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Manual Técnico para el diseño de instalaciones

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FONTANERA 126 VIVIENDAS

INSTALACIN DE AGUA FRA. DISEO Y CLCULO

I. Dimensionamiento segn longitudes equivalentes.

Consumos de agua, simultaneidades y caudales instalados.

Dato ms importante: gasto unitario de agua.

Lo primero que hay que hallar para el dimensionamiento de la instalacin es el caudal. El caudal instantneo mnimo se obtiene considerando unas condiciones ptimas de funcionamiento de los grifos en cuanto a presin (menos de 3 atmsferas) y velocidad de circulacin del lquido (entre 0.4 y 0.8 m/s). Los valores obtenidos en estas condiciones son los siguientes.:

Aparatos segn Normas Bsicas:

Lavabo0.10 l/s

Bid0.10 l/s

Inodoro0.10 l/s

Baera0.30 l/s

Ducha0.20 l/s

Fregadero0.20 l/s

Office0.15 l/s

Lavadero0.20 l/s

Lavavajillas0.20 l/s

Fluxores1.25 2 l/s

Otros aparatos no incluidos en las normas bsicas

Urinario continuo0.05 l/s

Fregadero pblico0.30 l/s

Polibn0.15 l/s

Vertederos0.20 l/s

Fuente de beber0.05 l/s

Acumulador elctrico 50 l0.15 l/s

Acumulador elctico 100 l0.25 l/s

Acumulador elctrico 150 l0.30 l/s

Calentadores instantneos de gas

125 mth = 7500 Kcal/h0.08 l/s

200 mth = 12000 kcal/h0.13 l/s

250 mth = 15000 kcal/h0.17 l/s

320 mth = 21200 kcal/h0.22 l/s

380 mth = 22800 Kcal/h0.25 l/s

400 mth = 24000 Kcal/hl0.30 l/s

Boca de riego (30 mm)1.5 l/s

Segn NBE-CPI-82

Boca de incendio (25 mm)1.60 l/s

Boca de incendio (45 mm)3.30 l/s

Hidrante de incendios (80 mm)8.33 l/s (500 l/min)

Hidrante de incendios (100 mm)16.66 l/s (1000 l/min)

El caudal bruto de la vivienda resulta ser la suma de los gastos de sus aparatos.

Una vez establecidos estos datos se debe hacer una mencin a la simultaneidad de servicios y gastos calculados para estudiar correctamente los dimetros necesarios a las canalizaciones. Este coeficiente ser funcin del tipo de edificio y del nmeto de aparatos instalados.

El coeficiente de simultaneidad se obtiene a partir de la siguiente frmula.

Kp = 1/ (n-1)

Donde Kp es el coeficiente de simultaneidad y n el nmero total de puntos de agua fra instalados (siempre mayor que dos). Debe indicarse que para los inodoros la NP 41-204 indica que, debido a su funcionamiento especfico, deben incluirse en las curvas segn el siguiente criterio: para 3 grifos instalados 1 slo en funcionamiento; para 4 a 12 instalados, 2 en funcionamiento; para 13 a 24, 3 en funcionamiento; para un nmero mayor de 24, partir de 4 en funcionamiento.

El consumo de cada vivienda resulta ser.

Qp = QT x KpCuando se est estudiando un edificio de viviendas, hay que aplicar otro coeficiente de simultaneidad, que se obtiene en funcin del nmero de viviendas iguales, comtemplndose as la simultaneidad entre viviendas. Este coeficiente debe considerarse en el dimensionamiento de la acometida que alimenta a los edificios desde la red general as como en los montantes de grandes edificios. La simultaneidad de viviendas de igual tipo se realiza en base a la siguiente frmula:

K = (19 + N) / 10( N +1 ) siendo N el nmero de viviendas iguales.

El proceso de clculo sera el siguiente:

1- Evaluacin de los gastos de cada vivienda, suma de los gastos unitarios de cada aparato.

2- Aplicacin del coeficiente de simultaneidad Kp .3- Agrupacin de viviendas iguales. Determinacin de tipos segn su caudal.

4- Aplicacin del coeficiente K, a cada grupo de viviendas.

5- Suma de los caudales netos de cada tipo para determinar el caudal total.

Incidencia de la presin

Obtenidos los gastos de todos los aparatos y los de derivaciones y ramales principales de la instalacin tenemos unos datos concretos que nos permitirn dimensionar las tuberas con arreglo a las presiones disponibles en la red general.

Previo a cualquier proyecto de este tipo es necesario informarse en la Compaa de Aguas correspondiente sobre el valor de la presin de la red en la finca donde se pretende actuar as como de sus variaciones a lo largo del da. Este dato no suele ser conocido, pero si la Compaa Suministradora lo proporciona deberemos tomar como cifra de clculo la presin ms baja de las indicadas.

En cualquier punto de consumo que se quiera alimentar, la presin ha de ser adecuada para su buen funcionamiento, y esto ocurre cuando sus valores oscilan entre 10 y 35 mcda. Cuando en algn punto de consumo no se llegue a alcanzar el valor mnimo requerido, se recurrir a la utilizacin de grupos de presin. Como regla general puede establecerse que la presin en la acometida es adecuada cuando, expresada en m, excede en 12 a 15 m la altura del inmueble.

Aunque son muchos los factores que condicionan el valor de la presin de servicio, como aproximacin se puede utilizar la siguiente frmula.

Pt Zx - Zt + (0.15...0.20) L + (5.12) + (48)

Pt es la altura de presin relativa mnima en el punto de toma (mcda)

Zx es la cota del punto ms alto de la instalacin

Zt es la cota del punto de toma a la red general

L es la longitud del tramo ms desfavorable entre el punto de toma y el punto de consumo fina.

(0.15...0.20) es la prdida de carga producida por el material de las conducciones. Se tomar el valor 0.15 cuando se utilicen tuberas lisas, y 0.20 cuando se utilicen tuberas rugosas.

(5.12) es un factor que depende de si se utiliza contador general (5) contador general y divisionarios (12)

(48) es un factor que depende del tipo de grifo. Se tomar el valor 4 si se trata de un punto con grifo normal y el valor 8 si se trata de un punto con calentador, ablandador, fluxor, atomizador etc.

Si no se cumpliera la expresin, puede invertirse, introduciendo como incgnita la cota superior y la parte correspondiente a la longitud (L) de la altura, comprobando el punto de consumo ms alto de la instalacin que servir la presin disponible en la red. Los pisos superiores habrn de servirse con grupos de presin.

Una presin excesivamente alta (superior a 5 atm) plantea graves problemas de velocidades, golpes de ariete y trepidaciones en la instalacin. Lo ideal es que en cualquier grifo la presin oscile entre 10 y 35 mcda. Si se superan estos valores hay que estudiar la colocacin de vlvulas reductoras de presin.

Dimensionado de las conducciones

Los parmetros que nos van a determinar el dimetro de las tuberas son el caudal, la velocidad y las prdidas de carga unitarias. La relacin entre estos valores se deduce a partir de un baco universal. Para su utilizacin solamente necesitamos entrar con el valor del caudal en l/s y siguiendo la vertical hasta llegar a un dimetro comercial, observando si la velocidad leda en las lneas oblicuas es la adecuada y obteniendo finalmente la prdida de carga en mcda/m en las lneas horizontales cuya cuantificacin se recoge en el margen izquierdo.

La velocidad debe encontrarse entre los siguientes valores:

Para tuberas de pequeo dimetro la velocidad debe mantenerse entre 0.50 y 1.50 m/s pues por debajo de esa cifra se producen incrustaciones y por encima resulta ruidosa. En particular en derivaciones interiores no conviene superar el valor de 1 m/s. En stanos, dependencias de poco uso y cmaras de instalaciones puede adoptarse el valor mximo de 2 m/s el cual no plantea problemas de erosin y la longevidad de la instalacin ser suficiente. Un valor adecuado tanto para acometidas y distribuidores como montantes es el de 1.5 m/s.

En cuanto a las prdidas de carga, adems de las unitarias dependientes de la longitud, existen prdidas de carga aisladas, producidas por las piezas especiales tales como accesorios, derivaciones, curvas, cambios de seccin. Etc. Para su valoracin, se considera un aumento del 15 % de la longitud del tramo, que llamamos longitud equivalente, valor que se encuentra muy prximo a la realidad hidrulica en los circuitos habituales de viviendas.

Con estos valores se rellena una tabla, cuyo fin es comprobar que en el grifo ms desfavorable se llega con presin suficiente. Para ello dividimos el recorrido previsto en tantos tramos como variaciones de caudal se contemplen. Partiendo del caudal que circule por ellos , obtenemos la seccin de la tubera y la prdida de carga. Calculamos a continuacin la longitud desarrollada del tramo mayorndole una longitud ficticia (la longitud equivalente correspondiente) . Obtenemos as una longitud total equivalente que multiplicada por la prdida de carga unitaria (j), nos dar la prdida total de presin del tramo. La diferencia entre la presin de la acometida y la prdida por rozamiento obtenida nos dar el resultado deseado.

En resumen se trata de comprobar que siendo Pr la presin residual o final se cumple que:

Pr Pi +/- Z J

Pr debe ser mayor o igual que 10

Pi = presin inicial (mcda)

Z = diferencia de cotas geomtricas entre la acometida y el punto estudiado (mcda)

J = prdidas de carga totales en el tramo (mcda)

Si se obtiene en el primer intento este valor, el clculo que denominamos provisional se considera definitivo. De no ser as se deben realizar las correcciones necesarias que generalmente consisten en aumentar determinados dimetros de forma que desminuyan las correspondientes prdidas por rozamiento hasta los valores de presin exigidos.

Una vez fijados los dimetros del circuito ms desfavorable stos condicionarn el resto de la instalacin en los tramos que sean comunes adoptando por ello los dimetros de forma similar a la explicada. En algn caso es posible que en los pisos inferiores las presiones residuales disponibles en los aparatos o grifos sean excesivos y superiores al lmite mximo aconsejable debiendo en este caso recurr