1.6 "CLCULO DE INSTALACIONES DOMICILIARRIAS DE AGUA POTABLE"

A continuacin se establecen los procedimientos bsicos para el diseo y clculo de las instalaciones domiciliarias de agua potable.

Todas las radios deben estar instaladas dentro de los lmites de cada predio.

El dimetro en las caeras de agua fra debe ser como mnimo de 20 mm hasta el penltimo artefacto inclusive, es decir, slo el ltimo artefacto puede ir alimentado por una caera de dimetro 13 mm.

Asimismo, la caera que llega al calefon debe ser de 20 mm, al igual que la llave de paso de entrada a ste.

1.6.1 Dimensionamiento de la Tubera

1.6.1.1 Caudales

Los caudales o gastos instalados para cada tipo de artefacto que se muestran en la tabla N 9:

TIPO ARTEFACTO GASTO ( L/min )

Agua Fria Agua Caliente

Inodoro Corriente 10 -

Bao LLuvia 10 10

Bao Tina 15 15

Lavatorio 8 8

Bidet 6 6

Urinario Corriente 6 -

Lavaplatos 12 12

Lavadero 15 15

Lavacopas 12 12

Bebedero 5

Llave Riego 13 mm 20

Llave Riego 19 mm 50

Tabla N9

Los gastos probables para cada tramo de la instalacin, se determinan mediante dos formas, la primera es por la frmula que se indica a continuacin:

(1 - 3)

Esta frmula es entrega resultados ms exactos que el mtodo que se explica a continuacin.

La segunda es mediante el siguiente grfico, con el que se determina el QMP.

El eje horizontal representa el QMP y el eje vertical el QI. Ambos valores estn expresados en Lt/min.

En que:

QMP : Gasto Mximo Probable (l/min)

QI : Gasto Instalado (l/min)

El grfico slo entrega valores aproximados.

De la recta principal podemos deducir los valores que representan a los ramales sin vlvula automtica y la secundaria a los ramales con vlvula automtica.

CUADRO del GASTO MXIMO PROBABLE y GASTO INSTALADO en INSTALACIONES DOMICILIARIAS de AGUA POTABLE

Las velocidades para cada tramo no deben exceder de 2,5 m/s.

Las presiones destinadas a dimensionar una instalacin de agua potable, deben comenzar con la presin de la matriz pblica, si no se dispone este dato, la presin inicial a considerar en el proyecto debe ser 15 mca (Metros Columna de Agua) en la conexin con la red pblica.

Las dimensiones debern ser tales, que el ltimo artefacto instalado cuente con una presin mnima de 4mca.

1.6.1.2 Tuberas

Para el clculo de las prdidas de carga en tuberas, se usa la siguiente frmula, la que fue desarrollada para los dimetros usuales en las instalaciones domiciliarias, en tuberas de superficie lisa como el cobre y materiales plsticos; policloruro de vinilo (PVC) y polipropileno (PP), entre otros:

a) Agua Fra

(1 4)

b) Agua Caliente

(1 5)

Como alternativa se puede utilizar el baco (los otros bacos se muestran en el anexo A) que a continuacin se muestra, el que entrega valores aproximados, siendo las frmulas ms exactas.

CUADRO de CLCULO de CAERA para AGUA POTABLE en TUBOS de COBRE

1.6.1.3 Cotas de Altura

Como en una instalacin no slo se pierde presin por roce, sino tambin por cambios en la altura a la que debe subir el agua por la caera, hay que determinar la diferencia de cotas de altura en los artefactos, respecto a la altura del medidor.

Donde

J = Prdida de Carga (m/m)

Q = Caudal (l/min)

D = Dimetro interior Real (mm)

A continuacin se sealan las cotas caractersticas de los artefactos ms comunes:

Artefacto Cota (m)

Lavadero

Lavatorio

Lavaplatos

Llave jardn

Inodoro

Bid

Bao lluvia

Calefon

1,00 1,20

0,80

0,80

0,60

0,40

0,40

1,80 2,00

1,10 1,40

Tabla N10

1.6.1.4 Piezas especiales

Para el clculo de las prdidas de carga en piezas especiales, se pueden usar los siguientes procedimientos:

a) Procedimiento A: Mtodo Exacto

El dimetro se calcula en base al valor correspondiente a la prdida de carga local o singular producida por un accesorio determinado, por medio de la siguiente expresin, en que tal prdida est evaluada en funcin de la "Altura de Velocidad" correspondiente al escurrimiento.

(1 6)

En que:

PS : Perdida Singular (mca)

V : Velocidad de Escurrimiento (m/s)

g : Aceleracin de Gravedad (9,81 m/s)

K : Coeficiente que depende del tipo de accesorio,

que se muestra a continuacin.

V2/2g : Altura de Velocidad

Tabla N11 Con lo anterior, tabla y frmula, se desarrolla el siguiente cuadro de clculo:

Clculo por Mtodo Exacto.

Tramo

Gastos D

mm

V.

m/s

L.R.

Valor

K

Prdida de Carga

Perdidas Presin Altura

H

+/-

Carga Disponible

C.D. QMI QMP P.U. P.S. P.R. P.T. P.I. PF

Tabla N12

Coeficiente de Prdida de Carga Singular "K"

Tipo de Accesorio Coeficiente "K"

Ampliacin Gradual 0.30

Codo de 90 0.90

Codo de 45 0.60

Curva de 90 0.40

Curva de 45 0.20

Curva de 22 30 0.10

Confluencia 0.40

Entrada Normal en Tubo 0.50

Entrada en Borda 1.00

Vlvula en ngulo, Abierta 5.00

Vlvula Compuerta, Abierta 0.20

Vlvula Tipo Globo, Abierta 10.00

Tee Paso Directo 0.40

Tee Salida Lateral 1.30

Tee Salida Bilateral 1.80

Vlvula de Pi 1.75

Vlvula de Retencin 2.50

Se comienza a completar de la siguiente forma:

Tramo Se indican los tramos de la tubera de la instalacin. QMI Gasto Mximo Instalado, es la suma de todos los gastos de los artefactos que

hay desde el comienzo del tramo hasta el final de la instalacin. A medida que se avanza en el cuadro, hacia abajo, se le va restando el gasto instalado de los artefactos de los tramos anteriores, ya calculados, para conocer el gasto instalado slo de los artefactos que quedan sin alimentar.

QMP Gasto Mximo Probable, se determina a partir del QMI, ubicado en la columna anterior. Para esto, se puede utilizar el grfico o la frmula.

D Dimetro en milmetros de la tubera del tramo, esta eleccin inicial es por ensayo y por "tanteo". Por eso, la experiencia del diseador es fundamental para que el proceso sea correcto.

V Velocidad expresada en metros / segundos, la que se deduce de la frmula : 21.22 x (QMP/D2). La velocidad vara en cada tramo, ya que depende directamente del Gasto Mximo Probable, siendo la mnima 0,5 m/s. y la mxima de 2,5 m/s.

LR Longitud Real del Tramo, sta se indica en metros, y va desde el principio hasta el final de cada tramo.

K Valor aproximado de las Prdidas de Cargas Locales, este valor se obtiene de la suma de los valores obtenidos en la tabla de las piezas especiales que se encuentren en cada tramo.

P.U. Prdida de Carga Unitaria, , es decir, prdida de carga por 1 m de caera. Se obtiene del Grfico N1. Se calcula tambin, por la frmula 676,745 x (QMP1,751/D4,753).

P.S. Prdida de Carga Singular, se calcula mediante la frmula : K x (V2/2g). P.R. Prdida de Carga por Roce, esta prdida sucede por el roce que se produce

entre el agua y las paredes interiores de la caera. Se determina por la multiplicacin de P.U. y L.R.

P.T. Prdida Total, es la sumatoria entre P.S. y P.R., es decir, la prdida total que se produce en el tramo.

P.I. Presin Inicial, aqu se indica la presin disponible con que se cuenta al inicio del tramo. En el caso del primer tramo, se anota la presin entregada por la compaa menos la prdida de carga ocasionada por el medidor. Para este dato se debe tomar en cuenta, que el ltimo artefacto debe recibir como presin mnima 4 mca.

P.F. Presin Final, es con la presin disponible con que cuenta el fin de cada tramo, considerando las prdidas de cargas ocurridas hasta ese punto. Se obtiene de la resta de P.I. y P.T.

H. Altura, aqu se indican las cotas con sus signos correspondientes, si son ms altas que la cota 0, se suman a las prdidas de carga, y si son ms bajas, se restan a las prdidas de carga.

C.D. Carga Disponible, es la carga resultante de la resta entre P.F. y H.

b) Procedimiento B Mtodo Fitting Equivalente.

El clculo se realiza comparando la perdida de carga local correspondiente a un accesorio determinado, a una prdida por frotamiento producido por una "Longitud Equivalente" de tubera del mismo dimetro.

A continuacin se presenta una tabla con los valores de las Longitudes Equivalentes en metros, para cada tipo de accesorio y cada dimetro.

Longitudes Equivalentes a Prdidas de Carga Locales Expresadas en Metros de Caera.

Dimetro Codos Tee Entrada Vlvula

Pulg mm. 95 R.L.

95 R. C.

45 P.

Directo S.

Lateral S.

Bilat. Norm.

De Borda

Comp. Abierta

Globo Abierta*

ngulo Abierta

Reten. De Pi.

1

1 1 2

2 3 4 5 6 8 10 12 14 16

13 19 25 32 38 50 63 75

100 125 150 200 250 300 350 400

0.20 0.29 0.40 0.55 0.67 0.95 1.16 1.52 2.10 2.77 3.44 4.85 6.00 7.89 8.60

10.27

0.36 0.55 0.73 1.06 1.28 1.74 2.16 2.83 3.96 5.21 6.46 9.05

11.25 14.78 16.15 19.29

0.18 0.26 0.37 0.52 0.61 0.85 1.04 1.37 1.89 2.50 3.11 4.36 5.39 7.10 7.74 9.26

0.20 0.29 0.40 0.55 0.67 0.95 1.16 1.52 2.10 2.77 3.44 4.85 6.00 7.89 8.60

10.27

0.76 1.09 1.52 2.16 2.62 3.57 4.45 5.82 8.11

10.70 13.26 18.55 23.01 30.33 32.92 39.62

0.55 0.76 1.07 1.52 1.83 2.50 3.11 4.08 5.70 7.50 9.33

13.01 16.12 21.24 23.20 27.74

0.26 0.37 0.52 0.73 0.88 1.18 1.49 1.95 2.71 3.60 4.45 6.22 7.71

10.15 11.09 13.25

0.40 0.58 0.80 1.13 1.37 1.89 2.35 3.05 4.30 5.64 7.01 9.78 12.13 16.00 17.43 20.85

0.06 0.09 0.12 0.17 0.20 0.28 0.34 0.46 0.64 0.82 1.04 1.46 1.80 2.37 2.59 3.08

3.44 4.91 6.77 9.60

11.70 15.94 19.81 25.91 36.27 47.55 59.13 82.91 102.70 135.00 147.20 176.10

1.31 1.86 2.56 3.63 4.42 6.04 7.50 9.81 13.72 18.11 22.43 31.39 39.01 51.21 55.78 66.75

0.73 1.04 1.43 2.04 2.47 3.38 4.21 5.49 7.68

10.12 12.53 17.53 21.73 28.62 31.09 37.49

7.53 10.76 14.84 21.00 25.57 34.74 43.28 56.69 79.25 104.50 129.50 18.10 224.90 295.60 322.70 38.55

Tabla N 13

* Los valores de las Vlvulas Tipo Globo, se aplican tambin a llaves de jardn y vlvulas o llaves de salida.

Con estos datos se completa la siguiente tabla:

Clculo por Fitting Equivalente.

Tramo Gastos

D mm

V. m/s

Longitud E

Prdida Presin Altura H +/-

Carga Disponible

C.D. QMI QMP L.R. L.C. P.U P.A. P.I. PF

Tabla N14

Se comienza a completar de la siguiente forma:

Tramo Se indican los tramos de la tubera de la instalacin. QMI Gasto Mximo Instalado, es la suma de todos los gastos de los artefactos que

hay desde el comienzo del tramo hasta el final de la instalacin. A medida que se avanza en el cuadro, hacia abajo, se le va restando el gasto instalado de los artefactos de los tramos anteriores, ya calculados, para conocer el gasto instalado slo de los artefactos que quedan sin alimentar.

QMP Gasto Mximo Probable, se determina a partir del QMI, ubicado en la columna anterior. Para esto, se puede utilizar el grfico o la frmula.

D Dimetro en milmetros de la tubera del tramo, esta eleccin inicial es por ensayo y por "tanteo". Por eso, la experiencia del diseador es fundamental para que el proceso sea correcto.

V Velocidad expresada en metros / segundos, la que se deduce de la frmula : 21.22 x (QMP/D2). La velocidad vara en cada tramo, ya que depende directamente del Gasto Mximo Probable, siendo la mnima 2,5 m/s.

LR Longitud Real del Tramo, sta se indica en metros, y va desde el principio hasta el final de cada tramo.

E Valor Fitting Equivalente, es la suma de los valores obtenidos en la tabla 13 de todos los fitting incluidos en el tramo de trabajo.

L.C. Longitud Compensada, es la que se obtiene de la multiplicacin del L.R. y el factor E obtenido de la tabla.

P.U. Prdida de Carga Unitaria, , es decir, prdida de carga por 1 m de caera. Se obtiene del grfico N1. Se calcula tambin, por la frmula 676,745 x (QMP1,751/D4,753).

P.A. Es la prdida que se obtiene a lo largo del tramo, se obtiene multiplicando L.C. y P.U.

P.I. Presin Inicial, aqu se indica la presin disponible con que se cuenta al inicio del tramo. En el caso del primer tramo, se anota la presin entregada por la compaa menos la prdida de carga ocasionada por el medidor. Para este dato se debe tomar en cuenta, que el ltimo artefacto debe recibir como presin mnima 4 mca.

P.F. Presin Final, es con la presin disponible con que cuenta el fin de cada tramo, considerando las prdidas de cargas ocurridas hasta ese punto. Se obtiene de la resta de P.I. y P.T.

H. Altura, aqu se indican las cotas con sus signos correspondientes, si son ms altas que la cota 0, se suman a las prdidas de carga, y si son ms bajas, se restan a las prdidas de carga.

C.D. Carga Disponible, es la carga resultante de la resta entre P.F. y H

1.6.2 Evaluacin de Presin

De acuerdo a lo establecido en el reglamento, la presin mnima en el artefacto ms desfavorable, es 4mca, de manera que si el resultado obtenido es mayor o igual a este valor, entonces los clculo realizados por los mtodos antes descritos, para cada uno de los tramos de la caera de la instalacin son suficiente para garantizar el correcto funcionamiento de todos los artefactos de la misma.

De lo contrario, si es menor a 4mca, el instalador debe corregir los dimetros de caeras de algunos tramos de la instalacin y volver a realizar los clculos, hasta que alcance el valor deseado.

Calculo de medidor