Proyecto I Sanitarias

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER PULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADAUNEFA

NUCLEO ARAGUA

Diseño de la red de distribución de aguas claras

Realizado por:

Escobar Jony

Hidalgo Gustavo. C.I: 19.245.656

León José

Medina Jesús

Rodríguez Yelitza. C.I:19.136.220

Sección: 09CIVN05

Junio de 2012

Tenemos un centro comercial ubicado en la ciudad de Maracay, en el

cual se vende mercancía seca, la presión de agua de la zona es de 11 m.c.a

y se debe diseñar el sistema hidroneumático para abastecer el centro

comercial utilizando tuberías PVC

Para diseñar una red de distribución de aguas claras abastecida con

un sistema hidroneumático comenzamos determinando la capacidad del

estanque bajo.

Para comenzar calculamos la dotación de la edificación. Según la

norma sanitaria (Gaceta oficial de la República de Venezuela número 4.044)

en su capítulo VII, artículo 111 dice:

Los supermercados, casas de abasto y locales comerciales de

mercancía seca tienen una dotación de 20 l/d/m2 del área de

ventas. Primero calculamos el área de ventas sumando el área

de los cubículos.

6 (9,7m2 )+4 (10,5m2 )+8 (6m2 )+24 ( 8,02m2 )+4 (11,55m2 )+2 (15,38m2 )+4 (11,94m2 )→Área=465,4m2

Luego de obtener el área total de la zona de ventas obtenemos la

dotación:

¿̇1=20x 465,4→ ¿̇1=9308 l /d¿¿

Los bares, cervecería, fuentes de soda y similares tienen una

dotación de 60 l/d/m2 del área útil del local. El área del local es

de 20,41 m2, por lo tanto la dotación es:

¿̇2=60x 20,41→¿̇2=1224,6 l /d¿¿

Para continuar con el cálculo de las dotaciones nos vamos al artículo

115 de la norma sanitaria donde se enuncia lo siguiente:

La dotación de agua para riego de jardines y áreas verdes se

calculará a razón de de 2 l/d/m2 y por m2 de área verde ó jardín

a regar.

Primero calculamos el área de los jardines:

A .V Estacionamiento=51,26m2

A .V Lateral derecho=125,06+119,9+84,76=329,72m2

A .V zona central=4 (22 )=88m2

A .V Lateral izquierdo=198,16+72,83+22,9=293,89m2

Sumándolas obtenemos que el área total es: 762,87m2, y por lo

tanto la dotación es:

¿̇3=2 (762,87 )→ ¿̇3=1525,74 l /d¿¿

Con estas tres dotaciones hallamos la dotación total necesaria para el

abastecimiento del centro comercial.

¿̇1+¿̇2+¿̇3=9308+1224,6+1525,74→ ˙¿total=¿12059 l /d ¿¿¿¿¿

Con la dotación obtenida encontramos las dimensiones del estanque

bajo. Si la dotación es de 12059 l/d, el estanque debe almacenar 12,059m3,

por lo cual haciendo es estanque de forma cúbica el tanque sería de

2,5 x2,5 x 2,5

Ahora procedemos a calcular la tubería de aducción que va a llenar el

estanque.

En el capítulo XI, artículo 168 de la norma sanitaria se enuncia lo

siguiente:

La tubería de aducción desde el abastecimiento público, hasta

los estanques de almacenamiento deberán calcularse para

suministrar el consumo total diario de la edificación en un

tiempo no mayor de cuatro horas.

Por lo tanto, tenemos que:

Q=Dotación4hrs

=1205914400

→Q=0,84 l /s

El caudal es de 0,84l/s, y con este dato y la fórmula del caudal

podemos hallar el diámetro de la tubería.

Q=A x V↔ A=QV

Asumiendo una velocidad de 1,5m/s, basándonos en el artículo 301

donde se especifica que la velocidad recomendada se encuentra en el

siguiente parámetro: 0,6ms<V <3

ms

, con estos datos nos vamos a la fórmula

del área:

A=8,4 x10−4

1,5→A=5,6 cm≈2

Para asegurarnos que este diámetro de tubería es correcto

verificamos las perdidas.

Haciendo un despiece de la posible tubería de aducción obtenemos

esto:

Pérdidas por conexiones:

Cantidad Conexión Diámetro Cantidad x

pérdida

Pérdida

total

1 Medidor 11/4” 1 x 16,5 16,5m

1 Ampliación De 11/4” a

2”

1 x 1,07 1,07 m

1 Válvula de paso 2” 1 x 17,7 17,7m

1 Válvula de

retención

2” 1 x 4,5 4,5 m

2 Codos de 90º 2” 2 x 1,68 3,36 m

Longitud total de conexiones 43,13 m

Longitud real: LR=63+29,47+0,3→LR=92,77m

Longitud equivalente: Le=Lc+LR→Le=43,13+92,77→Le=135,9m

Para terminar de calcular las perdidas utilizamos la fórmula de Hazen

y Williams

J=10,76 x Le xQ

1,852

C1,852 x D4,87 =10,76 x135,9 x (8,4 x10−4)1,852

(140)1,852 x (0,0568)4,87 →J=0,363

Dado que la presión de agua en la zona es de 11 m.c.a y la pérdida es

de 0,363 la tubería si puede ser de 2”.

Ahora que tenemos las dimensiones del estanque y el diseño de la

tubería de aducción, procedemos a diseñar y calcular la bomba

hidroneumática. Para calcular el caudal de la bomba utilizamos la siguiente

fórmula:

QB=Dotación x10

24h=12059 x10

86400→QB=1,4 l / seg

Para realizar el diseño de la bomba comenzamos por calcular la

potencia requerida, utilizando la fórmula dada en la norma sanitaria en el

artículo 192. La fórmula es la siguiente:

Hp=hx QB

75 x EfiDonde :h=H S+H I+hf s+hf i+H m

En la siguiente figura se muestran las distancias y las disposiciones de

lo que son los ductos de impulsión y succión entre el estanque la bomba.

En base al grafico anterior calculamos la altura de succión

H S=0,3+0,2+2,5→H S=3m

Usando el caudal de la bomba calculamos las pérdidas por impulsión y

succión.

Impulsión, en la norma en el artículo 184 nos dice que el

diámetro de la tubería de impulsión de las bombas se

determinara en función del gasto de bombeo, así, con el caudal

vamos a la tabla número 22 de la norma sanitaria para

determinar el diámetro de la tubería de impulsión, dado que

nuestro caudal es de 1,4 l/s, en la tabla dice que con un caudal

de 0,86 a 1,5 el diámetro es de 2,54 cm≈1 , y con este diámetro

podemos calcular las perdidas.


pérdida

Pérdida

total

1 Válvula de retención 1” 2 2m

1 Llave de compuerta

abierta

1” 0,16 0,16m

Longitud total de conexiones 2,16m

LR=0,5m

Le=0,5+2,16→Le=2,66m

Ahora usamos la fórmula de Hazen y Williams calculamos las pérdidas

de impulsión

J=10,67 x2,66 x ( 1,4

1000)

1,852

(140)1,852 x (0,0254)4,87 →J=0,92

Succión, en la norma sanitaria en el artículo 184 dice que

puede estimarse que el diámetro de la tubería de succión sea el

diámetro inmediatamente superior al de la tubería de impulsión.

Así que siendo la tubería de impulsión de 1”, la tubería de

succión será de 11/4 “.


pérdida

Pérdida

total

1 Válvula de

retención

11/4” 3 3m

1 Llave de paso 11/4” 11,6 11,6m

1 Codo de 90º 11/4” 1,16 1,16m

Longitud total de Conexiones 15,76m

LR=0,3+2,7→LR=3m

Le=3+15,76→Le=18,76m

Usando la Fórmula de Hazen y Williams:

J=10,67 x18,76 x ( 1,4

1000)

1,852

(140)1,852 x (0,0318)4,87 →J=2,16

Con estos datos sustituimos en la fórmula de la carga que debe

vencer la bomba:

h=3+0,5+0,92+2,16+10→h=16,58m

H P=16,58x 1,475x 0,75

→H P=0,4 hp

Por lo tanto vamos a trabajar con una bomba hidroneumática de 4 hp.

Utilizando el catálogo comercial de bombas Rowa, seleccionamos el modelo

2500C. (Ver anexo 1).

Ya seleccionada la bomba vamos a calcular los requerimientos del

estanque a presión. Vamos a trabajar con dos presiones, una mínima y una

máxima, que se calculan de la siguiente manera:

hmin=H S+HE+H fs+H fi+hm=3+11,25+0,76+1,82+10

hmin=26,83m

hmax=hmin+hd=26,83+14→hmin=40,83

*Hd es obtenida del artículo 205 de la norma

Con estas dos presiones nos vamos al gráfico de presiones y

volúmenes en tanques hidroneumáticos ubicada en el apéndice 17 de la

norma sanitaria, y de allí obtenemos los porcentajes a los que va a trabajar el

estanque del hidroneumático. Los porcentajes son los siguientes:

25% Agua

75% Aire

∀Totaldel agua=25 %−10 %→ ∀Util=15 %

El porcentaje necesario para cubrir la demanda es del 15%

El artículo 203 de la norma sanitaria recomienda que los intervalos de

reposo entre paradas y arranques estén en un promedio de 4 a 6 por hora,

en base a esto nos vamos al gráfico de factor para el cálculo de las

capacidades de tanques hidroneumáticos (figura 18 de la norma sanitaria),

utilizando 6 arranques por hora, y el 15% de agua tenemos que el factor de

multiplicación es de: Fm=1000

Capacidad del estanquedel hidroneumático=Q x Fm=1,4 x 1000

Estanque=1400 l ≈308gal

Evaluamos la Cavitación de la bomba (NPSH=Carga neta de succión

negativa):

NPSH=Ha−Hv−He−Hf−Hs

Si Maracay se encuentra a 473 m sobre el nivel del mar, y su

temperatura más alta en el año 2012 ha sido de 32,6ºC (ver anexo 2).

Tenemos que:

NPSH=8,6−0,572−1−2,16−3→NPSH Disponible=1,86

NPSH Disponible=1,86>NPSH Fabricante=0,35

Por lo tanto la bomba no Cabita.

Con los datos ofrecidos por el catálogo de la bomba sabemos que la

presión que nos ofrece el hidroneumático es: 85,3 psi≈60m .c .a

Para finalizar con lo relacionado a la bomba hidroneumática,

utilizaremos 2 hidroneumáticos, basándonos en el artículo 201 de la norma

sanitaria que nos enuncia lo siguiente: El equipo de bombeo deberá

instalarse por duplicado salvo el caso de viviendas unifamiliares.

Ahora en base al siguiente bosquejo de la línea de distribución sacada

del plano anexo, calcularemos los caudales, los diámetros y las presiones de

cada tramo de la tubería.

Para facilitar los cálculos utilizaremos la siguiente tabla.

Tramo

Tipo

de

Agua

Pieza Sanitaria

Total

UG

Qp m3/s Área (m2) Ø

cmØ ”

F C C Pieza UG c/u

C2-C3 X 1 Chorro ¾” 3 3 2X10-4 1,3 X10-4 1,29 3/4

C2-C X 1 Chorro ¾” 3 6 4,2X10-4 2,8 X10-4 1,89 3/4

C1-C X 1 Chorro ¾” 3 3 2X10-4 1,3 X10-4 1,28 3/4

B-C X 3 Chorros ¾” 3 18 8,3X10-4 5,5 X10-4 2,52 1

B-B1 X 1

1

Chorro ¾”

Lavamopas

3

3

24 10,4X10-4 6,9 X10-4 2,96 11/4

D1-D X 1 Fregadero 4 4 2,6X10-4 1,7 X10-4 1,47 3/4

D-B X 8 Lavamanos 2 20 8,9X10-4 5,9 X10-4 2,74 11/4

A-B X - - - 44 16,3X10-4 10,9 X10-4 3,73 11/2

A2-A1 X 1

5

Chorro ¾”

Excusados

3

10

13 19,9X10-4 13,3 X10-4 4,12 2

A1-A3 X 4 Urinarios 5 20 22,2X10-4 14,8 X10-4 4,34 2

A1-A X 3 Excusados 10 63 35,2X10-4 23,5 X10-4 5,47 2

A-M X - - - 107 43,9X10-4 29,3 X10-4 6,11 21/2

Para calcular las unidades de gasto utilizamos la tabla 34 de piezas

sanitarias de uso público y la tabla 35 para las unidades de gasto de los

chorros de las áreas verdes, tomando el diámetro como de 3/4. Todas estas

tablas pertenecientes a la norma sanitaria.

Para los gastos probables (Qp) se utiliza la tabla 37, para calcular el

área despejamos la fórmula del caudal, donde A=Qv , asumiendo la

velocidad de 1,5 basándonos en el artículo 301 de la norma sanitaria, y por

último para calcular el diámetro utilizamos la fórmula del área del círculo

despejando el diámetro: ∅=√ 4 x Aπ

Ahora a partir de los diámetros obtenidos en la tabla anterior

calculamos las pérdidas de las tuberías por tramos:

TRAMO M-A


pérdida

Pérdida

total

1 Válvula de

retención

21/2” 5 5m

1 Llave de

Compuerta

21/2” 0,43 0,43m

1 Tee 21/2” 1,31 1,31m


LR=0,8m

Le=0,8+6,74→Le=7,54m

J=10,67 x7,54 x(43,9 x10−4)1,852

(140)1,852 x (0,0635)4,87 →J=0,23

TRAMO A-A1

Cantidad Conexión Diámetro Cantidad x pérdida Pérdida total

1 Reducción 21/2” a 2” 0,37 0,37m

4 Tees 2” 4 x 1,07 4,28m

3 Reducciones 2” a 1/2” 3 x 0,34 1,02m

3 Codos de

90º

1/2” 3 x 0,46 1,38m


LR=5,41 x3 (0,3 )→LR=6,31m

Le=6,31+7,05→Le=13,36m

J=10,67 x13,36 x (35,2 x10−4)1,852

(140)1,852 x (0,0568)4,87 →J=0,5

TRAMO A1-A3


3 Tees 2” 3 x 1,07 3,21m

1 Codo de 90º 2” 1,68 1,68m

4 Reducciones 2” a 1/2” 4 x 0,34 1,36m

4 Codos de

90º

1/2” 4 x 0,46 1,84m


LR=2,03 x 4 (0,6 )→LR=4,43m

Le=4,43+8,09→Le=12,52m

J=10,67 x12,52 x (22,21 x10−4)1,852

(140)1,852 x (0,0568)4,87 →J=0,2

TRAMO A1-A2


5 Tees 2” 5 x 1,07 5,35m

5 Reducciones 2” a 1/2” 5 x 0,34 1,7m

5 Codos de

90º

1/2 ” 5 x 0,46 2,3m

1 Reducción 2” a 3/4” 0,4 0,4m

1 Codo de 90º 3/4” 0,64 0,64m


LR=19,25 x6 (0,3 )→LR=21,05m

Le=21,05+10,39→Le=31,44m

J=10,67 x31,44 x(19,9x 10−4)1,852

(140)1,852 x (0,0568)4,87 →J=0,41

TRAMO A-B

1Tee112

→ {L} rsub {C} =0,85

LR=3,5m

Le=3,5+0,85→Le=4,35m

J=10,67 x 4,35 x (16,3x 10−4)1,852

(140)1,852 x (0,0381)4,87 →J=0,28

TRAMO B-D


pérdida

Pérdida total

8 Tees 11/4 ” 8 x 0,73 5,84m

1 Codo de 90º 11/4 ” 1,16 1,16m

8 Reducciones 11/4 ” a 1/2 ” 8 x 0,34 2,72m

8 Codos de

90º

1/2 ” 8 x 0,46 3,68m


LR=10,92+8 (0,6 )→LR=15,72m

Le=15,72+13,4→Le=29,12m

J=10,67 x29,12 x (8,9 x10−4)1,852

(140)1,852 x (0,0317)4,87 →J=1,47

TRAMO D-D1

Cantida

d

Conexión Diámetro Cantidad x pérdida Pérdida total

1 Codo de 90º 3/4 ” 0,64 0,64m

1 Reducción 3/4 ” a 1/2 ” 0,18 0,18m

1 Codo de 90º 1/2 ” 0,46 0,46m


LR=6,44+0,6→LR=7,04m

Le=7,04+1,28→Le=8,32m

J=10,67 x 8,32x (2,6 x 10−4)1,852

(140)1,852 x (0,0191)4,87 →J=0,51

TRAMO B-B1

Cantida

d

Conexión Diámetro Cantidad x pérdida Pérdida total

2 Tees 11/4 ” 2 x 0,73 1,46m

1 Codo de 90º 11/4 ” 1,16 1,16m

1 Reducción 11/4 ” a 1/2 ” 0,34 0,34m

1 Reducción 11/4 ” a 3/4 ” 0,24 0,24m

1 Codo de 90º 1/2 ” 0,46 0,46m

1 Codo de 90º 3/4 ” 0,64 0,64m


LR=11,78+0,6+0,3→LR=12,68m

Le=12,68+4,3→Le=16,98m

J=10,67 x16,98 x (10,4 x 10−4)1,852

(140)1,852 x (0,0317)4,87 →J=1,15

TRAMO B-C


4 Tees 1” 4 x 0,52 2,08m

3 Reducciones 1” a 3/4 ” 3 x 0,15 0,45m

3 Codos de

90º

3/4 ” 3 x 0,64 1,92m


LR=52,54+3(0,3)→LR=53,44m

Le=53,44+4,45→Le=57,89m

J=10,67 x57,89 x (8,3 x10−4)1,852

(140)1,852 x (0,0254)4,87 →J=7,56

TRAMO C-C1


2 Codos de

90º

3/4 ” 2 x 0,64 1,28m


LR=25,79+0,3→LR=26,09m

Le=26,09+1,28→Le=27,37m

J=10,67 x27,37 x (2 x10−4)1,852

(140)1,852 x (0,0191)4,87 →J=1,03

TRAMO C-C2


2 Codos de

90º

3/4 ” 2 x 0,64 1,28m

1 Tee 3/4 ” 0,4 0,4m


LR=9,94+0,3→LR=10,24m

Le=10,24+1,68→Le=11,92m

J=10,67 x11,92 x (4,2x 10−4)1,852

(140)1,852 x (0,0191)4,87 →J=1,77

TRAMO C2-C3


2 Codos de

90º

3/4 ” 2 x 0,64 1,28m


LR=49,62+0,3→LR=49,92m

Le=49,92+1,28→Le=51,2m

J=10,67 x51,2 x (2 x10−4)1,852

(140)1,852 x (0,0191)4,87 →J=1,92

Para finalizar el diseño del trazado de la red, realizamos otra tabla

donde evaluaremos las presiones de cada tramo, iniciando en 60 m.c.a que

es la presión proporcionada por la bomba.

Tram

o

J H h=(H-J) Cota Presión

M-A 0,23 60 59,77 0 59,77

A-A1 0,5 59,77 59,27 0 59,27

A1-A3 0,2 59,27 59,07 0 59,07

A1-A2 0,41 59,27 58,86 0 58,86

A-B 0,28 59,77 59,49 0 59,49

B-D 1,47 59,49 58,02 0 58,02

D-D1 0,51 58,02 57,51 0 57,51

B-B1 1,15 59,49 58,34 0 58,34

B-C 7,56 58,34 50,78 0 50,78

C-C1 1,03 50,78 49,75 0 49,75

C-C2 1,77 50,78 49,01 0 49,01

C2-C3 1,92 49,01 47,09 0 47,09

Anexo 1

Anexo 2

Proyecto I Sanitarias

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