1.- ANTECEDENTES

Las instalaciones hidrulicas y sanitarias en casas-habitacin y edificios se pueden identificar tambin con los trabajos que se conocen, en forma popular, como de plomera y se define como El arte de las instalaciones en edificios, las tuberas, accesorios, y otros aparatos para llevar el suministro de agua y para retirar las aguas con desperdicios y los desechos que lleva el agua (Enrquez Harper).Partiendo de esta definicin podemos decir que las instalaciones sanitarias o instalaciones de plomera son; los tubos de distribucin del suministro de agua, los accesorios y trampas de los accesorios, el sello los desperdicios y tubos de ventilacin, el drenaje de un edificio o casa, el drenaje para aguas de lluvia; todo esto con sus dispositivos y conexiones dentro de la casa o edificio y con el exterior.Ests instalaciones deben proyectarse y principalmente construirse procurando sacar el mximo provecho de los materiales empleados e instalarse de la forma ms adecuada posible, de modo que se eviten reparaciones constantes, previniendo un mantenimiento mnimo el cual consistir en dar una limpieza peridica.El siguiente proyecto consta de los siguientes sistemas sanitarios:I. Sistema de abastecimientoUn sistema de abastecimiento de agua potable consiste en un conjunto de obras necesarias para captar, conducir, tratar, almacenar y distribuir el agua desde fuentes naturales ya sean subterrneas o superficiales hasta las viviendas de los habitantes que sern favorecidos con dicho sistema. En nuestro caso la fuente de abastecimiento ser desde la red pblica.II. Sistema de aguas residuales Es el conjunto de tuberas, cajas de revisin, etc. Las cuales se instalaran en una edificacin para evacuar las descargas de todos y cada uno de los aparatos o lugares de uso hidrosanitario que se requiera en la edificacin.III. Sistema de aguas pluviales Un sistema de captacin de agua de lluvia o aguas pluviales consiste en la recoleccin y almacenamiento (de ser el caso) de agua precipitada, para ser utilizada posteriormente para cualquier uso o simplemente desalojada al sistema de alcantarillado pblico.Un sistema bsico de captacin de agua de lluvia est compuesta por: captacin, recoleccin-conduccin y almacenamiento.La viabilidad tcnica y econmica depender de la pluviosidad de la zona de captacin y del uso que se le d al recurso agua. Bibliografa: http://hidraulica.umich.mx/bperez/APUNTES%20INST-HID-SAN.pdf http://dspace.ucuenca.edu.ec/bitstream/123456789/725/1/ti853.pdf

2.- OBJETIVOS Disear el sistema de abastecimiento de agua potable para la presente edificacin. Disear el sistema de evacuacin de aguas servidas para la presente edificacin. Disear el sistema de evacuacin de aguas lluvias para la presente edificacin. Realizar el respectivo plano de instalaciones hidrosanitarias de la edificacin. Encontrar las dimensiones ptimas de la tubera a emplearse para los distintos sistemas sanitarios.

3.- UBICACIN DEL PROYECTOEl proyecto est ubicado en la zona norte de Quito-Ecuador, en la parroquia San Isidro del Inca, en la Urbanizacin Jardines de Amangas en la calle F, el nmero de lote es #174-6Croquis:NLote #176-4Calle F

4.- DESCRIPCIN DEL PROYECTO El edificio es un conjunto de departamentos en condominio, ubicado en la zona norte de Quito-Ecuador, en la parroquia San Isidro del Inca, en la Urbanizacin Jardines de Amangas.Este edificio es proyectado sobre un terreno de 105 m2, el terreno cuenta con una superficie total de 250 m2, el edificio cuenta con una planta baja y tres plantas tipo y un nivel de azotea. A continuacin se presenta un desglose de las reas construidas por nivel:La altura del edificio sobre la banqueta es de 12,52 m, la edificacin no cuenta con stano, est diseado para albergar 4 departamentos (1 por piso), no cuenta con estacionamiento.Las dimensiones de los departamentos son de 90.50 m2 (espacio til). La planta baja cuenta con sala, comedor, cocina, bao completo con tina, dos dormitorios sin bao, un dormitorio con bao completo (uso de ducha), cuarto de servicio (lavandera y lavadora) y una pequea rea de jardn. Las plantas tipo cuentan con sala, comedor, cocina, bao completo con tina, dos dormitorios sin bao, un dormitorio con bao completo (uso de ducha), cuarto de servicio (lavandera y lavadora). Cabe mencionar que en el sector donde existen los baos cuentan con espacios vacos los cuales ayudan a una adecuada ventilacin.

5.- METODOLOGA DE CLCULOa) Calculo de dimetros de tuberas para el abastecimientoPara el diseo del sistema hidrosanitario se utiliz el mtodo de Hunter el cual considera que el funcionamiento de los principales muebles que integran una instalacin sanitaria, pueden tomarse como eventos puramente al azar y a partir de esto, determin las mximas frecuencias de uso de los muebles que demandan un cierto gasto en la instalacin sanitaria de una construccin de tipo residencial, basndose en los registros obtenidos de forma directa en hoteles y casas habitacin, durante los periodos de mxima demanda. Adems determin los valores promedio de los volmenes de agua consumidos por los diferentes muebles y de los tiempos de operacin de cada uno. Con base a esos valores obtenidos HUNTER defini como Unidad Mueble (UM) a la cantidad de agua consumida por un lavabo del tipo domstico durante un uso del mismo, donde en la tabla 2.9 se presenta las equivalencias de Unidad Mueble, para algunos aparatos de mayor uso. Para la aplicacin del mtodo se presentan la tabla 4.6, donde se encuentran concentrados los valores de los gastos probables en litros sobre segundo, en funcin del nmero de unidades mueble, respectivamente. Para el caso de calcular el dimetro de las tuberas, se puede utilizar la ecuacin de continuidad, de la cual se puede despejar el dimetro de la siguiente forma:

Dnde: D = Dimetro interior de la tubera, en metros Q = Gasto mximo instantneo a circular por la tubera, en m3/s. Gasto mximo diario en el clculo del dimetro de la toma.V = Velocidad del flujo, en m/seg

b) Calculo de perdidas longitudinales y por accesorios

Perdidas Longitudinales (Ecuacin de Darcy-Weisbach y Colebrook White)La ecuacin de Darcy-Weisbach (1) proporciona por su fundamentacin fsica, una base racional para el anlisis y el clculo de las perdidas por friccin en una tubera. Pero esta ecuacin basada en la fsica clsica presenta el problema que el factor de friccin f es una funcin no explicita del nmero de Reynolds y de la rugosidad relativa, tal como se estableci en la ecuacin de Colebrook White (2). (1) (2)

Donde: = f = Factor de friccinRe = Reynolds D = Diametro L = Longitud de la TuberaK = Rugosidad de la tubera V = Velocidad meda g = Gravedad

Perdidas por accesoriosUna forma prctica para determinar las prdidas de carga o energa del agua, al pasopor los diferentes accesorio necesarios para la conexin y control del agua en las tuberas, es convirtiendo a cada uno de ellos en una longitud equivalente, se deber de utilizar la frmula general para calcular las prdidas, la cual se muestra a continuacin:

Dnde: V, es la velocidad en el interior del accesorio (m/s); y K una constante de acuerdo al accesorios empleado.a) Calculo de dimetros de tuberas para la descarga de aguas servidas.El caudal de descarga de las aguas residuales se obtiene de todas las aguas que emanan de los aparatos o dispositivos sanitarios de descarga en el edificio y su factor de simultaneidad. Para saber el caudal que circula por dichas tuberas hacemos uso de las unidades de desage, ests se definen como la cantidad de agua que desaloja un aparato sanitario de uso intermitente normal en un minuto, equivale a 28 litros/min para un desage de 32 mm de dimetro. En la tabla 4.1 se indican los valores de unidades de descarga para diferentes aparatos sanitarios.Una vez obtenida las unidades de desage dentro y fuera de la edificacin haremos uso de la siguiente ecuacin:

El valor del factor de simultaneidad se obtiene de la tabla # (ver anexos) en base al caudal de aguas servidas, este factor es de vital importancia para un correcto dimensionamiento de las tuberas de desage. Con el caudal obtenido a partir de la anterior formula se debe tomar en cuenta que el sistema que se va a disear va hacer por gravedad por lo que se requiere que las tuberas no trabajen a tubo lleno si no por gravedad, aqu se hace uso de las siguientes relaciones:Conociendo el caudal de aguas servidas, procedemos a ocupar la frmula de Manning para determinar la velocidad que circula asumiendo un dimetro de tubera, generalmente los dimetros asumidos para descarga son de: 50 mm, 75 mm, 110 mm, 160 mm, 200 mm.

Dnde: n = coeficiente de rugosidad propio del material; v = velocidad; Rh = radio hidrulico; s = pendiente.En el caso de la pendiente se tomara una pendiente del 0.5% para los ramales y del 100% para el caso de los bajantes. Como acotacin se debe mencionar que el rea por el cual circulan las aguas residuales es igual a 1/3 del rea total de la tubera.Calculo de Caudal de aguas pluviales o aguas lluviasAguas pluviales (Qll) Determinar el rea de captacin desde donde se recoge el agua de lluvia. Se calcula el caudal de las aguas pluviales de la siguiente manera:

Donde I = intensidad de las lluvias (mm/h) C = coeficiente de descarga A = rea de captacin en Hectreas. El clculo de la intensidad de las lluvias debe basarse considerando las consecuencias de inundaciones. La intensidad de las lluvias vara de un rea a otra. En nuestro caso se adopta una intensidad de I = 100 mm/h considerando que el proyecto se encuentra en la zona norte de Quito y disponemos de ese dato.Con el caudal obtenido a partir de la anterior formula se debe tomar en cuenta que el sistema que se va a disear va hacer por gravedad por lo que se requiere que las tuberas no trabajen a tubo lleno si no por gravedad, aqu se hace uso de las siguientes relaciones:En base al caudal obtenido y el rea de cubierta en proyeccin horizontal se har uso de la tabla N6 y el dimetro del bajante de aguas lluvias se escoger de acuerdo a la superficie en proyeccin horizontal servida en m2 guindose en la tabla 4.7. (Ver anexos)Conociendo el caudal de aguas lluvias, procedemos a ocupar la frmula de Manning para determinar la velocidad que circula asumiendo un dimetro de tubera, generalmente los dimetros asumidos para descarga son de: 50 mm, 75 mm, 110 mm, 160 mm, 200 mm.

Dnde: n = coeficiente de rugosidad propio del material; v = velocidad; Rh = radio hidrulico; s = pendiente.En el caso de la pendiente se tomara una pendiente del 0.5% para los ramales y del 100% para el caso de los bajantes de aguas lluvias. Como acotacin se debe mencionar que el rea por el cual circulan las aguas residuales es igual a 1/3 del rea total de la tubera.6.- CALCULOSCalculo representativo para tuberas de abastecimientoLos siguientes clculos son representativos para cada tabla de la Memoria de Calculo:Tabla 1.1

Calculo representativo para perdidas en tuberasTabla 1.3Perdidas Locales

Perdidas por accesorios

Frmula utilizada.Prdidas totales

Calculo para el dimetro de la tubera de descarga

Nota: Para bajantes se asume s = 1 y A = 1/3AT

7.- CONCLUSIONES Se pudo concluir que para disear un sistema de abastecimiento dentro de una edificacin hay que tener en cuenta el caudal que dicha edificacin requerir, esto depender de la funcin que tenga la estructura, su zonificacin, los hbitos que de los usuarios entre otros. Todo esto se calcula en base a un sistema de unidades mueble el cual mediante el uso de guas (tablas) nos dar el caudal mximo instantneo necesario para saber el volumen de agua por unidad de tiempo que se necesitara. Al dimensionar la tubera de distribucin interna hay que revisar la velocidad del flujo con que el agua viaja por la tubera, no es factible que esta velocidad sea menor a 1,20 o 1,30 m/s pero tampoco que sobrepase los 2,50 m/s, esto se debe a que un exceso de velocidad puede afectar el funcionamiento de las tuberas por un exceso de presin y si la velocidad es baja el agua llegar con una presin dbil. Para el abastecimiento a los aparatos sanitarios se opt por usar una tubera de que es la sugerida por las normas y reglamentos vigentes. Mediante el clculo de prdidas totales que se obtuvo de la suma de las perdidas longitudinales y por accesorios se pudo establecer que se pierden alrededor de 5,3 m por piso, este dato es de mucha importancia para saber si con la presin que ofrece el sistema pblico se lograra abastecer a todos y cada uno de los aparatos o servicios sanitarios, tambin es de vital importancia cuando se usa un sistema de abastecimiento por presin o bombeo, en el caso del presente proyecto se us un abastecimiento directo. Para el sistema de sanitario de aguas servidas se pudo que concluir que hay que considerar el nmero de aparatos sanitarios, sumideros, etc. Esto es de vital importancia ya que el caudal de aguas servidas que circulara es directamente proporcional al nmero de unidades de desage. El caudal de aguas servidas depende tambin del factor de simultaneidad, que es un dato estadstico que ayuda a prever la frecuencia con la que se descarga las aguas residuales en basa a unidades de desage. Se pudo concluir que todo el sistema de desage deber trabajar a gravedad, por tal motivo es que realizamos un relacin de dimetros en la tubera d/D y de caudales q/Q, esto nos ayuda a poder trabajar con la frmula de Manning, hay que recalcar que la relacin d/D no ver ser mayor de 0,75. A la hora de calcular los dimetros de los bajantes se tomar en cuenta que el rea por el cual circulan las aguas residuales es igual a 1/3 del rea total de la tubera. Las pendientes a utilizar para este sistema sern: para los ramales mnimo el 0.5% y para los bajantes por el hecho de ser tubos verticales la pendiente ser de 1 o el 100% . A la hora de calcular los bajantes se deber tener tomar en consideracin todos los aparatos sanitarios, sumideros, etc. que aporten caudal de aguas servidas a este bajante. Para la primera planta los ramales de aguas servidas debern desembocar en una caja de revisin (pueden ser una o ms dependiendo el caso) y de ah saldrn al sistema de alcantarillado pblico. Para el sistema de aguas lluvias en este caso se tiene que tener en cuenta la intensidad de lluvia donde se encuentre ubicado el proyecto y el coeficiente de escorrenta C, adems de esto se debe tener en cuenta el rea de aportacin, es decir el rea de la azoteo o cubierta. Para el caso del proyecto como el rea de aportacin es menor a 100 m2 se tiene que colocar dos sumideros, pese a que uno solo sera suficiente se colocan dos debido a ciertas circunstancias que puedan obstruir cualquiera de los dos sumideros. Los bajantes de agua lluvia se calculan de la misma manera que los bajantes de aguas servidas tomando en cuenta el caudal de aguas lluvias o el proveniente de los ramales. Como los dimetros calculados por lo general nunca coinciden con los dimetros comerciales se debe recalcular todo para los dimetros comerciales comprobando velocidades y caudales viendo que estos entren en los lmites permisibles. Pese a que los clculos nos dan el dimetro necesario para llevar un determinado caudal hay que considerar que el dimetro para la tubera de descarga en excusados se usar un dimetro mnimo de 4.8.- RECOMENDACIONES Para los ramales y bajantes de descarga de aguas servidas siempre es recomendable revisar que trabajen por gravedad y nunca a tubo lleno. Es recomendable que las velocidades de agua en el sistema de distribucin tengan un valor medio entre 1,5 a 2 para tener una buena presin de salida de agua. Es recomendable colocar sumideros en los espacios abiertos por cuestiones de higiene y evitar inundaciones a ms de humedad. Se debe tener un buen sistema de ventilacin que evite la propagacin de gases y malos olores dentro de la edificacin. Se recomienda colocar una vlvula antiretorno en el sistema de aguas residuales para evitar el ingreso de roedores e insectos provenientes del sistema pblico.

9.- MEMORIA DE CLCULO CALCULO DE LA TUBERA DE ABASTECIMIENTOTABLA 1.1 Dimetro de tubera de alimentacin principal al medidorAparato Sanitario# Aparatos sanitarios Por Departamento# Aparatos sanitarios EdificioUnidad Mueble EquivalenteUnidad mueble Total

Fregadero1428

Bao (Tanque)28324

Tina1428

Lavamanos2818

Lavadora14312

Lavandera14312

Ducha1428

Total U.M80

Tramo#U.MQmi (l/s)Qmi (m3/s) Calculado (m) Calculado (mm) Asumido (mm) Asumido (m) Comercial (m)V(real) (m/s)

Principal902,42,40E-030,04141,20346,700,04672"1,40

TABLA 1.2 Dimetros y velocidades reales en tuberas de distribucin

Tramo#U.MQmi (l/s)Qmi (m3/s) Calculado (m) Calculado (mm) Asumido (mm) Asumido (m) Comercial (m)V(real) (m/s)

110,1001,00E-040,0087,97911,60,01161/2"0,95

240,2602,60E-040,01312,86611,60,01161/2"2,46

360,4204,20E-040,01616,35218,80,01883/4"1,51

460,4204,20E-040,01616,35218,80,01883/4"1,51

530,2002,00E-040,01111,28411,60,01161/2"1,89

660,4204,20E-040,01616,35218,80,01883/4"1,51

720,1501,50E-040,0109,77211,60,01161/2"1,42

850,3803,80E-040,01615,55418,80,01883/4"1,37

960,4204,20E-040,01616,35218,80,01883/4"1,51

10180,8308,30E-040,02322,98725,40,02541"1,64

1120,1501,50E-040,0109,77211,60,01161/2"1,42

12200,8908,90E-040,02423,80325,40,02541"1,76

TABLA 1.3 Calculo de prdidas en tuberas

TramoReRugosidad RelativafL (m)Perdidas Locales(m)Perdidas Secundarias(m)Prdida Total(m)

11,09E+041,29E-040,0310,640,0780,0410,119

22,83E+041,29E-040,0240,840,5450,2780,822

32,82E+047,98E-050,0240,890,1350,1050,240

42,82E+047,98E-050,0242,950,4470,1050,552

52,18E+041,29E-040,0260,710,2910,1640,455

62,82E+047,98E-050,0241,150,1740,1050,279

71,63E+041,29E-040,0280,830,2060,0920,298

82,56E+047,98E-050,0250,600,0760,0860,162

92,82E+047,98E-050,0241,070,1620,1050,267

104,13E+045,91E-050,0221,530,1830,2460,429

111,63E+041,29E-040,0282,440,6040,1330,738

124,43E+045,91E-050,0225,880,7940,1420,935

Prdidas totales por Piso5,297

TABLA 2.1 Dimetro de tubera para la descarga en el sistema pblico1er Piso

Aparato Sanitario# Aparatos sanitarios Por Departamento# Aparatos sanitarios 1er PisoUnidad Desage EquivalenteUnidad Desage Total

Fregadero1133

Bao (Tanque)2248

Tina1133

Lavamanos2212

Lavadora1133

Lavandera1133

Sumidero7717

Ducha1122

Total U.D31

2do, 3er, 4to Piso (Planta Tipo)

Aparato Sanitario# Aparatos sanitarios Por Departamento# Aparatos sanitarios 3 PisosUnidad Desage EquivalenteUnidad Desage Total

Fregadero1339

Bao (Tanque)26424

Tina1339

Lavamanos2616

Lavadora1339

Lavandera1339

Sumidero515115

Ducha1326

Total U.D87

U.D TotalQAS (litros/s)d/Dq/QQAS(litros/s)D(mm)v(m/s)Q(litros/s)

1185,0610,750,7946,3741600,7515,116

TABLA 2.2 Dimetro de tubera para desage en el interior de la vivienda RAMALESRamales

TramoU.D TotalfsQAS (litros/s)d/Dq/QQ(litros/s)D(mm)v(m/s)Q(m3/s)Q(litros/s)

111,0000,4670,7500,7940,588500,3466,80E-040,680

2240,1691,8940,7500,7942,3851100,5865,57E-035,566

3250,1551,8130,7500,7942,2831100,5865,57E-035,566

411,0000,4670,7500,7940,588500,3466,80E-040,680

550,3110,7260,7500,7940,914750,4542,00E-032,004

620,4040,3770,7500,7940,475500,3466,80E-040,680

770,2670,8710,7500,7941,097750,4542,00E-032,004

811,0000,4670,7500,7940,588500,3466,80E-040,680

980,2390,8930,7500,7941,125750,4542,00E-032,004

1011,0000,4670,7500,7940,588500,3466,80E-040,680

1190,2391,0050,7500,7941,265750,4542,00E-032,004

12340,1452,3010,7500,7942,8981100,5865,57E-035,566

1330,4040,5660,7500,7940,713750,4542,00E-032,004

1430,4040,5660,7500,7940,713750,4542,00E-032,004

15400,1302,4270,7500,7943,0561100,5865,57E-035,566

16270,1551,9580,7500,7942,4661100,5865,57E-035,566

17670,1123,4860,7500,7944,3911100,5865,57E-035,566

1830,4040,5660,7500,7940,713750,4542,00E-032,004

1911,0000,4670,7500,7940,588500,3466,80E-040,680

2050,3110,7260,7500,7940,914750,4542,00E-032,004

2111,0000,4670,7500,7940,588500,3466,80E-040,680

2260,2670,7470,7500,7940,941750,4542,00E-032,004

2390,2391,0050,7500,7941,265750,4542,00E-032,004

24240,1691,8940,7500,7942,3851100,5865,57E-035,566

25350,1452,3680,7500,7942,9831100,5865,57E-035,566

2611,0000,4670,7500,7940,588500,3466,80E-040,680

2720,4040,3770,7500,7940,475500,3466,80E-040,680

2811,0000,4670,7500,7940,588500,3466,80E-040,680

2930,4040,5660,7500,7940,713750,4542,00E-032,004

3040,3110,5810,7500,7940,731750,4542,00E-032,004

3160,2670,7470,7500,7940,941750,4542,00E-032,004

32100,2201,0260,7500,7941,292750,4542,00E-032,004

TABLA 2.2 Dimetro de tubera para desage en el interior de la vivienda BAJANTESBajantes

BajanteU.D TotalfsQAS (litros/s)d/Dq/QQ(litros/s)D(mm)v(m/s)Q(litros/s)Q(litros/s)

1240,1691,8940,7500,7942,385753,0854,54E-034,542

2240,1691,8940,7500,7942,385753,0854,54E-034,542

390,2391,0050,7500,7941,265502,3541,54E-031,541

TABLA 3.1 Dimetro de tubera para Bajantes de Agua Lluvia

Bajante Aguas Lluvias

nsD(mm)V(m/s)Q(m^3/s)Q(litros/s)d/Dq/QCI (mm/h)AAP(Ha)QALL(Litros/s)QALL(Litros/s)

0,0111753,080,004544,5420,750,79411000,009052,5151,998

10.- BIBLIOGRAFA Y ANEXOS http://hidraulica.umich.mx/bperez/APUNTES%20INST-HID-SAN.pdf http://dspace.ucuenca.edu.ec/bitstream/123456789/725/1/ti853.pdf http://hidraulica.umich.mx/bperez/APUNTES%20INST-HID-SAN.pdf http://www.gisperu.com/edu/curso%20instalaciones/Ins.Edi-Mod.pdf http://www.hidrasoftware.com/como-realizar-el-diseno-de-instalaciones-sanitarias-en-edificios-con-plumber/