Memorias RedHidrosanitaria
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MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
MEMORIAS DE CÁLCULO PARA LA RED
HIDROSANITARIA DE LA UNIDAD DE VIDA
ARTICULADA
UVA SAN JAVIER
MUNICIPIO DE MEDELLIN
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
TABLA DE CONTENIDO
1. SISTEMA DE AGUAS RESIDUALES INTERNO .................................................................... 1
1.1. RED DE DESAGÜES ................................................................................................ 1
1.2. DIRECTRICES GENERALES PARA LA RED DE DESAGÜE ......................................... 3
1.3. CÁLCULO DE LOS BAJANTES ................................................................................. 4
1.4. CÁLCULO DE COLECTORES HORIZONTALES ......................................................... 5
1.5. ESPECIFICACIONES GENERALES PARA LA INSTALACIÓN DE TUBERÍA Y
ACCESORIOS DE PVC – SANITARIA...................................................................................... 7
1.6. MEMORIAS DE CÁLCULO DEL SISTEMA INTERNO DE AGUAS RESIDUALES ......... 1
2. SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE ....................................................... 1
2.1. MEMORIAS DE CÁLCULO DE LA RED DE ABASTOS ............................................... 1
2.2. ESPECIFICACIONES GENERALES PARA LA INSTALACIÓN DE TUBERÍA Y
ACCESORIOS DE PVC – PRESIÓN ......................................................................................... 3
2.3. ACOMETIDA Y DIÁMETRO DEL MEDIDOR ............................................... 5
2.4. VOLUMEN DE RESERVA ................................................................................ 8
3. SISTEMA DE AGUAS LLUVIAS .......................................................................................... 9
3.1 BAJANTES DE AGUAS LLUVIAS ............................................................................. 9
4. SISTEMA DE BOMBEO ................................................................................................... 11
4.1 CALCULO DE LA POTENCIA ................................................................................. 11
4.2 CALCULO DEL DIÁMETRO DE IMPULSIÓN .......................................................... 12
4.2 CONSUMO DE ENERGÍA ..................................................................................... 14
4.3 CABEZA NETA DE SUCCIÓN POSITIVA (NPSH) DISPONIBLE ................................ 14
4.4 CALCULO DEL HIDROFLOC .................................................................................. 15
5. DISEÑO RED DE GAS ..................................................................................................... 17
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
1. SISTEMA DE AGUAS RESIDUALES INTERNO
1.1. RED DE DESAGÜES
El sistema de desagüe de las aguas sanitarias consiste en todo el conjunto de conductos y
accesorios disponibles para la evacuación de las aguas servidas de una edificación.
Para determinar el caudal que debe transportar un tramo de la red es necesario
determinar el número de aparatos que son descargados en dicho tramo, sumar los
correspondientes caudales instantáneos y determinar el caudal que se va a transportar.
Para el cálculo del diámetro de las tuberías se debe tener en cuenta que todos los
aparatos sanitarios no funcionan simultáneamente, por lo que se deben distinguir dos
tipos de de caudal para el diseño:
Caudal máximo posible. Se presenta cuando todos los aparatos funcionan
simultáneamente, como se supone que este caudal nunca se da no se tiene en cuenta
para el diseño.
Caudal máximo probable. Es el caudal más alto que probablemente se puede presentar
en un tramo de tubería y es el que se utiliza para diseñar el sistema.
Los cálculos que se presentan a continuación, se basan en el Método de Racional
(Factores K1 y K2). En este método se acumulan los caudales reales promedio para
aparatos sanitarios de bajo consumo, este se basa en los caudales unitarios para cada
aparato y la sumatoria de estos para el bajante y/o el colector horizontal. Se emplean los
factores de simultaneidad K1 y K2, definidas así:
FACTOR DE SIMULTANEIDAD K1:
)10(
11
nLogK
Donde:
n= número de aparatos sanitarios
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
K1=Factor de simultaneidad para el tramo.
FACTOR DE SIMULTANEIDAD K2
))1(*10(
192
N
NK
Donde:
N = número de pisos del edificio
K2 =Factor de simultaneidad por edificio.
En este método se acumulan los caudales reales promedio para aparatos sanitarios de
bajo consumo con la Tabla 1, luego se calcula el número n de aparatos de la vivienda o
unidad sanitaria, para luego calcular K1.
El caudal de diseño se calcula de la siguiente manera:
CAUDAL DE DISEÑO:
2*1**)/( KKNQislQ
Tabla 1. Unidades de descarga y caudales por aparato y diámetro mínimo
Aparato
Uso privado Uso publico
UD Diámetro Caudal(l/s) UD Diámetro Caudal(l/s)
Lavamanos 1 1-1/2" 0.1 2 1-1/2" 0.2
Sanitario 4 4" 1.2 8 4" 1.20
Ducha 2 2" 0.2 3 2" 0.25
orinal 2 1-1/2" 0.1 4 1-1/2" 0.2
Bañera 2 2" 0.2 3 2" 0.2
lavadora 2 2" 0.9 3 2" 0.9
lavadero 2 1-1/2" 0.2 3 1-1/2" 0.2
lavaplatos 2 1-1/2" 0.2 3 1-1/2" 0.2
Triturador 3 2" 0.2 3 2" 0.2
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
1.2. DIRECTRICES GENERALES PARA LA RED DE DESAGÜE
Empalmes.
Todos los empalmes horizontales se deben realizar a 45 grados, y la llegada a los bajantes
se realizara con TEE o YEE y CODO de 45 grados
Pendiente de la tubería.
Las pendientes mínimas serán:
1.5% - 2% para <= 3” y de 1% para >= 4”
Cambios de dirección en bajantes.
Cuando se quiera cambiar de dirección en un bajante con un ángulo menor de 45 grados,
se recomienda calcular el tramo con una pendiente del 4%.
Velocidad Mínima (condiciones mínimas para que el flujo no sedimente)
Vf min = 0.50 m/s para aguas residuales y/o la fuerza tractiva Ft = 0.15 Kg/m2
Vf min = 0.60 m/s para aguas Lluvias y/o la fuerza tractiva Ft = 0.15 Kg/m2
Relación de Alturas y/o caudales
Se recomienda que la tubería funcione al 50% de su profundidad y en casos extremos al
75%, ósea Qd / Qo <= 0.50 y en casos extremos Qd / Qo <= 0.75.
Localización de aparatos.
Se debe tener en cuenta la buena disposición de bocas y salidas con las medidas
convencionales p.e.j. sanitario a 0.30 de la pared en el eje en que se marca
arquitectónicamente.
Localización de bajantes:
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
Los bajantes se pueden instalar preferiblemente por buitrones, fachada, o embebidos en
los muros (para viviendas de uno y dos pisos). Se debe tener en cuenta que no se debe
generar servidumbre entre dos apartamentos p.e.j. (recolectar en un buitrón interior los
desagües de baños diferentes y al intervenir la línea común horizontal, por parte de uno
de los propietarios el otro se vea perjudicado en el buen funcionamiento de sus aparatos)
1.3. CÁLCULO DE LOS BAJANTES
El bajante funciona verticalmente y recibe las aguas servidas de lso aparatos sanitarios
instalados.
El caudal de los bajantes de aguas residuales se calcula empleando la fórmula de Requena
(2002) asi:
)8/3(*146.40 QD
D en mm y Q en l/s
Calculo de la velocidad y longitud terminal.
La velocidad terminal es la máxima rapidez del agua al interior del bajante y es
independiente de la longitud total del bajante y la longitud terminal es la distancia a la
cual se obtiene esta velocidad.
Es importante calcular la velocidad y longitud terminal en el bajante, ya que si la Lt supera
la altura entre pisos se pueden generar problemas de sifonamiento y reflujo en el piso
más cercano al cambio de dirección del bajante.
CALCULO VELOCIDAD TERMINAL.
40,0
*76,2
D
QVt
Vt en m/s, Q en l/s y D en pulgadas.
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
CALCULO LONGITUD TERMINAL.
2*17.0 VtLt
Lt en m y Vt en m/s.
1.4. CÁLCULO DE COLECTORES HORIZONTALES
Para el cálculo de la máxima capacidad del colector a tubo lleno se recomienda utilizar la
ecuación de Chezy para flujo uniforme
1000
*
106
*71,3***96,6
50,05,1
750,05,2
SD
X
D
KsLogSD
Qo
QoCaudal en L/s
D Diámetro en m
S Pendiente en %
6105.1 Ks para el PVC
61014.1 v Viscosidad cinemática para el agua a 15 grados centígrados
Cálculo Velocidad a tubo lleno en Colectores Horizontales
5,05,1
75,05,0
*
106
*71,3***86,8
SD
X
D
KsLogSDVo
Vo Velocidad a tubo lleno en m/s
D Diámetro en m
S Pendiente en %
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
6105.1 Ks para el PVC
61014.1 v Viscosidad cinemática para el agua a 15 grados centígrados
Cálculo Velocidad a tubo parcial mente lleno en Colectores Horizontales
3002.0
**0569.1
Qo
QVoVf
smVf /50.0 Velocidad en tubería parcialmente llena en m/s
QoCaudal en m3/s
Vo Velocidad a tubo lleno
Q = Caudal de diseño en l/s., calculado previamente por el método racional
Cálculo de la Fuerza tractiva
Cuando la velocidad a flujo libre no supera los smVf /50.0 , se debe garantizar que la
fuerza tractiva es superior o igual a 3/15.0 mKgFt
412.0
**3533.0
Qo
QDRh
SRhFt **1000 con
)/( QoQRelación de caudales
D Diámetro en m
S Pendiente en %
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
Cálculo altura efectiva a la batea de la tubería
Con los diámetros y pendientes seleccionadas, se calcula la altura a la batea del tubo,
cuando es tubería colgada debemos garantizar una altura mínima de 2.10 m en el área de
circulación de vehículos y para las tuberías enterradas debemos garantizar que el colector
diseñado se empalma al alcantarillado público manejando flujo libre y a gravedad.
1.5. ESPECIFICACIONES GENERALES PARA LA INSTALACIÓN DE TUBERÍA Y ACCESORIOS DE PVC – SANITARIA
a) Deberán cumplir las normas ASTM 26665-68 y CS 272-65 y las normas Icontec.
b) Los extremos de la tubería y el interior de los accesorios se limpiaran previamente
con limpiador PVC aunque aparentemente se encuentren limpios y luego se
procederá a unirlos mediante soldadura PVC o similar.
c) Toda operación desde la aplicación de la soldadura hasta la terminación de la
unión no debe durar más de un minuto.
d) Después de efectuarse la unión deberá dejarse estático el ramal durante 15
minutos y no probarse la red antes de 24 horas.
e) Las tuberías verticales por muros deberán ser recubiertas con pañete de espesor
mínimo 2 cm.
f) Las transiciones con otro material se harán con el adaptador respectivo.
g) Las tuberías que van por circulación de vehículos y objetos pesados deben
enterrarse a una profundidad mínima de 60 cm en una cama de recebo o de arena
libre de piedras o elementos a agudos o punzantes.
h) En los sitios donde sea necesario cruzar vigas de cimentación o vigas estructurales
o muros de cimentación deberá dejarse un pase en tubería de mayor diámetro o
recubrir la tubería con material blando que aísle los esfuerzos estructurales. La
colocación de estos pases debe hacerse en coordinación con el Ingeniero de
Estructuras.
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
En general se debe cumplir con lo estipulado en la sección C6.3 del código
colombiano de construcciones sismo-resistentes.
i) En general para su instalación se seguirán las recomendaciones que aparecen en
los catálogos de los fabricantes.
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
1.6. MEMORIAS DE CÁLCULO DEL SISTEMA INTERNO DE AGUAS RESIDUALES
Tabla 2. Cálculo de bajantes de Aguas Residuales
Num pisos
Numero
de
aparatos
Caudal
Diseño
Diam.
Bajante
Diam.
Bajante
Diam.
Bajante real
Lavamanos Sanitarios Orinal Duchas Lavadero Lavaplatos (Qi). Inst / Piso N n Qd (l/s) D (mm) D (pul) D (pul)
1 11 0 3 4 1 0 6,75 3 19 0,24 0,67 3,18 62 2,7 2,0 3,32 OK
2 0 8 0 0 0 0 9,60 3 8 0,38 0,67 7,26 84 3,7 4,0 3,50 OK
Vel. Terminal
Vt (m/s)
B.A.R. Numero de aparatos sanitarios y caudal instantaneo del bajante
K1 K2
Tabla 3. Cálculo del caudal instantáneo por tramo
Lavamanos Sanitarios Ducha orinal Lavadero Lavaplatos
Nivel 3 1-2 4 0 3 0 0 0 1,55
Nivel 3 2-3 4 0 0 3 0 0 3,50
Nivel 3 3-BAR1 1 0 4 0 1 0 1,40
Nivel 3 4-5 0 4 0 0 0 0 4,80
Nivel 3 5-BAR2 0 1 0 0 1 0 1,40
Nivel 2 10-7 0 3 0 0 0 0 3,60
Nivel 2 6-7 0 3 0 0 0 0 3,60
Nivel 2 7-8 0 2 0 0 0 0 2,40
Nivel 2 8-CAJA 0 0 0 0 0 0 0,00
Nivel 2 11-10 3 0 0 0 2 0 1,00
Nivel 2 9-10 6 0 0 0 0 0 1,20
Nivel 2 10-CAJA 0 0 0 2 0 0 1,80
Nivel 1 12-CAJA 0 0 0 0 1 1 0,40
UBICACIÓN Tramo
Numero de aparatos sanitarios del tramo Qi - Caudal
instantaneo del
tramo (l/s)
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
Tabla 4. Cálculo de los colectores horizontales
Num pisosNumero
aparatosDiam/Baj Pendiente Caudal diseño
Caudal/
tramo
Relac-
Caudal
V-T,
LlenoRH
N n Dm S% Qd (l/s) Qo (l/s)Qd/Q<=0.8
5
Vo
(m/s)m
Nivel 3 1-2 3 7 0,41 0,67 0,051 0,01 1,27 1,33 0,95 0,66 0,68 OK 0,018 0,18 OK
Nivel 3 2-3 3 7 0,41 0,67 0,051 0,01 2,86 1,33 2,15 0,66 0,87 OK 0,025 0,25 OK
Nivel 3 3-BAR1 3 6 0,45 0,67 0,051 0,02 1,25 1,96 0,64 0,97 0,89 OK 0,015 0,30 OK
Nivel 3 4-5 3 4 0,58 0,67 0,051 0,01 5,54 1,33 4,17 0,66 1,06 OK 0,032 0,32 OK
Nivel 3 5-BAR2 3 2 1,00 0,67 0,051 0,02 2,80 1,96 1,43 0,97 1,14 OK 0,021 0,42 OK
Nivel 3 10-7 3 5 0,50 0,67 0,051 0,02 1,00 1,96 0,51 0,97 0,84 OK 0,014 0,27 OK
Nivel 3 6-7 3 4 0,58 0,67 0,051 0,01 5,54 1,33 4,17 0,66 1,06 OK 0,032 0,32 OK
Nivel 2 7-8 2 3 0,71 0,78 0,051 0,01 3,96 1,33 2,98 0,66 0,96 OK 0,028 0,28 OK
Nivel 2 8-CAJA 2 3 0,71 0,78 0,051 0,01 3,96 1,33 2,98 0,66 0,96 OK 0,028 0,28 OK
Nivel 2 11-10 2 2 1,00 0,78 0,051 0,01 3,73 1,33 2,81 0,66 0,94 OK 0,027 0,27 OK
Nivel 2 9-10 2 2 1,00 0,78 0,051 0,02 0,62 1,96 0,32 0,97 0,73 OK 0,011 0,22 OK
Nivel 2 10-CAJA 2 5 0,50 0,78 0,051 0,02 0,78 1,96 0,40 0,97 0,78 OK 0,012 0,25 OK
Nivel 1 12-CAJA 2 6 0,45 0,78 0,051 0,02 0,83 1,96 0,42 0,97 0,79 OK 0,013 0,25 OK
V-T, Parc- Lleno
Vf (m/s)
Fuerza tractiva
K2
Kg/m3
UBICACIÓNTramo
colectorK1
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
2. SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE
El sistema de distribución del suministro de agua para edificaciones debe diseñarse de
manera que abastezca los aparatos y equipos con la mínima cantidad de agua necesaria
para obtener un funcionamiento que satisfaga los requisitos de salubridad con presiones y
velocidades adecuadas.
La velocidad máxima de diseño debe ser de 2 m/s para tubería de diámetro inferior a 76,2
mm (3 pul); para diámetros iguales o mayores, la velocidad máxima debe ser de 2,50 m/s.
La edificación será abastecida directamente desde la red de acueducto de Empresas
Públicas y contará además con un sistema de almacenamiento de agua para el caso en el
cuál el servicio de acueducto presente deficiencias.
El tanque de almacenamiento de agua será alimentado directamente desde la red y
cuando se necesite emplear dicho almacenamiento se empleara un sistema de presión
hidrofloc, mediante el cual se garantizará el adecuado funcionamiento de los aparatos
sanitarios, empleando la misma red de abastecimiento.
Para calcular el caudal de abasto de cada unidad sanitaria, se procede de igual manera
que para el cálculo del caudal de aguas residuales, de acuerdo al caudal instantáneo de
cada aparato sanitario según la Tabla .
Tabla 5. Caudal instantáneo por aparato sanitario
AparatoQ. Instant
(l/s)
Lavamanos 0,10
Sanitario 0,15
Ducha 0,25
lavadora 0,25
Lavadero 0,25
Lavaplatos 0,20
La metodología empleada se describe a continuación:
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
a) Se calcula el caudal máximo por tramo de acuerdo al número de aparatos
sanitarios que existen en este, asi:
QisanitariosaparatosQt *#
Qt Caudal máximo total en L/s
Qi Caudal instantáneo de cada aparato sanitario en l/s.
b) Se calcula el caudal de diseño del tramo:
tramodelsanitariosaparatosn
nK
KQiQd
#
1
11
1*
c) Se elige el diámetro nominal del tramo
d) Se evalúan las condiciones hidráulicas del tramo de acuerdo al caudal de diseño y
al diámetro nominal escogido, teniendo en cuenta los valores máximos de
velocidad (2 m/s para tubería de diámetro inferior a 76,2 mm (3 pul); para
diámetros iguales o mayores, la velocidad máxima debe ser de 2,50 m/s) y
procurando obtener las menores pérdidas totales (longitudinales y por fricción)
posibles. Para esto empleamos las siguientes ecuaciones:
o Velocidad en el tramo:
2*
*4
D
Q
smv
Q = Caudal de diseño en m3/s
D = Diametro del tramo en m
o Numero de Reynolds:
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
Dv *Re
v = Velocidad del tramo en m/s
D = Diámetro del tramo en m
-6
o Factor de fricción:
2
9,0
5
Re
74,51059,1
325,1
d
XLn
f
D = Diámetro del tramo en m
Re = Reynolds
o Pérdidas por fricción, hf:
g
vLfmhf
*2
**)(
2
f = Factor de fricción
L = Longitud del tramo en m
v = Velocidad del tramo en m/s
g = aceleración de la gravedad
o Pérdidas por accesorios, hm:
g
vKmmhm
*2
*)(
2
Km = Longitud equivalente por accesorios en m (según Tabla )
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
v = Velocidad del tramo en m/s
g = aceleración de la gravedad
o Pérdidas totales del tramo, HT:
hmhfmHT )(
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
Tabla 6. Longitudes equivalentes a pérdidas localizadas (En metros de tubería rectilínea)
DIAMETRO ENTRADA ENTRADA SALIDA CODO 90 CODO 90 CODO 45 TE TE TE VALVULA VALVULA VALVULA VALVULA VALVULA VALVULA
Pulgadas Normal De Borda De tuberia Radio largo Radio medio Radio corto Paso directo Paso lateral Paso bilateral Compuerta abierta Globo abierta Angulo abierta Pie con coladera Retencion tipo liviano Retencion tipo pesado
1/2 0,2 0,4 0,4 0,3 0,4 0,2 0,3 1,0 1,0 0,1 4,9 2,6 3,6 1,1 1,6
3/4 0,2 0,5 0,5 0,4 0,6 0,3 0,4 1,4 1,4 0,1 6,7 3,6 5,6 1,6 2,4
1 0,3 0,7 0,7 0,4 0,7 0,4 0,5 1,7 1,7 0,2 8,2 4,6 7,3 2,1 3,2
1 1/4 0,4 0,9 0,9 0,7 0,9 0,5 0,7 2,3 2,3 0,2 11,3 5,6 10,0 2,7 4,0
1 1/2 0,5 1,0 1,0 0,9 1,1 0,6 0,9 2,8 2,8 0,3 13,4 6,7 11,6 3,2 4,8
2 0,7 1,5 1,5 1,1 1,4 0,8 1,1 3,5 3,5 0,4 17,4 8,5 14,6 4,2 6,4
2 1/2 0,9 1,9 1,9 1,3 1,7 0,9 1,3 4,3 4,3 0,4 21,0 10,0 17,0 5,2 8,1
3 1,1 2,2 2,2 1,6 2,1 1,2 1,6 5,2 5,2 0,5 26,0 13,0 20,0 6,3 9,7
4 1,6 3,2 3,2 2,1 2,8 1,5 2,1 6,7 6,7 0,7 34,0 17,0 23,0 8,4 12,9
6 2,5 5,0 5,0 3,4 4,3 2,3 3,4 10,0 10,0 1,1 51,0 26,0 39,0 12,5 19,3
8 3,5 6,0 6,0 4,3 5,5 3,0 4,3 13,0 13,0 1,4 67,0 34,0 52,0 16,0 25,0
10 4,5 7,5 7,5 5,5 6,7 4,6 5,5 16,0 16,0 1,7 85,0 43,0 65,0 20,0 32,0
12 5,5 9,0 9,0 6,1 7,9 5,3 6,1 19,0 19,0 2,0 102,0 51,0 78,0 24,0 38,0
14 6,2 11,0 11,0 7,3 9,5 5,8 7,3 22,0 22,0 2,1 120,0 60,0 90,0 28,0 45,0
2.1. MEMORIAS DE CÁLCULO DE LA RED DE ABASTOS
Tabla7. Cálculo del Ramal Interno Nivel 2 y 3
TRAMO Qi (l/s) D (mm) V(m/s) Re L(m) f hf(m) Km hm(m) Ht(m) n K1 Qd (l/s)
a - b 1,35 46,00 0,29 11588,74 10,3 0,0297 0,03 2,40 0,01 0,04 9 0,35 0,48
c - b 1,20 46,00 0,27 11012,34 2,6 0,0302 0,01 0,40 0,00 0,01 8 0,38 0,45
b - e 2,15 57,50 0,26 13206,14 4,1 0,0287 0,01 0,80 0,00 0,01 11 0,32 0,68
d - e 0,60 46,00 0,21 8410,81 2,3 0,0325 0,00 0,30 0,00 0,00 4 0,58 0,35
f - g 0,25 18,97 0,88 14718,99 3,3 0,0279 0,19 0,40 0,02 0,21 2 1,00 0,25
g - tallo 1 3,00 57,50 0,23 11654,37 4,3 0,0297 0,01 0,50 0,00 0,01 26 0,20 0,60
CALCULO RED DE DISTRIBUCIÓN INTERNA (Ramal 1)
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
TRAMO Qi (l/S) D (mm) V(m/s) Re L(m) f hf(m) Km hm(m) Ht(m) n K1 Qd (l/s)
h - i 0,25 31,80 0,31 8780,48 6,8 0,0321 0,03 0,60 0,00 0,04 2 1,00 0,25
j - k 0,80 46,00 0,24 9711,97 12,6 0,0312 0,03 0,40 0,00 0,03 5 0,50 0,40
l - k 1,60 57,50 0,19 9370,46 9,5 0,0315 0,01 0,70 0,00 0,01 12 0,30 0,48
m - k 1,30 57,50 0,19 9544,03 14,8 0,0314 0,01 1,00 0,00 0,02 8 0,38 0,49
k - tallo 3,95 57,50 0,30 15046,93 5,6 0,0278 0,01 1,20 0,01 0,02 27 0,20 0,77
CALCULO RED DE DISTRIBUCIÓN INTERNA (Ramal 2)
Tabla 8. Cálculo del Ramal interno Nivel 1
TRAMO Qi (l/S) D (mm) V(m/s) Re L(m) f hf(m) Km hm(m) Ht(m) n K1 Qd (l/s)
o - n 0,25 18,97 0,88 14718,99 1,6 0,0279 0,09 0,70 0,03 0,12 2 1,00 0,25
p - o 7,20 57,50 0,38 19031,50 2,6 0,0261 0,01 0,30 0,00 0,01 55 0,14 0,98
CALCULO RED DE DISTRIBUCIÓN INTERNA (Ramal 3)
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
2.2. ESPECIFICACIONES GENERALES PARA LA INSTALACIÓN DE TUBERÍA Y ACCESORIOS DE PVC – PRESIÓN
a) Se utilizará tubería y accesorios PVC-P RDE 21 o equivalente para diámetros de 1” y
superiores, RDE 11 o equivalente para ¾” y RDE 9 o equivalente para ½” para
presiones de trabajo no menores a 200 psi, a 22°C. Las uniones se harán mediante
soldadura PVC.
b) Antes de aplicarse la soldadura se limpiará el extremo del tubo (libre de partículas de
corte) y la campana del accesorio con limpiador removedor, aunque las superficies se
encuentren aparentemente limpias.
c) Se debe aplicar soldadura en tal forma que entre accesorio y tubo quede un cordón
exterior.
d) El tubo debe de penetrar dentro del accesorio entre 1/3 y 2/3 de la longitud de la
campana.
e) Toda operación desde la aplicación de la soldadura hasta la terminación de la unión no
debe demora más de un minuto.
f) Después de aplicarse la soldadura se debe de dejar estático el ramal durante 15
minutos y solo podrá efectuarse la prueba después de 24 horas.
g) Las ramificaciones en otro tipo de material se harán con el respectivo adaptador.
h) La presión de prueba será de 150 psi por lapso no menor a 2 horas. En caso de
presentarse fuga en un accesorio o tramo, este deberá ser reemplazado por otro
nuevo.
i) Este tipo de material no deberá trabajarse nunca bajo la lluvia.
j) Las tuberías y accesorios, deberán cumplir las normas Icontec o las internacionalmente
reconocidas para su construcción e instalación.
k) Cuando la tubería vaya enterrada deberá dejarse como mínimo una profundidad de 60
cm a la clave de la tubería. El fondo de la zanja será una cama de recebo de 10 cm de
espesor y deberá quedar completamente liso y regular para evitar flexiones en la
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
tubería. El relleno de la zanja deberá estar libre de rocas y objetos punzantes,
evitándose rellenar con arena y otros materiales que no permitan la buena
compactación.
l) En general para su instalación se seguirán las recomendaciones que aparecen en los
catálogos de los fabricantes.
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
2.3. ACOMETIDA Y DIÁMETRO DEL MEDIDOR
Las acometidas en inmuebles de oficinas, escuelas, establecimientos hospitalarios,
grandes superficies comerciales, hoteles, etc. se calculan al partir del gasto mínimo según
la Tabla 9 (metodología de EPM).
De acuerdo a los planos suministrado por la EDU, se tiene que:
Tabla 9. Caudal por aparato sanitario para el cálculo del diámetro del medidor para comercio y cálculo del caudal por aparato para UVA San Javier
Aparatos Caudal por Aparato Nº. Aparatos Caudal total
Lavamanos 0,05 L/s 17 0,85 L/s
Lavabo 0,10 L/s
Ducha 0,20 L/s 8 1,60 L/s
Bañera L>= 1,40 m 0,30 L/s
Bañera L< 1,40 m 0,20 L/s
Bidé 0,10 L/s
Inodoro con tanque (cisterna) 0,10 L/s
Inodoro con fluxómetro 1,25 L/s 14 17,50 L/s
Orinal (Urinarios) con grifo temporizado Fluxometro 0,15 L/s 8 1,20 L/s
Orinal con tanque (Urinarios con cisterna (c/u)) 0,04 L/s
Fregadero doméstico 0,20 L/s
Fregadero no doméstico 0,30 L/s
Lavavajil las doméstico 0,15 L/s
Lavavajil las industrial (20 servicios) 0,25 L/s
Lavadero 0,20 L/s 8 1,60 L/s
Lavadora doméstica 0,20 L/s
Lavadora industrial (8 kg) 0,60 L/s
Pozuelo o grifo aislado 0,15 L/s
Grifo garaje 0,20 L/s
Vertedero 0,20 L/s
Total 55 22,75 L/s
Simultaneidad por aparatos Kv 0,14
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
Si el predominio de aparatos es de fluxómetros, como en este caso, el caudal máximo
probable se calcula como sigue:
eidadsimuldeFactorK
nABSK
KsanitariosaparatosQQ
tan
07,01
1
*
Calculando obtenemos que
K = 0,077
Q = 2,575 l/s
Con el caudal hallado mediante la fórmula anterior, se busca el medidor que cumpla
según la 10.
Tabla 10. Diámetros de medidores según la norma NTC 1063
Diam (mm) QN m³/h Qw cont m³/h Qmax m³/h
15 1,5 2,25 3
20 2,5 3,75 5
25 3,5 5,25 7
30 5 7,5 10
40 10 15 20
50 15 22,5 30
65 25 37,5 50
80 40 60 80
Medidores según norma ISO 4064 / NTC 1063
Ahora, para establecer el diámetro de la acometida, nos basamos en la siguiente tabla:
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
Tabla11. Diámetros de acometidas comerciales
Diámetro
(pulg.)
Diámetro
(mm)
Velocidad
máxima
(m/s)
Caudal
máximo
(l/s)
Caudal
máximo
(m3/d)
Perdidas
(m/m);
Cobre
Perdidas
(m/m);
PVC 1/2 12,70 2 0,25 21,89 0,489 0,426
1 25,40 2 1,01 87,56 0,218 0,19
1 1/2 38,10 2 2,28 197,01 0,136 0,118
2 50,80 2 4,05 350,24 0,097 0,085
2 1/2 63,50 2 6,33 547,24 0,075 0,065
3 76,20 2,5 11,4 985,04 0,091 0,08
4 101,60 2,5 20,27 1751,18 0,065 0,057
6 152,40 2,5 45,6 3940,16 0,041 0,035
8 203,20 2,5 81,07 7004,72 0,029 0,025
El diámetro de la acometida debe ser el siguiente al comercial mayor al hallado para el
medidor, puesto que la velocidad pico promedio calculada de la tabla anterior para los
medidores a Vmax permisible es de 4.5 m/s y para la tubería con el diámetro mayor
siguiente seria en promedio de 2.5 m/s, la cual entra a la norma de velocidades en
tuberías que va de 0.5 a 2.5 m/s.
Para la instalación del medidor se debe tener en cuenta que el diámetro de los niples debe
ser igual al del medidor. El material de los niples y de los accesorios debe ser cobre o PVC
Realizando los cálculos antes descritos, tenemos que:
Diámetro del medidor:
Diam (mm) QN m³/h Qw cont m³/h Qmax m³/h Cumple
20 2,5 3,75 5 NO
25 3,5 5,25 7 NO
30 5 7,5 10 SI
40 10 15 20 NO
Medidores según norma ISO 4064 / NTC 1063
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
Diámetro de la acometida
3. Calculo de caudal que pasará por la acometida y medidor
Tiempo de llenado de tanque:
Caudal:
4. Medidor a instalar cálculado
Diámetro del medidor:
Tipo:
Relación R mínima (Q3/Q1):
Velocidad en el medidor:
5. Acometida a instalar cálculado
Diámetro de la acometida: 25 mm (1")
10 horas
3,30 m³/h
20 mm (3/4")
2,92 m/s
Mecánico
160
2.4. VOLUMEN DE RESERVA
La dotación para la destinación de la UVS, conforme a la NTC 1500 es de 50 l/hab – día
3
3
33
11000
1*
50*600
mVolumen
diasL
m
dia
LVolumen
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
3. SISTEMA DE AGUAS LLUVIAS
Para calcular el caudal de aguas lluvias se empleará el método racional:
AiCLLAQ **..
Donde,
Q A.LL. = Caudal de aguas lluvias, en L/s
C = Coeficiente de escorrentía, adimensional
I = intensidad de la lluvia, mm/h
A = Área tributaria, m2
3.1 BAJANTES DE AGUAS LLUVIAS
con los siguientes parámetros:
Periodo de retorno: 10 años
Constantes:
o C = 3854,3
o h = 16
o m = -1,01342
Intensidad = 437,21 L/s*Ha
Como se recoge el agua en techos, se emplea c = 0,63
La metodología de cálculo es la siguiente:
1. Se escoge el diámetro del bajante
2. Se calcula el área del techo que se recogerá mediante el bajante
3. Se halla el caudal de aguas lluvias mediante el método racional (fórmula descrita
anteriormente)
4. Se calcula la velocidad a tubo lleno, V.T.LL.
213
2
*4
*1
.. SD
nLLTV
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
Donde:
n = Coeficiente de Manning (0,01 para el PVC)
D = Diámetro del bajante en m.
S = Pendiente del bajante
V.T.LL. = Velocidad a tubo lleno en m/s.
5. Se calcula el caudal a tubo lleno, Q.T.LL.
ALLTVLLTQ *.....
Donde:
V.T.LL. = Velocidad a tubo lleno en m/s.
A = Área de la tubería en m2
Q.T.LL. = Caudal a tubo lleno en m3/s
6. Se verifica que la relación de caudales (Caudal a tubo lleno sobre caudal de diseño)
sea menor que 1.
Tabla 13 . Cálculo de lluvias cubierta CALCULO DEL CANAL DE AGUAS LLUVIAS (CANALETA)
Área de la
Cubierta m²
Pendiente
del Canal
Ø del Canal
a Analizar
Área que
podemos
Recolectar (m²)
Comprobación del Ø
185.8333333 256 Diámetro Correcto
CALCULO DEL BAJANTE DE AGUAS LLUVIAS
Área de la
Cubierta m²
Intensidad de
Lluvia en
mm/h
Ø del
Bajante a
Analizar
Área que
podemos
Recolectar (m²)
Comprobación del Ø
185.8333333 285 Diámetro Correcto
CALCULO DE LOS COLECTORES DE AGUAS LLUVIAS
Área de la
Cubierta m²
Ø del
Colector a
Analizar
Intensidad de
Lluvia en
mm/h
Pendiente del
Colector
Área que
podemos
Recolectar
(m²)
Comprobación del Ø
743.3333333 1005 Diámetro Correcto
2% 7"
150 4"
8" 150 2%
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
4. SISTEMA DE BOMBEO
El Proyecto estará dotado con un sistema hidroneumático precargado cuya función es
mantener presurizada la red y satisfacer el suministro en momentos de poca demanda,
tiempo durante el cual el equipo permanece apagado.
“Para una edificación de más de tres pisos de altura en la cual la empresa prestadora de
servicios públicos domiciliarios exija la construcción de un sistema de bombeo y tanques
auxiliares, o en una edificación de cuatro o más pisos de altura se deberán construir los
tanques de reserva”.
4.1 CALCULO DE LA POTENCIA
La potencia de la bomba se calcula mediante la siguiente expresión:
E
HdtQdP
*75
**
Donde,
P= Potencia de la bomba, en HP
Peso especifico del agua, 1000 Kg/m3
Qd= Caudal de diseño en l/s
E= Eficiencia de la bomba (65-75%).
Hdt= altura dinámica total, en m.
HsP
JKJLPo
Hdt
1)(
Donde,
PoCarga piezométrica requerida en la bomba para el grifo más desfavorable,
en m. (altura del edificio más altura del aparato más alejado).
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
mPo
5.14
)( JKJL Sumatoria de pérdidas totales en m halladas en el cálculo de la red
de abastos.
mJKJL 20)(
1PPresión mínima requerida para salida de agua por el aparato más
desfavorable, en m.
mP
0.91
Hs Altura de succión, en m.
mHs 0.1
Calculando, obtenemos que Hdt (altura dinámica total) es igual a 40m.
Ahora, para una eficiencia de la bomba del 65% y asumiendo un aumento del 15% por
pérdidas y como el caudal de diseño es igual a 4,5 l/s, obtenemos que la Potencia de la
bomba debe ser de 5 HP.
4.2 CALCULO DEL DIÁMETRO DE IMPULSIÓN
Para predefinir el diámetro más económico de la tubería de impulsión y tener una
aproximación de este empleamos la formula de BRESSE, que se describe a continuación,
previendo además una discontinuidad en el bombeo:
24/
**
tX
QXKDe
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
Donde
t: Es el número de horas de bombeo por día (12 h/día)
Q: Es el caudal de bombeo (m3/s)
De: Es el diámetro interior (m)
K: Es un coeficiente que varía entre 1.2 y 1.6. (Es función del costo de la tubería y el
costo del kilovatio hora de energía eléctrica.)
Luego de este primer paso en la determinación del diámetro se evalúan diámetros que
cumplan con las velocidades recomendadas,
4
2De
QbV
Donde:
V : Velocidad media del agua a través de la tubería (m/s).
De : Diámetro interior comercial de la sección transversal de la tubería (m).
Qb : Caudal de bombeo igual al caudal de diseño (m3/s).
Si la velocidad no se encuentra dentro de los rangos permitidos (1.0 – 3.0 m/s) para líneas
de impulsión que son definidos en los parámetros de diseño, el diámetro se cambia a uno
en el cual se cumpla estas exigencias.
De acuerdo a lo anterior, obtenemos que:
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
Tabla 14. Cálculo de diámetro de impulsión
3,30 L/s
0,0033 m3/s
t= 12 horas
X= 0,70710678
K= 1,2
0,05796699 m
2,28216479 pul
Velocidad
pul m m/s
1 0,0254 6,513 No cumple
1,5 0,0381 2,895 Cumple
2 0,0508 1,628 Cumple
2,5 0,0635 1,042 Cumple
3 0,0762 0,724 FALSO
Qd=
De=
DiametroVerificación
VERIFICACIÓN DE VELOCIDAD
Por lo tanto, el diámetro de la impulsión será de 2 pulgadas.
4.2 CONSUMO DE ENERGÍA
La Energía que requiere la bomba para su normal funcionamiento es conocida como
Potencia de Consumo (Pc) y es calculada por la expresión:
Pc = P / 0.735
Donde:
Pc: Potencia consumida (Kw/hora)
P . Potencia de las bombas (HP).
Calculando obtenemos que la Potencia consumida es de 6,0 Kw/hora.
4.3 CABEZA NETA DE SUCCIÓN POSITIVA (NPSH) DISPONIBLE
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
La altura neta de succión positiva disponible se calcula de acuerdo con la siguiente
ecuación:
PvhHPatmdispNPSH fes
Donde:
Patm.: Presión atmosférica en m.c.a. (10,33 m.c.a.)
Hes: Altura estática de succión (incluyendo su signo) (m)
hf: Pérdidas por fricción (m)
Pv: Presión de vapor en m.c.a. (0,43 m.c.a.)
Calculando,
Tabla 15. Cálculo del NPSH disponible
P atm= 10.33 mca Presión atmósferica
H est= 1.00 m altura estática de succión, incluir el signo (+) o (-)
hf = 1.77 m pérdidas por fricción
Pv = 0.43 mca Presión de vapor
NPSH diponible = 7.13 m
Se recomienda que la altura neta de succión positiva requerida por el fabricante de las
bombas debe ser menor que el valor disponible en la instalación en por lo menos un 20%,
para las condiciones más adversas de operación. En ningún caso la diferencia puede ser
menor que 0.5 m.
4.4 CALCULO DEL HIDROFLOC
Para el cálculo del Hidrofloc se utiliza la siguiente relación.
Volumen Hidroacomulador = 249 x (10-20)% x Qd(L/s) / ((1-(P-ON/P-OFF))
Donde:
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
Qd= caudal de diseño (L/s)
P-ON= Altura Dinámica x 1,42
P-OF= P-ON + 20 m.c.a
Tabla 16. Cálculo del Volumen del hidrofloc
Altura dinámica= 18,00 mca
PON= 25,56 mca
POFF= 45,56 mca
Factor= 0,15 Varia entre el 10 y el 20%
Qd= 4,50 L/s
Volumen hidrofloc= 382,9 L
MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA
5. DISEÑO RED DE GAS
1. PARÁMETROS DE DISEÑO
1.1 DESCRPICIÓN DE LOS EQUIPOS
ARTEFACTO CANTIDAD TIPOPOTENCIA
(Kw)
POTENCIA
TOTAL (Kw)Q (m3/h)
Disponible cafeteria 1 20 20 2,22
TOTAL 20 2,22
2. CÁLCULO DE LAS REDES
2.1 CALCULO DE LA RED DE BAJA PRESION
Para el diseño se usará la ecuación de Pole para presiones menores de 70 milibares
Q = ( 3.04 x 10 E -3)xCx(hxD 5̂/GxL) 0̂,5
CÁLCULO CONSIDERANDO LONGITUD EQUIVALENTE
CAFETERIA
TRAMO DIÁMETRO (mm)CODO 90
(30 DIAM)
CODO 45
(14 DIAM)
TEE A 90
(60 DIAM)
CODO 22.5
(7 DIAM)
TEE A FLUJO
(20 DIAM)
LONGITUD
EQUIVALENTE
(m)
M-A 20,93 15,00 9,42
TRAMODIAMETRO
NOMINAL (mm)C LONGITUD (m)
LONGITUD
EQUIVALENTE
(m)
LONGITUD
TOTAL (m)Q (m3/h) h (mb)
h Acum
(mb)
M-A 20,93 1,8 59,95 9,42 69,37 2,22 1,71 1,71 ACERO
2. CÁLCULO DE LA ACOMETIDA
Se diseñará para el tramo F - M y para el caudal total requerido.
Se aplicará la ecuación de Mueller para presiones mayores de 70 milibares
D2.725 =( Q x G0.425 x (L/(P1abs2 - P2abs2))0.575)/0.13
DIÁMETRO (mm)CODO 90
(30 DIAM)
CODO 45
(14 DIAM)
TEE A 90
(60 DIAM)
CODO 22.5
(7 DIAM)
TEE A FLUJO
(20 DIAM)
LONGITUD
EQUIVALENTE
(m)
ACOMETIDA 15,40 0,00
TRAMO LONGITUD (m)
LONGITUD
EQUIVALENTE
(m)
LONGITUD
TOTAL (m)Q (m3/h)
DIAMETRO
CALCULADO
(mm)
DIAMETRO
REAL (mm)
P1
(bar a)
P2
(bar a)Vel (m/s)
ACOEMTIDA 10,00 0,00 7,34 2,22 4,26 15,40 2,220 2,050 1,519
** Se usará tubería de polietileno de 20 mm nominal para la acometida.