Instalaciones 1
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Este documento presenta conceptos básicos sobre instalaciones hidráulicas. Explica el diseño de sistemas de agua fría y caliente, incluyendo suministro privado de agua, generación instantánea y mixta de agua caliente, y acumuladores. También describe tuberías, accesorios y válvulas comúnmente usadas, como válvulas de compuerta, macho, globo, bola, mariposa, diafragma, apriete, retención y desahogo.
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INSTALACIONES I
2011
Todo el equipo será de buena calidad y será probado antes de proceder a la
prueba para verificar su perfecto estado de funcionamiento.
Procedimiento para la ejecución las pruebas tendrán lugar sólo después de que
se haya tendido la tubería, con todos sus accesorios y se haya rellenado la
zanja para evitar cualquier desplazamiento por lo menos cinco (5) días después
de que se haya vaciado el último bloque de hormigón para anclaje mezclado con
cemento normal, o por lo menos dos (2) días si el bloque se ha vaciado con
cemento de fraguado rápido. Las pruebas de presión, o la repetición de éstas,
se llevarán a cabo después de que se haya apisonado el
relleno de la zanja.
La duración de la prueba a presión será de cuatro (4) horas como mínimo,
manteniéndose una presión hidrostática de 9.00 [kg./cm2] o como indique el
supervisor.
La longitud máxima de la tubería a incluirse en cualquier prueba a presión
deberá ser de 300 [m] o a la distancia entre dos válvulas, cualquiera de las dos
que sea mayor.
La prueba deberá efectuarse desde un punto que corresponda a una salida o a
accesorios, que esté aprobada por el supervisor, ubicado dentro de una altura
de 1,5 metros del punto más bajo de la sección de tuberías a probar.
Elcontratista deberá proporcionar y posteriormente taponar herméticamente
dichos accesorios. La tubería deberá llenarse y mantenerse con presión
operativa por un periodo de por lo menos 72 horas antes de la prueba para
cubrir cualquier absorción de agua en el sistema. Durante el llenado de la
tubería e inmediatamente antes de la prueba, se deberá extraer todo el aire.
La presión en la tubería deberá ser luego aumentada por bombeo hasta
alcanzar la presión de prueba especificada. Cuando se haya alcanzado la presión
de prueba, se deberá interrumpir el bombeo hasta que la presión en la línea
haya disminuido en 1,8
[kg./cm2], momento en el que se deberá nuevamente aumentar la presión hasta
alcanzar la presión de prueba especificada.
Este procedimiento se repetirá hasta que haya transcurrido cuatro (4) horas
desde el momento en que se comenzó a aplicar la presión de prueba. Al término
96](https://image.slidesharecdn.com/instalacionesi-111011023831-phpapp01/85/Instalaciones-1-96-320.jpg)
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INSTALACIONES I
2011
Los sumideros de fondo pueden tener una depresión para aumentar su
capacidad de captación.
Sumideros Mixtos o Combinados.- Estas unidades consisten en un
Sumidero Lateral de Sardinel y un Sumidero de Fondo actuando como
una unidad. El diámetro mínimo de los tubos de descarga al buzón de
reunión será de 10".
Complementariamente puede usarse también.
Sumideros de Rejillas en Calzada.- Consiste en una canalización
transversal a la calzada y a todo lo ancho, cubierta con rejillas.
Se utilizarán los siguientes tipos de sumideros:
Tipo S1: Tipo grande conectado a la cámara. Corresponde a sumideros
del tipo mixto (Ver fig. No. 5)
Tipo S2: Tipo grande conectado a la tubería. Corresponde a sumideros
de] tipo mixto. (Ver fig. No. 6).
Tipo S3: Tipo chico conectado a la cámara (Ver fig. No. 7)
Tipo S4: Tipo chico conectado a la tubería (Ver fig. No. 8)
Los sumideros tipo S3 y S4 se utilizarán únicamente en los casos siguientes:
Cuando el sumidero se ubica al centro de las avenidas de doble calzada.
Cuando se conectan en serie con tipo grande S1 o S2.
Para evacuar las aguas pluviales provenientes de las calles ciegas y según
especificación del proyectista.
En caso de situaciones que requieren un tratamiento distrito se diseñarán
sumideros especiales.
UBICACIÓN DE LOS SUMIDEROS
La ubicación de los sumideros dependerá del caudal, pendiente, la ubicación y
geometría de enlaces e intersecciones, ancho de flujo permisible del sumidero,
volumen de residuos sólidos, acceso vehicular y de peatones.
En general los sumideros deben ponerse en los puntos bajos. Su ubicación
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Instalaciones 1
- 1. INSTALACIONES I Instalaciones Hidráulicas Junio de 2011 Universidad Mariano Gálvez de Guatemala Jonathan Max Mencos
- 2. UNIVERSIDAD MARIANO GALVEZ DE GUATEMALA CENTRO UNIVERSITARIO COBAN, ALTA VERAPAZ FACULTAD DE ARQUITECTURA Instalaciones I Arq. Juan Carlos Leiva CONCEPTOS DE INSTALACIONES HIDRAULICAS Jonathan Max Mencos Carné: 0601-08-8101
- 3. Junio de INSTALACIONES I 2011 CONTENIDO INTRODUCCION ______________________________________________________________ 13 OBJETIVOS __________________________________________________________________ 14 INSTALACIONES DE AGUA FRÍA Y CALIENTE ___________________________________ 15 Algunas Recomendaciones para el diseño de las Instalaciones ________________________ 18 Algunos aspectos son especialmente relevantes: __________________________________________ 18 Pasos para seguir un Diseño ___________________________________________________________ 18 DISEÑO DE AGUA FRIA ____________________________________________________ 22 Suministro privado de agua: ___________________________________________________________ 22 DISEÑO DE SISTEMA DE AGUA CALIENTE _____________________________________ 27 AGUA CALIENTE POR GENERACIÓN INSTANTÁNEA __________________________________ 27 AGUA CALIENTE POR GENERACIÓN MIXTA INSTANTÁNEA ____________________________ 28 ACUMULADORES ___________________________________________________________________ 28 DISTINTAS INSTALACIONES PARA PROVISIÓN DE AGUA CALIENTE ____________________________ 29 TUBERIA Y ACCESORIOS PARA AGUA FRIA Y AGUA CALIENTE _____________________ 29 CHORRO MÚLTIPLE __________________________________________________________________ 30 ESFERA SECA MTK: __________________________________________________________________ 31 TUBERIAS Y ACCESORIOS PARA AGUA CALIENTE: __________________________________________ 32 TUBERIAS Y ACCESORIOS SANITARIOS ___________________________________________________ 32 TUBERIAS Y ACCESORIOS DE ACUEDUCTOS: ______________________________________________ 33 TUBERIAS Y ACCESORIOS DE ALCANTARILLADONOVAFORT: _________________________________ 34 TUBERIAS UTILIZADAS EN LAS INSTALACIONES HIDAULICAS _________________________________ 34 Albañal de concreto simple: ___________________________________________________________ 36 VALVULAS _________________________________________________________________________ 38 VÁLVULA DE CONTROL _____________________________________________________________ 39 PARTES DE LA VÁLVULA DE CONTROL ___________________________________________________ 39 Actuador: ___________________________________________________________________ 39 Cuerpo de la válvula: __________________________________________________________ 40 CATEGORÍAS DE VÁLVULAS _____________________________________________________ 40 VÁLVULAS DE COMPUERTA ___________________________________________________________ 40 Recomendada para _______________________________________________________________ 41 Aplicaciones _____________________________________________________________________ 41 Ventajas ________________________________________________________________________ 41 Desventajas______________________________________________________________________ 41 Variaciones ______________________________________________________________________ 42 3
- 4. Junio de INSTALACIONES I 2011 Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento _______________________________ 42 Especificaciones para el pedido ______________________________________________________ 42 VÁLVULAS DE MACHO _______________________________________________________________ 42 Recomendada para _______________________________________________________________ 43 Aplicaciones _____________________________________________________________________ 43 Desventajas______________________________________________________________________ 43 Variaciones ______________________________________________________________________ 44 Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento _______________________________ 44 Especificaciones para pedido ________________________________________________________ 44 VÁLVULAS DE GLOBO ________________________________________________________________ 44 Recomendada para _______________________________________________________________ 45 Aplicaciones _____________________________________________________________________ 45 Ventajas ________________________________________________________________________ 45 Desventajas______________________________________________________________________ 45 Variaciones ______________________________________________________________________ 45 Materiales _______________________________________________________________________ 45 Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento _______________________________ 46 Registro en lubricación. ____________________________________________________________ 46 Especificaciones para el pedido ______________________________________________________ 46 VÁLVULAS DE BOLA__________________________________________________________________ 46 Recomendada para _______________________________________________________________ 47 Aplicaciones _____________________________________________________________________ 47 Ventajas ________________________________________________________________________ 47 Desventajas______________________________________________________________________ 47 Variaciones ______________________________________________________________________ 47 Materiales _______________________________________________________________________ 48 Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento _______________________________ 48 Especificaciones para el pedido ______________________________________________________ 48 VÁLVULAS DE MARIPOSA _____________________________________________________________ 48 Recomendada para _______________________________________________________________ 49 Aplicaciones _____________________________________________________________________ 49 Ventajas ________________________________________________________________________ 49 Desventajas______________________________________________________________________ 49 Variaciones ______________________________________________________________________ 49 Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento _______________________________ 50 Especificaciones para el pedido ______________________________________________________ 50 VÁLVULAS DE DIAFRAGMA ____________________________________________________________ 50 Recomendada para _______________________________________________________________ 51 Aplicaciones _____________________________________________________________________ 51 Ventajas ________________________________________________________________________ 51 Desventajas______________________________________________________________________ 51 Variaciones ______________________________________________________________________ 52 Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento _______________________________ 52 Especificaciones para el pedido ______________________________________________________ 52 VÁLVULAS DE APRIETE _______________________________________________________________ 52 Recomendada para _______________________________________________________________ 53 4
- 5. Junio de INSTALACIONES I 2011 Aplicaciones _____________________________________________________________________ 53 Ventajas ________________________________________________________________________ 53 Desventajas______________________________________________________________________ 53 Variaciones ______________________________________________________________________ 54 Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento _______________________________ 54 Especificaciones para el pedido ______________________________________________________ 54 VÁLVULAS DE RETENCIÓN (CHECK) Y DE DESAHOGO (ALIVIO) ________________________________ 54 Válvulas de retención (check). _________________________________________________________ 54 VÁLVULAS DE RETENCIÓN DEL COLUMPIO. _______________________________________________ 55 Recomendada para _______________________________________________________________ 55 Aplicaciones _____________________________________________________________________ 55 Ventajas ________________________________________________________________________ 55 Variaciones ______________________________________________________________________ 55 Materiales _______________________________________________________________________ 56 Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento _______________________________ 56 VÁLVULAS DE RETENCIÓN DE ELEVACIÓN ________________________________________________ 56 Recomendada para _______________________________________________________________ 56 Aplicaciones _____________________________________________________________________ 57 Ventajas ________________________________________________________________________ 57 Variaciones ______________________________________________________________________ 57 Materiales _______________________________________________________________________ 57 Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento _______________________________ 57 VÁLVULA DE RETENCIÓN DE MARIPOSA _________________________________________________ 57 Recomendada para _______________________________________________________________ 58 Aplicaciones _____________________________________________________________________ 58 Ventajas ________________________________________________________________________ 58 Variaciones ______________________________________________________________________ 58 Materiales _______________________________________________________________________ 58 INSTRUCCIONES ESPECIALES PARA INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO _________________________ 59 VÁLVULAS DE DESAHOGO (ALIVIO) _____________________________________________________ 59 Recomendada para _______________________________________________________________ 60 Aplicaciones _____________________________________________________________________ 60 Ventajas ________________________________________________________________________ 60 Variaciones ______________________________________________________________________ 60 Materiales _______________________________________________________________________ 60 INSTRUCCIONES ESPECIALES PARA INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO _________________________ 60 MEDICIONES DE NIVEL _______________________________________________________________ 60 Nivel. ___________________________________________________________________________ 61 MÉTODOS DE MEDICIÓN _____________________________________________________________ 61 Métodos de medición indirecta: _____________________________________________________ 61 Método por medidores actuados por desplazadores. ____________________________________ 61 FUENTES DE ABASTECIMIENTO __________________________________________________ 62 ORIGEN DEL AGUA __________________________________________________________________ 62 Componentes del sistema de abastecimiento ______________________________________ 63 ALMACENAMIENTO DE AGUA BRUTA ___________________________________________________ 63 5
- 6. Junio de INSTALACIONES I 2011 CAPTACIÓN ________________________________________________________________________ 63 TRATAMIENTO _____________________________________________________________________ 64 ALMACENAMIENTO DE AGUA TRATADA _________________________________________________ 64 RED DE DISTRIBUCIÓN _______________________________________________________________ 64 IMPACTO AMBIENTAL DE UN SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE ________________ 65 SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA _______________________________________________ 65 AGUAS METEÓRICAS: ________________________________________________________________ 66 AGUAS SUPERFICIALES: ______________________________________________________________ 67 AGUAS SUB-ALVEAS: _________________________________________________________________ 67 AGUAS SUBTERRÁNEAS: ______________________________________________________________ 67 AGUAS SUBTERRÁNEAS PROFUNDAS: ___________________________________________________ 67 AGUAS FREÁTICAS O DE PRIMERA NAPA: ________________________________________________ 68 MANANTIALES: _____________________________________________________________________ 68 COMPONENTES DE UN SISTEMA DE ABASTECIMIENTO: _____________________________________ 68 OBRAS DE CAPTACIÓN Ó DE TOMA _____________________________________________________ 69 OBRAS DE CONDUCCIÓN _____________________________________________________________ 69 PLANTA DE TRATAMIENTO ____________________________________________________________ 69 OBRAS DE DISTRIBUCIÓN _____________________________________________________________ 70 OBRAS DE CAPTACIÓN Ó DE TOMA _____________________________________________________ 70 I-A) CAPTACIÓN DE AGUAS DE LLUVIA: ________________________________________________ 70 I-A1)CAPTACIÓN PARA UN SERVICIO PÚBLICO: _________________________________________ 71 CÁLCULO DE LA CAPACIDAD DE PLATEAS: ________________________________________________ 71 CÁLCULO DE LA CAPACIDAD DE RESERVAS: _______________________________________________ 72 CAPACIDAD DE LAS REPRESAS: _________________________________________________________ 72 I-A2)CAPTACIÓN INDIVIDUAL: _________________________________________________________ 72 I-B) CAPTACIÓN DE AGUAS SUBÁLVEAS: _________________________________________________ 72 I-B1) GALERÍAS FILTRANTES: ________________________________________________________ 72 I-B2)POZOS FILTRANTES: ___________________________________________________________ 73 I-C) CAPTACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS: ______________________________________________ 73 I-C1)POZOS: _____________________________________________________________________ 73 DISEÑO DE POZOS PERFORADOS: ______________________________________________________ 74 CAÑOS FILTROS _____________________________________________________________________ 76 FÓRMULAS DE EQUILIBRIO: _________________________________________________________ 76 B-1)ACUÍFERO NO CONFINADO (LIBRE O FREÁTICO) _______________________________________ 77 B-2)ACUÍFERO CONFINADO _________________________________________________________ 77 I-D) CAPTACIÓN DE AGUAS SUPERFICIALES: ____________________________________________ 78 I-E) CAPTACIÓN DE MANANTIALES: ___________________________________________________ 80 OBRAS DE CONDUCCIÓN _____________________________________________________________ 80 3-D) CÁMARAS LIMITADORAS DE PRESIÓN: ____________________________________________ 82 3-E) ÓRGANOS DE CIERRE: __________________________________________________________ 82 3-F) CÁMARAS DE DESAGÜE: ________________________________________________________ 82 3-G) VÁLVULAS DE AIRE: ___________________________________________________________ 82 3-H) DISPOSITIVOS ANTIARIETES: ____________________________________________________ 82 IMÁGENES DE TIPOS DE ABASTECIMIENTO _______________________________________________ 84 ACOMETIDA DOMICILIAR ______________________________________________________ 86 6
- 7. Junio de INSTALACIONES I 2011 ACOMETIDAS DOMICILIARIAS E INSTALACION (DIAM. Ø 3”X ¾”)______________________________ 88 CAMARA DE VALVULA TIPO DE HORMIGON ______________________________________________ 89 INSTALACION DE VALVULAS DE FFD Ø 3”. JUNTA RAPIDA Y ACCESORIOS DE PVC DE AGUA POTABLE 91 MEDICIÓN _______________________________________________________________________ 92 PROVISION. VALVULA FFD DE Ø 75 MM JUNTA RAPIDA _____________________________________ 92 PROVISIÓN E INSTALACIÓN DE ACCESORIOS ACOMETIDAS PARA AGUA POTABLE ________________ 94 PRUEBAS HIDRAULICAS PARA TUBERIAS DE Ø 50 A 100 MM. DE AGUA POTABLE ______________ 95 Este ítem se refiere a las diferentes pruebas hidráulicas que deben realizarse para comprobar las condiciones de los materiales y del trabajo realizado. __________________ 95 MATERIALES, HERRAMIENTA Y EQUIPO _______________________________________________ 95 INSTALACIÓN DE TUBERÍA DE Ø 50 A Ø 200 MM. Y ACCESORIOS DE PVC _______________________ 98 MATERIALES, HERRAMIENTAS Y EQUIPO ______________________________________________ 98 PROCEDIMIENTO PARA LA EJECUCIÓN ________________________________________________ 98 MEDICIÓN _______________________________________________________________________ 99 INSTALACIÓN DE TUBERÍA DE AGUA POTABLE PROVISIÓN DE TUBERÍAS PVC CLASE 9 JUNTA RÁPIDA Ø 75 MM. PARA AGUA POTABLE_________________________________________ 100 MATERIALES, HERRAMIENTAS Y EQUIPO ________________________________________________ 100 FORMA DE PAGO ________________________________________________________________ 101 CALCULO DEL SISTEMA DE AGUA FRIA Y CALIENTE ________________________________________ 101 APARATOS DE USO PRIVADO: ______________________________________________________ 102 APARATOS DE USO PÚBLICO: _______________________________________________________ 102 CRITERIOS PARA EL CÁLCULO DE LAS REDES DE DISTRIBUCION ______________________________ 102 PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO ________________________________________________________ 103 SERVICIOS DE AGUA CALIENTE ________________________________________________________ 103 METODOLOGIA Y CONSIDERACIONES __________________________________________________ 104 CÁLCULO Y RESULTADOS __________________________________________________________ 106 DETERMINACION DEL PUNTO Y TRAMO MÁS DESFAVORABLE DE LA RED ___________________ 106 DETERMINACION DE LAS UNIDADES DE GASTO Y GASTOS PROBABLES POR TRAMO __________ 106 CÁLCULO DE LA PÉRDIDA DE CARGA POR TRAMOS _____________________________________ 107 ACCESORIOS ____________________________________________________________________ 107 TRAMO A – B ___________________________________________________________________ 107 ACCESORIOS ____________________________________________________________________ 107 TRAMO C – D ___________________________________________________________________ 108 ACCESORIOS ____________________________________________________________________ 108 TRAMO D – X ___________________________________________________________________ 108 ACCESORIOS ____________________________________________________________________ 108 Sumatoria de pérdidas de carga por tramos: __________________________________________ 109 TIPOS DE CALENTADORES _____________________________________________________ 109 CALDERAS ________________________________________________________________________ 109 1. Calentador De Depósito. ________________________________________________________ 109 2. Calentadores de paso de rápida recuperación _______________________________________ 111 Precios calentadores de paso de rápida recuperación ___________________________________ 112 3. Calentador de paso instantáneo __________________________________________________ 113 Recomendaciones _______________________________________________________________ 114 7
- 8. Junio de INSTALACIONES I 2011 CALENTADOR DE AGUA _____________________________________________________________ 117 Tipos de calentadores de agua ____________________________________________________ 118 Calentadores de punto ______________________________________________________________ 118 Calentador de paso eléctrico. _________________________________________________________ 119 Calentadores de paso _____________________________________________________________ 119 Calentador de paso a gas. _________________________________________________________ 119 Calentador de tanque eléctrico. _______________________________________________________ 120 Calentadores de acumulación ______________________________________________________ 120 CALDERAS ______________________________________________________________________ 121 Caldera de gas. __________________________________________________________________ 121 COMBUSTIBLES __________________________________________________________________ 122 Calentador solar. ________________________________________________________________ 123 Aislamientos ____________________________________________________________________ 123 Mantenimiento __________________________________________________________________ 124 Seguridad ______________________________________________________________________ 125 SISTEMAS DE DISTRIBUCION ___________________________________________________ 126 DISTRIBUCION DE AGUA POTABLE _____________________________________________________ 126 SISTEMA DE DISTRIBUCION DE AGUA POTABLE __________________________________________ 126 DOTACION _____________________________________________________________________ 126 PARA LAS ZONAS INDUSTRIALES:____________________________________________________ 127 PARA LAS ZONAS COMERCIALES: ____________________________________________________ 128 PARA SERVICIO PUBLICO: __________________________________________________________ 128 PARA ZONAS RESIDENCIALES: ______________________________________________________ 128 TABLA ___________________________________________________________________________ 129 ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE __________________________________________________ 129 DOTACION EN SECTORES RESIDENCIALES _______________________________________________ 129 DOTACIONES PARA POBLACIONES SEGÚN CLIMA ______________________________________ 130 TABLA ___________________________________________________________________________ 130 ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE __________________________________________________ 130 ANALISIS DE CONSUMOS ____________________________________________________________ 130 MEDIDORES: EL SERVICIO MEDIDO __________________________________________________ 131 TIPOS DE SISTERNAS ________________________________________________________________ 133 CAPTACIÓN Y APROVECHAMIENTO DE AGUA DE LLUVIA_________________________________ 133 USOS DEL AGUA DE LLUVIA __________________________________________________________ 133 EQUIPO BÁSICO DE RECOGIDA Y GESTIÓN DEL AGUA DE LLUVIA __________________________ 134 CISTERNA DE FERROCEMENTO DE CAPTACIÓN DE AGUA DE LLUVIA __________________________ 136 Limpieza, trazo y nivelación ________________________________________________________ 136 Los pasos _______________________________________________________________________ 137 Nota: __________________________________________________________________________ 137 Excavación _____________________________________________________________________ 138 Afine de pared __________________________________________________________________ 138 Cepa para brocal _________________________________________________________________ 139 Brocal de concreto o piedra ________________________________________________________ 139 Aplanado de mortero _____________________________________________________________ 140 Colocación de malla ______________________________________________________________ 140 8
- 9. Junio de INSTALACIONES I 2011 Aplanado de cemento ____________________________________________________________ 141 Firme de concreto _______________________________________________________________ 141 Forjado de cárcamo ______________________________________________________________ 142 Pulido en muros y firme ___________________________________________________________ 142 Chaflán ________________________________________________________________________ 143 Colocación de viguetas y bovedillas _________________________________________________ 143 Colocación del molde para tapa y tubo para bomba ____________________________________ 144 Colado de losa __________________________________________________________________ 145 Colado de brocal de tapa y cilindro para bomba _______________________________________ 145 Sellado de la unión entre losa y muro y colocación de la tapa _____________________________ 146 Cisterna terminada _______________________________________________________________ 146 SISTERNA DE FERROCEMENTO _________________________________________________ 147 SELECCIÓN DEL SITIO DE CONSTRUCCION ________________________________________ 147 NIVELACIÓN DEL SITIO DE CONSTRUCCIÓN ______________________________________________ 148 PREPARACIÓN DE LA BASE ___________________________________________________________ 148 PREPARACIÓN DE LA MALLA PARA EL CUERPO DE LA CISTERNA _____________________________ 148 CORTE DE LA BASE _________________________________________________________________ 149 ARMADO DEL TANQUE ______________________________________________________________ 150 COLADO, REVOCADO O REPELLADO DEL TANQUE ________________________________________ 150 Aplicación de la mezcla al tanque: ___________________________________________________ 151 REPELLAR EL INTERIOR Y EXTERIOR DEL TANQUE. ________________________________________ 151 REPELLAR EL INTERIOR Y EXTERIOR DEL TANQUE _________________________________________ 151 ARMADO DE LA TAPA _______________________________________________________________ 152 SISTEMA DE CAPTACIÓN DE AGUA ____________________________________________________ 153 SELLAR Y PINTAR LA CISTERNA ________________________________________________________ 154 MANTENIMIENTO __________________________________________________________________ 154 EQUIPO DE BOMBEO ____________________________________________________ 155 BOMBAS PARA AGUA, EQUIPOS Y SISTEMAS DE BOMBEO ___________________________ 155 SISTEMAS DE BOMBEO ______________________________________________________________ 155 LÍNEAS DE EQUIPOS DE BOMBEO: _____________________________________________________ 155 SOLUCIÓN INTEGRAL EN BOMBAS PARA AGUA __________________________________________ 156 DISTRIBUCIÓN DE SISTEMAS DE BOMBEO _______________________________________________ 156 SISTEMAS PARA DIVERSAS APLICACIONES _______________________________________________ 156 SOLUCIONES EFECTIVAS _____________________________________________________________ 157 BOMBAS TIPO JET: _________________________________________________________________ 157 ENCUENTRE EL TAMAÑO DE SU BOMBA ______________________________________________ 158 HIDRONEUMÁTICOS: _______________________________________________________________ 158 TABLA PARA SELECCIONAR SU HIDRONEUMÁTICO _____________________________________ 158 BOMBAS SUMERGIBLES: _____________________________________________________________ 158 BOMBAS CENTRÍFUGAS: _____________________________________________________________ 159 ESTACIONES DE BOMBEO ____________________________________________________________ 159 DESCRIPCIÓN GENERAL ___________________________________________________________ 159 CONSIDERACIONES BÁSICAS DE PROYECTO _______________________________________ 159 9
- 10. Junio de INSTALACIONES I 2011 GASTOS DE BOMBEO _______________________________________________________________ 159 CARGAS DE BOMBEO _______________________________________________________________ 160 REQUISITOS DE POTENCIA (TEÓRICA) __________________________________________________ 160 LOCALIZACIÓN _____________________________________________________________________ 161 TIPO DE ENERGÍA A UTILIZAR EN EL BOMBEO ____________________________________________ 161 TIPO Y NÚMEROS DE BOMBAS ________________________________________________________ 161 CLASIFICACIÓN DE LAS BOMBAS POR EL TIPO DE SUCCIÓN _________________________________ 162 CLASIFICACIÓN DE LAS BOMBAS POR SU DIRECCIÓN DE FLUJO ______________________________ 162 CLASIFICACIÓN DE LAS BOMBAS POR LA POSICIÓN DE SU FLECHA ___________________________ 163 CARACTERÍSTICAS DEL CÁRCAMO DE BOMBEO __________________________________________ 163 DISEÑO DE LOS CÁRCAMOS ________________________________________________________ 164 MOTORES ELÉCTRICOS ____________________________________________________________ 164 SUBESTACIÓN ELÉCTRICA __________________________________________________________ 164 TUBERÍAS, VÁLVULAS Y ACCESORIOS ________________________________________________ 164 EDIFICIOS COMPLEMENTARIOS _____________________________________________________ 165 AUTOMATIZACIÓN _______________________________________________________________ 165 CLASIFICACION Y TIPOS DE ESTACIONES DE BOMBEO _____________________________________ 165 CLASIFICACIÓN __________________________________________________________________ 165 TIPOS BÁSICOS __________________________________________________________________ 165 DIMENSIONES DE LAS CÁMARAS SECAS ________________________________________________ 166 CON CARGA DE SUCCIÓN: _________________________________________________________ 167 CON ALTURA DE SUCCIÓN _________________________________________________________ 168 PLANTEAMIENTO DE LA INSTALACIÓN _________________________________________________ 170 DIMENSIONAMIENTO DE LA CÁMARA HÚMEDA _________________________________________ 170 ALTERNATIVAS PARA CALCULAR EL VOLUMEN DEL CÁRCAMO ______________________________ 171 RECOMENDACIONES PARA UNA CORRECTA INSTALACIÓN DEL EQUIPO _______________________ 172 REQUISITOS EN LA SUCCIÓN _______________________________________________________ 176 REQUISITOS EN LA DESCARGA ______________________________________________________ 176 MATERIALES ____________________________________________________________________ 176 ACCESORIOS ____________________________________________________________________ 177 Consideraciones adicionales. _______________________________________________________ 178 Protección sanitaria de la calidad del agua. ___________________________________________ 179 EDIFICIOS _________________________________________________________________________ 180 Ejemplo de cálculo: ______________________________________________________________ 180 DISEÑO DE RED DE EVACUACION DE ____________________________________________ 186 AGUAS NEGRAS _____________________________________________________________ 186 Diseño ___________________________________________________________________________ 186 Condiciones generales de la evacuación ______________________________________________ 186 Configuraciones de los sistemas de evacuación ________________________________________ 187 DISEÑO DE REDES __________________________________________________________________ 188 DIÁMETROS ____________________________________________________________________ 188 DISEÑO HIDRÁULICO _____________________________________________________________ 188 COEFICIENTES DE RUGOSIDAD______________________________________________________ 189 PROFUNDIDAD MÁXIMA A LA COTA CLAVE ___________________________________________ 190 RETENCIÓN DE SÓLIDOS ___________________________________________________________ 190 10
- 11. Junio de INSTALACIONES I 2011 TUBERIAS Y ACCESORIOS PARA DRENAJES________________________________________ 193 AGUAS NEGRAS Y PLUVIALES __________________________________________________ 193 LLAVE PASO 1 COMPUERTA P.P. ______________________________________________________ 193 PVC CODO LISO PRESION 25MM. X 45. _________________________________________________ 193 PVC CODO LISO PRESION 38MM. X 45. _________________________________________________ 193 PVC CODO LISO PRESION 50MM. X 90. _________________________________________________ 194 PVC CODO SANITARIO P DELG. SDR32.5 -100MM. X 45.____________________________________ 194 PVC CODO SANITARIO P DELG. SDR32.5 -31MM. X 90. _____________________________________ 194 PVC CODO SANITARIO P DELG. SDR32.5 -50MM. X 45. _____________________________________ 195 PVC CODO SANITARIO P GRUESA S40-100MM. X 45. ______________________________________ 195 PVC CODO SANITARIO P GRUESA S40-75MM. X 90. _______________________________________ 195 PVC ADAPTADOR REGISTRO SANITARIO P GRUESA SDR41 50MM ____________________________ 196 PVC ADAPTADOR SIFON SANITARIO 31MM _____________________________________________ 196 PVC ADAPTADOR MACHO CPVC 12MM AGUA CALIENTE FGG DURMAN_______________________ 196 PVC REDUCCION LISA PRESION 18 X 12MM. _____________________________________________ 197 PVC REDUCCION SANITARIA PARED DELG. SDR32.5-100 X 50MM. ___________________________ 197 PVC REDUCCION SANITARIA PARED GRUESA SDR41-38 X 31MM. ____________________________ 197 PVC REDUCCION SANITARIA SDR32.5-50 X 38MM ________________________________________ 198 PVC TUBO SCH40 PRESION 12MM _____________________________________________________ 198 PVC TUBO SDR32.5 75MM ___________________________________________________________ 198 CALCULO DE LAS RED DE EVACUACION DE AGUAS NEGRAS __________________________ 199 FOSAS SEPTICAS ___________________________________________________________________ 199 FOSAS SEPTICAS EN ZONAS RURALES ________________________________________________ 199 FUNCIONAMIENTO DE LA FOSA SEPTICA _____________________________________________ 199 LIMPIEZA Y VACIADO DE POZOS SEPTICO _______________________________________________ 200 ¿QUÉ ES UNA FOSA SÉPTICA?_________________________________________________________ 202 VENTAJAS DE LA FOSA SÉPTICA _______________________________________________________ 202 ¿QUÉ PROBLEMAS ME PUEDEOCASIONAR DEFECAR AL AIRE LIBRE? _________________________ 203 ¿QUÉ SUCEDE DENTRO DE LA FOSA? ___________________________________________________ 203 FOSAS SÉPTICAS _____________________________________________________________ 204 POZO DE ABSORCIÓN ________________________________________________________ 205 TAMAÑO DE LA FOSA _______________________________________________________________ 206 DISEÑO DE RED DE AGUAS PLUVIALES __________________________________________________ 208 DRENAJE PLUVIAL __________________________________________________________________ 208 CONSIDERACIONES DEL CAUDAL DE DISEÑO __________________________________________ 208 CAPTACION DE AGUAS PLUVIALES EN EDIFICACIONES ___________________________________ 209 CRITERIOS PARA EVALUACIÓN DE LAS AGUAS ALMACENADAS EN AZOTEAS: ________________ 210 CRITERIOS PARA EVACUACIÓN DE LAS AGUAS PLUVIALESDE LAS VIVIENDAS ________________ 210 CAPTACION EN ZONA VEHICULAR - PISTA _____________________________________________ 210 ORIENTACIÓN DEL FLUJO __________________________________________________________ 210 DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE LA CUNETA ____________________________________ 211 Coeficiente de rugosidad __________________________________________________________ 212 EVACUACIÓN DE LAS AGUAS TRANSPORTADAS POR LASCUNETAS ___________________________ 213 11
- 12. Junio de INSTALACIONES I 2011 Sumideros ______________________________________________________________________ 213 DISEÑO HIDRÁULICO DE LOS SUMIDEROS ____________________________________________ 215 REJILLAS _______________________________________________________________________ 216 COLECTORES DE AGUAS PLUVIALES ____________________________________________________ 224 SELECCIÓN DEL TIPO DE TUBERÍA _____________________________________________________ 229 ALTURA DE RELLENO ___________________________________________________________ 230 VELOCIDAD MÍNIMA _____________________________________________________________ 232 PENDIENTE MÍNIMA ______________________________________________________________ 233 REGISTROS _____________________________________________________________________ 233 ESPACIAMIENTO _________________________________________________________________ 234 BUZONES _______________________________________________________________________ 234 ESTRUCTURA DE UNIÓN ___________________________________________________________ 235 DEPRESIONES PARA DRENAJE ________________________________________________________ 235 FINALIDAD______________________________________________________________________ 235 TUBERIAS RANURADAS. (VER FIG. N° 15) _____________________________________________ 237 SISTEMA DE EVACUACIÓN POR GRAVEDAD ___________________________________________ 237 SISTEMA DE BOMBEO ____________________________________________________________ 238 CONCLUSION _______________________________________________________________ 240 BIBLIOGRAFÍA ______________________________________________________________ 241 12
- 13. Junio de INSTALACIONES I 2011 INTRODUCCION Actualmente se nos hace impensable un edificio y en especial una vivienda sin una mínima dotación de instalaciones, que hagan posible habitarla en condiciones de salubridad, confort, seguridad y comunicación, culturalmente incluidas como indispensables para que sea considerada como digna. La provisión de agua es tal vez la más importante. El agua es un bien escaso, si bien todos debemos tomar conciencia de ello y actuar responsablemente, los arquitectos tenemos un importante papel ya que el consumo de esta también de alguna forma es objeto de diseño. En la construcción de las edificaciones, uno de los aspectos más importantes es el diseño de la red de instalaciones sanitarias, debido a que debe satisfacer las necesidades básicas de ser humano. Como son el agua potable para la preparación de alimentos, el aseo personal y la limpieza del hogar, eliminando desechos orgánicos, etc. El trabajo se basa en métodos más utilizados para el cálculo de las redes de distribución interior de agua, que es el denominado Método de los gastos probables, creado por Roy B. Hunter, que consiste en asegurar a cada aparto sanitario un número de unidades de gasto determínate experimentalmente. El agua cumple dentro de los edificios una función fundamental para la vida como elemento de consumo; en el aseo personal, de ropas y de los enseres (vajillas) y también como vehículo de desechos orgánicos. El agua es un insumo que tiene características de potabilidad y sufre una transformación en los artefactos de uso convirtiéndose en su mayor parte en el desagüe del edificio. 13
- 14. Junio de INSTALACIONES I 2011 OBJETIVOS Los fines y metas que se quieren alcanzar con la redacción de esta investigación de conceptos hidráulicos o más bien Sistemas de Instalaciones Hidráulicas son las siguientes: Tener el conocimiento de los diferentes sistemas y diseños de instalaciones hidráulicas. Aprender a realizar una buena instalación hidráulica. Conocer los diferentes accesorios y artefactos ideales para una buena instalación hidráulica. 14
- 15. Junio de INSTALACIONES I 2011 INSTALACIONES DE AGUA FRÍA Y CALIENTE Actualmente se nos hace impensable un edificio y en especial una vivienda sin una mínima dotación de instalaciones, que hagan posible habitarla en condiciones de salubridad, confort, seguridad y comunicación, culturalmente incluidas como indispensables para que sea considerada como digna. La provisión de agua es tal vez la más importante. El agua es un bien escaso, si bien todos debemos tomar conciencia de ello y actuar responsablemente, los arquitectos tenemos un importante papel ya que el consumo de esta también de alguna forma es objeto de diseño. En nuestra ciudad tanto para la distribución colectiva por red (Agua Corriente) como para los casos de extracción individual el origen es de napas freáticas, esto es de aguas subterráneas. Ambas modalidades son excluyentes. El agua extraída de las perforaciones es de alta calidad perfectamente potable, y no sufre ninguna transformación salvo la incorporación de mínimas cantidades de cloro en forma preventiva. La empresa mediante la red constituida por cañería de diversos diámetros y materiales distribuye el agua hasta cada domicilio garantizando en cada uno de ellos el "nivel piezométrico mínimo permanente" o sea que durante las 24hs recibirá una presión equivalente a 2 mts, y un "nivel piezométrico superior no permanente", esto es que durante algún lapso diario se cuenta con una presión de una altura de 7mts. De esta forma la red garantiza un servicio permanente para los edificios de una planta y parcialmente para los de dos plantas con lo que surge la obligatoriedad de la instalación de un tanque cisterna y otro sobre elevado para distribución. La red de distribución corre por las veredas a una profundidad aproximada de un metro, en algún punto de cada manzana se puede observar una caja con una letra "H" (hidrante) que podrá ser utilizada por los bomberos para reabastecer sus autobombas mediante un enchufe especial. Frente a cada conexión domiciliaria se pueden ver dos cajas una correspondiente a la llave maestra para ser accionada en emergencias, y otra con el medidor. No visible se 15
- 16. Junio de INSTALACIONES I 2011 encuentra "la férula" o válvula, que es la conexión con la red e impide que el agua de los domicilios regrese a la red en el caso de un depresión. El diámetro de la conexión es de 1/2' y para el caso en el que se quisiera incorporar una bomba chupadora deberá colocarse un ruptor de vacío de 2mts de alto. La instalación del edificio contará con los tanques cisterna y reserva para el depósito y distribución, conectados entre sí mediante cañería y bomba impulsora, el tanque de bombeo o cisterna se llenará por gravedad y su cañería terminará en un cierre mecánico, mientras que el superior o de reserva por ser llenado mediante las bombas llevará un flotante que accionará un corte eléctrico. El tamaño de los tanques será tal que pueda abastecer el consumo de por lo menos un día sin reposición, y este se estimará de acuerdo con los artefactos instalados y modalidad de uso.> El tanque de reserva podrá estar constituido por dos tanque hermanados por un colector, de manera que se permitan tareas de limpieza y reparación. Desde aquel se desprenderán los circuitos de acuerdo con las necesidades o particularidades de la vivienda. Por lo menos será imprescindible contar con uno para la alimentación del sistema de calentamiento de agua y podrán existir otros por ejemplo para calefacción, alimentación de sanitarios de este o aquel sector, etc. 16
- 17. Junio de INSTALACIONES I 2011 En las viviendas será recomendable contar con un circuito para agua fría en planta baja con alimentación directa de manera que en el caso de una baja prolongada en la presión de la red no se consuma el agua de la reserva o por lo menos se prolongue su utilización. Los recorridos de los caños serán lo mas rectos posibles, en diámetros descendentes en el mismo sentido en el que corre el fluido, a medida que van siendo alimentados los artefactos. Recordemos que el rozamiento en las paredes de los caños y las piezas son la principal razón en la caída de la presión del flujo por lo que la racionalidad del trazado redundará directamente en beneficio del uso. Será deseable que cada ambiente tenga la posibilidad de quedar sectorizado, ubicándose en paralelo, para lo cual en la entrada a estos se colocará una llave de paso. La provisión de agua caliente para edificios pequeños o viviendas unifamiliares podrá ser realizado con un circuito abierto esto es que el agua que pasó por el calentador (calefón, termo tanque, etc.) ya no regresará a este aunque no sea enteramente utilizada como en los circuitos cerrados. Ya dijimos que del tanque de reserva, cuya cota inferior siempre estará por lo menos entre 1 y 2mts por sobre el más elevado de los artefactos a servir, según el sistema elegido (termo tanque o calefón) de forma que se garantice tanto el funcionamiento del artefacto de calentamiento como un caudal apto para el uso. En estos sistemas elementales deberá tenerse especial cuidado con determinación de los diámetros de los diferentes tramos en especial el de alimentación al artefacto dado que la circulación por este merma el caudal y en un uso simultáneo pueden registrarse inconvenientes. A la hora de la decisión sobre los materiales deberá comprenderse como una cuestión tecnológica, (materiales, herramientas, mano de obra, técnica, dirección, etc.), también deberán tenerse en cuenta su exposición a la intemperie, la proximidad con otros materiales que pudieran ser agresivos como las cales o cementos, asimismo deberán tenerse en cuenta las modificaciones dimensionales debidas a cambios de temperatura, permitiendo siempre la libre dilatación. Para el caso de las instalaciones que llevan agua 17
- 18. Junio de INSTALACIONES I 2011 caliente o las que se encuentran expuestas a la intemperie, deberán ser protegidas térmicamente, evitando las pérdidas excesivas. Algunas Recomendaciones para el diseño de las Instalaciones Las instalaciones forman parte del edificio desde su concepción, no se agregan una vez terminados, del mismo modo que el techo o la carpintería forman parte indisoluble de las primeras ideas. Algunos aspectos son especialmente relevantes: - volumétricamente tal como la ubicación de los tanques, - con el funcionamiento como la distribución de los artefactos, su alimentación, circuitos, etc. - Con los costos como la concentración o distribución los locales húmedos, o la relación "pieza-longitud". A los efectos del mantenimiento de la instalación debemos tener presente, que las partes ocultas, por ejemplo existen algunos modelos de griferías previstas para colocación externa, caso contrario elegir una de calidad adecuada. Prestar atención para garantizar un fácil acceso a las llaves de paso para su reparación, etc. Debemos tener en cuenta los dispositivos de seguridad como los desbordes de los tanques y las llaves de paso, dado que por su uso muy esporádico suelen atascarse, taparse, etc. Las partes expuestas. Pasos para seguir un Diseño Determinar forma de abastecimiento, (pozo o red), y en consecuencia ubicar las conexiones (llave maestra, medidor, llave de paso) o perforación. Ubicar y pre dimensionar los tanques (cisterna y reserva), Definición de "zonas húmedas", ubicar los artefactos y accesorios. Unir con el trazado de las cañerías todas las partes, incluyendo las llaves de paso de cada sector. 18
- 19. Junio de INSTALACIONES I 2011 Completar con los sistemas y accesorios de funcionamiento seguridad y control (bombas, flotantes, llaves de limpieza, automáticos, etc.) 19
- 20. Junio de INSTALACIONES I 2011 20
- 21. Junio de INSTALACIONES I 2011 21
- 22. Junio de INSTALACIONES I 2011 DISEÑO DE AGUA FRIA Existen aspectos vinculados con el bienestar físico en los edificios: las instalaciones sanitarias es uno de ellos, al acondicionamiento hidrotérmico, la relación entre la humedad y la temperatura, la ventilación natural, la iluminación y la protección contra el ruido. Las instalaciones en los edificios contribuyen a cumplimentar esas necesidades. Ciclo del agua en el edificio. El agua cumple dentro de los edificios una función fundamental para la vida como elemento de consumo; en el aseo personal, de ropas y de los enseres (vajillas) y también como vehículo de desechos orgánicos. El agua es un insumo que tiene características de potabilidad y sufre una transformación en los artefactos de uso convirtiéndose en su mayor parte en el desagüe del edificio. Abastecimiento de agua. El agua destinada a bebida, preparación de alimentos e higiene personal debe ser potable, para ello debe reunir condiciones físicas, químicas y microbiológicas. Condiciones Físicas: debe ser incolora, inodora, insípida y no presentar turbiedad. Condiciones Químicas: no debe contener substancias tóxicas ni sales disueltas nocivas para la salud (por ejemplo: sales de magnesio o substancias como el plomo, arsénico). Condiciones Microbiológicas: no debe tener microorganismos patógenos. Suministro privado de agua: Definimos así cuando la provisión de agua es resuelta dentro de los límites del 22
- 23. Junio de INSTALACIONES I 2011 terreno. Agua superficial. Son aguas estables desde el punto de vista químico, pero con turbiedad y contaminadas bacteriológicamente. Deben ser en lo posible decantadas, filtradas y cloradas. Para ello se utiliza algún clorógeno, por ejemplo para cada 1.000 litros de agua tenemos agua lavandina de 5 litros, hipoclorito de sodio 1 litro, cloruro de cal 500 gramos, hipoclorito de calcio 500 gramos. Aguas subterráneas. Es la forma más común de provisión privada de agua. El agua al ingresar a un terreno se infiltra disolviendo sales y óxido del mismo, con frecuencia el agua subterránea generalmente conteniendo cantidades excesivas de sulfatos y bicarbonatos de calcio, lo que comúnmente se denomina aguas duras (característica de no hacer espuma y reduce la eficacia del jabón). Emplazamiento de los pozos de provisión de agua. Deben estar alejados de los pozos absorbentes, cámaras sépticas y lechos de infiltración, a una distancia mínima de 30 metros, y ubicados en la parte más alta del terreno. Si practicamos un corte en una región determinada, veremos que existen distintos extractos permeables embebidos en capas de agua llamadas napas. La napa que se encuentra por encima de la primer capa impermeable se la llama napa freática o primera napa, las demás se las designa por el orden de profundidad segunda napa, tercera, cuarta, etc. Las aguas profundas, es decir, de las de la 2º napa, 3º y las sucesivas napas son en principio aguas bacteriológicamente puras, y por ello se usan sin ningún tipo de cuidado. Si se practicaran pozos observaremos las distintas situaciones según la posición de las napas y las pendientes del terreno: si el agua asciende sin 23
- 24. Junio de INSTALACIONES I 2011 alcanzar la superficie se llama semi surgente. Si sobrepasa el nivel del terreno natural se llama surgente. En ciertos casos cuando sobrepasa el nivel del terreno en un punto bajo se denomina vertiente o manantial. Ejecución de pozos. La construcción de los pozos para captar agua de napas profundas se hace perforando mediante trépano o introduciendo simultáneamente un caño dentro del manto impermeable aproximadamente a 50 cm. y se cementa con una mezcla fluida el espacio entre la perforación y el caño, evitando así la contaminación por filtración a las napas inferiores, y así se sigue perforando con sucesivos diámetros menores y repitiendo el procedimiento de filtro, y bajando a su vez una cañería de maniobra. INSTALACIONES DE SUMINISTRO DE AGUA Se distinguen instalaciones exteriores y domiciliarias. Instalaciones exteriores de provisión de agua comprende: 1) Obras de toma de captación. 2) Establecimiento de tratamiento. 3) Depósito de distribución. 4) Cañerías maestras. 5) Cañerías distribuidoras hasta la conexión domiciliaria. Nivel piezométrico. Cuando el circuito de distribución que conecta los depósitos y los tanques de reserva domiciliarios se encuentran en reposo, es decir que no hay consumo, el agua por vasos comunicantes tiende a alcanzar un nivel denominado estático. Al abrirse una canilla domiciliaria, o sea al producirse el consumo el agua al 24
- 25. Junio de INSTALACIONES I 2011 circular vence resistencias producidas por los cambios de dirección, las paredes de las cañerías y los accesorios, lo que implica una pérdida de carga que se expresa en metro de columna de agua. En las zonas de mayor consumo este nivel desciende y estamos en el caso de nivel piezométrico mínimo. En las horas donde existe un menor consumo, encontramos el nivel piezométrico máximo. Con este dato se verificará para cada zona la presión disponible sobre el nivel acera, y la necesidad de tener bombeo o provisión directa. Instalaciones domiciliarias de provisión de agua. Son obligatorias en todo inmueble que linde con cañería habilitada. Se dividen en externas e internas. Las primeras sirven para conectar la cañería distribuidora con la instalación domiciliaria. Las internas comprenden un conjunto de cañerías, accesorios y artefactos que constituyen el servicio en la vivienda. Conexión. La conexión de agua comprende: 1) La férula: pieza que se inserta en la cañería de distribución. 2) Llave maestra: tiene por objeto independizar el servicio domiciliario. Se instala en una pequeña cámara de mampostería, cubierta con marco y chapa plástica. En algunos casos albergan también al medidor. 3) La cañería comprendida entre la distribuidora y el punto de empalme de la cañería domiciliaria. Cañería de alimentación. Se colocan a continuación de la conexión embutida en la pared en una altura entre 20 y 40 cm del piso. Su trayecto debe evitar formación de sifones y ser lo más directo posible. Se lo separa como mínimo 1 metro de la cañería cloacal. 25
- 26. Junio de INSTALACIONES I 2011 Llave de paso. Para permitir reparaciones se coloca llave de paso a la entrada de la cañería distanciada a 1 metro como máximo de la línea municipal. La llave de paso con diafragma suelto actúa como válvula de retención, por lo que debe conservarse con el vástago siempre en forma vertical. Servicio directo. Son compuestas por artefactos que se surten desde la cañería distribuidora sin interposición de tanques, siempre que no existan artefactos a una altura mayor a 5 metros respecto del nivel de la acera. Servicio con tanque de reserva. El servicio con tanque de reserva es exigible en los demás casos. Puede ser de alimentación directa o bombeo obligatorio. Cuando la presión mínima es menor que 8 mca (metros de columna de agua) se autoriza la alimentación directa hasta esa altura. Si la presión mínima es mayor que 8 m puede hacerse alimentación directa hasta una altura de tanque igual a la presión mínima. Fuera de dichos límites, el bombeo es obligatorio. Existen dos posibilidades: A) Bombeo directo desde la red de agua: en este caso debe asegurarse que el bombeo se interrumpa cuando la presión en la red disminuya a 2,5 m de columna sobre el nivel acera. B) Bombeo desde tanque de bombeo: es el caso que se utiliza en la mayoría de los casos y comprende: 1) Tanque de bombeo instalado en la planta baja o subsuelo, alimentado con conexión exclusiva. 2) Juego de bombas que impulsan al tanque de reserva del edificio. 26
- 27. Junio de INSTALACIONES I 2011 3) Cañerías de inspiración e impulsión que van desde las bombas al tanque de reserva. Servicio con tanque hidroneumático. En muchas ocasiones el tanque de bombeo eleva el agua al tanque de reserva encontrándose este por lo general en la azotea, cuando en la misma planta existen dependencias de servicio, por ejemplo la portería, donde no habría presión disponible para alimentar los artefactos y duchas de esta. Entonces se utiliza un tanque hidroneumático, que consiste en un tanque cilíndrico metálico al cual se le bombea agua desde el tanque de bombeo hasta que se comprime el aire contenido en él, el agua es nivelada mediante un presoestato que reinicia el bombeo, haciendo que el agua fluya del tanque a presión, y es inyectada en las cañerías. También se lo utiliza en el servicio contra incendios. DISEÑO DE SISTEMA DE AGUA CALIENTE La provisión de agua caliente para baños, duchas, lavaderos y cocinas se realiza desde la toma de la red interior de agua fría hasta los aparatos de consumo. Para su uso, debe contemplar ciertas características sanitarias que la hagan apta para el consumo, sin elementos contaminantes. AGUA CALIENTE POR GENERACIÓN INSTANTÁNEA La producción de agua caliente por generación instantánea se obtiene mediante sencillas calderas murales a gas. El accionamiento se produce cuando al abrir un grifo de agua caliente de la instalación, disminuye la presión de agua y se abre la válvula de gas. Acto seguido el quemador de gas calienta un serpentín por donde circula el agua, calentándola. 27
- 28. Junio de INSTALACIONES I 2011 Así se genera agua caliente instantánea, al mismo tiempo que se va consumiendo. Su rendimiento es bajo porque no se aprovecha totalmente la cantidad de calor generada en el quemador. Su ventaja radica en que son calderas de bajo costo, de gran utilidad en viviendas con una sola ducha. AGUA CALIENTE POR GENERACIÓN MIXTA INSTANTÁNEA Las calderas mixtas proveen al mismo tiempo agua caliente y calefacción. Funcionan mediante dos circuitos conectados con un intercambiador de calor. Cuando funciona la calefacción, si hay demanda de de A.C.S.(agua caliente sanitaria), el agua de ésta se desvía hasta el intercambiador y se calienta el agua de la red para proveer agua caliente sanitaria. Al finalizar el uso, el agua caliente de calefacción reanuda su trabajo calentando los emisores. En épocas estivales, sólo se deja funcionando el A.C.S. En este sistema nunca se mezcla el agua de la calefacción con el A.C.S. porque el intercambiador permite únicamente la trasmisión de calor. Cuando se usa el agua caliente, deja de funcionar la calefacción, pero ésto no significa un problema ya que el empleo de una ducha por ejemplo, no demanda mucho mas de 20 minutos, un lapso de tiempo que no influye significativamente debido a la inercia térmica de la vivienda, la cual no permite que se enfríe mucho el interior de la vivienda. Una de las opciones más elegidas en las viviendas para A.C.S. son las calderas murales mixtas. En los casos de mayor consumo, cuando existe una demanda mayor en baños y cocina (p.ej.en familia numerosa), es preferible elegir otro sistema. ACUMULADORES 28
- 29. Junio de INSTALACIONES I 2011 Los acumuladores permiten tener en reserva agua caliente; estos artefactos aislados térmicamente además funcionan como intercambiadores de calor. Al usar el agua caliente en las duchas y grifos, se va vaciando el acumulador, al mismo tiempo ingresa agua fría de la red que la va calentando y reponiendo la reserva. Estos acumuladores poseen una gran superficie de intercambio y permiten reponer agua caliente en pocos minutos. Además tienen la ventaja de su gran rendimiento térmico ya que funcionan como un radiador del sistema de calefacción; la producción de A.C.S. es más lenta aprovechando así la energía. DISTINTAS INSTALACIONES PARA PROVISIÓN DE AGUA CALIENTE La red interior de agua puede variar dentro de los siguientes diseños: 1) Producción individual desde cualquier esquema de agua fría. 2) Producción centralizada con contadores divisionarios en cada vivienda ( o local) y distribución vertical por un grupo único de columnas. 3) Producción centralizada, con un único contador para cada nivel de presión y distribución vertical por grupos múltiples de columnas. 4) Producción centralizada, con contador único para cada nivel de presión y distribución vertical por grupo único de columnas. Los sistemas 3 y 4 de contador único, sólo son convenientes en edificios donde es posible, por su destino, unificar los gastos derivados del consumo de agua caliente. Es el caso de escuelas, edificios de oficinas de una sola entidad, hospitales, hoteles, gimnasios u otros de características similares. TUBERIA Y ACCESORIOS PARA AGUA FRIA Y AGUA CALIENTE 29
- 30. Junio de INSTALACIONES I 2011 Los contadores domiciliarios ZENNER están disponibles en varios modelos: contadores de esfera seca para agua fría hasta 50 ºC (MTK) y agua caliente hasta 100 ºC (MTW) y respectivamente contadores de esfera húmeda para agua fría (MNK) y contadores para tuberías ascendentes y descendentes. CHORRO MÚLTIPLE Los contadores domiciliarios ZENNER están disponibles en varios modelos: contadores de esfera seca para agua fría hasta 50 ºC (MTK) y agua caliente hasta 100 ºC (MTW) y respectivamente contadores de esfera semi-seca para agua fría (MRP) y contadores para tuberías ascendentes y descendentes. Los contadores de esfera seca son utilizados con mayor frecuencia en aplicaciones donde la calidad del agua es variable. El inserto de medición se encuentra encapsulado y aislado de la corriente del agua. Comparados con los contadores de esfera seca, la línea de contadores de esfera semi-seca presenta dos ventajas principales: la medición de caudales mínimos (gracias a un arranque muy sensible) y la protección antimagnética absoluta. El contador de esfera semi-seca MRP es un contador con cámara de rodillos encapsulada. Esta cámara, herméticamente aislada del agua, está rellena con un líquido protector, de esta forma se asegura la fácil lectura del contador en zonas con agua sucia o ferruginosa. Además con los rodillos inmersos en el líquido protector no existe el riesgo de condensación en el visor, que puede dificultar la lectura. Al igual que los contadores de esfera seca se dispone de modelos equipados con visores en vidrio o en material plástico. Los contadores pueden ir provistos con un indicador magnético (imán) y con un visor especialmente preparado para recibir un emisor de impulsos, de esta forma las exigencias de telelectura son fácilmente realizables. Con una simple 30
- 31. Junio de INSTALACIONES I 2011 colocación posterior del emisor de impulsos, realizada a través del encaje del emisor sin romper el precinto del contador, los contadores pueden ser adaptados a las tareas solicitadas. Características principales: ESFERA SECA MTK: • Protección antimagnética muy eficaz. • Relojería herméticamente aislada. • Clases metrológicas B o C. • Alta sensibilidad de arranque. • Materiales del inserto de medición especialmente resistentes a fricción y corrosión. • Visor disponible tanto en vidrio como material plástico. • Opcional con relojería con absorbedor de humedad. • Aprobados por la C.E. ESFERA SEMI-SECA MNK: • Protección antimagnética absoluta. TUBERIAS Y ACCESORIOS PARA AGUA FRIA: en diámetros desde ½‖ hasta 4‖ con una resistencia a la presión que va desde 200 hasta 500 psi. 31
- 32. Junio de INSTALACIONES I 2011 TUBERIAS Y ACCESORIOS PARA AGUA CALIENTE: en CPVC de diámetros desde ½‖ hasta 1‖ con una resistencia a la presión de 100 psi y soportando temperaturas hasta 82º C. TUBERIAS Y ACCESORIOS SANITARIOS: Son tuberías específicamente para la recolección de aguas negras. Tenemos la línea ASTM, la línea norma DIN (milimétrica) y la tubería Tubotec, que es la más económica. El diámetro de estas tuberías va desde 2‖ ó 50mm hasta 6‖ en el caso de las tuberías ASTM y Tubotec y hasta 250mm para la milimétrica. 32
- 33. Junio de INSTALACIONES I 2011 CANALES DE AGUAS DE LLUVIA AMAZONAS: Es un sistema completo de recolección de aguas de lluvia para uso doméstico. Son atractivas, resistentes a la corrosión, durables, livianas y económicas, fáciles de instalar y limpiar. TUBERIAS Y ACCESORIOS DE ACUEDUCTOS: Son los utilizados para la implementación de la red de agua blanca en las urbanizaciones. Sus diámetros van desde 75mm hasta 315mm. Los tubos y los accesorios vienen con campana en un extremo y junta automática por el otro para facilitar la unión entre tubos que a veces se dificultan por las condiciones del terreno y de trabajo. 33
- 34. Junio de INSTALACIONES I 2011 TUBERIAS Y ACCESORIOS DE ALCANTARILLADONOVAFORT: Son los utilizados para la implementación de la red cloacal en los urbanismos. Sus diámetros van desde 160mm hasta 315mm. Más recientemente Pavco lanzó al mercado el sistema NOVALOC para el drenaje de aguas negras y aguas de lluvia con diámetros desde 475mm hasta 1035mm TUBERIAS UTILIZADAS EN LAS INSTALACIONES HIDAULICAS. Las tuberías utilizadas en las instalaciones hidráulicas, en forma general son: 1. Galvanizada cedula 40. 2. Galvanizada norma ―X‖. 3. De cobre tipo ―M‖. 4. Tubería negra, roscada o soldable. 5. De acero al carbón cedula 40. 6. De acero al carbón cedula 80. 7. De asbesto cemento clase A-7. 8. Hidráulica de PVC Anguer. 9. Hidráulica de PVC cementada. 34
- 35. Junio de INSTALACIONES I 2011 Galvanizada cedula 40: Se emplea en: - En instalaciones de construcciones económicas, con servicio de agua caliente y fría. - En instalaciones a la intemperie. - De poco uso en obras. - Su uso es común, aunque no recomendable, para conducir vapor. - Para sistemas de riego o para abastecimiento de agua potable. - No debe someterse a presiones mayores de 125 libras/pulgadas?. Galvanizada norma “X”: Se fabrica solamente en diámetros comerciales de 51 mm en adelante. Sólo debe utilizarse entre tramos, en instalaciones sujetas a poca presión. Cobre tipo “M”: - Se utiliza en todos los casos de agua fría y agua caliente. - En albercas con sistema de calentamiento. - Para conducir agua helada en sistemas de aire acondicionado. - En retorno de agua caliente. - No debe usarse a la intemperie, ni a presiones mayores de 150 libras/pulgadas? Negra, roscada o soldable: - Para conducir vapor y condensado. - Para aire a presión. - Para conducir petróleo o diesel. Acero al carbón cedula 40: 35
- 36. Junio de INSTALACIONES I 2011 - Para cabezales de succión y distribución de agua fría, cuartos de máquinas. - Para cabezales de vapor. - Se utiliza en pequeños tramos de redes de distribución de agua fría. - No debe utilizarse a presiones internas mayores a 200 libras/pulgadas?. INSTALACION SANITARIA Es el conjunto de tuberías de conducción, conexiones, obturadores hidráulicos en general como son las trampas tipo P. tipo S, sifones, céspoles, coladeras, etc., necesarios para la evacuación, obturación y ventilación de las aguas negras y pluviales de una edificación. Tuberías de aguas negras: - Verticales—— conocidas como Bajadas. - Horizontales—– conocidas como Ramales. TUBERIAS UTILIZADAS EN LAS INSTALACIONES SANITARIAS. Las tuberías de uso común son las siguientes: 1. Albañal de concreto simple. 2. De barrio vitrificado. 3. De cobre tipo DWV. 4. Galvanizada. 5. De PVC. 6. De fierro fundido. 7. De plomo. Albañal de concreto simple: - Para recibir desagües individuales y generales, solo en plantas bajas. 36
- 37. Junio de INSTALACIONES I 2011 - Para interconexión de registros. Barro vitrificado: - A veces substituyen a las tuberías e albañal de cemento. - Bien trabajadas, pueden ser utilizadas para evacuar fluidos corrosivos. Cobre tipo DWV: - Para desagües individuales de lavabos, mingitorios, fregaderos, lavabos, etc. - Para conectar coladeras con las tuberías de desagües generales, ventilaciones, etc. - Para desagües individuales y generales, de muebles en los que deban evacuarse fluidas corrosivos. Galvanizada cedula 40: - Para desagües individuales de lavabos, fregaderos, lavaderos, etc. - Para conectar las coladeras de piso a las tuberías de desagüe general, ya sean de albañal, etc. - Para conectar las coladeras de pretil, de azotea a tubería de fierro fundido de 4″. Fierro fundido: - Para desagües individuales o generales. - Para bajadas de aguas negras. - Para ventilaciones. De plomo: - Para recibir el desagüe de los W. C. - Para recibir desagües individuales de fregaderos, etc. 37
- 38. Junio de INSTALACIONES I 2011 VALVULAS Una válvula se puede definir como un aparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos. Las válvulas son unos de los instrumentos de control más esenciales en la industria. Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular, modular o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los más simples hasta los más corrosivos o tóxicos. Sus tamaños van desde una fracción de pulgada hasta 30 ft (9 m) o más de diámetro. Pueden trabajar con presiones que van desde el vació hasta más de 20000 lb/in² (140 Mpa) y temperaturas desde las criogénicas hasta 1500 °F (815 °C). En algunas instalaciones se requiere un sellado absoluto; en otras, las fugas o escurrimientos no tienen importancia. La palabra flujo expresa el movimiento de un fluido, pero también significa para nosotros la cantidad total de fluido que ha pasado por una sección de terminada de un conducto. Caudal es el flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de fluido que circula por una sección determinada del conducto en la unidad de tiempo. 38
- 39. Junio de INSTALACIONES I 2011 VÁLVULA DE CONTROL La válvula automática de control generalmente constituye el último elemento en un lazo de control instalado en la línea de proceso y se comporta como un orificio cuya sección de paso varia continuamente con la finalidad de controlar un caudal en una forma determinada. PARTES DE LA VÁLVULA DE CONTROL Las válvulas de control constan básicamente de dos partes que son: la parte motriz o actuador y el cuerpo. Actuador: el actuador también llamado accionador o motor, puede ser neumático, eléctrico o hidráulico, pero los más utilizados son los dos primeros, por ser las más sencillas y de rápida actuaciones. Aproximadamente el 90% de las válvulas utilizadas en la industria son accionadas neumáticamente. Los actuadores neumáticos constan básicamente de un diafragma, un vástago y un resorte tal como se muestra en la figura (1-a.). Lo que se busca en un actuador de tipo neumático es que cada valor de la presión recibida por la válvula corresponda una posición determinada del vástago. Teniendo en cuenta que la gama usual de presión es de 3 a 15 lbs/pulg² en la mayoría de los actuadores se selecciona el área del diafragma y la constante del resorte de tal manera que un cambio de presión de 12 lbs/pulg², produzca un desplazamiento del vástago igual al 100% del total de la carrera. 39
- 40. Junio de INSTALACIONES I 2011 Figura 1-a Actuador de una válvula de control. Cuerpo de la válvula: este está provisto de un obturador o tapón, los asientos del mismo y una serie de accesorios. La unión entre la válvula y la tubería puede hacerse por medio de bridas soldadas o roscadas directamente a la misma. El tapón es el encargado de controlar la cantidad de fluido que pasa a través de la válvula y puede accionar en la dirección de su propio eje mediante un movimiento angular. Esta unido por medio de un vástago al actuador. CATEGORÍAS DE VÁLVULAS Debido a las diferentes variables, no puede haber una válvula universal; por tanto, para satisfacer los cambiantes requisitos de la industria se han creado innumerables diseños y variantes con el paso de los años, conforme se han desarrollado nuevos materiales. Todos los tipos de válvulas recaen en nueve categorías: válvulas de compuerta, válvulas de globo, válvulas de bola, válvulas de mariposa, válvulas de apriete, válvulas de diafragma, válvulas de macho, válvulas de retención y válvulas de desahogo (alivio). Estas categorías básicas se describen a continuación. Sería imposible mencionar todas las características de cada tipo de válvula que se fabrica y no se ha intentado hacerlo. Más bien se presenta una descripción general de cada tipo en un formato general, se dan recomendaciones para servicio, aplicaciones, ventajas, desventajas y otra información útil para el lector. VÁLVULAS DE COMPUERTA La válvula de compuerta es de vueltas múltiples, en la cual se cierra el orificio con un disco vertical de cara plana que se desliza en ángulos rectos sobre el asiento (fig. 1-1). 40
- 41. Junio de INSTALACIONES I 2011 Figura 1-1 Válvula de compuerta. Recomendada para Servicio con apertura total o cierre total, sin estrangulación. Para uso poco frecuente. Para resistencia mínima a la circulación. Para mínimas cantidades de fluido o liquido atrapado en la tubería. Aplicaciones Servicio general, aceites y petróleo, gas, aire, pastas semilíquidas, líquidos espesos, vapor, gases y líquidos no condensables, líquidos corrosivos. Ventajas Alta capacidad. Cierre hermético. Bajo costo. Diseño y funcionamiento sencillos. Poca resistencia a la circulación. Desventajas Control deficiente de la circulación. Se requiere mucha fuerza para accionarla. Produce cavitación con baja caída de presión. Debe estar cubierta o cerrada por completo. La posición para estrangulación producirá erosión del asiento y del disco. 41
- 42. Junio de INSTALACIONES I 2011 Variaciones Cuña maciza, cuña flexible, cuña dividida, disco doble. Materiales Cuerpo: bronce, hierro fundido, hierro, acero forjado, Monel, acero fundido, acero inoxidable, plástico de PVC. Componentes diversos. Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento Lubricar a intervalos periódicos. Corregir de inmediato las fugas por la empaquetadura. Enfriar siempre el sistema al cerrar una tubería para líquidos calientes y al comprobar que las válvulas estén cerradas. No cerrar nunca las llaves a la fuerza con la llave o una palanca. Abrir las válvulas con lentitud para evitar el choque hidráulico en la tubería. Cerrar las válvulas con lentitud para ayudar a descargar los sedimentos y mugre atrapados. Especificaciones para el pedido Tipo de conexiones de extremo. Tipo de cuña. Tipo de asiento. Tipo de vástago. Tipo de bonete. Tipo de empaquetadura del vástago. Capacidad nominal de presión para operación y diseño. Capacidad nominal de temperatura para operación y diseño. VÁLVULAS DE MACHO 42
- 43. Junio de INSTALACIONES I 2011 La válvula de macho es de ¼ de vuelta, que controla la circulación por medio de un macho cilíndrico o cónico que tiene un agujero en el centro, que se puede mover de la posición abierta a la cerrada mediante un giro de 90° (fig. 1-2). Figura 1-2 Válvula de macho. Recomendada para Servicio con apertura total o cierre total. Para accionamiento frecuente. Para baja caída de presión a través de la válvula. Para resistencia mínima a la circulación. Para cantidad mínima de fluido atrapado en la tubería. Aplicaciones Servicio general, pastas semilíquidas, líquidos, vapores, gases, corrosivos. Ventajas Alta capacidad. Bajo costo. Cierre hermético. Funcionamiento rápido. Desventajas Requiere alta torsión (par) para accionarla. Desgaste del asiento. Cavitación con baja caída de presión. 43
- 44. Junio de INSTALACIONES I 2011 Variaciones Lubricada, sin lubricar, orificios múltiples. Materiales Hierro, hierro dúctil, acero al carbono, acero inoxidable, aleación 20, Monel, níquel, Hastelloy, camisa de plástico. Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento Dejar espacio libre para mover la manija en las válvulas accionadas con una llave. En las válvulas con macho lubricado, hacerlo antes de ponerlas en servicio. En las válvulas con macho lubricado, lubricarlas a intervalos periódicos. Especificaciones para pedido Material del cuerpo. Material del macho. Capacidad nominal de temperatura. Disposición de los orificios, si es de orificios múltiples. Lubricante, si es válvula lubricada. VÁLVULAS DE GLOBO Una válvula de globo es de vueltas múltiples, en la cual el cierre se logra por medio de un disco o tapón que sierra o corta el paso del fluido en un asiento que suele estar paralelo con la circulación en la tubería (fig. 1-3). 44
- 45. Junio de INSTALACIONES I 2011 Figura 1-3 Válvula de globo. Recomendada para Estrangulación o regulación de circulación. Para accionamiento frecuente. Para corte positivo de gases o aire. Cuando es aceptable cierta resistencia a la circulación. Aplicaciones Servicio general, líquidos, vapores, gases, corrosivos, pastas semilíquidas. Ventajas Estrangulación eficiente con estiramiento o erosión mínimos del disco o asiento. Carrera corta del disco y pocas vueltas para accionarlas, lo cual reduce el tiempo y desgaste en el vástago y el bonete. Control preciso de la circulación. Disponible con orificios múltiples. Desventajas Gran caída de presión. Costo relativo elevado. Variaciones Normal (estándar), en "Y", en ángulo, de tres vías. Materiales Cuerpo: bronce, hierro, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero inoxidable, plásticos. Componentes: diversos. 45
- 46. Junio de INSTALACIONES I 2011 Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento Instalar de modo que la presión este debajo del disco, excepto en servicio con vapor a alta temperatura. Registro en lubricación. Hay que abrir ligeramente la válvula para expulsar los cuerpos extraños del asiento.Apretar la tuerca de la empaquetadura, para corregir de inmediato las fugas por la empaquetadura. Especificaciones para el pedido Tipo de conexiones de extremo. Tipo de disco. Tipo de asiento. Tipo de vástago. Tipo de empaquetadura o sello del vástago. Tipo de bonete. Capacidad nominal para presión. Capacidad nominal para temperatura. VÁLVULAS DE BOLA Las válvulas de bola son de ¼ de vuelta, en las cuales una bola taladrada gira entre asientos elásticos, lo cual permite la circulación directa en la posición abierta y corta el paso cuando se gira la bola 90° y cierra el conducto (fig. 1-4). Figura 1-4 Válvula de bola. 46
- 47. Junio de INSTALACIONES I 2011 Recomendada para Para servicio de conducción y corte, sin estrangulación. Cuando se requiere apertura rápida. Para temperaturas moderadas. Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación. Aplicaciones Servicio general, altas temperaturas, pastas semilíquidas. Ventajas Bajo costo. Alta capacidad. Corte bidireccional. Circulación en línea recta. Pocas fugas. Se limpia por si sola. Poco mantenimiento. No requiere lubricación. Tamaño compacto. Cierre hermético con baja torsión (par). Desventajas Características deficientes para estrangulación. Alta torsión para accionarla. Susceptible al desgaste de sellos o empaquetaduras. Propensa a la cavitación. Variaciones Entrada por la parte superior, cuerpo o entrada de extremo divididos (partidos), tres vías, Venturi, orificio de tamaño total, orificio de tamaño reducido. 47
- 48. Junio de INSTALACIONES I 2011 Materiales Cuerpo: hierro fundido, hierro dúctil, bronce, latón, aluminio, aceros al carbono, aceros inoxidables, titanio, tántalo, zirconio; plásticos de polipropileno y PVC. Asiento: TFE, TFE con llenador, Nylon, Buna-N, neopreno. Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento Dejar suficiente espacio para accionar una manija larga. Especificaciones para el pedido Temperatura de operación. Tipo de orificio en la bola. Material para el asiento. Material para el cuerpo. Presión de funcionamiento. Orificio completo o reducido. Entrada superior o entrada lateral. VÁLVULAS DE MARIPOSA La válvula de mariposa es de ¼ de vuelta y controla la circulación por medio de un disco circular, con el eje de su orificio en ángulos rectos con el sentido de la circulación (fig. 1-5). 48
- 49. Junio de INSTALACIONES I 2011 Figura 1-5 Válvula de mariposa. Recomendada para Servicio con apertura total o cierre total. Servicio con estrangulación. Para accionamiento frecuente. Cuando se requiere corte positivo para gases o líquidos. Cuando solo se permite un mínimo de fluido atrapado en la tubería. Para baja ciada de presión a través de la válvula. Aplicaciones Servicio general, líquidos, gases, pastas semilíquidas, líquidos con sólidos en suspensión. Ventajas Ligera de peso, compacta, bajo costo. Requiere poco mantenimiento. Número mínimo de piezas móviles. No tiene bolas o cavidades. Alta capacidad. Circulación en línea recta. Se limpia por sí sola. Desventajas Alta torsión (par) para accionarla. Capacidad limitada para caída de presión. Propensa a la cavitación. Variaciones Disco plano, disco realzado, con brida, atornillado, con camisa completa, alto rendimiento. 49
- 50. Junio de INSTALACIONES I 2011 Materiales Cuerpo: hierro, hierro dúctil, aceros al carbono, acero forjado, aceros inoxidables, aleación 20, bronce, Monel. Disco: todos los metales; revestimientos de elastómeros como TFE, Kynar, Buna-N, neopreno, Hypalon. Asiento: Buna-N, viton, neopreno, caucho, butilo, poliuretano, Hypalon, Hycar, TFE. Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento Se puede accionar con palanca, volante o rueda para cadena. Dejar suficiente espacio para el movimiento de la manija, si se acciona con palanca. Las válvulas deben estar en posición cerrada durante el manejo y la instalación. Especificaciones para el pedido Tipo de cuerpo. Tipo de asiento. Material del cuerpo. Material del disco. Material del asiento. Tipo de accionamiento. Presión de funcionamiento. Temperatura de funcionamiento. VÁLVULAS DE DIAFRAGMA Las válvulas de diafragma son de vueltas múltiples y efectúan el cierre por medio de un diafragma flexible sujeto a un compresor. Cuando el vástago de la 50
- 51. Junio de INSTALACIONES I 2011 válvula hace descender el compresor, el diafragma produce sellamiento y corta la circulación (fig. 1-6). Figura 1-6 Válvula de diafragma. Recomendada para Servicio con apertura total o cierre total. Para servicio de estrangulación. Para servicio con bajas presiones de operación. Aplicaciones Fluidos corrosivos, materiales pegajosos o viscosos, pastas semilíquidas fibrosas, lodos, alimentos, productos farmacéuticos. Ventajas Bajo costo. No tienen empaquetaduras. No hay posibilidad de fugas por el vástago. Inmune a los problemas de obstrucción, corrosión o formación de gomas en los productos que circulan. Desventajas Diafragma susceptible de desgaste. Elevada torsión al cerrar con la tubería llena. 51
- 52. Junio de INSTALACIONES I 2011 Variaciones Tipo con vertedero y tipo en línea recta. Materiales Metálicos, plásticos macizos, con camisa, en gran variedad de cada uno. Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento Lubricar a intervalos periódicos. No utilizar barras, llaves ni herramientas para cerrarla. Especificaciones para el pedido Material del cuerpo. Material del diafragma. Conexiones de extremo. Tipo del vástago. Tipo del bonete. Tipo de accionamiento. Presión de funcionamiento. Temperatura de funcionamiento. VÁLVULAS DE APRIETE La válvula de apriete es de vueltas múltiples y efectúa el cierre por medio de uno o más elementos flexibles, como diafragmas o tubos de caucho que se pueden apretar u oprimir entre sí para cortar la circulación (fig. 1-7). 52
- 53. Junio de INSTALACIONES I 2011 Figura 1-7 Válvula de apriete. Recomendada para Servicio de apertura y cierre. Servicio de estrangulación. Para temperaturas moderadas. Cuando hay baja caída de presión a través de la válvula. Para servicios que requieren poco mantenimiento. Aplicaciones Pastas semilíquidas, lodos y pastas de minas, líquidos con grandes cantidades de sólidos en suspensión, sistemas para conducción neumática de sólidos, servicio de alimentos. Ventajas Bajo costo. Poco mantenimiento. No hay obstrucciones o bolsas internas que la obstruyan. Diseño sencillo. No corrosiva y resistente a la abrasión. Desventajas Aplicación limitada para vació. Difícil de determinar el tamaño. 53
- 54. Junio de INSTALACIONES I 2011 Variaciones Camisa o cuerpo descubierto; camisa o cuerpo metálicos alojados. Materiales Caucho, caucho blanco, Hypalon, poliuretano, neopreno, neopreno blanco, Buna- N, Buna-S, Viton A, butilo, caucho de siliconas, TFE. Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento Los tamaños grandes pueden requerir soportes encima o debajo de la tubería, si los soportes para el tubo son inadecuados. Especificaciones para el pedido Presión de funcionamiento. Temperatura de funcionamiento. Materiales de la camisa. Camisa descubierta o alojada. VÁLVULAS DE RETENCIÓN (CHECK) Y DE DESAHOGO (ALIVIO) Hay dos categorías de válvulas y son para uso específico, más bien que para servicio general: válvulas de retención (check) y válvulas de desahogo (alivio). Al contrario de los otros tipos descritos, son válvulas de accionamiento automático, funcionan sin controles externos y dependen para su funcionamiento de sentido de circulación o de las presiones en el sistema de tubería. Como ambos tipos se utilizan en combinación con válvulas de control de circulación, la selección de la válvula, con frecuencia, se hace sobre la base de las condiciones para seleccionar la válvula de control de circulación. Válvulas de retención (check). La válvula de retención (fig. 1-8) está destinada a impedir una inversión de la circulación. La circulación del líquido en el sentido deseado abre la válvula; al invertirse la circulación, se cierra. Hay tres tipos básicos de válvulas de 54
- 55. Junio de INSTALACIONES I 2011 retención: 1) válvulas de retención de columpio, 2) de elevación y 3) de mariposa. VÁLVULAS DE RETENCIÓN DEL COLUMPIO. Esta válvula tiene un disco embisagrado o de charnela que se abre por completo con la presión en la tubería y se cierra cuando se interrumpe la presión y empieza la circulación inversa. Hay dos diseños: uno en "Y" que tiene una abertura de acceso en el cuerpo para el esmerilado fácil del disco sin desmontar la válvula de la tubería y un tipo de circulación en línea recta que tiene anillos de asiento reemplazables. Recomendada para Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación. Cuando hay cambios poco frecuentes del sentido de circulación en la tubería. Para servicio en tuberías que tienen válvulas de compuerta. Para tuberías verticales que tienen circulación ascendente. Aplicaciones Para servicio con líquidos a baja velocidad. Ventajas Puede estar por completo a la vista. La turbulencia y las presiones dentro de la válvula son muy bajas. El disco en "Y" se puede esmerilar sin desmontar la válvula de la tubería. Variaciones Válvulas de retención con disco inclinable. 55
- 56. Junio de INSTALACIONES I 2011 Materiales Cuerpo: bronce, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero fundido, acero inoxidable, acero al carbono. Componentes: diversos. Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento En las tuberías verticales, la presión siempre debe estar debajo del asiento. Si una válvula no corta el paso, examinar la superficie del asiento. Si el asiento está dañada o escoriado, se debe esmerilar o reemplazar. Antes de volver a armar, limpiar con cuidado todas las piezas internas. VÁLVULAS DE RETENCIÓN DE ELEVACIÓN Una válvula de retención de elevación es similar a la válvula de globo, excepto que el disco se eleva con la presión normal e la tubería y se cierra por gravedad y la circulación inversa. Figura 1-8 Válvula de retención (tipo de elevación). Recomendada para Cuando hay cambios frecuentes de circulación en la tubería. Para uso con válvulas de globo y angulares. Para uso cuando la caída de presión a través de la válvula no es problema. 56
- 57. Junio de INSTALACIONES I 2011 Aplicaciones Tuberías para vapor de agua, aire, gas, agua y vapores con altas velocidades de circulación. Ventajas Recorrido mínimo del disco a la posición de apertura total. Acción rápida. Variaciones Tres tipos de cuerpos: horizontal, angular, vertical. Tipos con bola (esfera), pistón, bajo carga de resorte, retención para vapor. Materiales Cuerpo: bronce, hierro, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero inoxidable, PVC, Penton, grafito impenetrable, camisa de TFE. Componentes: diversos. Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento La presión de la tubería debe estar debajo del asiento. La válvula horizontal se instala en tuberías horizontales. La válvula vertical se utiliza en tubos verticales con circulación ascendente, desde debajo del asiento. Si hay fugas de la circulación inversa, examinar disco y asiento. VÁLVULA DE RETENCIÓN DE MARIPOSA Una válvula de retención de mariposa tiene un disco dividido embisagrado en un eje en el centro del disco, de modo que un sello flexible sujeto al disco este a 57
- 58. Junio de INSTALACIONES I 2011 45° con el cuerpo de la válvula, cuando esta se encuentra cerrada. Luego, el disco solo se mueve una distancia corta desde el cuerpo hacia el centro de la válvula para abrir por completo. Recomendada para Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación en la tubería. Cuando hay cambios frecuentes en el sentido de la circulación. Para uso con las válvulas de mariposa, macho, bola, diafragma o de apriete. Aplicaciones Servicio para líquidos o gases. Ventajas El diseño del cuerpo se presta para la instalación de diversos tipos de camisas de asiento. Menos costosa cuando se necesita resistencia a la corrosión. Funcionamiento rápido. La sencillez del diseño permite construirlas con diámetros grandes. Se puede instalar virtualmente en cualquier posición. Variaciones Con camisa completa. Con asiento blando. Materiales Cuerpo: acero, acero inoxidable, titanio, aluminio, PVC, CPCB, polietileno, polipropileno, hierro fundido, Monel, bronce. 58
- 59. Junio de INSTALACIONES I 2011 Sello flexible: Buna-N, Viton, caucho de butilo, TFE, neopreno, Hypalon, uretano, Nordel, Tygon, caucho de siliconas. INSTRUCCIONES ESPECIALES PARA INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO En las válvulas con camisa, esta se debe proteger contra daños durante el manejo. Comprobar que la válvula queda instalada de modo que la abra la circulación normal. VÁLVULAS DE DESAHOGO (ALIVIO) Una válvula de desahogo (fig. 1-9) es de acción automática para tener regulación automática de la presión. El uso principal de esta válvula es para servicio no comprimible y se abre con lentitud conforme aumenta la presión, para regularla. La válvula de seguridad es similar a la válvula de desahogo y se abre con rapidez con un "salto" para descargar la presión excesiva ocasionada por gases o líquidos comprimibles. El tamaño de las válvulas de desahogo es muy importante y se determina mediante formulas especificas. Figura 1-9 Válvula de desahogo (alivio). 59
- 60. Junio de INSTALACIONES I 2011 Recomendada para Sistemas en donde se necesita una gama predeterminada de presiones. Aplicaciones Agua caliente, vapor de agua, gases, vapores. Ventajas Bajo costo. No se requiere potencia auxiliar para la operación. Variaciones Seguridad, desahogo de seguridad. Construcción con diafragma para válvulas utilizadas en servicio corrosivo. Materiales Cuerpo: hierro fundido, acero al carbono, vidrio y TFE, bronce, latón, camisa de TFE, acero inoxidable, Hastelloy, Monel. COMPONENTES: DIVERSOS. INSTRUCCIONES ESPECIALES PARA INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO Se debe instalar de acuerdo con las disposiciones del Código ASME para recipientes de presión sin fuego. Se debe instalar en lugares de fácil acceso para inspección y mantenimiento. MEDICIONES DE NIVEL 60
- 61. Junio de INSTALACIONES I 2011 Nivel. Es la distancia existente entre una línea de referencia y la superficie del fluido, generalmente dicha línea de referencia se toma como fondo del recipiente. MÉTODOS DE MEDICIÓN Como se menciono anteriormente el nivel es la variable que puede ser medida mas fácilmente, pero existen otros factores, tales como viscosidad del fluido, tipo de medición deseada, presión, si el recipiente esta o no presurizado, que traen como consecuencias que existan varios métodos y tipos de instrumentos medidores del nivel. El medidor de nivel seleccionado dependerá de nuestras necesidades o condiciones de operación. Los métodos utilizados para la medición del nivel de líquidos, básicamente pueden ser clasificados en: Métodos de medición directa y método de medición indirecta. Métodos de medición indirecta: Método por medidores actuados por desplazadores. Estos tipos de instrumentos se utilizan generalmente para llevar la medición a sitios remotos o para el control de nivel, aunque también pueden utilizarse como un indicador directo. Están compuestos principalmente por un desplazador, una palanca y un tubo de torsión. La figura (a) muestra los componentes básicos de uno de estos medidores. Como podemos observar, el objetivo principal de estos componentes, es convertir el movimiento vertical del desplazador en un movimiento circular del tubo de torsión. Figura (a) 61
- 62. Junio de INSTALACIONES I 2011 FUENTES DE ABASTECIMIENTO La red de abastecimiento de agua potable es un sistema de obras de ingeniería, concatenadas que permiten llevar hasta la vivienda de los habitantes de una ciudad, pueblo o área rural relativamente densa, el agua potable. ORIGEN DEL AGUA Los sistemas de abastecimiento de agua potable se pueden clasificar por la fuente del agua, de le que se obtienen: Agua de lluvia almacenada en aljibes Agua proveniente de manantiales naturales, donde el agua subterránea aflora a la superficie; Agua subterránea, captada a través de pozos o galerías filtrantes; Agua superficial, proveniente de ríos, arroyos, embalses o lagos naturales; Agua de mar. Según el origen del agua, para transformarla en agua potable deberá ser sometida a tratamientos, que van desde la simple desinfección, hasta la desalinización. 62
- 63. Junio de INSTALACIONES I 2011 Componentes del sistema de abastecimiento El sistema de abastecimiento de agua potable más complejo, que es el que utiliza aguas superficiales, consta de cinco partes principales: Almacenamiento de agua bruta; Captación; Tratamiento; Almacenamiento de agua tratada; Red de distribución abierta ALMACENAMIENTO DE AGUA BRUTA El almacenamiento de agua bruta se hace necesario cuando la fuente de agua no tiene un caudal suficiente durante todo el año para suplir la cantidad de agua necesaria. Para almacenar el agua de los ríos o arroyos que no garantizan en todo momento el caudal necesario se construyen embalses. En los sistemas que utilizan agua subterránea, el acuífero funciona como un verdadero tanque de almacenamiento, la mayoría de las veces con recarga natural, sin embargo hay casos en que la recarga de los acuíferos se hace por medio de obras hidráulicas especiales. CAPTACIÓN La captación de un manantial debe hacerse con todo cuidado, protegiendo el lugar de afloramiento de posibles contaminaciones, delimitando un área de protección cerrada. La captación de las agua superficiales se hace a través de las bocatomas, en algunos casos se utilizan galerías filtrantes paralelas al curso de agua para captar las aguas que resultan así con un filtrado preliminar. La captación de las aguas subterráneas se hace a través de pozos o galerías filtrantes. 63
- 64. Junio de INSTALACIONES I 2011 TRATAMIENTO El tratamiento del agua para hacerla potable es la parte más delicada del sistema. El tipo de tratamiento es muy variado en función de la calidad del agua bruta. Una planta de tratamiento de agua potable completa generalmente consta de los siguientes componentes: Reja para la retención de material grueso, tanto flotante como de arrastre de fondo; Desarenador, para retener el material en suspensión de tamaño fino; Floculadores, donde se adicionan químicos que facilitan la decantación de sustancias en suspensión coloidal y materiales muy finos en general; Decantadores, o sedimentadores que separan una parte importante del material fino; Filtros, que terminan de retirar el material en suspensión; Dispositivo de desinfección. ALMACENAMIENTO DE AGUA TRATADA El almacenamiento del agua tratada tiene la función de compensar las variaciones horarias del consumo, y almacenar un volumen estratégico para situaciones de emergencia, como por ejemplo incendios. Existen dos tipos de tanques para agua tratada, tanques apoyados en el suelo y tanques elevados, cada uno dotado de dosificador o hipoclorador para darle el tratamiento y volverla apta para el consumo humano RED DE DISTRIBUCIÓN La red de distribución se inicia en la primera casa de la comunidad; la línea de distribución se inicia en el tanque de agua tratada y termina en la primera vivienda del usuario del sistema. Consta de: Estaciones de bombeo; Tuberías principales, secundarias y terciarias. 64
- 65. Junio de INSTALACIONES I 2011 IMPACTO AMBIENTAL DE UN SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE Los proyectos de agua potable incluyen los siguientes elementos: la construcción, expansión o rehabilitación de represas y reservorios, pozos y estructuras receptoras, tuberías principales de transmisión y estaciones de bombeo, obras de tratamiento y sistemas de distribución; las provisiones para la operación y mantenimiento de cualquiera de las instalaciones arriba mencionadas; el establecimiento o fortalecimiento de las funciones de colocación de medidores, facturación y colección de pagos; y el fortalecimiento administrativo global de la empresa de agua potable. SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA Fuentes de Agua Recordando lo visto al tratar el ciclo hidrológico del agua, de acuerdo a la forma en que se encuentra en la naturaleza, las distintas fuentes de provisión de agua, son las siguientes: 1. Aguas Meteóricas 2. Aguas Superficiales 3. Aguas Sub-Álveas 4. Aguas Subterráneas El agua proveniente de estas fuentes puedan ser naturalmente potables, y otras necesitan un tratamiento correcto previo a su entrega al consumo. La selección de la fuente de provisión constituye tarea fundamental de la que ha de depender la seguridad del servicio que se preste. Deben balancearse cuidadosamente dos aspectos: sanitario y económico, de manera de elegir una fuente que nos asegure la provisión de agua en cantidad y calidad necesaria, y 65
- 66. Junio de INSTALACIONES I 2011 al mismo tiempo nos permita la máxima economía de construcción y posterior operación y mantenimiento de servicio. Con este enfoque, se puede establecer un orden de carácter orientador en la elección de la fuente de agua: a. Agua naturalmente potable y conducción por gravedad b. Agua naturalmente potable con toma y conducción por bombeo c. Tratamiento del agua y conducción por gravedad d. Tratamiento del agua con toma y conducción por bombero Cuando existan varias alternativas conviene hacer un estudio de todas, desarrollándolas hasta la etapa de anteproyecto con estimación de los gastos de explotación para poder elegir la solución más conveniente. Haremos ahora una descripción de los distintos tipos de fuentes, las características que proveen la calidad y sus posibilidades de aplicación. AGUAS METEÓRICAS: Para el caso de comunidades rurales o pequeñas poblaciones aparece como posible fuente de provisión la captación de aguas de lluvia, la que debe ser recogida sobre el terreno preparado adecuadamente. En cuanto a la calidad de esta agua podemos mencionar que tienen sólidos disueltos en baja cantidad, muy baja turbiedad; por su composición química se consideran de baja alcalinidad y dureza, y a su vez de alto contenido de CO2 (las aguas de lluvia al caer disuelven el CO2 de la atmósfera). Esto se corrige mediante el agregado de cal, Para este tipo de tratamiento es conveniente no utilizar cañerías de plomo por la agresividad de las aguas. 66
- 67. Junio de INSTALACIONES I 2011 AGUAS SUPERFICIALES: Se denominan así a las aguas provenientes de los ríos, arroyos, lagos, etc. En nuestro país las aguas superficiales proveen a más del 70 % de la población servida. Son en general aguas turbias y con color, y además, por ser superficiales están sujetas a contaminarse. Por estas causas exigen tratamiento potabilizador, incluido desinfección previa a su entrega al consumo. AGUAS SUB-ALVEAS: Son las aguas que corren por el subálveo del rió. Se captan en general mediante pozos filtrantes o galerías filtrantes. Son en general aguas de muy buena calidad ya que han sufrido un proceso natural de filtración. El costo de las obras para utilización de esta agua es algo elevado. AGUAS SUBTERRÁNEAS: Son las aguas que se encuentran en el subsuelo. Podemos distinguir 3 tipos de fuentes subterráneas distintas según la posición del agua en el suelo. AGUAS SUBTERRÁNEAS PROFUNDAS: Las aguas subterráneas profundas captadas mediante pozos semisurgentes dan por lo general aguas potables y han sido utilizadas exitosamente en muchas zonas del país, ocupando el segundo lugar en número de habitantes servidos y el primero en número de localidades servidas. Las aguas subterráneas carecen habitualmente de turbiedad y color, pero en algunos casos de aguas subterráneas ferruginosas, estas se colorean a poco de extraerlas por oxidación de compuestos ferrosos contenidos en las mismas y requieren tratamiento corrector previo a su entrega al consumo. También es 67
- 68. Junio de INSTALACIONES I 2011 necesario tratamiento corrector cuando se trata de aguas con dureza muy elevada. En otros casos pueden contener exceso de sólidos disueltos (elevada mineralización), cloruros, sulfatos, etc., o bien algunos elementos tóxicos como el arsénico, el vanadio o el flúor en alta concentración resultando por esta causa inadecuada su utilización como fuente de provisión. AGUAS FREÁTICAS O DE PRIMERA NAPA: Pueden utilizarse cuando constituyen la única fuente económicamente utilizable. Su nivel oscila bastante y está directamente influenciado por el régimen de lluvias. Su calidad es variable y aunque física y químicamente sea aceptable existe siempre el peligro de contaminación microbiológica. Por ello de resolverse su utilización habrás que hacerlo mediante pozos excavados o perforados a los que se deberá protegerlos adecuadamente contra la contaminación superficial, manteniendo estricto control bacteriológico del agua de consumo. MANANTIALES: Pueden constituir una solución para el caso de pequeñas localidades rurales, siempre que tengan caudal suficiente y calidad adecuada. La captación debe estar adecuadamente protegida. El manantial será tanto más seguro como cuanto menos variable sea su caudal, influenciado este por el régimen de lluvias y menos alterable sea la calidad del agua. COMPONENTES DE UN SISTEMA DE ABASTECIMIENTO: La enumeración de los componentes de un sistema de abastecimiento de agua guarda relación con los procesos de potabilización necesarios a realizar al agua antes de la entrega al consumo. Hemos estudiado anteriormente las distintas 68
- 69. Junio de INSTALACIONES I 2011 fuentes de provisión y las características físicas y químicas que pueden presentar las aguas captadas en esas fuentes. Las aguas provenientes de fuentes subterráneas profundas y de galerías filtrantes no necesitan ningún procedimiento de purificación, siempre que el agua sea química y microbiológicamente apropiados. En estos casos solo se recomienda el tratamiento con cloro para resguardarlas de cualquier contaminación accidental en la red de distribución. En cambio, las aguas provenientes de fuentes superficiales no presentan condiciones físicas ni microbiológicas adecuadas. Por lo tanto es necesario proceder a su corrección antes de su consumo. La enumeración de los componentes que haremos a continuación se refiere a la utilización de un agua superficial, indicando en cada caso la finalidad que tiene cada uno de los componentes. OBRAS DE CAPTACIÓN Ó DE TOMA Son las obras necesarias para captar el agua de la fuente a utilizar y pueden hacerse por gravedad, aprovechando la diferencia de nivel del terreno o por impulsión (bombas). Las dimensiones y características de las obras de toma deben permitir la captación de los caudales necesarios para un suministro seguro a la población. Más adelante veremos los distintos tipos de obras de toma para cada una de las fuentes descriptas. OBRAS DE CONDUCCIÓN Tienen por finalidad transportar el agua captada en las tomas hasta la planta de tratamiento, o desde la planta hasta la ciudad para su distribución. La obra de conducción puede ser un cana abierto o por conducto cerrado. Si se transporta agua sin tratar la conducción puede ser a canal abierto. En cambio si se conduce agua tratada siempre debe hacerse por conducto cerrado, para de esta forma preservarla de la contaminación. PLANTA DE TRATAMIENTO 69
- 70. Junio de INSTALACIONES I 2011 Cuando se utilizan las fuentes superficiales como ríos, lagos, arroyos, el agua requiere un procedimiento de corrección para la eliminación de turbiedad, es decir, la eliminación de materiales en suspensión finamente divididos que no asientan fácilmente, acompañados de materias orgánicas coloidales o disueltas que le dan color al agua natural. Para ello es necesario el agregado de un coagulante químico para el aglutinamiento de las pequeñas partículas que se realizan en estanques llamados floculadores. Luego sigue el proceso de decantación de las partículas aglutinadas que se realizan precisamente en piletas llamadas decantadores o sedimentadores. Continúa el proceso con la etapa de filtración a través de un manto de arena y por último el tratamiento de desinfección con gas cloro. OBRAS DE DISTRIBUCIÓN Las obras de distribución la componen el conjunto de cañerías que posibilitan que el agua ya potabilizada sea entregada a los usuarios en la puerta de sus viviendas. Constan en general de un tanque de distribución (puede no haberlo) que alimenta una red de cañerías de mayor diámetro o encastres, a las cuales se empalman cañerías de menos diámetro o distribuidoras, desde las cuales salen las conexiones domiciliarias. Desarrollaremos en detalle lo que resta de esta unidad y en las siguientes las distintas componentes de un sistema de abastecimiento de agua. OBRAS DE CAPTACIÓN Ó DE TOMA I-A) CAPTACIÓN DE AGUAS DE LLUVIA: Podemos dividir las obras de captación de aguas de lluvia en dos tipos: las utilizadas para un servicio público y las que se utilizan para un sistema individual (se diferencian ambas solamente por el número de usuarios a satisfacer). 70
- 71. Junio de INSTALACIONES I 2011 I-A1)CAPTACIÓN PARA UN SERVICIO PÚBLICO: es un tipo de captación que ha tenido aplicación en el país en las localidades del Chaco. Avia Zerai (2200 habitantes), Campo Largo (1800 habitantes), Corzuela (2200 habitantes). Para estos sistemas se prepara sobre el terreno plateas impermeables que reciben el agua de lluvia y de allí se conducen a una represa. El agua acumulada es sometida a un proceso de filtración y cloración guardándose en reservas de capacidad adecuada. La superficie de captación de las aguas de lluvia es principalmente función de la precipitación, su distribución en el tiempo y el número de habitantes a servir. Los primeros 5 mm de lluvia se mandan al desagüe, se pierden en el lavado de la platea, Como la apertura de los componentes para poner el sistema en condiciones de recibir la lluvia en la práctica se desperdician las precipitaciones menores de 10 mm. Con los registros de lluvias que deben abarcar el mayor número de años posible y con los valores que se estiman aprovechables de cada una de ellas, se construye la curva de lluvias acumuladas 1 . Para trazar la curva de consumo acumulado debemos conocer la población a abastecer y el consumo unitario o dotación (curva Nº 2). El valor final (en el ejemplo 25600 m3) representa el volumen consumido al final del periodo de estudio. La ordenada final de la curva Nº 1 nos da el total de lluvias aprovechables. CÁLCULO DE LA CAPACIDAD DE PLATEAS: Dividiendo el consumo total por el total de lluvias acumuladas tendremos la superficie mínima de plateas. Sup. Plateas (m2) = Vconsumido (m3 Lluvias acum. (m) 71
- 72. Junio de INSTALACIONES I 2011 CÁLCULO DE LA CAPACIDAD DE RESERVAS: Multiplicando las ordenadas de la curva 1 por la superficie de platea, obtendremos la curva 1` de volúmenes aprovechables. Trasladando la curva 2 en forma paralela (2`) hasta que sea tangente a la curva 1` tendremos que la máxima ordenada nos da el volumen de reserva necesario. CAPACIDAD DE LAS REPRESAS: La capacidad de las represas debe ser suficiente para almacenar el agua de la máxima lluvia registrada. Vrepresa = Sup. Platea x Lluvia máxima Por último, la superficie filtrante necesaria depende del tiempo en que se debe evacuar el volumen retenido en las represas. Conviene que no exceda de una semana. I-A2)CAPTACIÓN INDIVIDUAL: Se realiza recogiendo el agua de lluvia que cae en los techos de las viviendas. En general se deja escurrir las primeras aguas que llevan la suciedad acumulada en los techos. Con este sistema se satisface las necesidades básicas del consumo (bebida, preparación de alimentos, lavado de vajillas, etc.). El agua se acumula en una cisterna de alrededor de 20 litros/ pers.xdía y con un tiempo de almacenaje de 2 a 3 meses. I-B) CAPTACIÓN DE AGUAS SUBÁLVEAS: I-B1) GALERÍAS FILTRANTES: Son pozos horizontales dotados de una cierta pendiente que recogen agua en toda su longitud. Son una forma simple de obtener agua filtrada. Para que el proceso de filtrado sea completo las galerías deben construirse por lo menos a 15 m de la orilla del río o lago. Para su construcción se abre una zanja en las capas de arenas acuíferas y luego se recoge el agua mediante una tubería perforada con pendiente hacia un pozo central donde se bombea. La longitud de 72
- 73. Junio de INSTALACIONES I 2011 la zanja es función de la cantidad de agua necesaria y de las dimensiones del acuífero. Alrededor de la tubería colocada se ubican cantos rodados de 12 a 25 mm. El resto de la capa filtrante se formará con arena y grava granulada. El espesor del filtro debe ser de 30 cm a 40 cm desde la tubería hacia fuera. La descripta es la forma más sencilla. Otra forma es con drenes dentro del lecho fluvial. Los drenes se forman con medio caño de 30 cm de diámetro con orificios apoyados sobre base de hormigón. Cuando se trata de captar mayores caudales se construye una verdadera galería de mampostería u hormigón poroso. La longitud de la zanja en función de la cantidad de agua necesaria y de las dimensiones del acuífero. Se determina el rendimiento mediante ensayos de bombeo. Una vez terminada se debe verificar el nivel de la napa. Durante la construcción es necesario generalmente entibar la excavación y achicar el agua de la zanja. Un ejemplo de una galería de este tipo (de gran caudal) lo constituye la que alimenta el acueducto Villa María-San Francisco (Córdoba) de 166 Km. de 600 mm de diámetro y de un caudal de 162 l/seg. La obra está compuesta de áreas de mampostería apoyados en vigas de fundación convenientes. Las áreas están rellenadas con ladrillos pre- moldeados con ranuras que forman la pared filtrante. La longitud de la galería es de 300 mm (Fig. 6). I-B2)POZOS FILTRANTES: Es otra forma de aprovechar las aguas subálveas. Consisten en pozos excavados en la orilla de los ríos en las arenas acuíferas, generalmente son de gran diámetro. Pueden ser de 2 tipos: a) pozo colector con perforaciones radiales. Pozo filtrante completo (filtración lateral y por el fondo. I-C) CAPTACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS: I-C1)POZOS: Se clasifican en primera instancia en profundos y poco profundos. Los primeros son pozos perforados y los segundos son excavados. 73
- 74. Junio de INSTALACIONES I 2011 Pozos Perforados: La perforación se puede ejecutar por dos métodos: 1) percusión y 2) rotativo. La elección del método depende de ciertos factores: Diámetro del pozo Profundidad del pozo Características geológicas a atravesar 1. Método de percusión: se basa en la acción desmenuzadora de un trépano, herramienta de forma puntiaguda que alternativa se levanta y se deja caer. El material desmenuzado se extrae en forma de los con una herramienta llamada cuchara. El método se aplica en zonas formadas por gravas y canto rodado, de estructura geológica muy quebrada. 2. Método rotativo: consiste en una serie de herramientas rotativas que van cortando y desmenuzando las formaciones en pequeñas partículas que son removidas por la circulación de un líquido que constituye la inyección, el cual es bombeado a través de las barras que acciona el trépano. Este es el método rotativo directo. En el rotativo inverso el líquido se inyecta por la perforación y luego es aspirado pasando por la barra. El método rotativo tiene la ventaja de mayor velocidad de penetración y es aplicable cuando se trabaja en formaciones sedimentarias o rocas compactas. DISEÑO DE POZOS PERFORADOS: El diseño de la captación debe cumplir ciertos requisitos de carácter técnico, a saber: a. Protección: se deberá proteger el pozo de toda fuente de contaminación; por otra parte, no puede quedar abertura alguna en su revestimiento. Para cumplir con este requisito es necesario ubicar el pozo lo más alto 74
- 75. Junio de INSTALACIONES I 2011 posible en el terreno, cuidando que su cota se encuentre por arriba de cualquier fuente de contaminación. Además la distancia mínima con respecto a una posible fuente de contaminación subterránea será función de las características de las formaciones geológicas. Esta distancia no será menor de 100 m cuando el terreno favorezca el proceso de filtración. En el caso de que las formaciones estén constituidas por grava, calizas, rocas fracturadas, esta distancia debe triplicarse por lo menos. b. Revestimiento: los pozos deberán estar provistos de un revestimiento o cañería de entubación que le proporcione la hermeticidad necesaria. De acuerdo a las distintas formaciones que se deban atravesar y según que los terrenos sean o no consolidados surgirá una gran variedad de revestimiento. En todos los casos se debe tener la precaución que el entubado del pozo sobresalga como mínimo 25 cm del piso de la canilla de bombeo. El material del entubamiento es en general de acero. Si el agua es corrosiva se puede instalar acero de mayor espesor o acero inoxidable, también plásticos y AºCº. La cementación de los pozos se realiza con el fin de sellar el espacio entre la cañería de aislación o entubado y la pared del pozo. Evita la entrada de agua externa a la napa a explotar. La cementación se hace con una lechada de cemento. c. Selección del diámetro del pozo: la sección del pozo puede ser constante desde su parte superior hasta la inferior o puede ser variable. El diámetro del pozo depende de las dimensiones de la bomba y del caudal a extraer. En la siguiente tabla se indican los diámetros recomendados del entubamiento y las dimensiones de la bomba. Detalle Caudal de bombeo Diámetro Diámetro nominal (l/seg) entubamiento(mm) bomba(mm) 75
- 76. Junio de INSTALACIONES I 2011 Hasta 10 150 100 Hasta 15 200 125 Hasta 25 250 150 Hasta 40 300 200 CAÑOS FILTROS : es una de las partes más importantes de un pozo. Son generalmente de una aleación resistente a la corrosión, como por ejemplo, acero inoxidable. En la generalidad de los casos es conveniente efectuar un prefiltro de gravilla entre el acuífero y el tubo filtro cuyas características así como las del filtro dependen de la granulometría de la formación geológica (esta operación se denomina "desarrollo del pozo"). La longitud y diámetro del tubo filtro será tal que esté de acuerdo con la formación geológica del acuífero y que la velocidad del agua a través de las aberturas no exceda de 3 cm/seg. FÓRMULAS DE EQUILIBRIO: El bombeo de un pozo produce un cono de depresión cuyo eje central lo constituye la perforación. La depresión tiene dos componentes. a. La que produce la resistencia encontrada por el agua en la formación que la contiene, o sea, la pérdida de carga, que es proporcional al caudal. 76
- 77. Junio de INSTALACIONES I 2011 b. La producida en la entrada del pozo y dentro del mismo, lo que depende de las condiciones de construcción es aproximadamente proporcional al cuadrado del caudal. En las ecuaciones de equilibrio se da por sentado que existe un estado de equilibrio en la curva de presiones provocada por el bombeo de un caudal Q, o sea, que una vez llegado a estos valores de la curva, esta se mantiene independientemente del tiempo. Vamos a distinguir dos situaciones diferentes: B-1)ACUÍFERO NO CONFINADO (LIBRE O FREÁTICO) B-2)ACUÍFERO CONFINADO T = coeficiente de transmisibilidad (m3/díaxm) es el caudal que filtra a través de una faja vertical de terreno de ancho unitario y altura igual a la del manto filtrante (b) bajo un gradiente hidráulico unitario. T = k . b K: coeficiente de permeabilidad: es la cantidad de agua en m3/día que pasa a través de una sección de 1 m2 de acuífero perpendicular al flujo bajo un gradiente hidráulico igual a 1. A. Pozos Excavados: Los pozos excavados se constituyen y explotan para la captación de aguas poco profundas. En general para aguas en primera napa los canales son pequeños. Los pozos deben ser revestidos. Los revestimientos pueden ser de ladrillos, piedras u hormigón. En la parte inferior del revestimiento se harán orificios apropiados para facilitar la entrada de agua. En la parte superior debe hacer hacerse un rellenado de hormigón como protección de cualquier contaminación. Los pozos son circulares, se construyen a pala o en algunos casos con equipo mecánico como cucharas del tipo almeja. Si el terreno no es consistente se deberán utilizar entibados. El revestimiento debe fundarse en terreno resistente. Si el terreno es muy desmoronable se recurre a pozos hincados. Se construyen por medio de un anillos de hinca y el revestimiento se va 77
- 78. Junio de INSTALACIONES I 2011 haciendo a medida que avanza la excavación. El descenso se consigue por el propio peso del anillo a medida que se va excavando. Para el diseño de los pozos se debe considerar los siguientes puntos: a. Ubicación: se deben tener en cuenta las recomendaciones dadas para los pozos profundos. b. Profundidad: se debe hacer ensayos de bomba en pozos de prueba para hallar el caudal que rinde el pozo para esa profundidad, es decir, el descenso de la napa se ha estabilizado. De acuerdo a las necesidades el pozo de prueba puede profundizarse hasta obtener el caudal requerido. c. Diámetro: en general el diámetro del pozo tiene muy poca relación o influencia sobre el rendimiento del mismo. Si bien el caudal que se puede extraer de un pozo de diámetro pequeño es prácticamente igual a uno de mayor diámetro, el descenso de nivel en el más pequeño es mayor, y por lo tanto la velocidad de entrada al pozo es mayor (puede haber arrastre de arena). En general, el diámetro de los pozos excavados puede oscilar entre 1,25 a 1,50 m. I-D) CAPTACIÓN DE AGUAS SUPERFICIALES: Son consideradas con esta denominación las aguas de los ríos, lagos y arroyos. Los aspectos fundamentales de este tipo de captación son la elección del tipo de toma a construir y la ubicación de la misma. En general las obras de toma deben satisfacer las siguientes exigencias básicas: a. Responder en todo momento a las situaciones cambiantes del curso de agua b. Tener una estructura adaptada al choque de la corriente líquida, al impacto de las embarcaciones, de objetos flotantes y material de arrastre. c. No deben causar estanques ni grandes erosiones en el curso de agua. d. La navegación no debe ser interferida. e. En cualquier condición del río debe permitir captar el caudal de cálculo. f. Debe ser estable al volcamiento, dotación y socavaciones. 78
- 79. Junio de INSTALACIONES I 2011 En el proyecto de la obra de toma debemos tener la precaución de tomar el agua de los niveles superiores. Además debe protegerse el ingreso de agua con rejas u otros dispositivos para evitar el ingreso de cuerpos gruesos. La velocidad de ingreso del agua debe ser menor de 0,2 m/seg. Tipos de toma: En cuanto a los tipos de obras de toma podemos hacer la siguiente clasificación. a) Conducto a cámara de aspiración 1º) Torre de toma b) Conducto a bomba a) Con muelle de sustentación 2º) Con muelle b) Con conducto a bomba c) Con bomba en cabecera 3º) Con muro nivelador 4º) Sin muro nivelador 5º) En embalse Cuando debemos proyectar obra de toma para pequeños cursos de montaña las más convenientes son las indicadas en 3º) y 4º). La primera (con muro nivelador) consiste en un muro transversal a la corriente que deriva el flujo de agua, forzándola a pasar sobre la reja que cubre la parte superior de un canal con pendiente hacia una de las márgenes. La altura del muro no sobrepasa el metro contando desde el lecho del río. 79
- 80. Junio de INSTALACIONES I 2011 El segundo tipo sin muro nivelador consiste en un simple canal transversal al río con pendiente hacia una de las márgenes, donde está ubicada la boca de toma protegida con una reja. Para estos tipos de obra, dado el material de arrastre del río, es muy conveniente la construcción del desarenador en conjunto con la toma. En ríos anchos o de llanura las obras transversales son prohibitivas. Son aconsejables entonces las obras laterales, como las indicadas en 1º), 2º) y 3º). La adopción de una u otra dependerá de las características del curso y la configuración de las márgenes. Para el caso de la toma donde el conducto está conectado a la bomba es muy conveniente mantener las bombas permanentemente cebadas. Para esto deberán ubicarse por debajo del mínimo nivel del río. I-E) CAPTACIÓN DE MANANTIALES: Los manantiales son aguas subterráneas que afloran a la superficie en forma de lugares húmedos. Se puede originar por aguas descendentes o aguas ascendentes. En el primer caso el agua corre sobre un estrato impermeable inclinado, hasta que alguna depresión hace que el estrato quede al descubierto, dando lugar al manantial. En el segundo caso el agua confinada entre dos estratos impermeables asciende a presión hasta la superficie por alguna grieta o falla del terreno (Fig. 20). En la zona de afloramiento están expuestos a contaminación, por lo que deben ser convenientemente protegidos. En la Fig. 21 se indica el esquema de una cámara de captación típica para el abastecimiento de una pequeña población. OBRAS DE CONDUCCIÓN Desde la toma hasta la planta de tratamiento tendremos el caso de una conducción de agua sin tratar. Durante este trayecto la conducción puede hacerse por conductos cerrados o canales abiertos, dado que la contaminación 80
- 81. Junio de INSTALACIONES I 2011 que pueda adquirir el agua en canales abiertos es corregida en el establecimiento de potabilización. Desde el establecimiento la conducción al centro de consumo o distribución es el caso de agua tratada, y debe hacerse siempre en conductos cerrados. En ambos casos, el transporte del agua se puede realizar por la acción de la gravedad o por bombeo o en forma mixta. Se ha esquematizado el perfil longitudinal de una conducción ejecutada en un terreno accidentado donde se muestran todas las alternativas que se pueden presentar, las que dan lugar a la ejecución de obras puntuales, llamadas también obras de arte. En la primera parte el escurrimiento se produce a gravedad. En la última parte, por la fuerte pendiente del terreno, la conducción funciona a presión. Para no sobrepasar la presión máxima admisible del material del conducto se ha colocado cámaras limitadoras de presión. Los aspectos a tener en cuenta en el proyecto son los siguientes: 1. Desnivel existente: puede ser negativo o positivo (bombeo o gravedad), también puede ser mixto. Hay que tener en cuenta la perdida de carga. Además de la perdida en el conducto, tenemos 3 a 4 metros de pérdida en el establecimiento entre la decantación y la filtración. Si colocamos un tanque de reserva tenemos que considerar 2 m más de perdida en la planta. Debemos tener en cuenta que, para las conducciones a gravedad, si colocamos la cañería siguiendo la pendiente del terreno el gradiente hidráulico coincidiría con el del terreno. Si este es de fuerte pendiente la velocidad en el canal puede sobrepasar la velocidad límite. 2. Distancia: para grandes distancias y terrenos accidentados deben estudiarse varias variantes y adoptar la más económica. Debe tenerse en cuenta que la ruta más corta no es necesariamente la más económica. Para estos casos las obras de arte influyen grandemente en el costo final. 3-C) SIFONES: 81
- 82. Junio de INSTALACIONES I 2011 A la entrada del sifón se debe colocar una compuerta o válvula que corte el escurrimiento, y también una cámara de acceso para poder efectuar tareas de inspección y limpieza o reparación. 3-D) CÁMARAS LIMITADORAS DE PRESIÓN: Se colocan para limitar la presión de trabajo del conducto. 3-E) ÓRGANOS DE CIERRE: Se colocan para asilar los distintos tramos de la tubería, generalmente son válvulas esclusas o del tipo mariposa. 3-F) CÁMARAS DE DESAGÜE: Se colocan en los puntos bajos para permitir el vaciado y limpieza. 3-G) VÁLVULAS DE AIRE: Se colocan en los puntos altos y sirven para eliminar el aire que se acumula en la cañería cuando se vacía y se vuelve a llenar. 3-H) DISPOSITIVOS ANTIARIETES: En el caso de que la conducción funcione a alta presión por bombeo, puede necesitar de la instalación de estos dispositivos para reducir la sobrepresión que se produce cuando se efectúa el cierre de alguna válvula en un tiempo muy corto, o un cierre brusco. El tiempo de cierre crítico, es decir, el que produce la máxima presión, está dado por la expresión. A: velocidad de propagación de la onda de sobrepresión, que es igual a la velocidad de propagación del sonido en el agua (1410 m/seg) L: longitud de la conducción 82
- 83. Junio de INSTALACIONES I 2011 Debe tratarse que el tiempo de cierre sea mayor que el crítico. La máxima sobrepresión es: En la que V: velocidad del escurrimiento G: aceleración de la gravedad Presiones internas: la presión interna de trabajo de la conducción es importante al momento de elegir el material. Las conducciones se clasifican, según su presión interna en: Calidad del agua consumida: las velocidades permisibles están gobernadas por las características del agua conducida y la magnitud de los fenómenos hidráulicos transitorios (golpe de ariete). Para aguas que contienen limo existen límites tanto inferiores como superiores (velocidad mínima: 0,65 a 0,75 m/seg) para prevenir la deposición del limo. La velocidad máxima no deberá causar erosión ni poner en peligro el conducto por golpe de ariete cuando los componentes o válvulas se cierran rápidamente. Se aconseja adaptar como velocidad máxima el valor de 1,2 a 1,8 m/seg. 83
- 84. Junio de INSTALACIONES I 2011 IMÁGENES DE TIPOS DE ABASTECIMIENTO 84
- 85. Junio de INSTALACIONES I 2011 85
- 86. Junio de INSTALACIONES I 2011 ACOMETIDA DOMICILIAR Comprende el la instalación de la acometida domiciliaria de alcantarillado sanitario que incluye la excavación, el relleno seleccionado, el relleno simple compactado, el tendido, montaje, alineamiento, nivelación, apoyos y 86
- 87. Junio de INSTALACIONES I 2011 trabas, ejecución de juntas y pruebas de recepción para tuberías de pvc para la confección de las conexiones domiciliarias de agua potable y alcantarillado sanitario de acuerdo al esquema de planos de diseño e instrucciones del supervisor de obra. El contratista deberá incluir como ―plano de obra construida‖ los planos a escala del registro y catastro de cada una de las acometidas domiciliarias por tramos, para la aprobación respectiva. Materiales, herramientas y equipo los materiales serán proporcionados por el supervisor y las herramientas, el equipo a usar por el contratista deberán ser aprobados por el supervisor. Para efectos de cotización se tiene prevista una longitud máxima de 12 metros de tubería dn 3/4‖, a partir de la tubería de la red al muro del predio. sin embargo la situación en terreno podrá ser modificada racionalmente de acuerdo a la mejor conveniencia del cliente y aprobada por el supervisor. se entiende que no existirá pago adicional por las modificaciones, que por este concepto, sean producidas. se entiende que los trabajos de rotura y reposición de pavimentos (calzadas y aceras) no están incluidos dentro los costos de este ítem, y deberán ejecutarse de acuerdo a las especificaciones. El ítem incluye la instalación de los accesorios de fierro galvanizado, en la cantidad, forma y dimensiones indicadas en los planos, debiendo además cumplir con las especificaciones indicadas. A instalación de los medidores deberá ejecutarse estrictamente de acuerdo a lo indicado en los planos de detalle. Después de instalados los medidores, se deberá verificar su funcionamiento, debiendo el contratista reparar por su cuenta, cualquier falla que pudiera presentarse. Por las características de consumo y de calidad de agua se ha previsto la instalación de conexiones en 3/4‖ de diámetro en las viviendas particulares y de 1‖ pulgada para edificios, centros comerciales, ect. Mediciónse medirá y pagará por unidad de conexión domiciliaria terminada, y aprobada por el supervisor. Queda entendido que solo se aprobarán los pagos de las conexiones totalmente concluidas; vale decir, de todos los ítems involucrados, tales como excavación, relleno, instalación de las tuberías, pruebas, además se debe acatar la disposición de semapa en cuanto a la 87
- 88. Junio de INSTALACIONES I 2011 ubicación de las redes de agua que deben estar ubicadas en el primer tercio hacia el este o norte según sea la orientación de la calle. forma de pago la ejecución de este ítem se pagará de acuerdo al precio unitario de la propuesta aceptada que se consigna bajo la denominación: instalación de acometida domiciliaria de agua potable. ACOMETIDAS DOMICILIARIAS E INSTALACION (DIAM. Ø 3”X ¾”) Este ítem comprende la ejecución del replanteo, excavación de zanjas, cama de apoyo, relleno y compactado con material cernido, relleno común compacto, y todos los trabajos necesarios para la instalación de conexiones domiciliarias de agua potable de acuerdo al esquema de planos de diseño e instrucciones del supervisor de obra. Se entiende que los trabajos de movimiento de tierras, rotura y reposición de pavimentos (calzadas y aceras están incluidos dentro los costos de este ítem, y deberán ejecutarse de acuerdo a las especificaciones. Materiales el contratista deberá proveer todos los materiales, herramientas, mano de obra y equipo necesarios para la instalación de las conexiones domiciliarias, la tubería y accesorios necesarios para este fin serán provistos por el contratante. La instalación de los medidores deberá ejecutarse estrictamente de acuerdo a lo indicado en los planos de detalle. Después de instalados los medidores, se deberá verificar su funcionamiento el contratante proveerá al contratista de los siguientes materiales: tubería pvc d= ¾‖, codos fg d= ¾‖, copla de fg d= ¾‖, llave globo d= ¾‖, medidor de ¾‖ , collera, caja de medidor y teflón, el resto de los materiales necesarios para la instalación de las conexiones domiciliarias serán provistas por el contratista. medición y forma de pago 88
- 89. Junio de INSTALACIONES I 2011 se medirá y pagara por unidad de conexión domiciliaria terminada y aprobada por el supervisor. queda entendido que solo se aprobaran los pagos de las conexiones totalmente concluidas, es decir, de todos los ítems involucrados, tales como excavación y rellenos sean concluidos y aprobados por la supervisión. La ejecución de todos los trabajos se cancelaran bajo. CAMARA DE VALVULA TIPO DE HORMIGON Este ítem se refiere a la construcción de cámaras donde se instalarán válvulas, purgas y desfogues. estos elementos pueden ser parte del sistema a construir y el contratante especificará las características de las cámaras en dimensiones, tipo de material a emplear y su emplazamiento definitivo, en los planos de detalle correspondientes. Tipo de materiales, herramientas y equipo el contratista debe proporcionar los materiales, herramientas y equipos necesarios para la construcción de cámaras, los cuales serán presentados previamente al supervisor para su respectiva aprobación. En caso de que el contratista no especifique en su propuesta, las características del material a emplear, de dosificaciones y calidad de materiales, se sobreentenderá que la dosificación para hormigón armado será 1:2:3 con un contenido de 335 kg. por metro cúbico de hormigón y la dosificación de morteros tendrá una relación 1:4. El acero debe contar con las especificaciones de ensayos mecánicos en algún laboratorio establecido y certificado, las cuales serán presentadas al supervisor. Los materiales pétreos (piedra bolón, piedra manzana, grava, etc.) deben ser aquellos provenientes de canteras de depósitos cuaternarios o bancos de material en playones de lechos de ríos (es decir piedras, cantos rodados, etc., denominados macho). 89
- 90. Junio de INSTALACIONES I 2011 En caso de especificarse el uso de tapas metálicas, estas deben estar construidas con plancha de espesor 1/16‖ ó 1.6 mm y angulares de 3/4‖ x 1/8‖, a lo cual debe integrarse dos bisagras adecuadas para el peso y tamaño de la tapa. Procedimiento para la ejecución las cámaras deben ser emplazadas conjuntamente el supervisor y su construcción será de hormigón armado, de acuerdo a lo establecido en planos de detalle, no se permitirá la construcción con otros materiales que no sean los señalados en planos. La base estará constituida por una soladura de piedra, ladrillo u otro material que cumpla esa función, sobre la cual se colocará una capa de hormigón simple y a continuación se procederá con la ejecución de los muros laterales. Los espesores de las paredes laterales deben ajustarse estrictamente a las dimensiones señaladas en los planos respectivos. en la parte del fondo, las paredes laterales y el coronamiento de las cámaras, deben aplicarse revoques con espesor mayor a 1,5 cm., con un mortero de cemento de dosificación 1:3 y bruñidas con una mezcla de mortero 1:1. Las cámaras deben estar provistas de tapa de hormigón armado o tapas metálicas según lo señalado en los planos. El coronamiento de las cámaras deberá conformarse de tal manera que permita colocar y retirar la tapa de hormigón con la facilidad adecuada, sin que sufra atascamientos. en tapas de hormigón armado, estas deben construirse con un espesor mínimo de 10 centímetros, con varillas de hierro de 1/2" - colocadas en dos direcciones cada 10 centímetros - y con agarrador para el manipuleo correspondiente. Cualquier modificación adicional a las presentes especificaciones técnicas, pueden ser impartidas por el supervisor en forma escrita y firmada en formulario existente. medición La construcción de cámaras será medida por pieza totalmente concluida y debidamente aprobada por el supervisor, de acuerdo a lo señalado en el formulario de presentación de propuestas. Forma de pago la ejecución de este ítem se pagará de acuerdo al precio 90
- 91. Junio de INSTALACIONES I 2011 unitario de la propuesta aceptada que se consigna bajo la denominación: cámara de válvulas tipo de hormigón armado INSTALACION DE VALVULAS DE FFD Ø 3”. JUNTA RAPIDA Y ACCESORIOS DE PVC DE AGUA POTABLE El presente ítem se refiere a la instalación de válvulas tipo: cortina, ventosa y rompe presión en tuberías de redes de distribución y aducción del sistema de agua potable, de acuerdo a lo señalado en los planos de construcción y de detalle. Procedimiento para la ejecución previa localización de cada uno de los nudos en las redes de distribución o de los sectores donde deberán ser instalados, el contratista, con la aprobación del supervisor de obra, procederá a la instalación respetando los diagramas de nudos y todos los detalles señalados en los planos o planillas respectivas. Antes de proceder a la instalación de los accesorios, éstos deberán ser verificados por el contratista. Cualquier fuga que se presentara, durante la prueba de presión, será reparada por cuenta y costo del contratista. Las juntas de unión entre las válvulas y tuberías deben ser de reconocida calidad, uso extensivo y comprobada eficiencia de funcionamiento para sistemas de agua potable. Las válvulas de fierro fundido deben ser con uniones brida o la unión aceptada por el supervisor. Cada válvula debe tener la dirección indicada de apertura. Todas las piezas deben inspeccionarse y limpiarse antes de proceder a unirlos con las tuberías u otros accesorios, desechando aquellas piezas que presentan alguna falla. Para las uniones se debe proceder de la misma forma que para las tuberías de junta elástica (je), observándose estrictamente el cumplimiento de las instrucciones para su instalación que deben ser fiscalizadas por el supervisor. Los materiales, herramientas y equipo necesarios para la ejecución de este ítem deben ser provistos por el contratista y aprobado por el supervisor. 91
- 92. Junio de INSTALACIONES I 2011 La documentación gráfica del proyecto debe indicar, en forma detallada, la ubicación de las válvulas de aire y las precauciones adoptadas para su protección de los agentes físicos, posibles impactos y daños producidos por el tránsito o cualquier otro tipo de acciones externas. En todos los casos el supervisor debe efectuar las indicaciones necesarias a fin de que en la colocación de las válvulas de cierre se respeten estrictamente las especificaciones del fabricante o proveedor a fin de asegurar el correcto funcionamiento y vida útil de los mismos. Estas válvulas irán dispuestas dentro de una cámara de inspección, con tapa o ventanas provistas de orificios de ventilación al aire libre es necesario prever siempre la posibilidad de desmontaje y retiro de cualquier válvula o accesorio para reparación, mantenimiento o substitución. MEDICIÓN la instalación de las válvulas de cierre y de las piezas especiales con mecanismo en los diferentes diámetros y materiales y tipos, según se indica en los detalles y lista de cantidades deben ser medidos por pieza y su forma de pago será a los precios unitarios de contrato señalados. Forma de pago la ejecución de este ítem se pagará de acuerdo al precio unitario de la propuesta aceptada que se consigna bajo la denominación: instalación de válvulas de ffd. PROVISION. VALVULA FFD DE Ø 75 MM JUNTA RAPIDA El presente ítem se refiere a la provisión accesorios de pvc (anillo de goma) clase 9 o similar para tuberías de redes, de acuerdo a la cantidad señalada en el cuadro de presupuesto referencial y/o en los planos de construcción y de 92
- 93. Junio de INSTALACIONES I 2011 detalle. Materiales, herramientas y equipo el contratista, previa aprobación del supervisor de obra, suministrará todos los materiales, herramientas y equipo necesario para la ejecución de este ítem. Procedimiento para la ejecución previa localización de cada uno de los nudos en las redes de distribución o de los sectores donde deberán ser instalados, el contratista, con la aprobación del supervisor de obra, procederá a la provisión de estos materiales respetando los diagramas de nudos y todos los detalles señalados en los planos o planillas respectivas. Antes de proceder a la recepción de los accesorios, éstos deberán ser verificados por el supervisor de obra . Cualquier desperfecto que se presentara, durante la recepción o instalación de los mismos, será reparada por cuenta y costo del contratista. Los materiales deberán cumplir las siguientes características. Calidad.- las superficies internas y externas de los materiales deberán estar libres de grietas fisuras, deformaciones y otros defectos que alteren su calidad. Seguridad.- los extremos deberán estar adecuadamente cortada y ser perpendiculares al eje de la tubería, para precautelar la seguridad en la manipulación. Inocuidad.- la superficie externa e interna de los materiales deberán estar exentas de impurezas, acumulación de polvo u otro contaminante. Medición la medición se la efectuará considerando el total de piezas instaladas (de acuerdo al detalle en planos). 93
- 94. Junio de INSTALACIONES I 2011 Forma de pago la ejecución de este ítem se pagará de acuerdo al precio unitario de la propuesta aceptada que se consigna bajo la denominación: prov. e instalación de accesorios pvc con junta rápida para agua potable PROVISIÓN E INSTALACIÓN DE ACCESORIOS ACOMETIDAS PARA AGUA POTABLE Este ítem comprende la ejecución del replanteo, excavación de zanjas, cama de apoyo, relleno y compactado con material cernido, relleno común compacto, y todos los trabajos necesarios para la instalación de conexiones domiciliarias de agua potable de acuerdo al esquema de planos de diseño e instrucciones del supervisor de obra. Se entiende que los trabajos de movimiento de tierras, rotura y reposición de pavimentos (calzadas y aceras están incluidos dentro los costos de este ítem, y deberán ejecutarse de acuerdo a las especificaciones. MATERIALES El contratista deberá proveer todos los materiales, herramientas, mano de obra y equipo necesarios para la instalación de las conexiones domiciliarias, la tubería y accesorios necesarios para este fin serán provistos por el contratante. La instalación de los medidores deberá ejecutarse estrictamente de acuerdo a lo indicado en los planos de detalle. Después de instalados los medidores, se deberá verificar su funcionamiento el contratante proveerá al contratista de los siguientes materiales: tapón pcv 94
- 95. Junio de INSTALACIONES I 2011 diam. 3‖, tee pvc ø 3‖, codo 45º pvc diam 3‖, juntas gibault ffd de ø 3‖ para acometida y teflón, el resto de los materiales necesarios para la instalación de las conexiones domiciliarias serán provistas por el contratista. MEDICION Y FORMA DE PAGO Se medirá y pagara por unidad de conexión domiciliaria terminada y aprobada por el supervisor. Queda entendido que solo se aprobaran los pagos de las conexiones totalmente concluidas, es decir, de todos los ítems involucrados, tales como excavación y rellenos sean concluidos y aprobados por la supervisión. La ejecución de todos los trabajos se cancelaran bajo la siguiente denominación: prov. e instalación de accesorios pvc con junta rápida para agua potable PRUEBAS HIDRAULICAS PARA TUBERIAS DE Ø 50 A 100 MM. DE AGUA POTABLE Este ítem se refiere a las diferentes pruebas hidráulicas que deben realizarse para comprobar las condiciones de los materiales y del trabajo realizado. MATERIALES, HERRAMIENTA Y EQUIPO El contratista proveerá en obra todos los materiales, herramientas y equipo necesarios para la correcta ejecución de los trabajos, debiendo aquellos ser aprobados por el supervisor antes de su empleo. El equipo mínimo para probar un tramo de tubería será el siguiente: una bomba a presión. Un manómetro con escala graduada no mayor a 15 atm. Una válvula de retención. Un camión cisterna. 95
- 96. Junio de INSTALACIONES I 2011 Todo el equipo será de buena calidad y será probado antes de proceder a la prueba para verificar su perfecto estado de funcionamiento. Procedimiento para la ejecución las pruebas tendrán lugar sólo después de que se haya tendido la tubería, con todos sus accesorios y se haya rellenado la zanja para evitar cualquier desplazamiento por lo menos cinco (5) días después de que se haya vaciado el último bloque de hormigón para anclaje mezclado con cemento normal, o por lo menos dos (2) días si el bloque se ha vaciado con cemento de fraguado rápido. Las pruebas de presión, o la repetición de éstas, se llevarán a cabo después de que se haya apisonado el relleno de la zanja. La duración de la prueba a presión será de cuatro (4) horas como mínimo, manteniéndose una presión hidrostática de 9.00 [kg./cm2] o como indique el supervisor. La longitud máxima de la tubería a incluirse en cualquier prueba a presión deberá ser de 300 [m] o a la distancia entre dos válvulas, cualquiera de las dos que sea mayor. La prueba deberá efectuarse desde un punto que corresponda a una salida o a accesorios, que esté aprobada por el supervisor, ubicado dentro de una altura de 1,5 metros del punto más bajo de la sección de tuberías a probar. Elcontratista deberá proporcionar y posteriormente taponar herméticamente dichos accesorios. La tubería deberá llenarse y mantenerse con presión operativa por un periodo de por lo menos 72 horas antes de la prueba para cubrir cualquier absorción de agua en el sistema. Durante el llenado de la tubería e inmediatamente antes de la prueba, se deberá extraer todo el aire. La presión en la tubería deberá ser luego aumentada por bombeo hasta alcanzar la presión de prueba especificada. Cuando se haya alcanzado la presión de prueba, se deberá interrumpir el bombeo hasta que la presión en la línea haya disminuido en 1,8 [kg./cm2], momento en el que se deberá nuevamente aumentar la presión hasta alcanzar la presión de prueba especificada. Este procedimiento se repetirá hasta que haya transcurrido cuatro (4) horas desde el momento en que se comenzó a aplicar la presión de prueba. Al término 96
- 97. Junio de INSTALACIONES I 2011 de este periodo, se aumentará la presión por última vez hasta alcanzar la presión de prueba. Se considerará para la medición de filtración la cantidad total de agua bombeada dentro de la tubería durante el periodo de cuatro horas incluyendo la cantidad requerida para alcanzar la presión de prueba durante el último bombeo. En el transcurso del periodo de prueba de cuatro horas, las filtraciones no deberán exceder los 7,6 litros por pulgada de diámetro interno nominal por 1.000 metros. Si las filtraciones exceden estos límites, se deberá localizar y obturar los puntos débiles, y todas las tuberías, coplas, válvulas y otros accesorios defectuosos deberán ser removidos y reemplazados con material en buen estado, debiendo ser repetida la prueba hasta que la filtración no excede los límites arriba mencionados. Todas las filtraciones evidentes deberán ser reparadas en forma similar. El supervisor, deberá dar constancia por escrito al contratista de su aceptación a entera satisfacción, de cada tramo de tubería donde fue realizada la prueba; en dicha constancia debe detallarse el proceso y resultado de las pruebas efectuadas. Una vez realizada la prueba de presión y antes de proceder a la recepción de la obra, el contratista, deberá desinfectar toda la tubería, accesorios, válvulas, etc., de acuerdo a la especificación c-601 de la awwa que indica lo siguiente: para proceder a la prueba, el contratista deberá tener en obra los aparatos que deben ser utilizados para la toma de muestras e indicadores de cloro residual. Los instrumentos usados en la regulación de caudales, deberán ser comprobados para la correcta operación de acuerdo a las instrucciones de fábrica y uso señalado. MEDICIÓN Este ítem se lo medirá por longitud de tubería que haya superado la prueba hidráulica. Forma de pago la ejecución de este ítem se pagará de acuerdo a los precios unitarios de la propuesta aceptada que se consigna bajo la denominación: 97
- 98. Junio de INSTALACIONES I 2011 prueba hidráulica de tuberías de ø 50 a ø 100 mm. para agua potable INSTALACIÓN DE TUBERÍA DE Ø 50 A Ø 200 MM. Y ACCESORIOS DE PVC El ítem consiste en el tendido de tuberías de pvc (polivinilo cloruro). A continuación se darán los requerimientos mínimos que deben regir el tendido de la tubería. MATERIALES, HERRAMIENTAS Y EQUIPO El contratista deberá contar con todos los materiales y herramientas para la instalación de las tuberías como ser: pegamento, lubricante, etc. PROCEDIMIENTO PARA LA EJECUCIÓN Los sistemas de unión utilizados para las tuberías son fundamentalmente: unión con anillo de goma. La unión con anillo de goma (junta rápida) también conocida como junta elástica permite facilidad en su montaje y gran confiabilidad en su funcionamiento. Las tuberías que hayan sido cortadas en obra deberán biselarse; empleando para este trabajo una lima o escofina. Laconexión de una tubería a otra se efectuará insertando el extremo biselado a la campana con goma de la otra tubería. Para obtener una inserción correcta deberán seguirse las siguientes recomendaciones: antes de efectuar la inserción, se deberá limpiar tanto la campana como el extremo biselado de la otra tubería, con un trapo limpio y seco. Se tomará la medida de la campana y se procederá al marcado de esta medida en el extremo biselado de la otra tubería, esto con el fin de verificar la profundidad de inserción. 98
- 99. Junio de INSTALACIONES I 2011 Sobre el extremo biselado de la otra tubería se aplicará una capa de lubricante de aproximadamente 1 mm de espesor. Se inserta el extremo biselado en la campana de la tubería, girando levemente y haciendo presión hacia adentro. Se deberá tener cuidado de que la inserción no se haga hasta el fondo de la campana ya que la unión opera también como junta de dilatación. Es recomendable que las uniones se hagan con dos operarios o más (dependiendo del diámetro de la tubería), con el objeto de que mientras uno sostiene el extremo de la tubería con campana, el otro u otros efectúen la inserción a la campana, cuidando la alineación de la tubería es de suma importancia observar que las tuberías se inserten de forma recta cuidando la alineación. El lubricante en ningún caso será derivado del petróleo, utilizándose solamente lubricantes vegetales. Se cuidará que el extremo de la tubería esté con corte a escuadra y biselado; el no tener bisel implica la dislocación del anillo de goma insertándose en la campana de la otra tubería. Colocación en zanja de la tubería; se puede colocar cuidadosamente la tubería dentro de la zanja, se evitará instalaciones de tuberías que han sido expuestas al sol, a la intemperie y a tracciones mecánicas. La tubería se instalará de tal manera, que las campanas queden dirigidas pendiente arriba o contrarias a la dirección del flujo. Prueba hidráulica; la tubería se tapa parcialmente a fin de evitar problemas antes o durante la prueba. Dicha prueba debe llevarse a cabo después de haber terminado el tendido, cualquier fuga en la unión, implica rehacer la unión. MEDICIÓN la tubería se medirá en metros lineales debidamente tendidos y aprobados por la supervisión, diferenciados de acuerdo al diámetro y clase correspondiente. Forma de pago la ejecución de este ítem se pagará de acuerdo a los precios unitarios de la propuesta aceptada que se consigna bajo la denominación: instalación de tubería de agua potable 99
- 100. Junio de INSTALACIONES I 2011 INSTALACIÓN DE TUBERÍA DE AGUA POTABLE PROVISIÓN DE TUBERÍAS PVC CLASE 9 JUNTA RÁPIDA Ø 75 MM. PARA AGUA POTABLE El ítem consiste en el suministro de tuberías de diferentes diámetros para agua potable. a continuación se darán los requerimientos mínimos que deben regir la provisión de la tubería. MATERIALES, HERRAMIENTAS Y EQUIPO las tuberías a colocar serán nominadas por el diámetro interno de la tubería, no se aceptaran otras normas de tuberías que la nominen por otra característica. Las tuberías a utilizarse serán de pvc (clase 9), fabricadas y con sus certificados de calidad de conformidad a las normas astm d-1785-88 y la norma boliviana nb 213-98. Los proponentes deberán presentar certificaciones otorgadas por los organismos e instituciones de normas de calidad técnica oficiales del país de fabricación de las tuberías. Las tuberías deberán llevar la marca del fabricante y las características de calidad impresas en cada tubería las tuberías deberán de ser de unión tipo de junta rápida también conocida como junta elástica permite facilidad en su montaje y gran confiabilidad en su funcionamiento. Cada tubería deberán tener su junta de goma o hidrosello, los mismos que deberán ser enteros sin presentar rajaduras, melladuras ni cortes. Calidad, las superficies internas y externas de las tuberías deberán estar libres de grietas fisuras, deformaciones y otros defectos que alteren su calidad. Seguridad, los extremos deberán estar adecuadamente cortados y ser perpendiculares al eje de la tubería, para precautelar la seguridad en la manipulación. Inocuidad, las superficies externas e interna de las tuberías deberán estar 100
- 101. Junio de INSTALACIONES I 2011 exentas de impurezas, acumulación de polvo u otro contaminante. TRANSPORTE Y ALMACENAMIETNO Es de suma importancia que la tubería se acomode correctamente durante el transporte y almacenamiento; se podrá acomodar de forma telescópica para aprovechar los espacios de las tuberías de mayor diámetro, con el cuidado de no dañar el anillo de goma insertado en la campana de la tubería. Para evitar averías, las tuberías siempre deben ser cargadas y nunca arrastradas sobre el suelo o contra objetos duros; en caso necesario el cargado de las tuberías se realizará entre dos personas. MEDICIÓN la tubería se medirá en metros lineales debidamente aprobados por la supervisión, diferenciados de acuerdo al diámetro y clase correspondiente. Además se incluirá las piezas especiales. FORMA DE PAGO la ejecución de este ítem se pagará de acuerdo a los precios unitarios de la propuesta aceptada que se consigna bajo la denominación: provisión de tuberías pvc clase 9 junta rápida ø 75 mm. Para agua potable. CALCULO DEL SISTEMA DE AGUA FRIA Y CALIENTE El método más utilizado para el cálculo de las redes de distribución interior de agua es el método de Roy B. Hunter o de los gastos probables. Este método se basa en la aplicación de la teoría de las probabilidades para el cálculo de los gastos específicamente consiste en asegurar a cada aparato sanitario un número de unidades de gasto determinada experimentalmente. La unidad de gasto es la que corresponde a la descarga de un lavatorio común que tiene la capacidad de 1 pie3, el cual descarga en un minuto; es un valor a dimensional. 101
- 102. Junio de INSTALACIONES I 2011 Este método considera que cuanto mayor es el número de aparatos sanitarios, la proporción de uso simultáneo disminuye, por lo que cualquier gasto adicional que sobrecargue el sistema rara vez se notara mientras que si se trata de sistemas con muy pocos aparatos sanitarios, la sobrecarga puede producir condiciones inconvenientes de funcionamiento. Para estimar la máxima demanda de agua en un edificio debe tenerse en cuenta si el tipo de servicio que van a prestar los aparatos es público o privado. APARATOS DE USO PRIVADO: cuando los baños son de uso privado existen menos posibilidades de uso simultáneo, para estimar sus unidades de gasto se puede recurrir ciertos valores mostrados en tablas del Reglamento Nacional de Construcción. APARATOS DE USO PÚBLICO: cuando se encuentran ubicados en baños de servicio público, es decir que varios aparatos puede ser utilizados por diferentes personas simultáneamente; unidades de gasto en tablas de Reglamento Nacional de Construcción. Al aplicarse el método debe tomarse en cuenta si los aparatos son de tanque o de válvula, pues tienen diferentes unidades de gasto. Una vez calculado el total de unidades de gasto, se podrá determinar los gastos probables para la aplicación del Método de Hunter. CRITERIOS PARA EL CÁLCULO DE LAS REDES DE DISTRIBUCION Los diámetros de las tuberías de distribución se calcularán con los gastos probables obtenidos según el número de unidades de gasto de los aparatos sanitarios para servir. La presión mínima en la salida de los aparatos sanitarios será de 3.5 m, salva aquellos equipados con válvulas semi-automáticas o equipos especiales en los que la presión estará dada por las recomendaciones de los fabricantes, aproximadamente entre 7 y 10.5 m. 102
- 103. Junio de INSTALACIONES I 2011 Para el cálculo de las tuberías de distribución, la velocidad mínima será de 0.6 m/s, y la velocidad máxima según tablas. La presión estática no será superior de 35 m, para evitar los ruidos molestos y el deterioro de la red. PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO Efectuar un isométrico de la red de agua identificando cada ùnto de entrega a un aparato o grupo de aparatos sanitarios. Ubicar el punto más desfavorable que debe tener presión mínima; siendo este el más alejado horizontalmente y el más elevado con respecto a la cota de la red pública. Ubicar el tramo más favorable y calcular para las unidades de gasto (Unidades Hunter) sumando progresivamente de arriba hacia abajo hasta el punto inicial del tramo. Determinar el o los gastos probables para el tramo. Calcular la pérdida de carga disponible para el punto más desfavorable. Asumir diámetro y con los gastos respectivos obtener la perdida de carga disponible para aceptar los diámetros asumidos. SERVICIOS DE AGUA CALIENTE Los sistemas de abastecimiento de agua caliente están constituidos por un calentador con o sin tanque acumulador, una canalización que transporta el agua hasta la toma más alejada y a continuación una canalización de retorno que devuelve al calentado el agua no utilizada (esta tubería no es requerida en pequeñas instalaciones). De esta manera se mantiene una circulación constante y el agua caliente sale enseguida por el artefacto, sin necesidad de dar primero salida al agua enfriada que habría permanecido en la conducción si no existiera el escape del conducto de retorno. 103
- 104. Junio de INSTALACIONES I 2011 Los tubos de cobre son los más aconsejables en las instalaciones de agua caliente, aunque los más usados son los de plástico CPVC. REDES DE DESAGUE Y VENTILACION El sistema integral de desagüe deberá ser diseñado y construido en forma tal que las aguas servidas sean evacuadas rápidamente desde todo aparato sanitario, sumidero u otro punto de colección hasta el lugar de descarga, con velocidad que permitan el arrastre de las materias en suspensión, evitando obstrucciones y depósitos de materiales fácilmente putrescibles. El sistema deberá prever diferentes puntos de ventilación, distribución de tal forma que impidan la formación de vacios o alzas de presión que pudieran hacer descargar las trampas o introducir malos olores a la edificación. Las edificaciones situadas donde exista un colector público de desagüe, deberán tener obligatoriamente conectadas sus instalaciones domiciliarias de desagüe a dicho colector. Esta conexión de desagüe a la red pública se realiza mediante caja de albañilería o buzón de dimensiones y de profundidad apropiada. El diámetro del colector principal de desagüe de una edificación debe calcularse para las condiciones de máxima descarga. METODOLOGIA Y CONSIDERACIONES Para el cálculo de las redes de distribución se utilizó el Método de Hunter, de gastos probables, ya detallado anteriormente, se realizó la isometría de la vivienda (planos adjuntos), y se consideraron las siguientes unidades de gasto (UG) para cada aparato sanitario: 104
- 105. Junio de INSTALACIONES I 2011 UG MEDIO BAÑO 4 1 Lavadero 1 1 inodoro 3 BAÑO COMPLETO 6 1 Lavadero 1 1 Inodoro 3 1 Ducha 2 LAVADERO DE COCIAN 3 LAVADERO DE ROPA 3 GRIFO DE RIEGO 1 En cuanto a la presión de la red pública asumida, se tomó un valor que estuviera dentro del rango de presiones al que se encuentra la ciudad, que podría ser entre 14 m y 18 m. Se consideró una dotación diaria de 200 Lts/persona, con un promedio de 5 personas en la vivienda estudiada. La vivienda tiene una altura entre el piso terminado inferior y el superior (del segundo piso) de 3 metros (20 cm., de espesor de la losa aligerada). La ducha se coloco a 2 metros de altura, el inodoro se consideró con tanque. Para el agua caliente se colocó una terma de 30 litros por cada baño completo, ubicadas dentro de ellos. Se asumió también para la vivienda un sistema de distribución de agua indirecto representado por un tanque elevado de 1 m3 (1000 litros), alimentado directamente de la red pública en la noche, y que sirve para abastecer de agua 105
- 106. Junio de INSTALACIONES I 2011 a los baños de la segunda planta por gravedad, en caso de paralización del sistema directo. Debido al tanque instalado, se ubico en la entrada de agua de la red, después del medidor, una válvula de retención o check, para evitar el reflujo de agua y pérdidas. CÁLCULO Y RESULTADOS Presión de la red = 16.5 m Presión mínima de salida = 3.5 m Altura total = Ht = 5 m DETERMINACION DEL PUNTO Y TRAMO MÁS DESFAVORABLE DE LA RED De acuerdo al isométrico presentado, el punto más desfavorable es el punto X, en consecuencia el tramo más desfavorable es el comprendido entre los siguientes puntos: Med-A, A-B, B-C, C-D, D-X. CALCULO DE LA PERDIDA DE CARGA DISPONIBLE (HFD) Hf = Pred – Psalida – Ht Hf = 16.5 – 3.5 – 5 = 8m DETERMINACION DE LAS UNIDADES DE GASTO Y GASTOS PROBABLES POR TRAMO TRAMO UNIDADES DE GASTO GASTO PROBALBE (L/S) Med – A 23 0.595 A-B 22 0.58 B–C 18 0.50 106
- 107. Junio de INSTALACIONES I 2011 C–D 12 0.38 D–X 6 0.25 CÁLCULO DE LA PÉRDIDA DE CARGA POR TRAMOS Q = 0.595 l/s Ø = ¾ V = 1.973 (0.595) = 2.087 m/s < V max 2.2 m/s (0.75)2> V min 0.6 m/s S = (0.595) 1.85 = 0.286 m ACCESORIOS 1 Válvula de compuerta x ¾ 0.1 1 Válvula de retención x ¾ 1.6 2 Válvulas de paso x ¾ 0.2 1.9 m Hf = 0.286 x (2+1.9) = 1.115 m TRAMO A – B Q = 0.58 l/s Ø = ¾ V = 1.973 (0.58) = 2.034 m/s < V max 2.2 m/s (0.75) 2 > Vmin 0.6 m/s S = (0.58) 1.85 = 0.273 m (2.492 x 0.752.63) 1.85 ACCESORIOS 1 Tee de salida lateral x ¾ 1.4 1.4 m Hf = 0.207 (5.60 + 1.4) = 1.449 m 107
- 108. Junio de INSTALACIONES I 2011 TRAMO C – D Q = 0.38 l/s Ø = ¾ V = 1.973 (0.38) = 1.33 m/s < V max 2.2 m/s (0.75) 2 > V min 0.6 m/s S = (0.38) 1.85 = 0.125 m (2.492 x 0.752.63) 1.85 ACCESORIOS 1 Tee de salida bilateral x ¾ 1.4 3 Codos 90º x ¾ 1.8 3.2 m Hf = 0.125 (6.05 + 3.2) = 1.156 TRAMO D – X Q = 0.25 l/s Ø = ½ V = 1.973 (0.25) = 1.973 m/s > V max 1.9 m/s (0.50) 2 > V min 0.6 m/s Q = 0.25 l/s Ø = ¾ V = 1.973 (0.25) = 0.877 m/s < V max 2.2 m/s (0.75) 2 > V min 0.6 S = (0.25) 1.85 = 0.057 m (2.492 x 0.752.63) 1.85 ACCESORIOS 1 Tee de salida lateral x ¾ 1.4 1 Válvula de compuerta x ½ 0.1 108
- 109. Junio de INSTALACIONES I 2011 1 Codo 90º x ¾ 0.6 M Hf = 0.057 (3+1+2.1) = 0.347 m Sumatoria de pérdidas de carga por tramos: Hf = 1.115 + 1.488 + 1.449 + 1.156 + 0.347 = 5.56 m < 8 m disponible TIPOS DE CALENTADORES CALDERAS La producción de agua caliente mediante calderas puede realizarse para los casos 2, 3, y 4. Estas calderas pueden funcionar con combustibles como gas ciudad, preferentemente o con fuel oil. Por lo general se sitúan en la parte más alta del edificio; y disponen de un depósito acumulador. En el caso de producción individual dentro de cada vivienda, por lo general se emplean calentadores individuales para agua con depósitos acumuladores, funcionando con energía eléctrica o con gas. 1. Calentador De Depósito. Este tipo de boiler se caracteriza por tener un tanque interno en el cual se almacena el agua. Ahí se calienta hasta llegar a la temperatura seleccionada en el termostato, punto en el cual se apaga automáticamente. Cuando el agua del depósito se enfría o se usa, se repite el proceso. Para elegir un calentador de este tipo debes considerar el número de personas que habitan la vivienda o bien el número de servicios simultáneos, esto con el fin de comprar el tamaño adecuado a tus necesidades. El número de servicios se mide de la siguiente manera: 109
- 110. Junio de INSTALACIONES I 2011 2 servicios 1 servicio ½ servicio Uso de lavadora o baño Baño en regadera Lavabo en tina La siguiente tabla te ayudará como guía para determinar el tamaño según las características de uso. Tamaños de calentadores de depósito Número de personas Número de servicios Litros 1 De 1 a 3 De 20 a 100 De 1 a 2 4 De 101 a 130 3 5 De 131 a 150 4 6 De 151 a 200 5 ó más Más de 6 Más de 200 Fuente: elaboración propia con información de Calorex y Lowe's, 2006 Otro elemento a considerar en este tipo de calentadores es el tiempo de recuperación, es decir, la cantidad de litros que el boiler calienta por minuto. Por ejemplo, un boiler con capacidad de 200 litros puede tardar de 35 a 50 minutos en calentar su depósito, pero la rapidez con lo que lo haga depende del modelo o la marca del aparato. Si tu demanda de agua caliente es constante te recomendamos adquirir un calentador con el menor tiempo de recuperación posible, esta información puedes solicitarla directamente con el proveedor o bien, consulta el sitio del fabricante. 110
- 111. Junio de INSTALACIONES I 2011 Por último, toma en cuenta el lugar en donde se colocará, toda vez que un calentador para uso doméstico puede tener una altura desde 50 hasta 170 cm. Los boilers de depósito funcionan ya sea con electricidad o gas. Los eléctricos se recomiendan para interiores debido a que no emiten contaminantes, mientras que los de gas LP o natural siempre deben usarse en exteriores. Para darte una idea sobre el precio de algunos calentadores la Dirección General de Estudios sobre Consumo (DGEC) de Profeco realizó un levantamiento del 2 al 20 de octubre de 2006. En la siguiente tabla se presentan los precios para este tipo de boilers. Precios calentadores de depósito Capacidad en Marca Modelo Precio Tipo de gas litros Lenomex L-10GAE GB 40 1,359.00 Natural Lenomex L-15GAE GB 60 1,499.00 Natural Cinsa CL-101 40 1,599.00 L.P. Cinsa CL-151 59 1,759.00 L.P. Cinsa CL-152 59 1,759.00 Natural Lenisco 903N 450 2,070.00 L.P. Lenisco 903N 450 2,080.00 Natural Cinsa C-20173L 73 2,355.00 L.P. Fuente: Levantamiento de DGEC, del 2 al 20 de octubre 2006. 2. Calentadores de paso de rápida recuperación El funcionamiento de este tipo de boiler es similar al de depósito, la diferencia radica en que el agua fría entra por tubos previamente calientes y al llegar al depósito, el cual es más pequeño que el de los calentadores anteriores, tarda menos en calentar. Así, el abastecimiento de agua caliente es constante. En este tipo de aparatos la capacidad de calentamiento se mide en litro por 111
- 112. Junio de INSTALACIONES I 2011 minuto (l/min), lo cual depende de la presión del agua, por ello algunas marcas tienen dos referencias: nivel del mar y Ciudad de México. Si al buscar tu calentador encuentras únicamente una referencia, ésta se refiere al nivel del mar, si vives en la Ciudad de México debes restarle 1 ó 2 números para obtener la capacidad correcta.Para elegir un calentador de rápida recuperación debes tomar en cuenta el número de servicios simultáneos, como se muestra a continuación. Capacidad de calentamiento de calentadores de paso de rápida recuperación Número de Capacidad (l/min.) servicios 1 Menos de 8 1 1/2 De 9 a 10 2 De 11 a 15 2 1/2 De 16 a 20 3 De 21 a 25 Este tipo de calentador es más pequeño que el de depósito, su altura va desde 45 a 122 cm. de altura y funciona con gas LP o natural. Precios calentadores de paso de rápida recuperación Capacidad en Marca Modelo Precio Tipo de gas litros Cinsa CDP 06 7 1,869 L.P. Delta Odin 8 2,614 L.P.y natural Calorex COLXDP-06 6 3,150 L.P.y natural Delta 1 11 3,320 L.P.y natural Calorex COLXDP-09 9 3,800 L.P.y natural Delta 01 PLUS 11 4,870 L.P.y natural Fuente: Levantamiento de DGEC, del 2 al 20 de octubre 2006. 112
- 113. Junio de INSTALACIONES I 2011 3. Calentador de paso instantáneo Este último se caracteriza por no tener depósito, el calentamiento se hace durante el recorrido de agua fría en el serpentín (tubería interna). La elección de la capacidad del aparato depende también del número de servicios simultáneos por lo que la tabla de referencia es la anterior. Estos calentadores también utilizan gas LP o gas natural aunque algunas marcas tienen modelo que pueden ser utilizados en interiores. Las ventajas de este tipo de boiler frente a los anteriores son: 1. Al igual que el de rápida recuperación se obtiene agua caliente sin límites y sin tiempo de espera. 2. Ahorro de gas, toda vez que funciona sólo al solicitar agua caliente, además no usa pilotos. De acuerdo con algunos fabricantes el ahorro en gas va de 40 a 70% 3. Ahorra espacio debido a que miden de 50 a 80 cm. La desventaja es que la presión de agua debe ser constante, esta puede verse afectada por el suministro de agua de las empresas locales o por el tipo de construcción, especialmente edificios, por lo que es necesario instalar una bomba. Por lo general, en las tiendas o ferreterías que ofrecen calentadores hay personal que determinan la instalación de dicha bomba, o bien, puedes llamar a servicio al cliente del fabricante para que envíen un técnico a tu domicilio. Precios calentadores de paso instantáneo Capacidad en Marca Modelo Precio Tipo de gas litros Bosch Confort 6 1,629 L.P.y natural Bosch Confort 14 3,269 L.P.y natural 113
- 114. Junio de INSTALACIONES I 2011 Bosch Confort II 11 3,552.65 L.P.y natural miniMAXX Bosch 16 4,679.00 L.P.y natural electrónico Fuente: Levantamiento de DGEC, del 2 al 20 de octubre 2006. La elección de un calentador depende de la demanda de agua caliente que tu familia requiera, pero además debes considera factores como el lugar en donde se instalará o el ahorro de energía. A continuación te presentamos un cuadro resumen con las características de los tres tipos de calentadores vistos. Utiliza Ahorro Tiempo Tipo de Agua Energía bomba Tamaño de de vida calentador caliente utilizada de energía estimado presión Mediano Electricidad, De 10 a De depósito a Limitada gas LP y No No 15 años grande natural De paso de Gas LP y rápida Mediano Ilimitada Sí 15 años No natural recuperación Depende De paso Gas LP y De 15 a de la Pequeño Ilimitada Sí instantáneo natural 20 años presión mínima Fuente: Elaboración propia con información de diversos fabricantes, 2006. Recomendaciones De acuerdo con la Comisión Nacional para el Ahorro de Energía (CONAE) el calentador es el segundo aparato que más gas consume por lo que recomienda: 1. Instala el calentador lo más cerca posible de donde utilices el agua caliente. De esta manera evitas que el agua pierda su calor durante el trayecto. 114
- 115. Junio de INSTALACIONES I 2011 2. Revisa que no haya fugas de gas. En caso de percibir este olor: a) Cierra la llave de paso b) No enciendas cerillos ni cigarros, tampoco prendas las luces o conectes algún interruptor eléctrico c) Ventila el área abriendo puertas y ventanas d) Llama a un técnico o a los bomberos (en caso necesario) 3. Baja al mínimo el termostato (tibio o warm), si tu calentador es automático 4. Instala regaderas economizadoras de agua 5. Procura que los miembros de la familia se bañen a una hora determinada y en forma consecutiva, así el calentador (si es de depósito) sólo se encenderá una vez 6. Cierra la llave de gas o sitúa el termostato en el mínimo por las noches y cuando no lo utilices, sobre todo al salir de vacaciones 7. Da el mantenimiento adecuado a cada tipo de calentador a) Si el calentador es de depósito, debes revisar la válvula de seguridad y drenar el agua del interior cada seis meses. Para aprender a hacerlo revisa el último apartado. b) Para calentadores de paso es necesario un mantenimiento anual, que debe hacerse por personal especializado. Comunícate a servicio al cliente del fabricante. Mantenimiento en calentadores de depósito 115
- 116. Junio de INSTALACIONES I 2011 Finalmente compartimos contigo algunos consejos para que obtengas el mejor rendimiento de tu calentador: a) Válvula. Un mal funcionamiento de la válvula de seguridad puede provocar que el calentador estalle. Es decir, la válvula tapada no permite que el exceso de presión salga correctamente, saturándolo. Esto puede corregirse fácilmente al revisarla: 1. Corta el suministro de electricidad o de gas del calentador 2. Cierra la entrada de agua fría 3. Coloca una cubeta debajo de la válvula de manera que recoja el agua que caiga 4. Jala la palanca de la válvula. Deberás oír un chorro de aire o ver que sale un poco de agua y vapor. En caso contrario, vacíe el tanque y reemplace la válvula b) Drenado. Al drenar el agua del depósito eliminas los residuos de lodo que impiden que el calor se transmita adecuadamente al agua, evitando además bloqueos en las tuberías. 1. Corta el suministro de electricidad o de gas del calentador 2. Cierra le entrada de agua fría 3. Conecta una manguera de jardín a la válvula de drenaje del tanque 4. Coloca al extremo de salida de la manguera a un lugar que no vaya a resultar dañado por el agua hirviendo 5. Con la válvula de seguridad abierta, abre el drenaje y permite que el tanque se vacíe por completo 6. Cierra las válvulas de drenaje del tanque, desconecta la manguera y cierra la válvula de seguridad 116
- 117. Junio de INSTALACIONES I 2011 7. Abre las llaves de agua caliente de la casa, así como la entrada de agua fría al tanque 8. A medida que el agua empiece a salir, ve cerrando las llaves de agua caliente. Una vez que estén todas cerradas, restablece el suministro de electricidad o de gas según sea el caso Al hacer estos sencillos pasos cada seis meses alargas la vida útil de tu calentador. CALENTADOR DE AGUA Un calentador de agua, o calentador de lava, calefón, caldera o boiler es un dispositivo termodinámico que utiliza energía para elevar la temperatura del agua. Entre los usos domésticos y comerciales del agua caliente están la limpieza, las duchas, para cocinar o la calefacción. A nivel industrial los usos son muy variados tanto para el agua caliente como para el vapor de agua. Entre los combustibles utilizados se encuentran el gas natural, gas propano (GLP), querosén, carbón y electricidad. Alternativamente también se emplea la energía solar, bombas de calor (compresor) de refrigeradores o de acondicionadores de aire, calor reciclado de aguas residuales (no aguas negras) y hasta energía geotérmica. En el caso de las aguas calentadas con energías alternativas o recicladas, éstas usualmente se combinan con energías tradicionales. Los tipos de calentadores de agua más conocidos son: calentador de punto calentador de paso (sin tanque) 117
- 118. Junio de INSTALACIONES I 2011 calentador de acumulación caldera (para recirculación). El tipo de calentador y el tipo de combustible a seleccionar depende de muchos factores como la temperatura del agua que se desea alcanzar, disponibilidad local del combustible, costo de mantenimiento, costo del combustible, espacio físico utilizable, caudal instantáneo requerido, clima local, y costo del calentador. Tipos de calentadores de agua Ducha de punto. Calentadores de punto Estos calentadores son unidades muy pequeñas instaladas a poca distancia del lugar donde se requiere el agua caliente. Son alimentados con electricidad y se activan automáticamente por flujo o manualmente con un interruptor. Su uso se reduce a unas pocas aplicaciones comerciales o domésticas. Tienen un reducido consumo eléctrico van desde 1500 vatios a 5000 W. Solo tienen un uso práctico en países de clima templado, dada su baja capacidad de calentamiento. Podemos encontrar ejemplos de su uso instalados directamente a lavamanos o duchas (regaderas) de punto, comunes en viviendas económicas en países de clima templado. 118
- 119. Junio de INSTALACIONES I 2011 Calentador de paso eléctrico. Calentadores de paso También llamados calentadores instantáneos o calentadores de flujo son también de reducido tamaño en los modelos eléctricos y algo más grandes en los modelos de gas natural o GLP. Son unidades que están apagadas, sin consumir energía, un sensor de flujo se activa cuando detectan circulación de agua e inician su procedimiento de calentamiento. Los modelos eléctricos van desde los 8.000 W (1,91 kcalorías/s) hasta los 22.000 W (5,26 kcalorías/s). Los modelos de gas pueden alcanzar las 8 kcal/s como es el caso de un calentador de 18 L/min. Los modelos eléctricos están equipados con resistencias calentadoras de inmersión y los de gas encienden una llama que calienta un intercambiador de calor por donde circula el agua. Los modelos más avanzados están equipados con controles electrónicos de temperatura y caudalímetros. De esta manera el usuario puede seleccionar la temperatura que desea en grados. El controlador electrónico mide el flujo de agua que está circulando, la temperatura de entrada, y gradúa la potencia que aplicarán la resistencias de calentamiento en el caso de los modelos eléctricos o el tamaño de la llama en los modelos a gas. Calentador de paso a gas. Los modelos eléctricos pueden aplicar el 99% de la energía consumida al agua, mientras que los modelos a gas alcanzan entre un 80% y un 90% de eficiencia. En el caso de los calentadores a gas la energía no utilizada se libera en forma de aire caliente. 119
- 120. Junio de INSTALACIONES I 2011 Los modelos eléctricos pueden instalarse en lugares cerrados pues no requieren ventilación, en cambio los de gas deben instalarse en lugares ventilados o, si se instalan en lugares cerrados, deben dirigir los gases que expelen a través de un ducto de ventilación al exterior. Los calentadores eléctricos tienen ventajas de ahorro de espacio, ahorro de energía y agua caliente ilimitada pero sólo son prácticos en países de clima templado o caliente dada su baja capacidad de calentamiento a grandes flujos de agua, o si la temperatura inicial del agua es muy baja. Para seleccionar la potencia de un calentador de paso se debe conocer la cantidad de agua que se necesita calentar y a qué temperatura se desea elevar. Un ejemplo práctico: Se desea alimentar dos duchas de manera simultánea. Una ducha promedio puede consumir alrededor de 8 L/min. Si la temperatura de entrada del agua es de 18 °C y se debe elevar a 45 °C, entonces habrá que elevar 27 °C a 16 L/min. Se debe aplicar la siguiente fórmula: Será necesario un calentador de 7200 calorías/s (unos 30 kW). Un calentador de gas de 16 L podrá cumplir con esta labor. Calentador de tanque eléctrico. Calentadores de acumulación Estos calentadores son los más económicos de explotación; poseen un tanque donde acumulan el agua y la calientan hasta alcanzar 120
- 121. Junio de INSTALACIONES I 2011 una temperatura seleccionada en su termostato. La capacidad de su depósito es muy variable y va desde los 15 litros hasta modelos de 1000 L. Utilizan como energía gas natural, gas propano (GLP), electricidad, carbón, luz solar, madera o kerosén. Para la selección del tamaño se debe considerar la cantidad de agua caliente que se pueda requerir en determinado momento, la temperatura de entrada del agua y el espacio utilizable. Estos calentadores tienen la ventaja de suministrar agua caliente a temperatura constante por tantos litros como casi la totalidad de depósito. Además admite que se abran varios grifos a la vez sin que se vea afectada la temperatura del agua que surte lo que no ocurre en los calentadores instantáneos. Su desventaja está en el tamaño de su depósito si está mal elegido, pues si se agotase el agua caliente acumulada puede pasar un rato largo antes de que se recupere la temperatura, lo cual depende también de la energía utilizada. Al momento de escoger un modelo de acumulador se debe tener en cuenta el tipo y calidad de aislamiento térmico que posee. Si se selecciona un modelo económico puede pagarse ese ahorro después en la cuenta de electricidad o gas, ya que un aislamiento deficiente permite que se escape el calor del agua al ambiente, obligando al calentador a gastar más energía para volver a recuperar la temperatura. CALDERAS Caldera de gas. Las calderas son sin duda los sistemas más eficientes para calentar y proveer agua caliente, manteniendo una temperatura constante sin importar el uso. Un sistema de caldera bien equilibrado puede proveer agua caliente para calefacción y para uso directo simultáneamente. Las calderas 121
- 122. Junio de INSTALACIONES I 2011 proveen vapor para usos comerciales e industriales de manera segura y eficiente. Existen varios tipos de calderas pero en su concepto básico son envases de metal (cobre, acero inoxidable o hierro colado) por donde circula el agua. Este envase es atravesado por barras calientes. El combustible para calentar estas barras puede ser gas, combustible fósil, madera, fisión nuclear o incluso resistencias calentadoras si es eléctrico. El agua circula, en algunos casos por medio de una bomba de agua a través de tuberías que recorren los lugares donde se requiera el agua caliente o vapor. El agua no utilizada regresa a la caldera para reiniciar el ciclo. Un sistema de nivel mide el faltante de agua y la agrega en caso de ser necesario. Para las viviendas solo se justifica el uso de calderas en países de climas con cuatro estaciones muy marcadas, donde el invierno requiera calefacción por varios meses al año. En cambio para determinados usos comerciales, por ejemplo en hostelería, son casi indispensables. COMBUSTIBLES A la larga, el mayor costo asociado al calentamiento de agua es el combustible, más que el costo del equipo y su instalación. El calentador de agua y su instalación lo pagamos una sola vez, mientras que con el combustible lo hacemos todos los meses. Siendo el gas natural el más económico, es la opción lógica en la mayoría de los países. Pero el gas natural no está siempre disponible, sobre todo en lugares apartados. La segunda opción es el gas propano o GLP. Está de parte de nosotros hacer trabajos de investigación para saber que combustibles hay disponibles en la zona y cuales ofrecen mejores opciones de ahorro. 122
- 123. Junio de INSTALACIONES I 2011 Calentador solar. La energía solar se puede aplicar directamente al calentamiento del agua, existen equipos comerciales que contienen todos los accesorios necesarios para calentar el agua y acumularla para usos posteriores. Si bien este sistema no pueda cubrir todo el requerimiento de agua caliente, es una ayuda que nos permite ahorrar energía. Aunque probablemente en invierno, cuando más necesitemos agua caliente, haya una enorme nube sobre nuestra casa. El calor que expelen los compresores de aire acondicionado o los compresores de refrigeradoras también puede ser transferido al agua. Que, de igual manera, aunque no cubra todas las necesidades contribuye al ahorro. Otro sistema empleado para calentar agua consiste en hacerla circular por intercambiadores de calor, los cuales cumplen la función de transmitir esta energía a la cañería de la red de agua corriente que ingresa al domicilio; utilizando el agua que se desecha de duchas, lavado de platos, lavadoras u otras máquinas o electrodomésticos que descarten agua caliente, sacando provecho de esta forma a tales calorías y utlilizándolas para elevar unos cuantos grados la temperatura del agua que está entrado desde la calle. De esta forma se facilita el trabajo del calentador. Aislamientos Los aislamientos térmicos de buena calidad son costosos, pero se pagan con el ahorro de energía. Hay dos cosas en las que debemos cuidar el aislamiento: el calentador y las tuberías de agua caliente. Si se trata de un calentador de tanque o caldera el aislamiento evita que se pierda calor con el ambiente. A mayor pérdida de calor mayor será el consumo de combustible. De igual manera las tuberías de agua caliente pierden calor con el ambiente, siendo las tuberías de cobre las que desperdician mayor cantidad de calorías. En el caso de las calderas el aislamiento de las tuberías es obligatorio. En referencia a los calentadores de paso, aunque estos no requieren aislamiento térmico, el aislar las tuberías si mejora el ahorro de energía. En el caso de los calentadores de paso otra opción muy empleada es evitar un solo calentador grande para cubrir todos los usos y en cambio colocar varios 123
- 124. Junio de INSTALACIONES I 2011 calentadores de paso cerca de los puntos de uso. Así se elimina el desperdicio de energía en largos tramos de tubería haciendo más eficiente el consumo de agua caliente. Mantenimiento Descalcificadora electrónico instalado en una tubería de cobre. El mantenimiento interno de un calentador esta asociado a la calidad de agua que estemos calentando. Aguas con altos contenidos de sales de calcio o magnesio (aguas duras) tienden a obstruir las tuberías de agua caliente con mayor regularidad que las de agua fría. El mantenimiento preventivo está asociado a descalcificadoras o suavizadores de agua. Recientemente aparecieron en el mercando unos suavizadores de agua electrónicos que aseguran evitar la acumulación de sales dentro de la tuberías y hasta logran limpiar la sales ya acumulados por efecto de la erosión. Los calentadores de tanque o calderas adicionalmente requieren el vaciado y limpieza de los tanques para extraer los sedimentos acumulados en su interior. La frecuencia de esta limpieza depende de la cantidad de sólidos que contenga el agua que calentamos. Los calentadores de tanque hechos de hierro galvanizado tienden a oxidarse y corroerse. Para evitar esto y alargar la vida de los tanques algunos equipos tienen un ánodo de sacrificio de magnesio o aluminio. El estado de este ánodo debe revisarse como parte del mantenimiento anual. Para el caso de los calentadores de gas, la limpieza y revisión del intercambiador de calor se recomienda una vez al año. Las impurezas del gas natural (aceite o petróleo) pueden obstruir el radiador. 124
- 125. Junio de INSTALACIONES I 2011 La revisión de los sistemas de seguridad por personal especializado debe estar incluido dentro del mantenimiento que se haga el equipo. Seguridad Válvula de alivio de presión. Aunque calentar agua lo vemos como un proceso normal y nada peligroso, en realidad sí lo es. El agua al pasar los 100 °C se convierte en vapor, al pasar del estado líquido al gaseoso se expande y requiere más espacio aumentando la presión del envase donde esté contenida. Termostato de seguridad con reinicio manual. Si se calienta agua dentro de un envase herméticamente cerrado, cuando el agua supere los 100 °C, éste explotará. Aunque bajo condiciones normales es muy difícil que un calentador de agua explote, es un hecho que ha pasado antes. Para evitar esto, los calentadores tienen un sistema de control de temperatura y otro de seguridad. El sistema de control consiste en un termostato que apaga y enciende el calentador a determinadas temperaturas del agua. Los sistemas más avanzados tienen un sistema de control electrónico, en lugar del termostato, que regula la potencia aplicada al agua. El sistema de seguridad consiste en una válvula de alivio de presión y un segundo termostato en algunos casos. La válvula de alivio libera la presión permitiendo que el agua o el vapor salgan del tanque si la presión interna aumenta de manera peligrosa. En los calentadores con un segundo termostato de seguridad este está graduado para que se dispare a una temperatura superior al termostato de 125
- 126. Junio de INSTALACIONES I 2011 control. De esta manera si el termostato de control falla entonces se disparará el termostato de seguridad para evitar que la temperatura se eleve por encima de los 100 °C. Una vez que se dispara el termostato de seguridad el calentador no volverá a funcionar hasta que se le reinicie de manera manual, de esta manera nos veremos obligados a cambiar o reparar el termostato de control. SISTEMAS DE DISTRIBUCION DISTRIBUCION DE AGUA POTABLE SISTEMA DE DISTRIBUCION DE AGUA POTABLE Los sistemas de distribución de agua potable, tiene por objeto llevar el líquido a los usuarios, en la cantidad requerida y a presiones adecuadas. Para determinar el número de usuarios, es necesario conocer la forma en que creen las poblaciones, pues el sistema debe tener capacidad para abastecerlas al final del periodo de diseño. La cantidad de agua requerida, se estima en función de las dotaciones y de la protección contra incendios; y la presión adecuada, es la característica de los distintos sectores en que se divide la población. DOTACION Como se menciono en los párrafos relativos a las demandas de agua potable, la dotación, que es el valor correlativo, depende de varios factores. Pero como la dotación se refiere a la cantidad de agua que se proveerá a los habitantes de la localidad, y la demanda depende del uso que los mismos habitantes hagan del agua con que se les provee, deben considerarse también, además de los mencionados en los párrafos relativos, los siguientes: a) Si la localidad es rural o urbana. b) La existencia o no de abastecimiento (al que se proyectan ampliaciones). c) Las pérdidas por fuga y desperdicios. d) Registro de los consumos. 126
- 127. Junio de INSTALACIONES I 2011 Por todos los motivos mencionados, los datos existentes respecto a los consumos, muestran una gran discrepancia, aún para ciudades con características semejantes, obteniéndose valores que llegan desde menos de 50 a más de 400 litros por habitante por día. Desde luego, debe establecerse una diferencia importante, en cuanto a los consumos para las zonas rurales y a las zonas urbanas, para las cuales se pueden tomar los siguientes valores base: (1) 1. Zona rural: distribución con bombeo a mano, o por hidrantes públicos: 25 l/hab/día. 2. Zona rural: toma domiciliaria; 100 l/hab/día. 3. Zona urbana: toma domiciliaria; 200 a 250 l/hab/día. Estos valores pueden considerarse adecuados, cuando se proyecta una instalación en una localidad en la cual no existe un sistema de abastecimiento. Las cantidades de agua indicadas incluyendo pérdidas por fuga y desperdicios (siempre que estén dentro de límites razonables). Es condición indispensable también que se instalen los medidores correspondientes e las tomas domiciliarias. Las grandes ciudades, y en esta clasificación, dadas las características sociales y económicas de nuestro medio, se encuentran aquellas cuya población es superior a los 50,00 habitantes, requieren estudios especiales para determinar en forma correcta la dotación, tomando en cuenta que en su totalidad disfrutan de servicio de agua potable, aún cuando muchas veces sumamente deficiente, y que además tienen necesidades específicas en cuanto a las actividades comerciales e industriales, en muchas de las cuales estas últimas son determinantes de la características del abastecimiento que se planea. El procedimiento de cálculo es el siguiente: PARA LAS ZONAS INDUSTRIALES: puesto que las distintas industrias tienen completamente definidas sus necesidades de agua, éstas se pueden fijar 127
- 128. Junio de INSTALACIONES I 2011 con cierta precisión, tomando en cuenta las aplicaciones que en la generalidad de las veces, son prevista por los propios industriales. En algunos casos, debido a los altos consumos y a que las características del agua no son muy importantes, se pueden establecer sistemas de abastecimiento para estos fines, independientes del sistema general de la población. En cuanto a las necesidades del personal que trabaja en las propias industrias, se cubren calculando una dotación de 25 a 50 lt/persona/día. El agua para riego de jardines y para la limpieza de los edificios, puede satisfacerse con una dotación equivalente a un gasto de 0.15 a 0.25 lt/seg/hectárea, tomando la superficie total de la zona industrial. PARA LAS ZONAS COMERCIALES: los sectores comerciales, integrados por edificios destinados a salones de venta, oficinas, hoteles, apartamentos, etc., tienen consumo que en general se calculan en función de las áreas cubiertas por el sector. Algunos valores estimados son los siguientes: Hoteles: Edificios de apartamentos: 2.80 a 5.20 lt/seg/hab. Edificio de oficinas: 0.95 a 1.90 lt/seg/hab. Edificios de departamentos: 0.50 a 1.90 lt/seg/hab. En las grandes ciudades, el consumo comercial e industrial, representa en general desde un 15 % a un 65 % del consumo total. PARA SERVICIO PUBLICO: la demanda para estos servicios, incluyendo aseo de calles, operación de fuentes públicas y riego de jardines, representa en general un 25% de la demanda total anual. Sin embargo, las demandas máximas corresponden a los meses de verano, y durante el mes de máximo consumo, la demanda puede llegar a 1.40 lt/seg/hab. PARA ZONAS RESIDENCIALES: para determinar las necesidades en las zonas residenciales, se deben considerar dos factores fundamentales: 1. Niel económico de la población en el sector o colonia, y tamaño de lotes. 128
- 129. Junio de INSTALACIONES I 2011 2. Clima del lugar El primer factor es importante, puesto que las necesidades de las familias están condicionadas a la capacidad económica de las mismas. En consecuencia, los consumos en los sectores de nivel económico elevado. Respecto al tamaño de los lotes o propiedades, debe considerarse su influencia en los consumos, principalmente por la existencia de patios cuya limpieza se hace con agua, y por el tamaño de los jardines que cubren superficies importantes en los sectores de nivel económico fuere. Conviene recordar aquí, que la dotación debe cubrir las necesidades de la población en cuanto a los servicios domésticos, de aseo personal, limpieza de edificios y patios, riego de jardines y pérdidas. En cuanto al factor clima, su influencia se refleja en los grandesconsumos registrada en poblaciones con clima cálido y seco, contra los muy moderados en población de clima húmedo y templado. Tomando en cuenta estos datos, puede establecerse los siguientes tablas como base de cálculo: TABLA ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE DOTACION EN SECTORES RESIDENCIALES Categoría de Densidad de Superficie de Dotación consumo población lotes Mts2 Lt/hab/día hab/hect. 1 60 a 150 1,000 a 2,000 600 a 2,000 2 150 a 250 200 a 600 300 a 600 3 250 a 400 100 a 250 150 a 350 TABLA ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE 129
- 130. Junio de INSTALACIONES I 2011 DOTACIONES PARA POBLACIONES SEGÚN CLIMA ZONA CLIMA DOTACION lts/hab/día Rural Templado o frío, húmedo 100 a 200 Templado o frío, seco 150 a 250 Cálido, húmedo 150 a 250 Cálido, seco 200 a 300 Urbana Templado o frío, húmedo 150 a 250 Templado o frío, seco 250 a 350 Cálido, húmedo 250 a 400 Cálido, seco 300 a 600 Para realizar un análisis cuidadoso de las dotaciones, pueden revisarse los consumos según el siguiente ejemplo: TABLA ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE ANALISIS DE CONSUMOS Tipo de consumo Distribución en % de consumo lts/per/día Consumo Privado: 75 36.5 Servicio industrial: 50 24.5 Servicio Público Limpieza: 10 5 Riego: 2 1 Alcantarillado 10 5 Fuentes públicas 17 8 Fuentes monumentales 6 45 3 22.0 SUMAN LOS 170 83.0 CONSUMOS: 17.0 130
- 131. Junio de INSTALACIONES I 2011 Perdidas: 20% 34 100.0 Total: 204 Cuando en una población se establecen los servicios de abastecimiento de agua potable y eliminación de las aguas negras, los consumos, que al principio son muy limitados, van aumentando paulatinamente, debido principalmente a los siguientes factores: a) Aumento de población. b) Aumento de las necesidades por familia. (toma domiciliaria) El aumento de las necesidades por familia, dependen del aumento de las instalaciones sanitarias en las casas habitacionales, las que consintiendo muchas veces en una sola toma de agua intradomiciliaria, van incrementándose paulatinamente con la instalación de baños, servicio en al cocina, (fregadero, instalaciones de lavandería), sistemas de riego de jardines, etc. MEDIDORES: EL SERVICIO MEDIDO Muchos abastecimientos de agua en nuestro medio, por la necesidad de reducir la inversión inicial, se ha puesto en servicio sin incluir la instalación de medidores domiciliarios. Esto trae por consecuencia aun aumento en a los consumos, que en la mayoría de las veces sobrepasan la capacidad del sistema aún muchos antes de llegar a instalarse el total de tomas previstas. La diferencia de consumo, en algunos poblados en que es moderada, puede ser de un 50% mayor cuando el servicio no se controla con medidores, pero se ha registrado casos en que sobrepasan más de 10 veces el cálculo original. 131
- 132. Junio de INSTALACIONES I 2011 Debe pensarse que si un sistema de abastecimiento de agua se pone en operación sin contar con servicio medido, se tendrán siempre dificultades por no disponer del agua suficiente. Igualmente es nociva la falta de un procedimiento administrativo que permita controlar adecuadamente las lecturas de los medidores, pues llevar un control correcto de las lecturas. Se fabrican dos tipos de medidores: a) Los volumétricos tipis o de desplazamiento b) Los de velocidad o de turbina. En igualdad de circunstancias en cuanto a calidad, mantenimiento, gastos de operación, etc., resulten: en generales más precisos los primeros que los segundos, pero su costo es más elevado. Si se toma en cuenta las grandes ventajas que reporta el instalar medidores de servicio, la relativa falta de presión (que generalmente no pasa de 2 ó 3 %), deja de ser un factor importante, y el escoger un medidor de velocidad tiene además la ventaja de disminuir los costos de mantenimiento, ya que raras veces dejan de disminuir los costos de mantenimiento, ya que raras veces dejan de funcionar por la mala calidad del agua, que solamente en casos excepcionales se proporciona, en nuestro medio, cumpliendo estrictamente con las normas establecidas al respecto. Es factor importante también, tomar en cuenta la pérdida de carga en el medidor, que es mucho mayor en los medidores de tipo de desplazamiento, que en los de velocidad, en los que es prácticamente despreciable lo que redunda en este caso en una disminución en las presiones requeridas en las redes y en una disminución en las presiones requeridas en las redes y en una economía apreciable de los costos de bombeo o en una mayor eficiencia del sistema con las presiones establecidas. 132
- 133. Junio de INSTALACIONES I 2011 TIPOS DE SISTERNAS CAPTACIÓN Y APROVECHAMIENTO DE AGUA DE LLUVIA El agua de lluvia es un recurso que históricamente en nuestro país ha desempeñando un papel muy importante hasta el siglo XIX. Cuando a principios del siglo XX las canalizaciones de agua empezaron a irrumpir de forma masiva en ciudades, pueblos y villas, el agua de lluvia pasó a un segundo plano y reservado casi exclusivamente a situaciones muy especiales. En el norte de Europa, a pesar de disponer de modernos sistemas de canalización y potabilización de agua, ha vuelto a cobrar importancia en los últimos años la recogida de agua de lluvia. Alemania por citar un claro ejemplo, comenzó a subvencionar este tipo de iniciativas desde la reunificación, y centenares de miles de viviendas alemanas disfrutan actualmente de estos equipos. Ello a pesar de la escasa tradición de estos países respecto al nuestro. La paulatina desertización de España esta empezando a provocar una mayor demanda de sistemas de recogida de aguas pluviales en nuestro país. El incremento de esta demanda está creciendo de forma exponencial volviendo a recuperar la costumbre de aprovechar las aguas pluviales.Aproximadamente en nuestro país la media de lluvia anual supera los 600 litros por m2. Suponiendo un edificio con una cubierta de 100 m2 y un aprovechamiento del 80% del agua de lluvia, tendríamos 48.000 litros de agua gratuitos cada año. USOS DEL AGUA DE LLUVIA El agua de lluvia presenta una serie de características ventajosas. Por una parte es un agua extremadamente limpia en comparación con las otras fuentes de agua dulce disponibles. Por otra parte es un recurso esencialmente gratuito e independiente totalmente de las compañías suministradoras habituales. 133
- 134. Junio de INSTALACIONES I 2011 Precisa de una infraestructura bastante sencilla para su captación, almacenamiento y distribución. Para muchos usos domésticos, la calidad del agua no precisa ser la de "apta para el consumo humano". Nos referimos al empleo en la lavadora, el lavavajillas, la limpieza de la casa, la cisterna del inodoro y el riego en general. En estos casos el agua de lluvia puede reemplazar perfectamente al agua potable. Además al ser un agua muy blanda nos proporciona un ahorro considerable de detergentes y jabones. Pero incluso más allá de estas indicaciones, el agua de lluvia se ha empleado históricamente para lavarse, beber y cocinar directamente con ella. Hoy día los criterios son un poco más restrictivos y no suele aconsejarse el empleo directo del agua de lluvia para estos usos. Pero es relativamente fácil adaptarla para poder disponer de ella como única fuente de agua si así se desea, con todas las garantías sanitarias que se requieren. En este caso, sí se deben tomar una serie de precauciones e instalar unos sistemas complementarios de depuración del agua sencillos, pero con controles absolutamente estrictos. Si este es el caso, nuestra empresa pone a su disposición los conocimientos de profesionales sanitarios colegiados y capacitados para ello. Le instalaremos los equipos adecuados y le realizaremos directamente los oportunos análisis de control de aguas precisos para garantizarle la salubridad de la misma. EQUIPO BÁSICO DE RECOGIDA Y GESTIÓN DEL AGUA DE LLUVIA Para entender el diseño de los equipos, es preciso recordar que el agua de lluvia suele captarse en unos meses precisos y que debe conservarse para ser utilizada durante el periodo posterior hasta la nueva época de lluvias. Por ese motivo, el empleo del agua de lluvia se combina con otra fuente de suministro de agua como puede ser la de red en muchos casos. Esta duplicidad de calidades de agua, implica la necesidad de un sistema eficiente de gestión de ambos tipos de aguas. Aquí es preciso hacer una aclaración importante. Existen en el mercado equipos diseñados para "rellenar" con agua de otra procedencia -red pública, pozo, etc.- el depósito donde se 134
- 135. Junio de INSTALACIONES I 2011 almacena el agua de lluvia cuando ésta se está acabando o escasea. Este criterio tiene en general dos deficiencias. Por una parte, la mezcla periódica de aguas de características diferentes en el depósito, dificulta la adaptación y asentamiento del sistema en muchos casos, así como disminuye la vida del mismo. Por otra, implica la no utilización de toda la capacidad de almacenamiento de agua de lluvia, dado que antes de que ésta se agote ya añadimos agua de otra procedencia. El diseño que presentamos a continuación toma como criterio la búsqueda del aprovechamiento máximo del agua de lluvia y sus sistemas de almacenaje, preservando el circuito de aguas pluviales de cualquier mezcla o contaminación con agua de otra calidad. El diseño básico de recogida de aguas pluviales consta de los siguientes elementos: 1. Cubierta: En función de los materiales empleados tendremos mayor o menor calidad del agua recogida. 2. Canalón: Para recoger el agua y llevarla hacia el depósito de almacenamiento. Antes de los bajantes se aconseja poner algún sistema que evite entrada de hojas y similares. 3. Filtro: Necesario para hacer una mínima eliminación de la suciedad y evitar que entre en el depósito o cisterna. 4. Depósito: Espacio donde se almacena el agua ya filtrada. Su lugar idóneo es enterrado o situado en el sótano de la casa, evitando así la luz (algas) y la temperatura (bacterias). Es fundamental que posea elementos específicos como deflector de agua de entrada, sifón rebosadero antiroedores, sistema de aspiración flotante, sensores de nivel para informar al sistema de gestión, etc. 5. Bomba: Para distribuir el agua a los lugares previstos. Es muy importante que esté construida con materiales 135
- 136. Junio de INSTALACIONES I 2011 adecuados para el agua de lluvia, e igualmente interesante que sea de alta eficiencia energética. 6. Sistema de gestión agua de lluvia-agua de red: Mecanismo por el cual tenemos un control sobre la reserva de agua de lluvia y la conmutación automática con el agua de red. Este mecanismo es fundamental para aprovechar de forma confortable el agua de lluvia. Obviamente se prescinde de él si no existe otra fuente de agua. 7. Sistema de drenaje de las aguas excedentes, de limpieza, etc. que puede ser la red de alcantarillado, o el sistema de vertido que disponga la vivienda. CISTERNA DE FERROCEMENTO DE CAPTACIÓN DE AGUA DE LLUVIA Proceso constructivo Limpieza, trazo y nivelación Se reconoce el terreno y si es necesario se hace una limpieza con machete de hierbas y arbustos para hacer el trazo. Esta cisternas son circulares o elípticas; para trazar las circulares se ubica el centro y se clava una estaca se amarra el hilo y se le da la distancia del radio para ir girando y marcando con la cal. Para trazar las elípticas se muestra el siguiente esquema. 136
- 137. Junio de INSTALACIONES I 2011 Los pasos Para una cisterna elíptica de 5.00m. x 3.50 m. Área = 14.00m2 con una profundidad de 3.00m. Capacidad = 42,000 litros. 1. Se traza una línea que mida 5.00m. y se ubican los dos extremos. 2. Se marca el centro de esta línea. 3. De este centro se traza una perpendicular que mida 3.50m. (1.75 m. a cada lado). 4. De la línea de 5.00m. se miden 0.80m. interiores de cada lado y se clavan varillas. 5. De las dos varillas se amarra un hilo que mida 5.00m. se estira de la mitad hasta encontrar el punto 3) 6. Se tensa el hilo y se va girando y encalando la forma de la cisterna. Nota: Las distancias que se marcan en el punto 4) son las que determinan el ancho de la cisterna, entre más las acercamos al centro el trazo da más redondo y entre más las alejamos del centro el trazo queda más alargado. 137
- 138. Junio de INSTALACIONES I 2011 Excavación Una vez trazada la cisterna se hace la excavación, que puede hacerse de forma manual o con retroexcavadora, dependiendo la dimensión y el tipo de terreno. Afine de pared 138
- 139. Junio de INSTALACIONES I 2011 Se hace el afine a mano procurando que los muros queden a plomo. Cepa para brocal Brocal de concreto o piedra 139
- 140. Junio de INSTALACIONES I 2011 El brocal es un anillo que va en la parte superior de la cisterna, este es el apoyo para la losa de vigueta y bovedilla. Si la cisterna no es mas grande de 4.00 m. de diámetro se puede hacer un brocal de concreto de 7 u 8 cm. de espesor, para cisternas mas grandes se recomienda que sea de piedra. En el brocal se deja ahogado un tubo que posteriormente servirá para captar el agua que viene del filtro. Aplanado de mortero Sobre las paredes de piedra se aplica un aplanado de mortero con una proporción de 1:6 Colocación de malla 140
- 141. Junio de INSTALACIONES I 2011 Después del aplanado de mortero se coloca la malla, fijándola con pedacearía de varilla y amarrada con alambre. Aplanado de cemento Sobre la malla se aplica aplanados de cemento en proporción 1:6 hasta conseguir cubrirla totalmente. Firme de concreto Sobre el piso se coloca malla y se cuela un firme de 8 cm. Con una proporción de 1:7:6. 141
- 142. Junio de INSTALACIONES I 2011 Forjado de cárcamo Al tiempo que se esta colando el firme se forja el cárcamo para recibir posterior mente la pichincha de la bomba manual. Pulido en muros y firme Una vez fraguado el firme, se pulen las paredes y el firme con una mezcla de cemento con agua. 142
- 143. Junio de INSTALACIONES I 2011 Chaflán Después de pulir los muros y el firme, se hace un chaflán en toda la orilla inferior de la cisterna. Colocación de viguetas y bovedillas 143
- 144. Junio de INSTALACIONES I 2011 Las viguetas se apuntalan con polines para después recibir las bovedillas. Colocación del molde para tapa y tubo para bomba Se ubica el lugar en donde va a quedar la tapa y se coloca una pieza del molde de fibra de vidrio, se coloca también un tubo de pvc que sobresalga 0.80 m. para posteriormente colar el cilindro que va a sostener la bomba manual. 144
- 145. Junio de INSTALACIONES I 2011 Colado de losa Se coloca malla electrosoldada, si la superficie es grande se refuerza con varillas, posteriormente se vacía el colado de 7 cm de espesor. Colado de brocal de tapa y cilindro para bomba 145
- 146. Junio de INSTALACIONES I 2011 Se coloca la otra parte del molde para el brocal de la tapa y un sonotubo y se cuelan. Al terminar de llenar el sonotubo de concreto se coloca una placa con tres ángulos y tronillos que servirán para fijar la bomba manual. Sellado de la unión entre losa y muro y colocación de la tapa Una vez fraguada la losa se descimbra el brocal de la tapa y el cilindro, se detalla por dentro la unión entre la losa y el muro, se coloca la tapa y se instala la bomba manual. Cisterna terminada 146
- 147. Junio de INSTALACIONES I 2011 SISTERNA DE FERROCEMENTO Es una estructura cilíndrica que permite almacenar agua, por el tipo de estructura que se utiliza se puede construir al exterior sin necesidad de cavar un pozo. Permite guardar agua de las diversas fuentes que existen en las comunidades: agua de lluvia, agua entubada, de represas, bordos o arroyos. El agua así almacenada puede ser usada en la producción de hortalizas en la temporada seca mediante un pequeño sistema de riego por goteo. Permite solventar la escasez de agua para las especies menores del traspatio durante la temporada seca. Si se cosecha agua de lluvia y se tienen los cuidados necesarios, puede usarse para consumo humano. SELECCIÓN DEL SITIO DE CONSTRUCCION Para depósitos superficiales, deberá buscarse un lugar firme, evitando áreas susceptibles a encharcamiento o con suelo demasiado flojo, y que no esté muy alejado del área de captación (o techo de la casa cuando se trata de almacenar agua de lluvia) con el propósito de ahorrar en tuberías de conducción. 147
- 148. Junio de INSTALACIONES I 2011 Debe ubicarse en un sitio donde no obstruya el paso de personas y/o animales. NIVELACIÓN DEL SITIO DE CONSTRUCCIÓN Con pico, barreta y pala escarbar y nivelar el piso, apisonando, tomando en cuenta el diámetro y la altura deldepósito. PREPARACIÓN DE LA BASE Se preparará una superficie cóncava que dará la forma de la basedel depósito, esta será cubierta con una capa de concreto de entre 5 y 10 cm de una mezcla de arena, grava y cemento con lasiguiente proporción: 1 bulto de cemento por 5 botes de arena, 7 degrava y la cantidad necesaria de agua para que se pueda extenderfácilmente. PREPARACIÓN DE LA MALLA PARA EL CUERPO DE LA CISTERNA Se corta un tramo de malla electro-soldada para formar las paredes del cilindro de 8.0 m de largo y se extiendecuidadosamente, se cubre la malla electro-soldada con tela de gallinero por ambos lados. 148
- 149. Junio de INSTALACIONES I 2011 Al momento de unir la tela por ambos lados de la malla, los hexágonos no deben coincidir, es decir, deberáncruzarse por la mitad para reducir los espacios libres, posteriormente se tensará la tela realizando cuatroamarres al interior de los cuadros de la malla electro-soldada entre las dos capas de tela de gallinero. El tejido es muy importante porque le dará firmeza al armado, de un buen tejido depende la solidez de laestructura. CORTE DE LA BASE Para facilitar esta actividad, puede tomarse un hilo de 1.5m., con la ayuda de una estaca trazar un primer círculo de 2.2 m de diámetro y cinco más pequeños que servirán como guía para cortar el alambrón y armartoda la estructura. 149
- 150. Junio de INSTALACIONES I 2011 Una vez unidos los círculos y demás cortes de alambrón, se amarran con alambre recocido, se cubren contela de gallinero y se realiza el tejido preferentemente dentro de la excavación que realizamos para la base. ARMADO DEL TANQUE Extendemos la malla que tejimos de 8.0 m. de largo y unimos losdos extremos para armar el cuerpo del tanque traslapando 50cm.Se levanta esta estructura y se coloca sobre la base previamentearmada, quedara una pequeña pestaña de malla fuera del cuerpodel tanque. Para unir la base con el cuerpo del tanque se amarra con alambre recocido en todos los cruces, se doblan los alambrones salientes y se teje la tela degallinero en toda la unión.Teniendo la estructura armada se pasa el sitio elegido para construir lacisterna. COLADO, REVOCADO O REPELLADO DEL TANQUE Iniciar con la colocación del triplay o cimbra del tanque utilizando grapas de alambre requemado yamarrándolo a los cuadros de la malla electro-soldada. Una vez que se tiene todo cimbrado se coloca la mitad de un tubo galvanizado o niple de 1.5‖ de diámetro a 5 cm. de la base a manera de desagüe y la otra mitad a 50 cm. A ambas partes se les solda previamente un parde anclas de varilla de 20 cm. de largo para que se sujeten a la estructura del cilindro. 150
- 151. Junio de INSTALACIONES I 2011 El primer tubo se coloca para poder limpiar la cisterna y el segundo servirá para instalar la toma de agua.Se prepara la mezcla con una porción de: • 4 botes de arena cernida en un harnero con luz de 3-5mm de abertura. • 1 bulto de cemento. • Se pone poca cantidad de agua para que la consistencia de la mezcla sea espesa o un poco ―dura‖de tal manera que nos permita manejarla bien. Aplicación de la mezcla al tanque: • Primero, con la cuchara de albañil, colocar un poco de mezclaen la llana y ―untarla‖ en el cuerpo de la cisterna, nuncaazotarla. • La mezcla debe tapar toda la malla. • Es recomendable iniciar temprano este trabajo para terminar en un solo día todo el exterior y así asegurar que fragüe parejo. • Cuando fragüe la mezcla retiramos la cimbra cortando losalambres. • No deben quedar alambres descubiertos porque al oxidarsehabrá fuga de agua. REPELLAR EL INTERIOR Y EXTERIOR DEL TANQUE. Repellamos con un centímetro de espesor por dentro y por fuera del tanque dando un acabado fino y parejo. REPELLAR EL INTERIOR Y EXTERIOR DEL TANQUE 151
- 152. Junio de INSTALACIONES I 2011 Repellamos con un centímetro de espesor por dentro y por fuera del tanque dando un acabado fino y parejo. ARMADO DE LA TAPA Se realiza el mismo procedimiento de anillos que para la base, solo que para esta parte, debemos abrir unhueco sobre el cono de 70X70 cm para formar el registro o tapa y tener acceso al interior de la cisterna.Se monta la tapa sobre la cisterna, se amarra con alambreaprovechando las puntas que quedaron descubiertas en la partesuperior del cilindro. Los picos de malla sobrantes que pudieran quedar descubiertos secortan. Se prepara la mezcla con una proporción de 4 botes de arena por 1 de cemento y se aplica cuidadosamente por fuera y por dentrodel cono hasta lograr el mismo pulido que el resto del cuerpo de lacisterna. 152
- 153. Junio de INSTALACIONES I 2011 SISTEMA DE CAPTACIÓN DE AGUA En zonas donde la lluvia es escasa es posible la captación de agua, en la siguiente figura se muestra cómo esposible la captación de agua de los techos. La captación se logra colocando canaletas en las orillas de lostechos y dirigirlas de tal forma que el agua de lluvia escurra y llegue directamente a la cisterna. Se tiene quetomar en cuenta la colocación de un filtro de agua antes de que el agua llegue a la cisterna, esto se hace paragarantizar que el agua este lo más limpia posible y libre de basura, polvo y otras impurezas. 153
- 154. Junio de INSTALACIONES I 2011 SELLAR Y PINTAR LA CISTERNA Para sellar totalmente el repellado preparamos el sellador natural de nopal. Este se hace cortando y picandouna cantidad de medio bote de 20 litros de pencas de nopal, se adiciona agua hasta que el bote se llene y sedeja reposar toda una noche. Al día siguiente, colocar la baba que salió y agregar 4 kilos de cal y ½ kilo de sal y agua hasta llenar lacubeta. Revolver muy bien y con un cepillo de pintar sellar la cisterna por dentro y por fuera. Este mismoprocedimiento puede realizarse usando sábila. Una vez que seque el sellador, pintar la cisterna del color que más nos guste, aunque se recomienda deblanco para que refleje la mayor cantidad de luz y no se caliente el agua. MANTENIMIENTO Es necesario procurar que la cisterna no se encuentre vacía por más de un mes, para evitar cuarteadoras. Depreferencia debe tener agua hasta el 20% de su capacidad de manera permanente, aunque para limpiar suinterior es conveniente vaciarla completamente, cuando menos una vez al año.También es conveniente colocar una malla en el tubo de acceso para filtrar el agua y evitar 154
- 155. Junio de INSTALACIONES I 2011 que ingresen a lacisterna muchos sólidos. De ser posible se debe instalar un depósito alterno de menores dimensiones, dondecircule primero el agua y se depositen los sedimentos o en su defecto desechar el agua de las primeraslluvias. Las cisternas deben permanecer cerradas para evitar la entrada de luz, la contaminación del agua y laevaporación de la misma y es importante limpiar el interior del tanque antes de la temporada de lluvias. EQUIPO DE BOMBEO BOMBAS PARA AGUA, EQUIPOS Y SISTEMAS DE BOMBEO SISTEMAS DE BOMBEO Ofrece a Ustedes una línea completa de equipos de bombeo para solucionar sus necesidades de suministro de agua en la industria, agricultura, edificios, y parques acuáticos, entre otras muy diversas aplicaciones. LÍNEAS DE EQUIPOS DE BOMBEO: Bombas Centrífugas EconoMax EM 155
- 156. Junio de INSTALACIONES I 2011 Hidroneumáticos EBI Hidromax VF Hidrofill HF Confimax CI SOLUCIÓN INTEGRAL EN BOMBAS PARA AGUA Sistemas de Bombeo ofrece una línea completa de bombas para agua, equipos hidroneumáticos y equipos contra incendio de gran calidad, equipos integrados diseñados para satisfacer sus necesidades de abastecimiento de agua en el campo, fábricas, industria, edificios, centros comerciales, escuelas, hospitales e inmuebles en general. DISTRIBUCIÓN DE SISTEMAS DE BOMBEO Distribuimos bombas para agua, bombas centrífugas, bombas para la industria, bombas para edificios, equipos de bombeo, equipo para apagar fuego en edificios, bombas y equipos de velocidad variable, entre otros productos. SISTEMAS PARA DIVERSAS APLICACIONES 156
- 157. Junio de INSTALACIONES I 2011 Ofrecemos soluciones de bombeo para llenado de depósitos, llenado de tanques elevados, bombeo de agua para riego, sistema de rociadores, sistema de hidrantes, sistemas para llenado de cisternas y llenado de depósitos, bombeo a redes hidráulicas, abastecimiento de agua para desarrollos habitacionales, sistemas de bombeo a fraccionamientos, bombeo para parques acuáticos. SOLUCIONES EFECTIVAS Somos verdaderos especialistas y proveemos soluciones efectivas para abastecimiento de agua en general, agua para procesos industriales y agua a presión para servicios generales. BOMBAS TIPO JET: Son la combinación de una bomba centrífuga y un expulsor, más conocido como "jet". El resultado es una unidad de bombeo de bajo caudal y alta presión. Son las bombas ideales para resolver los principales problemas que en la actualidad presentan las viviendas en sus redes de abastecimiento domiciliar: baja presión y/o interrupción del servicio de agua. Su potencia es determinada por el consumo de agua probable, el cual está en relación directa con la cantidad de usuarios y la cantidad de salidas instaladas. Es importante también considerar la altura máxima de bombeo. 157
- 158. Junio de INSTALACIONES I 2011 ENCUENTRE EL TAMAÑO DE SU BOMBA HIDRONEUMÁTICOS: Su instalación en conjunto con una bomba automatizan un sistema de abastecimiento domiciliar, pues se elimina la necesidad de encender y apagar la bomba cada vez que se requiera cualquier cantidad de agua. Hay modelos de 6, 19, 35, 50 y 85 galones, construidos en acero o fibra de vidrio. Vienen con sistema para reemplazar su membrana en caso de rotura. La selección del adecuado tamaño del tanque es importante, ya que éste determina mayores o menores ciclos de encendido-apagado de la bomba. TABLA PARA SELECCIONAR SU HIDRONEUMÁTICO BOMBAS SUMERGIBLES: Bombas multietapas, es decir de varios impulsores, cuyo motor está diseñado para estar sumergido dentro del agua. Vienen en 4, 6, 7 y 8 pulgadas de diámetro; con impulsores de acetal o de bronce. Se instalan principalmente en 158
- 159. Junio de INSTALACIONES I 2011 pozos mecánicos y artesanos, pero también pueden instalarse en otras fuentes de agua para bombear hacia tanques elevados, subterráneos ó hacia la red de abastecimiento en conjunto con tanques Hidroneumáticos. Ofrecemos modelos desde ½ HP a 200 HP con caudales y alturas de descarga de hasta 1,000 GPM y 1,000 pies. Motor eléctrico monofásico o trifásico desde ½ HP a 200 HP. BOMBAS CENTRÍFUGAS: Bombas cebantes y no autocebantes para altos, bajos y medianos caudales. Cuerpo en Hierro Fundido o Plástico, con impulsor cerrado. Motor eléctrico monofásico o trifásico en 3,450 y 1,800 rpm, desde ½ a 70 HP. Su aplicación es para bombeo directo en sistemas de riego, sistemas contra incendios, cascadas o fuentes, torres de enfriamiento, recirculación. También se les puede adaptar Hidroneumático para edificios y proyectos de alta demanda de agua. ESTACIONES DE BOMBEO DESCRIPCIÓN GENERAL Este capítulo trata exclusivamente del bombeo de las aguas potables, pluviales y residuales (negras), cuando éstas no pueden incorporarse por gravedad a una red de distribución de agua potable o de alcantarillado pluvial y/o sanitario del sistema Intermunicipal; o en su caso, a la planta de Tratamiento respectiva, o hacia algún punto de descarga determinada. CONSIDERACIONES BÁSICAS DE PROYECTO GASTOS DE BOMBEO 159
- 160. Junio de INSTALACIONES I 2011 La estación de bombeo trabajará con un gasto máximo igual al del día de máximo consumo y se deberán considerar capacidades de bombas para los gastos mínimo y menores que el máximo, mientras que se llega al periodo de diseño. El periodo de diseño para las estructuras civiles deberá ser el máximo posible dentro de las limitaciones de financiamiento eligiéndose un mínimo de 20 años. En cambio los equipos de bombeo pueden ir aumentándose a medida que lo requieran las necesidades. CARGAS DE BOMBEO Deberá obtenerse y analizarse la información relacionada con la Carga Dinámica Total (CDT): alturas de succión y descarga y alturas totales, estáticas y dinámicas, que se tendrán bajo las diferentes condiciones de bombeo. REQUISITOS DE POTENCIA (TEÓRICA) Los requisitos de potencia son el producto de los gastos y altura de bombeo, considerando la eficiencia de los equipos. La fórmula principal para estimar la potencia teórica necesaria para los motores, es la siguiente: Pot (HP) = QH / Kη Donde: HP = Potencia necesaria (en caballos). Q = Gasto, en litros por segundo, o galones por minuto. H = Carga dinámica total, en metros columna de agua (mca) o en pies. K = Coeficiente de conversión: 76 para Sistema Métrico, 3960 para Sistema Inglés. η = Eficiencia del equipo de bombeo: 160
- 161. Junio de INSTALACIONES I 2011 Bombas chicas ¾‖ a 2‖ de succión = 30 – 50%. Bombas medianas 2‖ a 6‖ de succión = 50 – 75%. Bombas grandes 6‖ o mayores = 75 – 80%.. LOCALIZACIÓN Para la ubicación de esta estructura hidráulica, deberá considerarse lo siguiente: a) Topografía. b) Geotecnia (mecánica de suelos). c) Comunicaciones y accesos. d) Alimentación eléctrica, en baja y alta tensión. e) Terreno disponible. TIPO DE ENERGÍA A UTILIZAR EN EL BOMBEO Si se selecciona energía eléctrica, deberá conocerse: el ciclaje, fases, voltaje, limitaciones de carga, demanda máxima permisible y demandas ordinarias, factor de potencia y costos entre otras variables. TIPO Y NÚMEROS DE BOMBAS Los diferentes tipos de bombas que existen en la industria, son de características tan variadas que rebasan, con mucho, los alcances del presente documento, por lo que a continuación se presenta su clasificación, considerando únicamente las de mayor utilización, en los sectores de agua potable, aguas negras y pluviales que son de tipo centrífuga. 161
- 162. Junio de INSTALACIONES I 2011 Autocebantes Cebadas p/medios externos Flujo Radial Simple Succión Doble Succión Imp. Abierto Flujo Mixto Imp. Semiabierto Unipaso Multipaso Imp. Cerrado. Unipaso Flujo Axial Simple Succión Multipaso CLASIFICACIÓN DE LAS BOMBAS POR EL TIPO DE SUCCIÓN Las Bombas, de acuerdo con su tipo de succión, se pueden clasificar en : Simple Succión. Doble Succión. CLASIFICACIÓN DE LAS BOMBAS POR SU DIRECCIÓN DE FLUJO Bombas de Flujo Radial. Bombas de Flujo Axial. Bombas de Flujo Mixto. 162
- 163. Junio de INSTALACIONES I 2011 CLASIFICACIÓN DE LAS BOMBAS POR LA POSICIÓN DE SU FLECHA Bombas horizontales. Bombas verticales. Bombas con motor sumergido. Para la selección de cada tipo de bomba, deberán tomarse en cuenta los siguientes factores: a) Succión b) Numero de pasos. c) Tipo de impulsores. d) Curvas características. e) Velocidad. f) Sumergida, carga neta positiva de succión (NPSH), y Estudio de cavitación si fuera necesario. El número de bombas a instalar dependerá del gasto, sus variaciones y seguridad del sistema, con un mínimo de dos bombas para el 100% del gasto de proyecto cada una. Inclusive en sistemas de abastecimiento para grandes poblaciones se aconseja tener un equipo de bombeo para manejar el 200% del gasto de diseño de la estación. Este valor puede reducirse pero en general es conveniente un valor mínimo de 150%, con tres bombas, cada una para el 50% del gasto de diseño. CARACTERÍSTICAS DEL CÁRCAMO DE BOMBEO Pueden ser de una sola cámara o de dos; alturas de succión; accesos. SUCCIÓN MÁXIMA A DIFERENTES ALTITUDES Presión Succión máxima Altura sobre el Altura equivalente barométrica, disponible 163
- 164. Junio de INSTALACIONES I 2011 nivel del mar Kg/cm2 m de agua de las bombas m. 0 1.033 10.33 7.60 400 0.966 9.86 7.30 800 0.938 9.38 7.00 1200 0.890 8.90 6.40 1600 0.845 8.45 6.10 2000 0.804 8.04 5.80 2400 0.765 7.65 5.50 3200 0.695 6.95 5.20 DISEÑO DE LOS CÁRCAMOS Se deberán considerar: Capacidad, dimensiones, controles, acceso, limpieza, drenaje, demasías, iluminación y ventilación. MOTORES ELÉCTRICOS Considerar: Tipo, velocidad, voltaje potencia y sobrecarga, reguladores de velocidad, corriente de arranque y operación, eficiencias con carga y sin carga. SUBESTACIÓN ELÉCTRICA Considerar: Tipo, capacidad, dimensiones, tableros y contactos. TUBERÍAS, VÁLVULAS Y ACCESORIOS Consideración general a la economía. Accesibilidad para reparaciones y operación. Pendientes, apoyos, atraques, desfogues, amortiguadores de golpe de ariete, protección contra corrosión y cargas externas. Operación de las válvulas. 164
- 165. Junio de INSTALACIONES I 2011 EDIFICIOS COMPLEMENTARIOS Servicios, talleres, almacén, vigilancia. AUTOMATIZACIÓN Control de niveles, máximo y mínimo, influente, medición, etc. (ver cap. 11). CLASIFICACION Y TIPOS DE ESTACIONES DE BOMBEO CLASIFICACIÓN Se acostumbra clasificar las estaciones de bombeo en primarias y secundarias. Las estaciones primarias toman el agua de alguna fuente de abastecimiento o de algún cárcamo, y la elevan a otro almacenamiento, al tratamiento, a la red directamente o a una combinación de ellas. Las estaciones secundarias mejoran las condiciones de una primaria incrementando presión o gasto, pero con la alimentación de una estación primaria. TIPOS BÁSICOS Las estaciones primarias pueden construirse básicamente de dos tipos : a) Estaciones de dos cámaras, y b) Estaciones de una cámara. a) Estaciones de dos cámaras. Se consideran dos cámaras o cárcamos. En uno se tendrá la entrada del agua y un deposito que sirva para conectar la succión; en el otro, que se denomina cámara seca, se colocan los equipos de bombeo. La primera cámara puede no existir como tal, sino que puede ser simplemente una fuente natural. b) Estaciones de una cámara. Generalmente se usan para bombas de eje vertical o sumergibles y consisten de una sola cámara donde se tiene la entrada del agua, el almacenamiento necesario y los equipos de bombeo, antes mencionados. 165
- 166. Junio de INSTALACIONES I 2011 DIMENSIONES DE LAS CÁMARAS SECAS Las cámaras secas se dimensionaran de acuerdo con el numero y dimensión de las unidades de bombeo a instalarse. Sin embargo, deberá considerarse el espacio para lo siguiente : 1. Válvulas y accesorios. 2. Controles eléctricos. 3. Amortiguadores de golpe de ariete. 4. Apoyos y atraques. 5. El múltiple a construirse adentro o fuera del cárcamo. Cámara Seca Figura 13.1. Estación de bombeo con bombas verticales en dos cámaras. Cámara Húmeda Cámara Húmeda Succión 166
- 167. Junio de INSTALACIONES I 2011 FIG. 13.2 Estación de Bombeo con bombas horizontales en dos cámaras (generalmente con cargas de succión). MÚLTIPLE DE DESCARGA bles en una sola cámara. Las unidades se colocaran de modo que ocupen el mínimo espacio y debe considerarse la circulación entre unidades y el tamaño de las bases. Las cámaras de succión (pozo húmedo) en estaciones de dos cámaras se dimensionaran según se tenga una instalación con carga de succión o altura de succión. CON CARGA DE SUCCIÓN: a) Se debe considerar una altura mínima del agua de 1m sobre el eje de las bombas para asegurar que siempre estarán cebadas. En 167
- 168. Junio de INSTALACIONES I 2011 caso de bombas muy grandes, debe considerarse un mínimo de 0.50m por sobre la parte mas alta de la carcasa de la bomba. b) La longitud será la misma que la de la cámara seca. c) Podrán quedar ambas cámaras adosadas con un muro común o separadas, dependiendo esto primordialmente del comportamiento del suelo. d) El ancho será el mismo para asegurar un volumen que permita absorber fluctuaciones entre entradas y salidas del tal manera que las bombas no paren y arranquen con frecuencia. Un mínimo de 15 minutos puede considerarse aceptable aun cuando deberá tenderse a valores mayores. CON ALTURA DE SUCCIÓN a) El nivel mínimo del agua en la cámara de succión se considerara en atención a : I. La carga neta positiva de succión para evitar cavitacion, vibraciones y reducción en la capacidad y eficiencia. II. La altura mínima sobre la boca se succión para evitar la entrada del aire (valor común : mas de 0.50m dependiendo del diámetro de la boca). b) La longitud y el ancho se consideraran igualmente que en el caso anterior. c) Las cámaras para bombas de eje vertical se dimensionarán de acuerdo con : las dimensiones de lo equipos; el volumen de 168
- 169. Junio de INSTALACIONES I 2011 compensación, y la altura mínima del agua para tener la sumergencia adecuada (dato del fabricante). La distancia entre el fondo del cárcamo y la campana de succión deberá ser como se indica en la fig.13.5. FIG. 13.5. DISTANCIA DEL FONDO DEL CARCAMO A LA CAMPANA DE SUCCIÓN. FIG. 13.4 LAS MAMPARAS AYUDAN A DISMINUIR LA TURBULENCIA 169
- 170. Junio de INSTALACIONES I 2011 PLANTEAMIENTO DE LA INSTALACIÓN El fabricante del equipo de bombeo deberá proporcionar todos los datos necesarios para poder plantear correctamente la instalación. Sin embargo, pueden hacerse anteproyectos de la estación utilizando catálogos o usando los datos de una bomba semejante a la que se pretenda instalar. Una vez conocidas las características del equipo que se adquirirá, pueden hacerse los ajustes necesarios. Una instalación puede estar incorrecta cuando afecta: I. El consumo de potencia debido a perdidas por fricción, alta carga de velocidad y otras perdidas, sin afectar directamente la eficiencia de la bomba. II. III. La eficiencia de la bomba debido a pérdidas hidráulicas, turbulencia, vortices y/o entrada de aire en la succión. DIMENSIONAMIENTO DE LA CÁMARA HÚMEDA El dimensionamiento de un cárcamo depende del tipo de que se trate. En un cárcamo de flujo constante no es importante el volumen del mismo, aunque se deben guardar ciertas dimensiones geométricas (que son las que definen su volumen), ya que las cámaras no retienen ni regulan el gasto, puesto que el agua que entra es evacuada por las bombas inmediatamente. En un cárcamo de tipo intermitente es muy importante el volumen que se retiene en la o cámaras de bombeo. Sin embargo, el dimensionamiento geométrico para un gasto normal de operación es el mismo para ambos tipos. En el caso de las aguas negras, la retención de éstas en un cárcamo por un tiempo mayor de un cierto límite, generalmente produce condiciones sépticas que ocasionan olores desagradables. Este es un problema especialmente en climas cálidos. Se ha sugerido en tiempo máximo de retención de 30 minutos. 170
- 171. Junio de INSTALACIONES I 2011 Por otro lado, es conveniente diseñar un cárcamo cuyo volumen sea el mínimo posible, pero compatible con las condiciones adecuadas de operación. Esto plantea la necesidad de establecer una relación conveniente entre dicho volumen, los caudales, el requisito de tiempo de retención, las características del equipo de bombeo y el programa de operación (tiempos de arranque y parada) de dicho equipo.La duración mínima de un ciclo de bombeo se presenta cuando el caudal de entrada es exactamente igual a la mitad de la capacidad de la bomba; en estas condiciones la duración del tiempo en que está encendida la bomba es igual al tiempo en que permanece apagada. Si el caudal es mayor la bomba permanecerá encendida por más tiempo y viceversa; en ambos caso, la duración del ciclo es mayor que el mínimo. Para bombas y motores grandes, T (duración mínima de un ciclo de bombeo en minutos) no debe ser menor que 20 minutos. Para bombas menores, T puede ser reducido a 10 minutos, aunque lo recomendable es 15 minutos. Si esto conduce a un volumen excesivo de una estación de bombeo pequeña que tiene dos bombas idénticas, una de las cuales es de reserva, se puede reducir a la mitad el volumen del cárcamo operando las bombas en forma alternada, ya que esto ocasiona que el valor de T para el cárcamo sea la mitad del valor efectivo de T para el equipo. En lo que se refiere a la capacidad de los equipos de bombeo, es conveniente asignar 2 equipos para cada capacidad (las bombas menores, serían destinadas a los caudales cercanos al mínimo) y operarlos alternadamente.La determinación del volumen del cárcamo se hace en función de los tiempos de duración del ciclo de operación y de las capacidades de los equipos de bombeo. ALTERNATIVAS PARA CALCULAR EL VOLUMEN DEL CÁRCAMO Análisis del diseño de un sistema de bombeo, que trabaja parando, la ó las bomba(s) a nivel mínimo y arrancando cuando el agua alcanza el nivel máximo. Los valores límites que deben observarse son: Variable Valor Límite Observaciones tp (min). Se requiere evitar 171
- 172. Junio de INSTALACIONES I 2011 Tiempo de paro en flujo 30 minutos sedimentación excesiva y mínimo septicidad. Tf (min). Tiempo de 3 a 5 minutos funcionamiento en flujo mínimo. K Se requiere evitar un número excesivo de Número de ciclos por 12 ciclos/hr arranques al motor. hora en flujo máximo RECOMENDACIONES PARA UNA CORRECTA INSTALACIÓN DEL EQUIPO El fabricante deberá proporcionar todos los datos necesarios para poder planear correctamente la instalación. Sin embargo, pueden hacerse anteproyectos de la estación utilizando catálogos o usando los datos de una bomba semejante a la que se pretenda instalar. Una vez conocidas las características del equipo que se adquirirá. Pueden hacerse los ajustes necesarios. Es común que se de mayor importancia a la elección de la bomba y equipos de cebado sin consideración debida a la importancia de las tuberías y accesorios, lo que puede afectar la eficiencia de la estación. Por consiguiente, deberá tomarse en cuenta lo mostrado en el siguiente dibujo y lo descrito en el inciso 3.9. 172
- 173. Junio de INSTALACIONES I 2011 Figura 13.8. Instalación incorrecta de Tuberías. Reglas generales a considerar. 1. Nunca deberán usarse tuberías de diámetro menor que los diámetros de succión y descarga de la bomba, de preferencias mayores. 2. El diámetro de la tubería de succión será igual o mayor que el diámetro de la tubería de descarga. 3. Úsense reducciones excéntricas en la succión para evitar la formación de bolsas de aire. Las figuras 13.8 y 13.9 ilustran la instalación incorrecta y correcta, respectivamente. 4. Los aumentos y reducciones en la descarga y succión deberán graduales para que aseguren un escurrimiento eficiente y ahorro de energía. 5. Deben instalarse las tuberías de succión y descarga lo más directamente posible y con un mínimo de codos y otras piezas especiales. 173
- 174. Junio de INSTALACIONES I 2011 6. La tubería de succión deberá ser colocada exactamente horizontal o con pendiente uniforme hacia arriba del cárcamo de succión hacia la bomba. 7. Nunca debe ponerse un codo en un plano horizontal directamente en la brida de descarga de la bomba. Entre el codo y la brida de succión úsese un tramo recto de por lo menos 4 a 6 veces el diámetro del tubo. Las figuras 13.10 13.11 muestran instalaciones incorrecta y correcta, respectivamente. Un codo en las circunstancias desfavorables señaladas causa empuje desigual y pérdidas hidráulicas. Esto se debe a un mejor llenado de un lado de la cámara de succión y ojo del impulsor que en el otro. 8. Siempre que sea posible, la reducción en la succión y el aumento en la descarga deberán instalarse directamente a las bridas de la bomba. Esto producirá las pérdidas hidráulicas que puedan afectar la eficiencia de la bomba. Esto producirá mejor conversión de la velocidad y reducirá las pérdidas hidráulicas que puedan causar válvulas o codos conectados directamente y que puedan afectar la eficiencia de la bomba. 9. Selecciónense tuberías, válvulas y piezas especiales de un tamaño tal que resulte económica la instalación. En general, se puede decir que los diámetros pequeños aumentan el costo de bombeo, pero el costo inicial es menor; los diámetros grandes reducen el costo de bombeo, pero el costo inicial es grande. 10. Las instalaciones con codos verticales pueden hacerse como se indica en las figuras siguientes : 174
- 175. Junio de INSTALACIONES I 2011 Figura 13.9. INSTALACIÓN CORRECTA DE TUBERÍAS FIG. 13.10A. INSTALACIÓN INCORRECTA FIG. 13.11A. INSTALACIÓN CORRECTA DE DE CODO EN PLANO HORIZONTAL. CODO EN PLANO HORIZONTAL. 175
- 176. Junio de INSTALACIONES I 2011 REQUISITOS EN LA SUCCIÓN 1. Asegúrese que la presión absoluta sea mayor que la presión de vapor de agua. 2. Siempre que sea posible evítense las instalaciones con altura de succión. Cuando se tenga que hacer así, se deberá hacer el estudio de la altura de succión permisible. REQUISITOS EN LA DESCARGA 1. Deberá instalarse una válvula de seccionamiento y una de retención junto a la bomba. Colóquense la válvula de retención entre la bomba y la válvula de seccionamiento y después del aumento. La válvula de retención protegerá la bomba contra sobrepresiones durante un golpe de ariete si se usa válvula de pie, y contra rotación contraria si no se usa válvula de pie. 2. La válvula de seccionamiento puede usarse para controlar el gasto de la bomba. 3. Los aumentos en la descarga son concéntricos. 4. Las conexiones al múltiple de descarga deberán ser similares a las que se recomiendan en el inciso anterior, considerándose obviamente el escurrimiento en sentido contrario. 5. En muchas ocasiones es necesario mantener el nivel en el cárcamo de succión. Si las salidas son mayores que las entradas podrán tenerse arranques y paradas frecuentes. Esto podría eliminarse con el uso de una derivación o paso lateral, conectando el múltiple de descarga con el cárcamo de succión intercalando una válvula de seccionamiento. MATERIALES 1. En general, las válvulas son de fierro fundido y requieren conexión con bridas. 176
- 177. Junio de INSTALACIONES I 2011 2. Las piezas especiales pueden ser de acero, fierro fundido o fierro negro. 3. En general, se recomienda que los múltiples sean de acero con piezas soldadas. Los múltiples de fierro fundido usados con conexiones con bridas pueden requerir la función de muchas piezas que no sean de fabricación estándar. 4. Las líneas de succión y descarga pueden ser de acero, fierro fundido y fierro negro. ACCESORIOS 1. Juntas flexibles. En general, se usan juntas Gibault para conectar tuberías de fierro fundido y asbesto-cemento y juntas Dresser para tuberías de acero. 2. Atraques. Las tuberías deberán atracarse perfectamente y se deberá hacer el cálculo de la fuerza que actuará en ellas para lograr un diseño adecuado. 3. Provéanse las conexiones para el dispositivo amortiguador del golpe de ariete. 4. En las líneas de descarga habrá que colocar válvulas de entrada y alivio de aire en las crestas para evitar vacíos por rotura de la columna de agua y para eliminar aire acumulado. 177
- 178. Junio de INSTALACIONES I 2011 Figura 13.12. INSTALACIÓN DE DESCARGA MEDIANTE MÚLTIPLE. Figura 13.13. MÉTODO RECOMENDADO PARA LA FIJACIÓN DE PERNOS DE ANCLAJE. Consideraciones adicionales. Las bombas en instalaciones interiores se colocarán en lugares limpios, secos e iluminados. En instalaciones exteriores, lo importante es la elección apropiada del motor (a prueba de goteo, a prueba de polvo o ambas). Se proporcionará suficiente espacio para que, en un caso dado, se pueda desarmar la bomba. Para bombas grandes con carcasas y rotores pesados deberá preverse una grúa viajera o facilidades para colocar un polipasto. 178
- 179. Junio de INSTALACIONES I 2011 En estaciones interiores conviene tener un buen sistema de drenaje o un sumidero con bomba de achique. Las bases para apoyar bombas centrífugas operadas con motores eléctricos no requieren un análisis dinámico como sería el caso de apoyar bombas recíprocas, o bombas centrífugas operadas con motores de combustión. Para el caso más común, como bombas con motores eléctricos, las bases son cualquier estructura suficientemente pesada para proporcionar un soporte rígido al área total de la placa de apoyo y absorber cualquier esfuerzo y vibración normales. Las bases de concreto semienterradas son las más satisfactorias. Las dimensiones dependerán del tamaño del equipo y de las características del suelo. El fabricante proporcionará los dibujos necesarios para la localización de los pernos de anclaje. Protección sanitaria de la calidad del agua. Cuando se usa una estación de dos cámaras, deberán tomarse las precauciones necesarias para que la cámara de succión sea perfectamente impermeable y esté protegida contra: a) inundaciones; b) posible contacto del agua con objetos, personas o animales, y c) entrada del agua pluvial. Para ello, los registros y ventilas deberán diseñarse adecuadamente; asimismo, se tomarán las precauciones debidas a fin de que el sitio de localización tenga un drenaje adecuado. 179
- 180. Junio de INSTALACIONES I 2011 EDIFICIOS La arquitectura y el acceso de una estación de bombeo deben ser atractivos y la operación no debe causar molestias a la vecindad. Deberá tenderse siempre hacia la construcción de estaciones estéticas, interior y exteriormente, con acceso libre al público. Los materiales de muros, pisos, etc., deberán requerir poco mantenimiento (vitricotas, losetas de granito o vinílicas, etc.). La ventilación e iluminación, tanto natural como artificial, son especialmente importantes. Deberá pensarse en posibles modificaciones y expansiones. Las estaciones situadas en áreas residenciales deberán, de preferencia, ser subterráneas y muy silenciosas. Si no es posible, la arquitectura deberá armonizar con la zona circundante. El problema puede también resolverse con el uso de bombas sumergibles. Otros factores que influyen en el diseño son: a) Existencia de taller, almacén, oficinas, baños, etc. b) La localización interior o exterior de la subestación. c) La localización de los tableros de control. d) Las facilidades para mover los equipos. e) La adecuada localización de los drenajes para evitar la contaminación del agua. Ejemplo de cálculo: Qmax (aguas negras) = 60 lps Qmin (aguas negras) = 15 lps Se asume: 180
- 181. Junio de INSTALACIONES I 2011 Tf = 5 min Qmax Qmin Caudal de bombeo = QB = m Qmax : m> 1 ; m Qmax QB = 1.25 (60 lps) QB = 75 lps Se procede a calcular las otras variables del problema: Qmin = η Qmax ; η< 1 Qmin Qmax 15lps 60lps η = 0.25 tP(min) tF (min) m tP(min) 0.25 5 minutos = de donde: 1.25 0.25 tF (min) / tP(min) m 5 min/ 0.25 20 min tP(min) 20 min 1.25 0.25 1 Vol = Volumen del cárcamo Vol = tP(min) * Qmin Vol = 20 min * 15 lps * 60 seg Vol = 20 minutos * 900 LPM 181
- 182. Junio de INSTALACIONES I 2011 TVol = 18,000 litros Vol = 18 m3 tc (min) = Tiempo del ciclo en flujo mínimo tc (min) = tF (min) + tP (min) tc (min) = 5 minutos + 20 minutos tc (min) = 25 minutos Número de ciclos en flujo mínimo = 60 minutos / 25 minutos = 2.4 ciclos/hora tP (max) = Tiempo de paro en flujo máximo tP (max) = tP (min) * η tP (max) = 20 minutos (0.25) tP (max) = 5 min tF (max) = tiempo de funcionamiento en flujo máximo tF (max) = tP (max) / m – 1 tF (max) = 5 minutos / 1.25 – 1 tF (max) = 20 minutos K = No. ciclos / Hora en flujo máximo 60(m 1) K mtP(max) 182
- 183. Junio de INSTALACIONES I 2011 60(1.25 1) K 1.25(5 min) 15 K 6.25 K 2.4 ciclos/hora V = tP(max) Qmax V = 5 minutos (60 lps * 60 seg) V = 5 minutos (3,600 LPM) V = 18,000 lts. V = 18 m3. NOTA: En general el número de ciclos en flujo máximo es mayor que el número de ciclos en flujo mínimo; los valores numéricos asumidos de las variables produjeron resultados iguales en este ejemplo y siempre que se cumpla la relación: m 1 (m ) ALTERNATIVA NO.2.: PARA UN CICLO MAYOR A 10 MINUTOS QUE ES LO QUE RECOMIENDAN LOS FABRICANTES DE BOMBAS. Qmax = 60 lps Qmin = 15 lps 183
- 184. Junio de INSTALACIONES I 2011 De la fórmula: 600 Vol teórico 1 1 Qmax Qmax Qmin 600 Volteórico 1 1 0.06 0.06 0.015 600 Vol teórico 16.66 22.22 600 Vol teórico 38.88 Volteórico = 15.43 m3 De la fórmula: Vol real (Qmax previsto Qmax) 600 Volreal ((0.06*1.5) 0.06)600 Volreal (0.03)600 3 Volreal 18 m . 184
- 185. Junio de INSTALACIONES I 2011 Vol Tiempo llenado Qmin Qmin 18m 3 Tiempo llenado Qmin 0.015m 3 / seg Tiempo llenado Qmin 1,200 seg / 60 = 20 min Vol Tiempo llenado Qmax Qmax 18m 3 Tiempo llenado Qmax 0.060 m 3 / seg Tiempo llenado Qmax 300 seg / 60 = 5 minutos Vol Tiempo de Vaciado = Qmax Qmin 18m 3 Tiempo de Vaciado = 0.060 m 3 / seg 0.015m 3 / seg 18m 3 Tiempo de Vaciado = 400 seg 0.045m 3 / seg Tiempo de Vaciado o gasto mínimo = 6.66 minutos 185
- 186. Junio de INSTALACIONES I 2011 Ciclo = Tiempo llenado + Tiempo vaciado Ciclo = 30 minutos + 6.66 minutos = 26.66 minutos Ciclos / Hora = 60 minutos / 26.66 minutos = 2.25 ciclos/hora DISEÑO DE RED DE EVACUACION DE AGUAS NEGRAS Para la elaboración de un proyecto de recolección y evacuación de aguas residuales o lluvias esaconsejable disponer estudios previos a su diseño, que permitan caracterizar la región desde el punto devista físico y socioeconómico, conocer los sistemas existentes de abastecimiento de agua potable ysaneamiento básico y considerar los planes de desarrollo urbano y ordenamiento territorial. Esto debecontribuir a seleccionar la alternativa más adecuada y factible, técnica, económica, financiera y de menorimpacto ambiental. En el caso de proyectos de ampliación y/o rehabilitación el alcance y necesidad deestudios básicos son más limitados y puntuales. Diseño Condiciones generales de la evacuación 186
- 187. Junio de INSTALACIONES I 2011 Los colectores del edificio deben desaguar, preferentemente por gravedad, en el pozo o arquetageneral que constituye el punto de conexión entre la instalación de evacuación y la red de alcantarillado público, a través de la correspondiente acometida. Cuando no exista red de alcantarillado público, deben utilizarse sistemas individualizados separados,uno de evacuación de aguas residuales dotado de una estación depuradora particular y otro deevacuación de aguas pluviales al terreno. Los residuos agresivos industriales requieren un tratamiento previo al vertido a la red de alcantarilladoo sistema de depuración. Los residuos procedentes de cualquier actividad profesional ejercida en el interior de las viviendasdistintos de los domésticos, requieren un tratamiento previo mediante dispositivos tales como depósitosde decantación, separadores o depósitos de neutralización. Configuraciones de los sistemas de evacuación Cuando exista una única red de alcantarillado público debe disponerse un sistema mixto o un sistemaseparativo con una conexión final de las aguas pluviales y las residuales, antes de su salida ala red exterior. La conexión entre la red de pluviales y la de residuales debe hacerse con interposiciónde un cierre hidráulico que impida la transmisión de gases de una a otra y su salida por lospuntos de captación tales como calderetas, rejillas o sumideros. Dicho cierre puede estar incorporadoa los puntos de captación de las aguas o ser un sifón final en la propia conexión. Cuando existan dos redes de alcantarillado público, una de aguas pluviales y otra de aguas residualesdebe disponerse un sistema separativo y cada red de canalizaciones debe conectarse de formaindependiente con la exterior correspondiente. 187
- 188. Junio de INSTALACIONES I 2011 DISEÑO DE REDES El tamaño y la pendiente de un colector deben ser adecuados para conducir el caudal de diseño, evitar lasedimentación de sólidos para las condiciones iníciales de servicio y garantizar su adecuada operación yfuncionalidad. DIÁMETROS Para los cálculos hidráulicos debe hacerse referencia al diámetro interno real de los colectores. DISEÑO HIDRÁULICO En general, los colectores deben diseñarse como conducciones a flujo libre por gravedad. El flujo de aguasresiduales o pluviales en una red de alcantarillado para su recolección y evacuación no es permanente. Sinembargo, el dimensionamiento hidráulico de la sección de un colector puede hacerse suponiendo que elflujo en éste es uniforme. Esto es válido en particular para colectores de diámetro pequeño. Existen variasfórmulas de flujo uniforme apropiadas para este propósito, dentro de las cuales están la de Chézy y la deManning. La ecuación de Chézy constituye la representación de la ecuación de Darcy para flujo enconductos abiertos, mientras que la fórmula de Manning es la más utilizada en la práctica. V = C × (R ×S) ½ (Chézy) (D.2.1) 188
- 189. Junio de INSTALACIONES I 2011 V = (1 n)× R ⅔ x S½ (Manning) (D.2.2) Alternativamente a las fórmulas de flujo uniforme el diseñador puede utilizar otros modelos de flujopermanente o no permanente.El diseño de colectores matrices debe hacerse con flujo gradualmente variado, lo mismo que los canalescolectores de aguas lluvias y en general colectores de diámetros superiores o iguales a 900 mm. Paracolectores entre 600 mm y 900 mm se recomienda revisar el diseño con flujo gradualmente variado. Cuandola velocidad en un colector es mayor a 2 m/s se recomienda hacer un análisis hidráulico detallado del tramo. COEFICIENTES DE RUGOSIDAD Muchas investigaciones y experimentos de laboratorio y mediciones de campo se han llevado a cabo paradeterminar los coeficientes de fricción para varios materiales y condiciones. En el laboratorio se puedenobtener mediciones precisas, pero es difícil duplicar condiciones de flujo equivalentes a las de unalcantarillado. Por su parte, las mediciones de campo en colectores existentes pueden reflejar variablesdesconocidas propias del sistema analizado, así como errores en la medición e inhabilidad para controlarvariables identificables. El coeficiente C de resistencia al flujo de Chézy puede estimarse a partir del coeficiente de fricción f de lafórmula de Darcy-Weisbach, el cual se evalúa con la fórmula de Colebrook-White. Esta fórmula se considerateóricamente la más completa, pues es aplicable a todos los regímenes de flujo, y depende del diámetro, elRAS-2.000. Sistemas de Recolección y Evacuación de Aguas Residuales y PluvialesPágina D.24número de Reynolds y el coeficiente de rugosidad absoluta k propio de la superficie friccional. El coeficienteC puede estimarse también con fórmulas más empíricas como las de Ganguillet-Kutter y Bazin.El coeficiente de rugosidad de Manning es estimado a partir de mediciones de laboratorio y de campo, ydepende en general del tipo de material del conducto.En el diseño de redes de recolección y evacuación de aguas residuales y pluviales, deben usarse valores decoeficientes de rugosidad 189
- 190. Junio de INSTALACIONES I 2011 que representen adecuadamente el efecto friccional en las condiciones de servicioque el colector experimentará durante su vida útil. Estas condiciones de servicio dependen de variosfactores: 1. Material del conducto 2. Forma y tamaño del conducto 3. Profundidad de flujo 4. Tipo de uniones 5. Número de uniones por unidad de longitud 6. Desalineamiento horizontal del conducto 7. Desalineamiento vertical del conducto por efecto de las uniones 8. Depósitos de material en el conducto 9. Entrada de flujos laterales puntuales al conducto 10. Penetración de raíces 11. Crecimiento de biofilmes en el interior del conducto 12. Deformación del colector PROFUNDIDAD MÁXIMA A LA COTA CLAVE En general la máxima profundidad de los colectores es del orden de 5 m, aunque puede ser mayor siemprey cuando se garanticen los requerimientos geotécnicos de las cimentaciones y estructurales de losmateriales y colectores durante (y después de) su construcción, para lo cual deben considerarse lasdisposiciones de los capítulos G.2 y G.3 del Título G. Los cruces subterráneos de lagos, ríos y corrientes superficiales deberán acompañarse de un diseñoapropiado e idóneo que justifique las dimensiones, los atraques y las profundidades empleadas y deberánproveerse de medios para impedir su destrucción por efectos de la socavación de la corriente atravesada. RETENCIÓN DE SÓLIDOS 190
- 191. Junio de INSTALACIONES I 2011 En los sistemas no convencionales de alcantarillados sanitarios sin arrastre de sólidos, el agua residual esdescargada a un tanque interceptor de sólidos donde éstos se retienen y degradan, produciendo un efluentesin sólidos sedimentables que es transportado por gravedad al sistema de colectores. En general, sirvenpara uso doméstico en pequeñas comunidades o poblados y su funcionamiento depende de la operaciónadecuada de los tanques interceptores, de la evacuación periódica de los lodos y del control al uso indebidode los colectores. En los literales E.3.3 y E.3.4 se establecen los criterios de diseño de los tanquesinterceptores. El diseñador debe justificar plenamente su utilización con base en los aspectos mencionadosen el literal 191
- 192. Junio de INSTALACIONES I 2011 192
- 193. Junio de INSTALACIONES I 2011 TUBERIAS Y ACCESORIOS PARA DRENAJES AGUAS NEGRAS Y PLUVIALES LLAVE PASO 1 COMPUERTA P.P. Llave cierre tipo compuerta, diseñada para regular el paso en los sistemas de distribución, esto mediante una manija giratoria. Excelente calidad, resistencia y larga vida útil, posee roscas. Usada en sistemas de agua potable, aguas pluviales, sistemas de riego y muchos más. PVC CODO LISO PRESION 25MM. X 45. Codo para cañería (presión) de 25mm de diámetro, curvatura a 45°, conexión a presión. Excelente calidad, resistencia y larga vida útil. Usado en la conexión de tuberías PVC. Se puede utilizar en sistemas de agua potable, desagües, sistemas de riego y muchos más. PVC CODO LISO PRESION 38MM. X 45. Codo para cañería (presión) de 38mm de diámetro, curvatura a 45°, conexión a presión. Excelente calidad, resistencia y larga vida útil. Usado en la conexión de tuberías PVC. Se puede utilizar en sistemas de agua potable, desagües, sistemas de riego y muchos más. 193
- 194. Junio de INSTALACIONES I 2011 PVC CODO LISO PRESION 50MM. X 90. Codo para cañería (presión) de 50mm de diámetro, curvatura a 90°, conexión a presión. Excelente calidad, resistencia y larga vida útil. Usado en la conexión de tuberías PVC. Se puede utilizar en sistemas de agua potable, desagües, sistemas de riego y muchos más. PVC CODO SANITARIO P DELG. SDR32.5 -100MM. X 45. Codo sanitario (desagüe, drenaje), pared delgada SDR32.5 de 100mm de diámetro, curvatura a 45°, conexión a presión. Excelente calidad, resistencia y larga vida útil. Usado en la conexión de tuberías PVC. Se puede utilizar en sistemas de desagües, drenajes, aguas pluviales, aguas negras y muchos más. PVC CODO SANITARIO P DELG. SDR32.5 -31MM. X 90. Codo sanitario (desagüe, drenaje), pared delgada SDR32.5 de 31mm de diámetro, curvatura a 90°, conexión a presión. Excelente calidad, resistencia y 194
- 195. Junio de INSTALACIONES I 2011 larga vida útil. Usado en la conexión de tuberías PVC. Se puede utilizar en sistemas de desagües, drenajes, aguas pluviales, aguas negras y muchos más. PVC CODO SANITARIO P DELG. SDR32.5 -50MM. X 45. Codo sanitario (desagüe, drenaje), pared delgada SDR32.5 de 50mm de diámetro, curvatura a 45°, conexión a presión. Excelente calidad, resistencia y larga vida útil. Usado en la conexión de tuberías PVC. Se puede utilizar en sistemas de desagües, drenajes, aguas pluviales, aguas negras y muchos más. PVC CODO SANITARIO P GRUESA S40-100MM. X 45. Codo sanitario (desagüe, drenaje), pared gruesa SDR41 de 100mm de diámetro, curvatura a 45°, conexión a presión. Excelente calidad, resistencia y larga vida útil. Usado en la conexión de tuberías PVC. Se puede utilizar en sistemas de desagües, drenajes, aguas pluviales, aguas negras y muchos más. PVC CODO SANITARIO P GRUESA S40-75MM. X 90. Codo sanitario (desagüe, drenaje), pared gruesa SDR41 de 75mm de diámetro, curvatura a 90°, conexión a presión. Excelente calidad, resistencia y larga vida útil. Usado en la conexión de tuberías PVC. Se puede utilizar en sistemas de desagües, drenajes, aguas pluviales, aguas negras y muchos más. 195
- 196. Junio de INSTALACIONES I 2011 PVC ADAPTADOR REGISTRO SANITARIO P GRUESA SDR41 50MM Los adaptadores PVC son piezas que se utilizan para la conexión de diversos artículos como llaves de chorro, de compuerta y llaves de paso. Las hay para cañería (presión) y sanitarias (desagües, drenajes), instalación a presión, con roscas internas (hembras) y externas (machos),en variedad de medidas. Piezas de excelente calidad, resistencia y larga vida útil. Se pueden utilizar en sistemas de agua potable, desagües, alcantarillas, aguas pluviales, sistemas de riego, y muchos más. PVC ADAPTADOR SIFON SANITARIO 31MM Adaptador sifón sanitario, 31mm. PVC ADAPTADOR MACHO CPVC 12MM AGUA CALIENTE FGG DURMAN Pieza plástica macho de 12mm de diámetro, usada en sistemas de agua, para conexión de piezas como llaves de paso, de compuerta, entre otros. Presenta excelente calidad, resistencia y larga vida útil. 196
- 197. Junio de INSTALACIONES I 2011 PVC REDUCCION LISA PRESION 18 X 12MM. Reducción medida de 18mmx12mm, lisa. Excelente calidad, resistencia y larga vida útil. Usada en la conexión de tuberías PVC de diferentes diámetros. PVC REDUCCION SANITARIA PARED DELG. SDR32.5-100 X 50MM. Reducción sanitaria de 100mm x 50mm, lisa. Excelente calidad, resistencia y larga vida útil. Usada en la conexión de tuberías PVC de diferentes diámetros. Se puede utilizar en sistemas de agua potable, desagües, sistemas de riego y muchos más. PVC REDUCCION SANITARIA PARED GRUESA SDR41-38 X 31MM. Reducción sanitaria de 38mm x 31mm, lisa. Excelente calidad, resistencia y larga vida útil. Usada en la conexión de tuberías PVC de diferentes diámetros. Se puede utilizar en sistemas de agua potable, desagües, sistemas de riego y muchos más. 197
- 198. Junio de INSTALACIONES I 2011 PVC REDUCCION SANITARIA SDR32.5-50 X 38MM Reducción sanitaria de 50mm x 38mm, lisa. Excelente calidad, resistencia y larga vida útil. Usada en la conexión de tuberías PVC de diferentes diámetros. Se puede utilizar en sistemas de agua potable, desagües, sistemas de riego y muchos más. PVC TUBO SCH40 PRESION 12MM Tubo PVC, para cañería (presión) de 12mm (1/2") de diámetro, SCH40, 6mts de largo. Pieza de excelente calidad, resistencia y larga vida útil. Usado para la conducción de aguas en los sistemas de distribución, tales como sistemas de agua potable, sistemas de riego, entre otros. PVC TUBO SDR32.5 75MM Tubo PVC de 75mm (3") de diámetro, SDR32.5, 6 metros de largo. Pieza de excelente calidad, resistencia y larga vida útil. Usado para la conducción de agua en los sistemas de distribución, tales como sistemas de riego, desagües, drenajes, aguas pluviales, entre otros. 198
- 199. Junio de INSTALACIONES I 2011 CALCULO DE LAS RED DE EVACUACION DE AGUAS NEGRAS FOSAS SEPTICAS FOSAS SEPTICAS EN ZONAS RURALES Un sistema muy común para tratar aguas residuales, tanto en zonas rurales, como urbanas (cada vez menos) es la fosa séptica o pozo séptico, a veces unido con un sistema de filtración añadido. La fosa séptica quita los sólidos sedimentarios y flotantes del agua negra y el sistema de absorción filtra y trata el efluente clarificado de la fosa séptica. El quitar los sólidos del agua residual protege el sistema de filtración terriza contra obstrucción y falla prematura. A la misma vez que quita materia sólida, la fosa séptica también permite digestión de una porción de la materia sólida y almacena la porción no digerida. FUNCIONAMIENTO DE LA FOSA SEPTICA Las fosas sépticas quitan materia sólida por DECANTACION, al detener agua residual en el tanque, que permite que se hundan los sedimentos y que flote la capa de impurezas. Para que esta separación ocurra, agua residual debe detenerse en el tanque por un mínimo de 24 horas. Hasta el 50 por ciento de los sólidos retenidos en el tanque se descomponen. La materia sólida restante se acumula en el tanque. No se necesitan aditivos biológicos ni químicos para ayudar o acelerar la descomposición. El cieno continúa acumulándose en el fondo de la fosa séptica mientras se usa el sistema séptico, sin ningún tipo de intervención. Los pozos diseñados debidamente cuentan con espacio seguro para la acumulación de al menos, tres años de cieno. Cuando el nivel del cieno sobrepasa este punto, las aguas negras tienen menos tiempo para separar la materia sólida del agua antes de salir del 199
- 200. Junio de INSTALACIONES I 2011 tanque, por lo que el proceso deja de realizarse con eficacia. Mientras sube el nivel del cieno, más materia sólida entra en el área de filtración. Si el cieno se acumula durante demasiado tiempo, no ocurre ninguna separación de materia sólida del agua y aguas negras entran directamente en el área de filtración. Para prevenir esto, el tanque tiene que ser vaciado de cieno, normalmente con una bomba de un vehículo especial para el vaciado de Pozos Sépticos. El plazo para el vaciado de un Pozo Séptico depende, básicamente de: capacidad del tanque séptico cantidad de aguas residuales (relacionado con el tamaño de la familia) volumen de materia sólida en el agua residual (más materia sólida si se usa el triturador de basura). LIMPIEZA Y VACIADO DE POZOS SEPTICO IMPORTANTE: NUNCA ENTRAR AL INTERIOR DE UN FOSA SEPTICA Es muy recomendable contratar a una empresa especializada, que vacié mediante bombeo, y transporte el cieno de fosas sépticas de su pozo o fosa sética, dado que deben cumplirse ciertas normas con los residuos resultantes. Conviene supervisar la limpieza para asegurar que se haga debidamente. Para sacar todo el material del pozo, se tiene que dispersar la capa de impurezas y 200
- 201. Junio de INSTALACIONES I 2011 mezclar las capas de cieno con la parte líquida del tanque, para facilitar su vaciado lo más completo posible. Por lo usual esto se logra alternativamente sacando el agua del tanque con una bomba y reinyectándola, a presión, en el fondo del tanque. La fosa séptica debe limpiarse a través de la boca central de acceso y no por los portillos de inspección de los desviadores., ya que esto puede dañar los desviadores internos del pozo, fundamentales para su buen funcionamiento. ¿SABÍAS TÚ QUE DEFECAR AL AIRELIBRE ES LA CAUSA PRINCIPAL DE LASENFERMEDADES GASTROINTESTINALESEN TU COMUNIDAD? Defecar al aire libre es causa demuchas enfermedades gastrointestinales.Para evitar que te puedas enfermar delestómago debido a la contaminación del 201
- 202. Junio de INSTALACIONES I 2011 aire,alimentos, tierra y agua, por defecar al airelibre, te mostraremos los pasos a seguir paraque tú mismo puedas construir tu fosaséptica. Un agua limpia, por naturaleza, provieneexclusivamente de una fuente o cuerpo deagua limpio. Por consiguiente, esindispensable que la concentración de aguasnegras sea en un sitio seguro, así, lasactividades como acampar, comer en elcampo, nadar, remar y pescar, serán segurasy permanentes para la población y al mismotiempo se protegerá al cuerpo acuífero. El agua potable contaminada puedetransformarse en el medio de dispersión degraves enfermedades. El cólera, la fiebretifoidea, disentería bacilar, salmonelosis yotras enfermedades como hepatitis, sontransmitidas mediante el agua yprincipalmente por las aguas negras quecontienen agentes causantes de estasenfermedades epidémicas, las cualesprovocan las infecciones. ¿QUÉ ES UNA FOSA SÉPTICA? La fosa séptica es un recipientehermético diseñado y construido para recibirlas aguas de desecho de una casa, separar lossólidos de los líquidos, suministrar unadigestión limitada a la materia orgánicaretenida, almacenar los sólidos y permitir queel líquido clarificado sea descargado para suposterior tratamiento y disposición. VENTAJAS DE LA FOSA SÉPTICA Es un método simple, seguro,conveniente y satisfactorio para ladisposición de aguas residuales. Elmantenimiento es sencillo, al igual que suconstrucción; el costo es relativamenteeconómico y ofrece la seguridad de un buentratamiento.Lo mejor de este sistema, es que losdesechos de orina y excretas, agua de lavado,aguas negras y cocina, se pueden introducir ala fosa séptica. Esta retendrá en su interiorestos desechos hasta transformar el aguanegra en agua de color gris, la cual pasadirectamente al manto freático y lo másimportante, contamina menos que defecar alaire libre. 202
- 203. Junio de INSTALACIONES I 2011 ¿QUÉ PROBLEMAS ME PUEDEOCASIONAR DEFECAR AL AIRE LIBRE? En primer lugar, esto trae malos olores.Cuando se están descomponiendo losdesechos, se crean en ellos muchasbacterias, de tal manera que el viento puedellevárselas hasta los alimentos queconsumimos. Esta es una de las formas comonosotros podemos adquirir enfermedades.Para evitar estos problemas, tú puedesayudarte con cualquiera de estas tresopciones que te ofrecemos: 1. Baño: confina las heces fecales, en unafosa séptica; se transporta por medio dealcantarillado y/o drenaje. 2. Letrina: guarda las heces fecales en uncajón de cemento y la orina en unrecipiente. 3. Fosa séptica: almacena los desechos en unrecipiente de concreto dentro de la tierra. Para que puedas saber si funcionancorrectamente, basta con darse cuenta que ninguna de las opciones debe despedir malosolores, no debe haber moscas ni escurrimientos dentro y fuera de laalternativa seleccionada. Las fosas sépticas pueden llegar a seruna fuente considerable de contaminación deaguas subterráneas cuando son diseñadas sinconsiderar el volumen de agua a tratar, losprocesos involucrados en ella, los criteriosválidos de diseño, y sobre todo si no hay unmantenimiento y supervisión adecuados unavez que son construidas. ¿QUÉ SUCEDE DENTRO DE LA FOSA? En un cierto tiempo, las partículas quese encuentran flotando en el agua sucia,serán separadas, las de menor peso semantienen flotando y las más pesadas se irán al fondo. Además, las aguas negras se irán alotro compartimento y luego pasarán al filtroy finalmente al suelo. 203
- 204. Junio de INSTALACIONES I 2011 FOSAS SÉPTICAS Elementos fabricados por roto moldeo, muy útiles para el tratamiento primario de aguas negras en residencias, sobre todo en aplicaciones rurales o de vivienda de interés social. Su geometría y diseño les permite óptimo desempeño al combinar resistencia con poco peso y adecuado manejo de los residuos, se logra salud pública, protección al medio y bajo costo. 204
- 205. Junio de INSTALACIONES I 2011 POZO DE ABSORCIÓN Pueden sustituir o ser complementarios al campo de oxidación. Consiste en excavaciones de más o menos un diámetro y profundidad variable En estos el agua se infiltra por paredes y piso que deberán ser tomados permeables, se recomienda llenar de grava a la altura aproximada de 1m para lograr una buena distribución de agua al fondo." El campo de absorción permite el tratamiento final y la distribución de las aguas negras. Un sistema convencional consiste en tuberías perforadas rodeadas de materiales, tales como grava y pedazos de llanta cubiertos de tela geotextil y suelo arcilloso. Para Tratar las aguas negras, este sistema depende mucho del suelo donde los microorganismos ayudan a eliminar la materia orgánica, los sólidos y los nutrientes que permanecen en el agua. Mientras que el efluente fluye continuamente hacia el suelo, los microbios que digieren los componentes de las aguas negras Forman una capa biológica. La capa reduce el movimiento del agua por el suelo y ayuda a evitar que el área debajo de la capa se sature. El agua debe correr por el suelo que no esté saturado para que los microbios que se encuentran allí y en la capa puedan ingerir los desperdicios y los nutrientes del efluente. El césped que cubre el sistema de campo de absorción también usa los nutrientes y el agua para crecer. TRATAMIENTO 205
- 206. Junio de INSTALACIONES I 2011 Si se usa apropiadamente, el sistema de campo de absorción y el tanque séptico trabajarán bien. El sistema reduce dos proporciones comúnmente utilizadas para medir la contaminación: la demanda bioquímica de oxígeno, la cual se reduce en más del 65 por ciento; y el total de sólidos en suspensión, el cual se reduce en más del 70 por ciento. Los aceites y las grasas normalmente se reducen entre un 70 y un 80 por ciento. El uso de un tanque séptico para el pretratamiento de aguas residuales también hace que otros sistemas de tratamiento secundario sean más eficaces. El efluente del tanque séptico es suave, consistente, fácil de transportar y puede tratarse fácilmente con procesos aeróbicos (con oxígeno libre) o anaeróbicos (sin oxígeno libre). DISEÑO Para que una fosa séptica funcione exitosamente, debe tener el tamaño y la construcción apropiada y tener un diseño hermético con una estructura estable. TAMAÑO DE LA FOSA El tamaño de la fosa séptica que uno necesita dependerá del número de recámaras de la casa, el número de personas que viven en la casa, el número de 206
- 207. Junio de INSTALACIONES I 2011 pies cuadrados de la casa y si se usan o no aparatos del baño o de la cocina que ahorren agua. Por ejemplo, una casa de tres recámaras, suponiendo que cuatro personas viven en ella y que no tiene aparatos que ahorran agua, necesitaría un tanque de 1.000 galones. 207
- 208. Junio de INSTALACIONES I 2011 DISEÑO DE RED DE AGUAS PLUVIALES DRENAJE PLUVIAL CONSIDERACIONES HIDRÁULICAS EN SISTEMASDE DRENAJE URBANISMO MENOR CAPTACION DE AGUAS SE PLUVIALES EN ZONAS URBANAS CONSIDERACIONES DEL CAUDAL DE DISEÑO Los caudales para sistemas de drenaje urbano menor deberán ser calculados: 1. Por el Método Racional si el área de la cuenca es igual o menor a 13 Km2. 208
- 209. Junio de INSTALACIONES I 2011 2. Por el Método de Hidrograma Unitario o Modelos de Simulación para área de cuencas mayores de 13 Km2. El período de retorno deberá considerarse de 2 a 10 años. CAPTACION DE AGUAS PLUVIALES EN EDIFICACIONES Para el diseño del sistema de drenaje de aguas pluviales en edificaciones ubicadas en localidades de alta precipitación con características iguales o mayores a las establecidas en el párrafo 4.6, se deberá tener en consideración las siguientes indicaciones. Las precipitaciones pluviales sobre las azoteas causarán su almacenamiento; mas con la finalidad de garantizar la estabilidad de las estructuras de la edificación, estas aguas deberán ser evacuadas a los jardines o suelos sin revestir a fin de poder garantizar su infiltración al subsuelo. Si esta condición no es posible deberá realizarse su evacuación hacia el sistema de drenaje exterior o de calzada. ALMACENAMIENTO DE AGUAS PLUVIALES EN ÁREAS SUPERIORES O AZOTEAS: El almacenamiento de agua pluvial en áreas superiores o azoteas transmite a la estructura de la edificación una carga adicional que deberá ser considerada para determinar la capacidad de carga del techo y a la vez, el mismo deberá ser impermeable para garantizar la estabilidad de la estructura. El almacenamiento en azoteas será aplicable áreas iguales o mayores a 500 m2. La altura de agua acumulada en azoteas no deberá ser mayor de 0,50 m. En el proyecto arquitectónico de las edificaciones se debe considerar que las azoteas dispondrán de pendientes no menores del 2% hacia la zona seleccionada para la evacuación. 209
- 210. Junio de INSTALACIONES I 2011 CRITERIOS PARA EVALUACIÓN DE LAS AGUAS ALMACENADAS EN AZOTEAS: Para la evacuación de las aguas pluviales almacenadas en azoteas se utilizarán montantes de 0.05m. de diámetro como mínimo y una ubicación que permita el drenaje inmediato y eficaz con descarga a jardines o patios sin revestimiento. CRITERIOS PARA EVACUACIÓN DE LAS AGUAS PLUVIALESDE LAS VIVIENDAS En última instancia y luego de considerar lo indicado en los párrafos 6.2.1 y 6.2.2 y no ser posible la infiltración de las aguas pluviales, éstas deberán ser evacuadas hacia el sistema de drenaje exterior o de calzada para lo cual, se debe prever la colocación de ductos o canaletas de descargas sin tener efectos erosivos en las cunetas que corren a lo largo de las calles. CAPTACION EN ZONA VEHICULAR - PISTA Para la evacuación de las aguas pluviales en calzadas, veredas y las provenientes de las viviendas se tendrá en cuenta las siguientes consideraciones: ORIENTACIÓN DEL FLUJO En el diseño de pistas se deberá prever pendientes longitudinales (Sl) y transversales 210
- 211. Junio de INSTALACIONES I 2011 (St) a fin de facilitar la concentración del agua que incide sobre el pavimento hacia los extremos o bordes do la calzada. Las pendientes a considerar son: Pendiente Longitudinal (Sl) > 0,5%. Pendiente Transversal (St) de 2% a 4% CAPTACIÓN Y TRANSPORTE DE AGUAS PLUVIALES DE CALZADA Y ACERAS La evacuación de las aguas que discurren sobre la calzada y aceras se realizará mediante cunetas, las que conducen el flujo hacia las zonas bajas donde los sumideros captarán el agua para conducirla en dirección a las alcantarillas pluviales de la ciudad. 1. Las cunetas construidas para este fin podrán tener las siguientes secciones transversales (Ver fig. 1). Sección Circular. Sección Triangular. Sección Trapezoidal. Sección Compuesta. Sección en V. DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE LA CUNETA La capacidad de las cunetas depende de su sección transversal, pendiente y rugosidad del material con que se construyan. La capacidad de conducción se hará en general utilizando la Ecuación de Manning. La sección transversal de las cunetas generalmente tiene una forma de triángulo rectángulo con el sardinel formando el lado vertical del triángulo. La hipotenusa puede ser parte de la pendiente recta desde la corona del pavimento y puede ser compuesta de dos líneas rectas. La figura 2 muestra las características de tres tipos de cuneta de sección triangular y las ecuaciones 211
- 212. Junio de INSTALACIONES I 2011 que gobiernan el caudal que por ellas discurre, utilizando la ecuación de Manning. El ancho máximo T de la superficie del agua sobre la pista será: En vías principales de alto tránsito: Igual al ancho de la berma. En vías secundarias de bajo tránsito: Igual a la mitad de la calzada. Coeficiente de rugosidad La tabla Nº 1 muestra los valores del coeficiente de rugosidad de Manning correspondientes a los diferentes acabados de los materiales de las cunetas de las calles y berma central. Tabla Nº 1 Coeficiente 1. Cunetas de las Calles de RugosidadN a. Cuneta de Concreto con acabado 0,012 paleteado b. Pavimento Asfáltico 0,013 1. Textura Lisa 0,016 2. Textura Rugosa c. Cuneta de concreto con Pavimento 0,013 Asfáltico 0,015 1. Liso 2. Rugoso 0,014 d. Pavimento de Concreto 0,016 1. Acabado con llano de Madera 0,016 2. Acabado escobillado e. Ladrillo 0,002 f. Para cunetas con pendiente pequeña, donde el sedimento puede acumularse, se 212
- 213. Junio de INSTALACIONES I 2011 incrementarán los valores arriba indicados de n, en: EVACUACIÓN DE LAS AGUAS TRANSPORTADAS POR LASCUNETAS Para evacuación de las aguas de las cunetas deberá preverse Entradas o Sumideros de acuerdo a la pendiente de las cunetas y condiciones de flujo. Sumideros La elección del tipo de sumidero dependerá de las condiciones hidráulicas, económicas y de ubicación y puede ser dividido en tres tipos, cada uno con muchas variaciones. Sumideros Laterales en Sardinel o Solera.- Este ingreso consiste en una abertura vertical del sardinel a través del cual pasa el flujo de las cunetas. Su utilización se limita a aquellos tramos donde se tenga pendientes longitudinales menores de 3%. (Ver fig. No 4). Sumideros de Fondo.- Este ingreso consiste en una abertura en la cuneta cubierta por uno o más sumideros. Se utilizarán cuando las pendientes longitudinales de las cunetas sean mayores del 3%. Las rejillas para este tipo de sumideros serán de barras paralelas a la cuneta. Se podrán agregar barras cruzadas por razones estructurales, pero deberán mantenerse en una posición cercana al fondo de las barras longitudinales. 213
- 214. Junio de INSTALACIONES I 2011 Los sumideros de fondo pueden tener una depresión para aumentar su capacidad de captación. Sumideros Mixtos o Combinados.- Estas unidades consisten en un Sumidero Lateral de Sardinel y un Sumidero de Fondo actuando como una unidad. El diámetro mínimo de los tubos de descarga al buzón de reunión será de 10". Complementariamente puede usarse también. Sumideros de Rejillas en Calzada.- Consiste en una canalización transversal a la calzada y a todo lo ancho, cubierta con rejillas. Se utilizarán los siguientes tipos de sumideros: Tipo S1: Tipo grande conectado a la cámara. Corresponde a sumideros del tipo mixto (Ver fig. No. 5) Tipo S2: Tipo grande conectado a la tubería. Corresponde a sumideros de] tipo mixto. (Ver fig. No. 6). Tipo S3: Tipo chico conectado a la cámara (Ver fig. No. 7) Tipo S4: Tipo chico conectado a la tubería (Ver fig. No. 8) Los sumideros tipo S3 y S4 se utilizarán únicamente en los casos siguientes: Cuando el sumidero se ubica al centro de las avenidas de doble calzada. Cuando se conectan en serie con tipo grande S1 o S2. Para evacuar las aguas pluviales provenientes de las calles ciegas y según especificación del proyectista. En caso de situaciones que requieren un tratamiento distrito se diseñarán sumideros especiales. UBICACIÓN DE LOS SUMIDEROS La ubicación de los sumideros dependerá del caudal, pendiente, la ubicación y geometría de enlaces e intersecciones, ancho de flujo permisible del sumidero, volumen de residuos sólidos, acceso vehicular y de peatones. En general los sumideros deben ponerse en los puntos bajos. Su ubicación 214
- 215. Junio de INSTALACIONES I 2011 normal es en las esquinas de cruce de calles, pero al fin de entorpecer el tráfico de las mismas, deben empezar retrazadas con respecto a las alineaciones de las fachadas (Ver figura Nº 3). Cuando las manzanas tienen grandes dimensiones se colocarán sumideros intermedios. Cuando el flujo de la cuneta es pequeño y el tránsito de vehículos y de peatones es de poca consideración, la corriente puede conducirse a través de la intersección mediante una cuneta, hasta un sumidero ubicado aguas abajo del cruce. Por razones de economía se recomienda ubicar los sumideros en la cercanía de alcantarillas y conductos de desagüe del sistema de drenaje pluvial. ESPACIAMIENTO DE LOS SUMIDEROS Se determinará teniendo en cuenta los factores indicados para el caso de la Ubicación de los Sumideros, ítem d.4. Para la determinación de espaciamiento de sumideros ubicados en cuneta medianera, el proyectista deberá considerar la permeabilidad del suelo y su erosionabilidad. Cuando las condiciones determinan la necesidad de una instalación múltiple o serie de sumideros, el espaciamiento mínimo será de 6m. DISEÑO HIDRÁULICO DE LOS SUMIDEROS Se deberá tener en cuenta las siguientes variables: Perfil de la pendiente. Pendiente transversal de cunetas con solera. Depresiones locales. Retención de Residuos Sólidos. Altura de Diseño de la Superficie de Aguas dentro del sumidero. Pendiente de los sumideros. Coeficiente de rugosidad de la superficie de las cunetas. 215
- 216. Junio de INSTALACIONES I 2011 REJILLAS Las rejillas pueden ser clasificadas bajo dos consideraciones: Por el material del que están hechas; pueden ser: de Fierro Fundido (Ver fig. No. 9) de Fierro Laminado (Platines de fierro) (ver fig. No 10, 11, 1 Por su posición en relación con el sentido de desplazamiento principal de flujo; podrán ser: De rejilla horizontal. De rejilla vertical. De rejilla horizontal y vertical. Las rejillas se adaptan a la geometría y pueden ser enmarcadas en figuras: Rectangulares, Cuadradas y Circulares Generalmente se adoptan rejillas de dimensiones rectangulares y por proceso de fabricación industrial se fabrican en dimensiones de 60 mm x 100 mm y 45 mm x 100 mm (24"x 40" y 18" x 40"). La separación de las barras en las rejillas varía entre 20 mm - 35 mm - 50 mm (3/4" – 1 3/8" -2")dependiendo si los sumideros se van a utilizar en zonas urbanas o 216
- 217. Junio de INSTALACIONES I 2011 en carreteras. 217
- 218. Junio de INSTALACIONES I 2011 218
- 219. Junio de INSTALACIONES I 2011 219
- 220. Junio de INSTALACIONES I 2011 220
- 221. Junio de INSTALACIONES I 2011 221
- 222. Junio de INSTALACIONES I 2011 222
- 223. Junio de INSTALACIONES I 2011 223
- 224. Junio de INSTALACIONES I 2011 COLECTORES DE AGUAS PLUVIALES 224
- 225. Junio de INSTALACIONES I 2011 El alcantarillado de aguas pluviales está conformado por un conjunto de colectores subterráneos y canales necesarios para evacuar la escorrentía superficial producida por las lluvias a un curso de agua. El agua es captada a través de los sumideros en las calles y las conexiones domiciliarias y llevada a una red de conductos subterráneos que van aumentando su diámetro a medida que aumenta el área de drenaje y descargan directamente al punto más cerca no de un curso de agua; por esta razón los colectores pluviales no requieren de tuberías de gran longitud. Para el diseño de las tuberías a ser utilizadas en los colectores pluviales se deberá tener en cuenta las siguientes consideraciones. UBICACIÓN Y ALINEAMIENTO Para el drenaje de la plataforma se deberá evitar la instalación de colectores bajo las calzadas y bermas. Sin embargo, cuando la ubicación bajo la calzada es inevitable, deberá considerarse la instalación de registros provistos de accesos ubicados fuera de los límites determinados por las bermas. Los quiebres debidos a deflexiones de alineamiento deberán tomarse con curvas circulares. Las deflexiones de alineamiento en los puntos de quiebre no excederán de 10r, en caso contrario deberá emplearse una cámara de registro en ese punto. Diámetro de los Tubos Los diámetros mínimos serán los indicados en la Tabla Nº 2. 1. Tabla Nº 2 Mínimos de Tuberías en Colectores de agua de lluvia 1. Tipo de Diámetro Mínimo 225
- 226. Junio de INSTALACIONES I 2011 Colector (m) Colector Troncal 0,50 Lateral Troncal 0,40* Conductor Lateral 0,40* En instalaciones ubicadas parcial o totalmente bajo la calzada se aumentarán en diámetros a 0.50 m por lo menos. Los diámetros máximos de las tuberías están limitados según el material con que se fabrican. RESISTENCIA Las tuberías utilizadas en colectores de aguas pluviales deberán cumplir con las especificaciones de resistencia especificas en las Normas Técnicas Peruanas NTP vigentes o a las normas ASTM, AWWA o DIN, según el país de procedencia de las tuberías empleadas. 226
- 227. Junio de INSTALACIONES I 2011 227
- 228. Junio de INSTALACIONES I 2011 228
- 229. Junio de INSTALACIONES I 2011 SELECCIÓN DEL TIPO DE TUBERÍA Se tendrán en cuenta las consideraciones especificadas en las Normas 229
- 230. Junio de INSTALACIONES I 2011 Técnicas Peruanas NTP vigentes. Los materiales de las tuberías comúnmente utilizadas en alcantarillados pluviales son: Asbesto Cemento. Concreto Armado Centrifugado Hierro Fundido Dúctil. Concreto Pretensado Centrifugado Poly (cloruro de vinilo) Concreto Armado vibrado (PVC). Poliéster reforzado con con recubrimiento interior de polietileno PVC. Arcilla Vitrificada fibra de vidrio GRP ALTURA DE RELLENO La profundidad mínima a la clave de la tubería desde la rasante de la calzada debe ser de 1 m. Serán aplicables las recomendaciones establecidas en la Normas Técnicas Peruanas NTP o las establecidas en las normas ASTM o DIN. DISEÑO HIDRÁULICO En el diseño hidráulico de los colectores de agua de lluvia, se podrán utilizar los criterios de diseño de conductos cerrados. Para el cálculo de los caudales se usará la fórmula de Manning con los coeficientes de rugosidad para cada tipo de material, según el cuadro siguiente: Coeficiente de 1. Tubería Rugosidad«n» de Manning Asbesto Cemento 0.010 230
- 231. Junio de INSTALACIONES I 2011 Hierro Fundido Dúctil 0,010 Cloruro de Polivinilo 0,010 Poliéster Reforzado con fibra de 0,010 vidrio 0,013 Concreto Armado liso 0,010 Concreto Armado con revestimiento 0,010 de PVC Arcilla Vitrificada El colector debe estar en capacidad de evacuar un caudal a tubo lleno igual o mayor que el caudal de diseño. El Gráfico Nº 1 muestra la representación gráfica de la Ecuación de Manning para tuberías con un coeficiente de rugosidad n de Manning igual a 0, 010. 231
- 232. Junio de INSTALACIONES I 2011 VELOCIDAD MÍNIMA La velocidad mínima de 0,90 m/s fluyendo las aguas a tubo lleno es requerida para evitar la sedimentación de las partículas que como las arenas y gravas acarrea el agua de lluvia. VELOCIDAD MÁXIMA La velocidad máxima en los colectores con cantidades no significativas de sedimentos en suspensión es función del material del que están hechas las tuberías y no deberá exceder los valores indicados en la tabla Nº 3 a fin de evitar la erosión de las paredes. Tabla Nº 3 Velocidad Máxima para tuberías de alcantarillado (m/s) Agua con Material de la Tubería fragmentosde Arena y Grava Asbesto Cemento 3,0 Hierro Fundido Dúctil 3,0 Cloruro de Polivinilo 6,0 Poliéster reforzado con fibra de 3,0 vidrio Arcilla Vitrificada 3,5 2 Concreto Armado 140 Kg/cm 2,0 232
- 233. Junio de INSTALACIONES I 2011 de: 210 Kg/cm2 3,3 250 Kg/cm2 4,0 280 Kg/cm2 4,3 315 Kg/cm2 5,0 Concreto Armado de > 280 2 6,6 curado al vapor Kg/cm PENDIENTE MÍNIMA Las pendientes mínimas de diseño de acuerdo a los diámetros, serán aquellas que satisfagan la velocidad mínima de 0,90 m/s fluyendo a tubo lleno. Por este propósito, la pendiente de la tubería algunas veces incrementa en exceso la pendiente de la superficie del terreno. REGISTROS Los registros instalados tendrán la capacidad suficiente para permitir el acceso de un hombre y la instalación de una chimenea. El diámetro mínimo de registros para colectores será de 1,20 m. Si el conducto es de dimensiones suficientes para el desplazamiento de un operario no será necesario instalar un registro, en este caso se deberá tener en cuenta los criterios de espaciamiento. Los registros deberán ubicarse fuera de la calzada, excepto cuando se instalen en caminos de servicio o en calles, en este caso se evitará ubicarlos en las intersecciones. Los registros deberán estar ubicados en: 233
- 234. Junio de INSTALACIONES I 2011 o Convergencia de dos o más drenes. o Puntos intermedios de tuberías muy largas. o En zonas donde se presente cambios de diámetro ce los conductos. o En curvas o deflexiones de alineamiento (no es necesario colocar registros en cada curva o deflexión). o En puntos donde se produce una brusca disminución de la pendiente. ESPACIAMIENTO Para tuberías de diámetro igual o mayor a 1,20m., o conductos de sección transversal equivalente, el espaciamiento de los registros ser5 de 200 a 350 m. Para diámetros menores de 1,20 m. el espaciamiento de los registros será de 100 a 200 m. En el caso de conductos pequeños, cuando no sea posible lograr velocidades de autolimpieza, deberá colocarse registros cada 100 m. Con velocidades de autolimpieza y alineamiento desprovisto de curvas agudas, la distancia entre registros corresponderá al rango mayor de los límites mencionados en los párrafos anteriores. BUZONES Para colectores de diámetro menor de 1,20 m el buzón de acceso estará centrado sobre el eje longitudinal del colector. Cuando el diámetro del conducto sea superior al diámetro del buzón, éste se desplazará hasta ser tangente a uno de los lados del tubo para mejor ubicación de los escalines del registro. En colectores de diámetro superior a 1,20 m. con llegadas de laterales por ambos lados del registro, el desplazamiento se efectuará hacia el lado del lateral menor. 234
- 235. Junio de INSTALACIONES I 2011 Disposición de los laterales o subcolectores: Los laterales que llegan a un punto deberán converger formando un ángulo favorable con la dirección del flujo principal. Si la conservación de la carga es crítica, se deberán proveer canales de encauzamiento en el radier de la cámara. ESTRUCTURA DE UNIÓN Se utilizará sólo cuando el colector troncal sea de diámetro mayor a 1 m. DEPRESIONES PARA DRENAJE FINALIDAD Una depresión para drenaje es una concavidad revestida, dispuesta en el fondo de un conducto de aguas de lluvia, diseñada para concentrar e inducir el flujo dentro de la abertura de entrada del sumidero de tal manera que este desarrolle su plena capacidad. NORMAS ESPECIALES Las depresiones para drenaje deberán tener dimensiones no menores a 1,50m, y por ningún motivo deberán invadir el área de la berma. En pendientes iguales o mayores al 2%, la profundidad de la depresión será de 15 cm, y se reducirá a 10 cm cuando la pendiente sea menor al 2%. ENSANCHES DE CUNETA Estos ensanches pavimentados de cuneta unen el borde exterior de la berma con las bocas de entrada de vertederos y bajadas de agua. Estas depresiones 235
- 236. Junio de INSTALACIONES I 2011 permiten el desarrollo de una plena capacidad de admisión en la entrada de las instalaciones mencionadas, evitando una inundación excesiva de la calzada. La línea de flujo en la entrada deberá deprimirse como mínimo en 15 cm bajo el nivel de la berma, cuidando de no introducir modificaciones que pudieran implicar una depresión en la berma. El ensanchamiento debe ser de 3m de longitud medido aguas arriba de la bajada de aguas, a excepción de zonas de pendiente fuerte en las que se puede exceder este valor. (Ver fig. Nº 4) EN CUNETAS Y CANALES LATERALES Cualquiera que sea el tipo de admisión, los sumideros de tubo instalados en una cuneta o canal exterior a la calzada, tendrán una abertura de entrada ubicada de 10 a 15 cm bajo la línea de flujo del cauce afluente y la transición pavimentada del mismo se extenderá en una longitud de 1,00 m aguas arriba de la entrada. EN CUNETAS CON SOLERA Serán cuidadosamente dimensionadas: longitud, ancho, profundidad y forma. Deberán construirse de concreto u otro material resistente a la abrasión de acuerdo a las especificaciones del pavimento de la calzada. TIPO DE PAVIMENTO Las depresiones locales exteriores a la calzada se revestirán con pavimento asfáltico de 5 cm de espesor o un revestimiento de piedras unidas con mortero de 10 cm de espesor. DISEÑO Salvo por razones de seguridad de tráfico todo sumidero deberá estar provisto de una depresión en la entrada, aun cuando el canal afluente no esté 236
- 237. Junio de INSTALACIONES I 2011 pavimentado. Si el tamaño de la abertura de entrada está en discusión, se deberá optar por una depresión de mayor profundidad antes de incrementar la sección de la abertura. TUBERIAS RANURADAS. (VER FIG. N° 15) Para el cálculo de tuberías ranuradas deberá sustentarse los criterios de cálculo adoptados. EVACUACION DE LAS AGUAS RECOLECTADAS Las aguas recolectadas por los Sistemas de Drenaje Pluvial Urbano, deberán ser evacuadas hacia depósitos naturales (mar, ríos, lagos, quebradas depresiones, etc.) o artificiales. Esta evacuación se realizará en condiciones tales que se considere los aspectos técnicos, económicos y de seguridad del sistema. SISTEMAS DE EVACUACION Clasificación: 1. Sistemas de Evacuación por Gravedad. 2. Sistemas de Evacuación por Bombeo. SISTEMA DE EVACUACIÓN POR GRAVEDAD 1. En caso de descarga al mar, el nivel de agua en la entrega (tubería o canal) debe estar 1.50 m sobre el nivel medio del mar. 2. En el caso de descarga a un río, el nivel de agua en la descarga (tubería o canal) deberá estar por lo menos a 1,00 m sobre el máximo nivel del agua esperado para un periodo de retorno de 50 años. 237
- 238. Junio de INSTALACIONES I 2011 3. En el caso de un lago, el nivel de evacuación del pelo de agua del evacuador o dren principal estará a 1.00 m, por encima del nivel del agua que alcanzará el lago para un periodo de 50 años. 4. En general el sistema de evacuación debe descargar libremente (> de 1.00 m sobre los máximos niveles esperados), para evitar la obstrucción y destrucción del sistema de drenaje pluvial. En una tubería de descarga a un cuerpo de agua sujetos a considerables fluctuaciones en su nivel: tal como la descarga en el mar con las mareas, en necesario prevenir que estas aguas entren en el desagüe, debiendo utilizarse una válvula de retención de mareas. SISTEMA DE BOMBEO Cuando no es posible la evacuación por gravedad, se debe considerar la alternativa de evacuación mediante el uso de un equipo de bombas movibles o fijas (plantas de bombeo). SISTEMA DE EVACUACIÓN MIXTO Cuando existan limitaciones para aplicar los criterios indicados en los párrafos 6.7.1 y 6.7.2, es posible prever condiciones de evacuación mixta, es decir, se podrá evacuar por gravedad cuando la condición del nivel receptor lo permita y, mediante una compuerta tipo Charnela, se bloqueará cuando el nivel del receptor bloquee la salida iniciando la evacuación mediante equipos de bombeo. EQUIPOS DE BOMBEO Como en la evacuación de aguas pluviales la exigencia es de grandes caudales y relativamente carga bajas, las bombas de flujo axial y gran diámetro son las más adecuadas para esta acción. 238
- 239. Junio de INSTALACIONES I 2011 En caso de colocarse sistemas de bombeo accionados por sistemas eléctricos, deberá preverse otras fuentes de energía para el funcionamiento alternativo del sistema. 239
- 240. Junio de INSTALACIONES I 2011 CONCLUSION Al presentar está investigación, no solo se pensó en una simple instalación de un circuito y/ó sistema hidráulico simple, sino se investigo más allá de necesario, a fin de dar un mejor concepto y una mejor idea, al estudiante de Instalaciones I. Como es de saber un sistema de instalación hidráulica en una vivienda habitacional, es de suma importancia, ya que es vital para el consumo humano, así como para los diferentes servicios instalados en la vivienda. En la construcción de las edificaciones, uno de los aspectos más importantes es el diseño de la red de instalaciones sanitarias, debido a que debe satisfacer las necesidades básicas de ser humano. Como son el agua potable para la preparación de alimentos, el aseo personal y la limpieza del hogar, eliminando desechos orgánicos, etc. También tenemos que pensar no solo en la instalación de agua potable, sino en los diferentes sistemas de evacuación de aguas negras y pluviales dentro de la vivienda, es por eso que es está investigación, so tomo en cuenta, lo que es el cálculo, diseño, de los circuitos de drenajes, pluviales y de aguas negras. 240
- 241. Junio de INSTALACIONES I 2011 BIBLIOGRAFÍA Manual de mantenimiento industrial. Robert C. Rosaler. James O. Rice. Tomo III Editorial McGraw-Hill Instrumentación para medición y control. W. G. Holzbock. Publicaciones C.E.C. s.a AGENCIA DE DESARROLLO RURAL, ITAGRO, S.C. Calle Lázaro Cárdenas # 48 Planta baja, Col. Mexicapan, Teloloapan Guerrero Tel. 736 36 6 03 8 Collado Lara, Ramón. 1992. Depuración de aguas residuales en pequeñas comunidades. Primera edición. Colegio de ingenieros de caminos, canales y puertos. España, Madrid. Vol. 12. pp 9-32. Maskew Fair, Gordon. Charles Geyer, Jhon Okun, D. A. 1996. Purificación de aguas y tratamiento y remoción de aguas residuales. Vol. 2. Ingeniería sanitaria y de aguas residuales. Duodécima reimpresión. Editorial Limusa, S.A de C.V. Grupo Noriega editores. México, D.F. pp 11-97. ATRIUM DE LA CONSTRUCCION LIBRO DE ARMANDO VIDES TOBAR LIBROS RELACIONAS EN SISTEMAS HIDRAULICOS PAGINAS DE INTERNET, Y DE PROVEEDORES DE ACCESORIOS Y EQUIPOS HIDRAULICO. 241