1

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIEIRIA Y

ARQUITECTURA UNIDAD TECAMACHALCO

INVESTIGACIÓN 1er PARCIAL

Concepto de presión hidráulica Dotación de agua por usuario

Unidades mueble Distribución de agua

Gasto definido y cálculo Método Hontes

TECNOLOGIAS ALTERNAS EN LAS

INSTALACIONES HIDROSANITARIAS Y GAS

3AV1

DJAEL RAMOS

ALBERTO TORRES

ABRAHAM MAGDALENO

2

PRESIÓN HIDRAULICA

Principio de pascal.

El principio, o ley de pascal es un enunciado

que cita la presión ejercida sobre un líquido:

“la presión ejercida sobre un fluido poco

compresible y en equilibrio dentro de un re-

cipiente de paredes indeformables se trans-

mite con igual intensidad en todas las direc-

ciones y en todos los puntos del fluido.”

El principio de Pascal puede comprobarse utilizando una esfera hueca, perforada en dife-

rentes lugares y provista de un émbolo. Al llenar la esfera con agua y ejercer presión sobre

ella mediante el émbolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros con la misma

velocidad y por lo tanto con la misma presión (ver la imagen).

Presión en un fluido

La presión en un fluido es la presión termodinámica que interviene en la ecuación consti-tutiva y en la ecuación de movimiento del fluido, en algunos casos especiales esta presión coincide con la presión media o incluso con la presión hidrostática. Todas las presiones representan una medida de la energía potencial por unidad de volumen en un fluido. Para definir con mayor propiedad el concepto de presión en un fluido se distinguen habitual-mente varias formas de medir la presión:

La presión media, o promedio de las presiones según diferentes direcciones en un

fluido, cuando el fluido está en reposo esta presión media coincide con la presión hi-

drostática.

La presión hidrostática es la parte de la presión debida al peso de un fluido en reposo.

En un fluido en reposo la única presión existente es la presión hidrostática, en un flui-

do en movimiento además puede aparecer una presión hidrodinámica adicional rela-

cionada con la velocidad del fluido. Es la presión que sufren los cuerpos sumergidos en

un líquido o fluido por el simple y sencillo hecho de sumergirse dentro de este. Se de-

fine por la fórmula donde es la presión hidrostática, es el peso es-

pecífico y profundidad bajo la superficie del fluido.

3

La presión hidrodinámica es la presión termodinámica dependiente de la dirección

considerada alrededor de un punto que dependerá además del peso del fluido, el es-

tado de movimiento del mismo.

Presión hidrostática

Un fluido pesa y ejerce presión sobre las paredes del fondo del recipiente que lo contiene y sobre la superficie de cualquier objeto sumergido en él. Esta presión, llamada presión hidrostática, provoca, en fluidos en reposo, una fuerza perpendicular a las paredes del recipiente o a la superficie del objeto sumergido sin importar la orientación que adopten las caras. Si el líquido fluyera, las fuerzas resultantes de las presiones ya no serían necesa-riamente perpendiculares a las superficies. Esta presión depende de la densidad del líqui-do en cuestión y de la altura del líquido con referencia del punto del que se mida.

Se calcula mediante la siguiente expresión:

Donde, usando unidades del SI,

es la presión hidrostática (en pascales);

es la densidad del líquido (en kilogramos partido metro cúbico);

es la aceleración de la gravedad (en metros partido segundo al cuadrado);

es la altura del fluido (en metros). Un líquido en equilibrio ejerce fuerzas perpendi-

culares sobre cualquier superficie sumergida en su interior

es la Presión atmosférica (en pascales)

Presión media

En un fluido en reposo la presión en un punto es constante en cualquier dirección y por tanto la presión media, promediando en todas direcciones coincide con la presión hidros-tática. Sin embargo, en un fluido en movimiento no necesariamente sucede así. En un fluido cualquiera la presión media se define desde que la traza del tensor tensión del flui-do:

En un fluido newtoniano la presión media coincide con la presión termodinámica o hidro-dinámica en tres casos importantes:

Cuando el fluido está en reposo, en este caso, son iguales la presión media, la presión

hidrostática y la presión termodinámica.

Cuando el fluido es incompresible.

Cuando la viscosidad volumétrica es nula.

4

En un fluido en reposo en los puntos donde el fluido está en contacto con una superficie sobre la que ejerce una presión uniforme la presión media obviamente es:

Dónde:

F\, es la fuerza resultante asociada a las presiones sobre dicha superficie. A\, es el área total de la superficie sobre la que actúan las presiones uniformemen-

te.

Presión hidrodinámica

En un fluido en movimiento general, al medir la presión según diferentes direcciones alre-dedor de un punto, ésta no será constante, dependiendo la dirección donde la presión es máxima y mínima, y de la dirección y valor de la velocidad en ese punto.

De hecho en un fluido newtoniano cuya ecuación constitutiva, que relaciona el tensor ten-sión con el tensor velocidad de deformación:

Dónde:

Son las componentes del tensor tensión.

Son las componentes del tensor velocidad de deformación.

Son las componentes del vector velocidad del fluido.

Es la presión hidrodinámica.

Son dos viscosidades que caracterizan el comportamiento del fluido.

Puede probarse que la presión hidrodinámica se relaciona con la presión media por:

Dónde:

, es la viscosidad volumétrica.

, es la divergencia del vector velocidad.

5

DETERMINACIÓN DE LA DOTACIÓN DEL AGUA

RESUMEN

La dotación es el consumo diario de agua, que sirve para calcular los caudales de diseño.

En este artículo se encuentra datos acerca de la dotación para diferentes usos (domésti-

cos, industriales, comerciales, etc.)

INTRODUCCIÓN

El sistema de abastecimiento público de agua es el conjunto de obras, equipos y servicios

destinados al abastecimiento de agua potable de una comunidad para fines de consumo

doméstico, servicios públicos, consumo industrial y otros usos. Esa agua suministrada por

el sistema deberá ser siempre que sea posible, una cantidad suficiente y de la mejor cali-

dad desde el punto de vista físico, químico y bacteriológico.

UNIDADES DE SISTEMA

Un sistema de abastecimiento público de agua comprende diversas unidades:

Captación (toma de agua), conducciones principales y secundarias (de agua cruda y de

agua depurada), depuración o tratamiento, almacenamiento, (tanques de almacenamien-

to enterrados, tanques de almacenamiento semi-enterrados, tanques de almacenamiento

apoyados, tanques de almacenamiento elevados), distribución (estaciones de bombeo

(cuando sean necesarias), de agua cruda, de agua depurada).

ELEMENTOS BÁSICOS Y PARÁMETROS PARA LA ELABORACIÓN DE PROYECTOS

Para la implantación de un sistema de abastecimiento público de agua, se hace necesaria

la elaboración de estudios y proyectos, con miras a la definición precisa de las obras que

se van a emprender. Esas obras deberán tener su capacidad determinada no solamente

para las necesidades actuales sino también futuras de la comunidad, previéndose su cons-

trucción por etapas. El período de atención de las obras proyectadas, también llama-

do alcance del plan, varía normalmente entre 10 y 30 años.

Para la elaboración del proyecto de un sistema de abastecimiento público de agua, debe-

rán ser reunidos una serie de datos y elementos básicos que posibiliten un perfecto diag-

nóstico de la localidad que va ser abastecida

Por otro lado, se hace necesario el establecimiento de parámetros y criterios orientadores

del proyecto en sus diversas fases y se deben fijar entre otros elementos:

6

Etapas de construcción de las obras, dotación diaria de agua per-cápita, volúmenes de

agua para fines industriales (si son muy significativos en relación a los volúmenes totales),

coeficientes de variación de consumo, coeficiente de los días de mayor consumo y coefi-

ciente de las horas de mayor consumo, número de horas de funcionamiento de cada uni-

dad del sistema; por lo general solamente sistemas de pequeña capacidad dejan de fun-

cionar durante las 24 horas del día.

CONSUMO

El consumo de agua es función de una serie de factores inherentes a la propiedad locali-

dad que se abastece y varía de una ciudad a otra, así como podrá variar de un sector de

distribución a otro, en una misma ciudad.

Los principales factores que influyen el consumo de agua en una localidad pueden ser así

resumidos:

Clima, nivel de vida de la población, costumbres de la población, sistema de provisión y

cobranza (servicio médico o no), calidad del agua suministrada, costo del agua (tarifa),

presión en la red de distribución, consumo comercial, consumo industrial, consumo públi-

co, perdidas en el sistema, existencia de red de alcantarillados y otros factores

Es oportuno hacer énfasis en que la forma de provisión de agua ejerce notable influencia

en el consumo total de una ciudad, pues en las localidades donde el consumo es medido

por medio de hidrómetros, se constata que el mismo es sensiblemente menor en relación

a aquellas ciudades donde tal medición no es efectuada.

Tipos de consumo

En el abastecimiento de una localidad, deben ser consideradas varias formas de consumo

de agua, que se pueden discriminar así:

Uso doméstico: Descarga del excusado, aseo corporal, cocina, bebida, lavado de ropa,

riego de jardines y patios, limpieza en general, lavado de automóviles, aire acondicionado.

Uso comercial: Tiendas, bares, restaurantes, estaciones de servicio.

Uso industrial: Agua como materia prima, agua consumida en procesamiento industrial,

agua utilizada para congelación, agua necesaria para las instalaciones sanitarias, comedo-

res, etc.

Uso público: Limpieza de vías públicas, riego de jardines públicos, fuentes y bebederos,

limpieza de la red de alcantarillados sanitarios y de galería de aguas pluviales, edificios

públicos, piscinas públicas y recreo, combate contra incendios.

7

Usos especiales: Combate contra incendios, instalaciones deportivas, ferrocarriles y auto-

buses, puertos y aeropuertos, estaciones terminales de ómnibus.

Pérdidas y desperdicios: Pérdidas en el conducto, pérdidas en la depuración, pérdidas en

la red de distribución, pérdidas domiciliares, desperdicios.

VARIACIONES DE CONSUMO

En un sistema público de abastecimiento de agua, la cantidad de agua consumida varía

continuamente en función del tiempo, de las condiciones climáticas, costumbres de la

población, etc.

Hay meses en que el consumo de agua es mayor en los países tropicales como el Brasil,

sobre todo en los meses de verano. Por otro lado, dentro de un mismo mes, existen días

en que la demanda de agua asume valores mayores sobre los demás.

Durante el día el caudal dado por una red pública varía continuamente. En las horas diur-

nas el caudal supera el valor medio, alcanzando valores máximos alrededor del mediodía.

Durante el período nocturno el consumo decae, por debajo de la media, presentando va-

lores mínimos en las primeras horas de la madrugada.

DOTACIÓN DE AGUA

NECESIDADES DE AGUA DE LAS CIUDADES (por habitante)

Abastecimiento rural 125 L/d/hab.

Poblaciones de 3.000 habitantes 115 L/d/hab.

Poblaciones 3.000 a 15.000 habitantes 200 L/d/hab.

Ducha 27,6 L/Pna

Sanitario 35,67 L/Pna

Lavado de manos 6,02 L/Pna

Lavado de platos 27,88 L/Pna

Aseo y vivienda 0,29 L/m2 día

Consumo propio 6 L/Pna/día

Lavado de ropa 45,89 L/Pna

Poblaciones de 15.000 a 60.000 habitantes 220 L/d/hab.

8

En poblaciones mayores a 60.000 habitantes la dotación para viviendas es de 250

L/Pna/día, válida para vivienda unifamiliares, bifamiliares y multifamiliares).

En caso de incendio 60 m3/ hectárea durante un tiempo de 2 horas, con una reserva mí-

nima de 120 m3.

DOTACIÓN DE AGUA PARA ALGUNAS INSTALACIONES

HOTELES, PENSIONES, HOSPEDAJES

Tipo de establecimiento Dotación diaria

Hotel 500 litros/alcoba

Pensión 350 litros/alcoba

Hospedaje 25 litros por cada m2 destinado a alcobas

RESTAURANTES

Área en m2 Dotación diaria

Hasta 40 m2 2.000 litros

De 41 a 100 m2 40 litros/m2

Más de 100 m2 50 litros/m2

Nota: en aquellos restaurantes donde también se elaboren alimentos para ser consumi-

dos fuera del local, se calculará una dotación complementaria a razón de 8 litros/cubierto

preparado para este fin.

PLANTELES EDUCATIVOS Y RESIDENCIAS ESTUDIANTILES

Dotación diaria

Alumnado externo 40 litros/persona

Alumnado semi-interno 70 litros/persona

Alumnado interno o residente 200 litros/persona

Personal no residente 50 litros/persona

Personal residente 200 litros/persona

CINES, TEATROS, AUDITORIOS Y OTROS

9

Tipo de establecimiento Dotación diaria

Cines, teatros y auditorios 3 litros litros/asiento

Cabarets, casinos y salas de baile 30 litros/m2 de área para uso público

Estaciones, velódromos, autódromos,

Plazas de toros, similares 1 litro/espectador

Circos, hipódromos, parques de atracción y similares 1 litro/espectador más la dota-

ción requerida para animales.

BARES, FUENTES DE SODA, CAFETERÍAS

Área del local Dotación diaria

Hasta 30 m2 1.500 litros

De 31 a 60 m2 60 litros/ m2

De 61 a 100 m2 50 litros/ m2

Más de 100 m2 40 litros/ m2

PISCINAS (DE RECIRCULACIÓN Y DE FLUJO CONTINUO)

Con recirculación de las aguas de rebose 10 litros/día por cada m2 de

proyección horizontal de piscina.

Sin recirculación de las aguas de rebose 25 litros/día x m2

Con flujo continuo de agua 125 litros/hora x m3

Nota: La dotación de agua para los servicios sanitarios en los vestidores y cuartos de aseo

anexos a las piscinas, se calculará a razón de 30 litros/día por cada m2 de proyección hori-

zontal de piscina.

En aquellos casos en que se contemplen otras actividades recreativas, se aumentará pro-

porcionalmente la dotación.

OFICINAS EN GENERAL

La dotación de agua para oficinas se puede estimar a razón de 6 litros/día x m2 de área útil

del local. (También puede aplicarse 40 a 50 litros/persona x día).

10

DEPÓSITOS

La dotación diaria para depósitos de materiales, equipos y artículos manufacturados, se

calculará a razón de 0.50 litros/día x m2 de área útil del local y por cada turno de trabajo

de 8 horas o fracción.

Nota: La dotación mínima debe ser de 500 litros/día. Si hay oficinas anexas, calcular su

consumo adicionalmente.

CARNICERÍAS, COMERCIOS, PESCADERÍAS Y SIMILARES

Se calcula a razón de 20 litros/día x m2 de área del local.

La mínima dotación admisible es de 400 litros/día.

MERCADOS

Calcular a razón de 15 litros/día x m2 de área útil del local.

La dotación de agua para locales con instalaciones separadas, tales como restaurantes,

cafeterías, comercios, oficinas, etc. se calculará adicionalmente según las normas para

cada caso.

BOMBAS DE GASOLINA, ESTACIONES DE SERVICIO, GARAJES Y PARQUEADEROS

Para bombas de gasolina 800 litros/día x bomba

Para garaje simple y parqueadero cubierto 2 litros/día x m2 de área

(Puede asignarse también) 50 litros/día x carro

Para lavado corriente, no automático 8.000 litros/día x unidad de lavado

Para lavado automático 12.800 litros/día x unidad de lavado

Para oficina y venta de repuestos 6 litros/día x m2 de área útil

HOSPITALES, CLÍNICAS, CONSULTORIOS

Tipo Dotación diaria

Hospitales y clínicas con hospitalización 800 litros/día x cama

Consultorios médicos 500 litros/día x consultorio

Clínicas dentales 1.000 litros/día x cada unidad dental.

11

RIEGO DE JARDINES

La dotación de agua para áreas verdes se calcula a razón de 2 litros/día x m2.

No se incluyen áreas paviméntales, andenes, etc.

AGUAS PARA USOS INDUSTRIALES

En muchos procesos industriales se requiere agua potable; esto sucede en todas las indus-

trias dedicadas a la elaboración de comestibles y bebidas. Otros procesos no requieren

agua potable tales como el enfriamiento de torres de destilación, motores, tanques de

trenes, edificaciones, etc.

INDUSTRIAS EN GENERAL

La dotación de agua para consumo humano se calcula a razón de 80 litros por ope-

rario o empleado, por cada turno de 8 horas o fracción.

La dotación de agua para el consumo industrial, debe calculares de acuerdo con la

naturaleza de la industria y sus procesos de manufactura. (Esta dotación debe ser

comprobada por las autoridades sanitarias)

PLANTAS LECHERAS Y SUS ANEXOS

Estaciones de recibo y enfriamiento: 1.500 litros por cada 1.000 litros de leche re-

cibida por día.

Plantas de pasteurización: 1.500 litros por cada 1.000 litros de leche a pasteurizar

por día.

Fábricas de mantequilla, queso o leche en polvo: 1.500 litros por cada 1.000 litros

de leche a procesar por día.

ALOJAMIENTO DE ANIMALES

(Caballerizas, establos, porquerizas, gallineros, etc.)

Edificación para: Dotación

Ganado lechero 120 litros/día x animal

Bovinos 40 litros/día x animal

Ovinos 10 litros/día x animal

Equinos 40 litros/día x animal

12

Porcinos 10 litros/día x animal

Aves 20 litros/día x cada 100 aves

MATADEROS (PÚBLICOS O PRIVADOS)

Se calcula de acuerdo con el número y clase de animales a beneficiar, así:

Clases de animal Dotación diaria

Bovinos 500 litros/día x animal

Porcinos 300 litros/día x animal

Ovinos y caprinos 250 litros/día x animal

Aves en general 16 litros/día x cada 100 aves

LAVANDERÍAS Y SIMILARES

Lavanderías 40 litros/kg de rpa

Lavado en seco, tintorerías y similares 30 litros/kg de rpa

AGRICULTURA

Trigo 1.500 m3/tn producto

Arroz 4.000 m3/tn producto

Cereales pobres 1.000 m3/tn producto

Algodón 10.000 m3/tn producto

Riego aspersión en régimen continuo (clima templado) 1,5 m3 h/ha

GANADERÍA (por cabeza ganado mayor 60-80 1/día)

Hidráulica tipo Francés-Danés 4-20 L/día

Porquerizas con limpieza hidráulica

En seco o mixta 2-6 L/día

Ovejas 5 L/día

INDUSTRIAS AGRÍCOLAS

13

Mantequilla 2 a 4 L/L de leche

Quesería 6 a 10 L/L de leche

Leche en polvo 7 a 17 L/L de leche

Leche de consumo 7 a 11 L/L de leche

Fabricación de sidra (sin embotellado) 4 m3/t de manzana

Lavado de botellas 2 a 6 L/botella

Elaboración de vino 2 L/L de vino

Cervecería (sólo fabricación) 20 a 30 m3/t de malte

Fábrica de malte 1,5 a 3m3/t cebada

Azucarera 2 a 15 m3/t de remolacha

Fábrica de levadura 150 m3/t de levadura

Fabricación de vinagre 50 L/L de vinagre

Conservas de frutas 12 a 15 m3/t de fruta

Conservas de legumbres 6 m3/t de legumbres

Conservas de pescado 20 m3/t de pescado

Conservas de carne 70 m3/t de conserva

Fábrica de fécula 15 m3/t de patata

Fábrica de almidón 15 a 20 m3/t de maíz

INDUSTRIAS NO AGRÍCOLAS

Circuitos:

Curtidos 20 a 140 m3/t de producto fabricado

Papeleras:

Pasta de papel 300 m3/t de producto fabricado

Embalaje-cartón 40 m3/t de producto fabricado

14

Papeles especiales 500 m3/t de producto fabricado

Textil:

Algodón (según grado de preparación) 15 a 200 m3/t de producto fabricado

Lana (peinaje-blanqueo) 165 m3/t de producto fabricado

Rayón 400 a 1000 m3/t de producto fabricado

Productos químicos 220 a 1.000 m3/t de producto fabricado

Refinería de petróleo 0,1 a 40 m3/t de producto fabricado

Acero 6 a 300 m3/t de producto fabricado

Acero laminado 400 m3/t de producto fabricado

15

UNIDADES MUEBLES

UNIDAD MUEBLE: es un factor pesado que toma en consideración la demanda de agua de varios tipos de accesorios o muebles sanitarios usando como referencia un lavabo privado como 1 um. Consumo de agua (el flujo es de 0.063 litros /seg a 0.0945 litros/seg.) equivalencia de los muebles sanitarios mueble | total | agua fría | agua caliente | artesa | 2 | 1.5 | 1.5 |bebedero | 2 | 1.5 | 1.5 | cocineta | 1 | 1 | | fregadero | 2 | 1.5 | 1.5 | inodoro con fluxómetro | 3 | 3 | | inodoro con tanque | 1 | 1 | | lavabos | 2 | 1 | 1 | mingitorios con fluxómetro | 3 | 3 | | mingitorio con llaves de resorte | 2 | 2 | | regaderas | 2 | 1.5 | 1.5 | vertederos | 1 | 1 | | lavadora de loza | 10 | | 10 | lavadero | 3 | | |unidades mueble Se entenderá por unidad mueble al gasto o volumen de agua por minuto que requiere un mueble en su uso intermitentemente normal y que equivale aproximadamente a 25 lts/min. Equivalencia de los muebles en unidades mueble. Mueble | servicio | control | u.m. | inodoro | publico | válvula | 10 | inodoro | publico | tanque | 5 | fregadero | hotel, rest. | llave | 4 |lavabo | publico | llave | 2 | mingitorio pedestal | publico | válvula | 10 | mingitorio pared | publico | válvula | 5 | mingitorio pared | publico | tanque | 3 | regadera | publico| mezcladora | 4 | tina | publico | llave | 4 | vertedero | oficina, etc. | llave | 3 | inodoro | privado | válvula | 6 | inodoro | privado | tanque | 3 | fregadero |privado | llave | 2 | grupo baño | privado | inodoro válvula | 8 | grupo baño | privado | inodoro tanque | 6 | lavabo | privado | llave | 1 |

16

lavadero | privado | llave | 3 |regadera | privado | mezcladora | 2 | tina | privado | mezcladora | 2 |

DISTRIBUCIÓN DEL AGUA

El agua es la fuente de toda la vida en la Tierra. Su distribución es muy variable en algunas

regiones es muy abundante, mientras que en otras escasea. Sin embargo, nuestro objetivo

es proveer agua potable a los usuarios. Teniendo como reto no solo a pocos usuarios sino

a toda una comunidad por ejemplo.

Así pues la demanda de agua que se ocupe en la comunidad a una hora en la que regular-

mente se utiliza por los usuarios para sus actividades de higiene no son las mismas que se

utilizan por ejemplo cuando se prepara de comer etc.

Por tal motivo esta distribución del agua debe de mantener y estar preparada para dife-

rentes cambios de presión.

Para conocer más de este tema debemos de comprender ciertos conceptos.

RED DE DISTRIBUCIÓN.

Una red de distribución (que se denominará en lo sucesivo red) es el conjunto de tuberías, accesorios y estructuras que conducen el agua desde tanques de servicio o de distribución hasta la toma domiciliaria o el hidrantes públicos. Su finalidad es proporcionar agua a los usuarios para consumo doméstico, público, comercial, Industrial y para condiciones extra-ordinarias como el extinguir incendios. La red debe proporcionar este servicio todo el tiempo, en cantidad suficiente, con la cali-dad requerida y a una presión adecuada. Los límites de calidad del agua, para que pueda ser considerada como potable se establecen en la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1 vigente.

a) Tuberías: Se le llama así al conjunto formado por los tubos (conductos de sección circu-lar y su sistema de unión o ensamble. Para fines de análisis se denomina tubería al con-ducto comprendido entre dos secciones transversales del mismo. b) Piezas especiales: Son todos aquellos accesorios que se emplean para llevar a cabo ra-mificaciones, intersecciones, cambios de dirección, modificaciones de diámetro, uniones de tuberías de diferente material o diámetro, y terminales de los conductos, entre otros.

17

Válvulas: Son accesorios que se utilizan para disminuir o evitar el flujo en las tuberías. Pueden ser clasificadas de acuerdo a su función en dos categorías: 1) Aislamiento o seccionamiento, las cuales son utilizadas para separar o cortar El flujo del resto del sistema de abastecimiento en ciertos tramos de tuberías, bombas y dispositivos de control con el fin de revisarlos o repararlos. 2) Control, usadas para regular el gasto o la presión, facilitar la entrada de aire o la salida de sedimentos o aire atrapados en el sistema.

Hidrantes: Se le llama de esta manera a una toma o conexión especial instalada en ciertos puntos de la red con el propósito de abastecer de agua a varias familias (hidrante público) o conectar una manguera o una bomba destinados a proveer agua para combatir el fuego (hidrante contra incendio). Tanques de distribución: Un tanque de distribución es un depósito situado generalmente entre la captación y la red de distribución que tiene por objeto almacenar el agua prove-niente de la fuente. El almacenamiento permite regular la distribución o simplemente prever fallas en el suministro, aunque algunos tanques suelen realizar ambas funciones. PRESIONES ADMISIBLES. El régimen de presiones en una red depende de dos factores: la necesidad del servicio y las condiciones topográficas de la localidad. Las necesidades del servicio obligan por una parte a seleccionar una presión mínima capaz de atender dos clases de requerimientos: los de las edificaciones y la demanda contra in-cendio. Por otro lado, presiones muy altas en la red requerirán de tuberías y accesorios más resis-tentes (más costosos) e incrementaran las fugas (en caso de existir). Por lo tanto, en nin-gún punto de la red la presión debe exceder una presión máxima permisible. La presión mínima debe verificarse en la red de distribución de tal manera que en todos los puntos se tenga una presión por lo menos igual a ésta en la hora de máxima demanda y, se garantice un suministro mínimo. En cambio, la máxima se presentara cuando exista poca demanda y la red continúe funcionando a presión.

18

El primer paso en el diseño de la Red de Distribución de Agua Potable es la definición de

su trazado en planta, para lo cual es necesario estudiar las características de la vialidad, de

la topografía y de la ubicación de los puntos de alimentación y estanques. Específicamente

es necesario contar, como mínimo, con la siguiente información:

Proyecto de Urbanismo del sector a dotar con la Red de Distribución. Específica-mente, es necesaria la configuración de la vialidad que da acceso a las distintas parcelas y edificaciones, dado que el trazado se realizará principalmente siguiendo dicha configuración. Esto con miras a garantizar el libre acceso a la infraestructura para eventuales reparaciones y sustituciones por parte de la empresa operadora del sistema.

Punto(s) de alimentación de la red. La forma en que será alimentada la Red esta-blecerá en gran medida la ruta de sus tuberías principales, por lo tanto es necesa-rio tener en cuenta la ubicación de estanques compensadores existentes así como de tuberías matrices de distribución desde la cual se abastecerá la Red a diseñar.

Planos de Construcción o Catastro de Otros Servicios existentes en el Urbanismo. Eventualmente el trazado de la Red de Distribución de Agua Potable a diseñar po-drá verse influenciado por la existencia de otras tuberías en las vías de comunica-ción del sector en estudio.

Existen diferentes tipos de distribución del agua

DISTRIBUCIÓN POR GRAVEDAD La tubería que abastece de agua al tanque (línea de conducción) se diseña para el gasto máximo diario Qmd y la tubería que inicia del tanque hacia el poblado (línea de alimenta-ción) para el gasto máximo horario Qmh en el día de máxima demanda.

Bombeo directo a la red, sin almacenamiento.

Bombeo directo a la red, con excedencias a tanques de regulación.

19

DISTRIBUCIÓN MIXTA

Una opción que puede resultar apropiada en poblaciones asentadas en terrenos planos consiste en modificar el esquema mostrado para que el rebombeo alimente directamente al tanque elevado. La regulación se asegura con un tanque superficial de capacidad sufi-ciente en el sitio de rebombeo, del cual se bombea al tanque elevado que puede ser de volumen pequeño. Para evitar el bombeo directo a la red no se permitirán conexiones o bifurcaciones de la tubería de alimentación que une el rebombeo con el tanque elevado.

SISTEMAS RAMIFICADOS

En general los sistemas de ramificados se usan solo para abastecimientos públicos de poca

capacidad que entregan el agua mayormente a través de fuentes públicas y que tienen

pocas o ninguna conexión domiciliaria.

Tienen la ventaja que su diseño es directo.se puede determinar fácilmente la dirección y la

tasa de flujo de agua en todas las tuberías.

Este tipo de red de distribución se caracteriza por contar con una tubería Principal de

distribución (la de mayor diámetro) desde la cual parten ramales que terminarán en

puntos ciegos, es decir sin interconexiones con otras tuberías en la misma Red de Distri-

bución de Agua Potable.

20

Como vemos en la figura el uso de redes ramificadas se sucede en desarrollos cuyo creci-

miento se ha establecido a partir de una vialidad principal y en la que convergen una se-

rie de calles ciegas, dado que las características topográficas impiden la interconexión

entre los ramales para conformar circuitos cerrados.

La principal desventaja de las redes del tipo Abierto es que, ante la falla o rotura de alguna de las tuberías que la conforman, se tendrá que afectar (dejar sin servicio) a todos los usuarios que estén atendidos desde las tuberías aguas abajo de la rotura, mientras se realiza la reparación necesaria.

21

SISTEMA DE REDES CERRADAS

Por lo general una red cerrada tiene un aro de tuberías principales a las cuales se les co-

necta las tuberías secundarias. En sistemas de distribución grandes (urbanos), por lo gene-

ral las tuberías secundarias están interconectadas, lo que requiere muchas válvulas y par-

tes especiales.

En cambio para sistemas pequeños de distribución, las tuberías secundarias de cruce su-

perior que no están interconectadas pueden ser ventajosas, con un considerable ahorro

de costo.

Se puede distinguir los siguientes tipos de conexiones de servicios:

Conexión domiciliaria: es una tubería de servicio de agua conectada con plomería interior

a uno o más grifos, por ejemplo, en la cocina y baño. Por lo general se usan grifos de 3/8

de pulgada y ½.

Conexión de patio: Es bastante similar a la conexión domiciliaria; La única diferencia es

que los grifos son colocados en el espacio de afuera de las casas.

22

La ventaja principal de las Redes Cerradas es que este tipo de configuración es el más

conveniente desde el punto de vista de eficiencia y de garantía del servicio. Es decir, an-

te la posible rotura de alguna de sus tuberías, se logrará afectar a menor cantidad de

usuarios, al establecerse rutas alternas al flujo a través de las mallas que conforman a la

red:

23

Materiales

Se usa las tuberías de plástico, hierro fundido y tuberías de acero galvanizado tanto para

conexiones domiciliarias como para conexiones de patio.

24

GASTO

DEFINICIÓN

Un gasto es un egreso o salida de algún bien a causa de que un individuo o empresa debe

pagar por un artículo o servicio.

En contabilidad, se denomina gasto o egreso a la anotación o partida contable que dismi-

nuye el beneficio o aumenta la pérdida de recursos de una sociedad o persona física, pre-

cisando que hubo o habrá un desembolso financiero

El gasto es un factor fundamental para el funcionamiento de un ente económico, en este

sentido suele cambiar al término “inversión”, lo cual significa que el gasto efectuado será

recuperado en un tiempo estimado. Para esto se calcula y se incluyen el o los gastos

efectuados en el precio al cual se venderá el o los bienes y servicios proporcionados por

el ente económico, obteniendo así una utilidad.

Gasto es también la corriente de recursos o potenciales de servicios que se consumen en

la obtención del producto neto final de la entidad. Las pérdidas son expiraciones involun-

tarias de elementos del activo que no guardan relación con la producción de ingresos.

Es así que dentro de lo que se refiere a instalaciones hidrosanitarias, gasto es la suma de

los consumos de agua de los artefactos o de los locales sanitarios de un edificio. Es ne-

cesario este dato para poder determinar el diámetro de la conexión y su unidad viene da-

da en litros / segundos.

El gasto se determinará según el tipo de cañería de Alimentación adoptado en el proyec-

to. La especificación más importante desde el punto de vista hidráulico, es la definición de

la demanda de agua de cada uno de los muebles sanitarios, ya que de ello dependerá el

gasto que deberá pasar por las tuberías.

25

Gastos sugeridos en litro por minuto

En los “Lineamientos Técnicos para la Elaboración de Estudios y Proyectos de Agua Potable y Al-

cantarillado Sanitario” de la Comisión Nacional del Agua, se establece que para definir los coefi-

cientes de variación diaria y de variación horaria se debe realizar un estudio de demanda de la

localidad en estudio, lo cual por su costo y por el tiempo en que se realiza es difícil de obtener, por

lo que recomienda utilizar los valores encontrados por el Instituto Mexicano de Tecnología del

Agua, en la realización del estudio “Actualización de dotaciones del país”, y cuyos valores son: CVd

= 1.40 y CVh = 1.55

Gasto medio diario (Qm)

Es el volumen de demanda diaria (V.D.D.), entre los segundos que tiene un día, siendo el volumen

de demanda diaria el número de personas (N Pers.) por la Dotación (Dot.), entre 86,400 segundos

que tiene el día, es decir:

Gasto máximo diario (QMD)

26

Es el gasto medio multiplicado por el coeficiente de variación diaria (CVd):

Gasto máximo horario (QMH)

Es el gasto máximo diario multiplicado por el coeficiente de variación horaria (CVh):

Gasto máximo instantáneo (QMI)

Es el máximo volumen por unidad de tiempo que se puede requerir en cualquier instante dentro

de la edificación, este gasto dependerá de las siguientes características:

a) Tipo de uso de la instalación. Se refiere al uso de la edificación, pudiendo ser del tipo doméstico,

comercial, industrial, etc.

b) Tipo de muebles de la instalación. Se refiere a los aparatos sanitarios requeridos por la instala-

ción, pudiendo ser tinas, fregaderos, WC con tanque o flexómetro, mingitorios, lavabos, etc.

c) Cantidades de muebles. Se refiere al número de aparatos sanitarios requeridos para satisfacer

las necesidades de los usuarios.

d) Simultaneidad de uso. Se refiere al porcentaje de muebles o aparatos sanitarios que probable-

mente pudieran funcionar al mismo tiempo, lo cual estará en función del tipo, uso y cantidad de

cada uno de ellos, así como de las costumbres de los usuarios.

MÉTODOS PARA EL CÁLCULO DE GASTO

Método empírico.

Se basa en datos experimentales ya tabulados. Permite calcular el gasto de una derivación, de

acuerdo a la simultaneidad de uso de los aparatos que alimenta, considerando que es muy poco

probable el uso simultáneo de más de dos aparatos.

Método probabilístico.

Este método es más racional que el anterior, está basado en cálculos matemáticos de probabilidad

para establecer una fórmula que nos defina en relación con el número de aparatos a que sirve la

tubería considerada, el porcentaje de la suma de los gastos de los muebles que pueden abastecer-

se en forma simultánea, la cual es:

27

Dónde: n Cp = es el número de combinaciones de “p” muebles de los “n”, que probablemente

entrarán en funcionamiento simultaneo en un momento dado, en %.

n = es el número total de aparatos.

p = es el número de aparatos que están en uso simultaneo.

A = i / f

B = m / i

Siendo: f = duración media, en minutos, de la salida del agua en cada uso del aparato.

m = duración en horas del periodo de máximo uso.

i = duración media, en minutos cuando interviene en “A” y en horas cuando interviene en “B”, del

intervalo entre dos usos consecutivos del mueble o aparato en el periodo de máximo uso durante

el día.

Método de Hunter.

Considera que el funcionamiento de los principales muebles que integran una instalación sanitaria

pueden considerarse como eventos puramente al azar y a partir de esto se determinan las máxi-

mas frecuencias de uso de los muebles que demandan un cierto gasto en la instalación sanitaria

de una construcción de tipo residencial, basándose en los registros obtenidos de forma directa en

hoteles y casas habitación durante los periodos de máxima demanda.

Además determinó los valores promedio de los volúmenes de agua consumidos por los diferentes

muebles y de los tiempos de operación de cada uno.

Con base a esos valores obtenidos, Hunter definió como “Unidad Mueble” (UM) a la cantidad de

agua consumida por un lavabo del tipo doméstico durante un uso del mismo. Para la aplicación del

método se presentan los valores de los gastos probables en litros sobre segundo, en función del

número de unidades mueble respectivo. Los valores toman el gasto conjunto de agua fría y calien-

te.

28

Gastos probables en lt/s por método de Hunter

Un valor que es conveniente tomar en cuenta es la presión o carga de agua que puede producir la

velocidad del agua en el interior de una tubería, lo cual resulta de mucha utilidad para saber si el

agua en la tubería de alimentación pública tendrá la presión suficiente para descargar a los tinacos

de los edificios.

Se puede determinar a partir de la fórmula para calcular la velocidad del agua en tuberías:

29

Dónde:

V = Velocidad del flujo, en pies/seg

H = Carga de agua o carga de presión al centro de la tubería, en pies

D = Diámetro interior de la tubería, en pulgadas

L = Longitud de la tubería, en pies

De la ecuación anterior, se puede obtener la expresión que relaciona la carga de presión (H), que

produce una velocidad dada:

Con la finalidad de simplificar el uso de la ecuación anterior, que se encuentra en unidades del

sistema inglés, se puede utilizar la siguiente ecuación, que requeriría introducir la velocidad en

metros/segundo, la longitud en metros y el diámetro en pulgadas (esto último por ser aun común

en México, seguir usando pulgadas para referirnos a los diámetros de las tuberías).