio de sumideros colocados en todo el perímetro de las mismas, los mismos que descargarán al sistema de colectores que conducen las aguas lluvias al destino final que será la fosa séptica mostrada en los planos.

Parámetros

BLOQUES

AREA

# SUMIDER

OSAREA c/sum

DIAMETRO

SUMIDERO

DIAMETRO

COLUMNA

COLECTOR

(m2) (unidades) (m2)PENDIENTE

DIAMETRO

        (mm) (mm) (%) (mm)

1544.6

4 8 68.08 75 160 1 250

2544.6

4 8 68.08 75 160 1 250

3485.8

7 8 60.73 75 125 1 250

4310.9

2 5 62.18 75 125 1 250