disenos hidraulicos sanitarios y de gas en edificaciones - hector alonso rodriguez.pdf

8/10/2019 Disenos Hidraulicos Sanitarios y de Gas en Edificaciones - Hector Alonso Rodriguez.pdf

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4/124

34

3 3

.1 Hierro galvanizado

2.2

PVC

y

CPVC

Cloruro de Polivinilo y Cloruro de

Polvnilo

Clorado

31

MATERIALES

y

ACCESORIOS UTILIZADOS EN LA CONSTRUCCIN DE

INSTALACIONES HlDRULICAS y SANITARIAS EN REDES INTERIORES

2

Funcionamiento

bsico

de los aparatos sanitarios, de sus

dispositivos y de materiales utilizados en su construccin

7

1.2.1 Sifn

y

sifones de piso 7

1.2.2

Vlvulas de fluxrnetro

9

1.2.3 Inodoros 11

1.2.4

Orinales

18

1.2.5 Lavaplatos 19

1.2.6

Lavaderos

20

1.2.7 Lavamanos

1.2.8

Tinas

22

1.2.9 Duchas 23

1.2.10

Bidets

24

1.2.11

Bebederos

25

1.2.12 Calentadores 26

1.2.13 Llave de jardn 27

1.2.14

Cajas

de inspeccin 28

1.3 Condiciones bsicas de funcionamiento para los aparatos

sanitarios

8

4

5

6

Evolucin histrica

Sucesos ms importantes en la evolucin

del

sistema

de inodoro desde

2500

a.e. hasta

1980

de nuestra era

Origen

1.1.1

1.1.1.1

1.1

1

PARATOS SANITARIOS

ONTENI O

2

.or -

/\.. . _/ .

\.

~

~

Impresin

Digiprint Editores

ISBN 958 -8060-49A

Prohibida la reproduccin total o parcial de esta o~ra, por cualq~e~ medio, sin autorizacin

escrita de la Escuela Colombiana de Ingeniera.

Impreso en Colombia- Printed

Colombia

iseos hidral icos sani tarios

y

d e g a s e n e d if ic a ci on es

Primera edicin:mayo de 2005

Hctor AlfonsoRodrguez Daz, 2005

Escuela

Colombiana

de Ingeniera

Avenida 13

N

205-59

AutopistaNorte kilmetro 13,costado occidental

F ax : 5 7- 1 6 76 23 40

Bogot

www.escuelaing.edu.co

Editorial Escuela Colombiana de Ingeniera

Telefax:

57 -1 6 76 2 6 5 5

[email protected]

Direccin Editorial

[mena Lemoine Garzn

Coordinacin Editorial

Jorge

Caas

Seplveda

Diseo de portada

.LuisaFernanda Manrique Riao

Pre-prensa digital

Ase rco lo r L tda,


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85

8 5

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89

9

9

9

9

6

Caractersticas de la red hidrulica

6.2

Trazado de

la

red

6.2.1 Trazado en planta

6.2.2 Vista

isomtrica

de la red

6.3 Estimacin de los caudales circulantes

6.3.1

Definiciones

6.3.1.1

Caudal mximo posible

6.3.1.2

Caudal mximo probable

6.3.1.3 Caudal de consumo diario

6.3.1.4

Unidades

de

abastecimiento o de consumo

6.4 Predmensonamiento

hidrulico de la red

6.4.1

Mtodo del factor de simultaneidad

6.4.2 Casos de certeza total

6.4.3

Mtodo de presuncin del gasto vivienda

8 3

78

78

78

78

78

79

79

79

8

8

8

8

8

ETAPAS DE DIS ENO DEL S ISTEMA DE AGUA POTABLE

PARA UNA EDIFICACIN

5.1 Edificaciones tipo caractersticas de la alimentacin

de una red de agua potable en una edificacin

5.1.1

Viviendas unifamiliares casas individuales

5.1.2

Conjuntos residenciales de casas

5.1.3

Viviendas multifamiliares apartamentos

5.1.4

Centros comerciales

5.1.5

Planteles educacionales

5.1.6 Edificios no habitables oficinas

5.2

Tipos de alimentacin de una red

5.2.1 Sistema de alimentacin directa

5.2.2 Sistema de alimentacin indirecta

5.2.2.1

Tanque elevado

5.2.2.2 Sistemas hidroneumticos

5.2.2.3 Sistemas de presin constante

75

ISENO DE UNA I NS TALACI N DE AGUA P OTABLE

NORMA ICONTElC

1500 71

3.3.3

Procedimiento de clculo en canales de tipo circular

y rectangular

68

3.3.3.1

Clculo del flujo crtico y del flujo uniforme

68

65

65

66

66

67

67

54

55

5 8

59

6 3

53

53

4 9

51

51

5

51

5

52

52

52

52

36

36

36

36

38

39

4

41

42

43

44

45

46

47

48

ix

ONTENIDO

HI DR U LI CA D E LO S S IS TEM AS A P RES I N A S UP ERF ICl E LI BRE

EN EL D IS ENO D E LA S I NS TA LA Cr lJ NE S H ni R uLI cA s y S AN IT ARI AS

3;1 Conceptos fundamentales de la hidrulica

3.1.1

Fluido

3.1.2 Propiedades de los fluidos

3.1.2.1 Densidad p

3.1.2.2

Peso especfico y

3.1.2.3

Densidad relativa S

3.1.2.4 Presin P

3.1.2.5 Viscosidad absoluta 1 1

3.1.2.6 Viscosidad cinemtica v

3.2

Hidrulica bsica de los sistemas a presin til en el

diseo de las instalaciones hidrulicas y sanitarias

3.2.1 Ecuacin de energa

3.2.2

Prdidas de energa en un sistema a presin de un

flujo incompresible .

3.2.2.1 Clculo de las prdidas por

friccin

3.2.2.2 Prdidas locales o por

accesorios

3.2.2.2.1 Prdida de carga en medidores

3.2.2.3

Longitud equivalente

3.3

Hidrulica

bsica

de los sistemas a superficie libre

til

en el diseo de las instalaciones hidrulicas

y

sanitarias

3.3.1

Ecuacin de energa

3.3.1

Conceptos fundamen

tales

3.3.2.1

Flujo crtico

3.3.2.2 Flujo uniforme

3.3.2.3 Flujo gradualmente variado

2.3 Cobre

2.4 Vlvulas

2.4.1 Tipos de vlvulas

2.4.1.1 Vlvulas de cheque o retencin

2.4.1.2 Vlvulas reductoras y reguladoras de presin

2.4.1.3 Vlvula de seguridad o alivio

2.4.1.4 Vlvula de paso

2.4.1.5 Vlvula de globo

2.4.1.6 Vlvula de compuerta

2.5

Medidores

2.5.1 Medidores inferenciales o de velocidad

2.5.1.1

Contador para agua, chorro nico mecnico

2.5.1.2

Contadores de agua de chorro mltiple

2.5.2

Medidores de volumen

2.5.3 Medidores combinados

DISEOS HIDRULICOS, SANITARIOS OE GAS EN EDIFICACIONES

viii


6/124

EJEMPLOS DISEO

165

1 1 Ejemplo 1 167

Mtodo del factor de simultaneidad. Predimensionarniento 173

Mtodo de Hunter modificado. Predmensonamiento 174

Determinacin de la energa mnima necesaria, en el medidor,

para

el adecuado funcionamiento del aparato sanitario ms

desfavorable 175

Clculo de caudales en la tubera vertical de la edificacin 179

Clculo mediante el factor de simultaneidad 179

Mtodo de certeza total 182

INSTALACIONES DE GAS

143

9 1

Caractersticas tcnicas 147

9.2

Caractersticas de una red de gas domiciliaria

149

9.2.1 Dispositivos de corte. Vlvulas 153

9.2.1.1 Vlvula de acometida 153

9.2.1.2 Dispositivo de corte 153

9.2.1.3 Vlvula de medidor 153

9.2.1.4 Vlvula de conexin de aparato 154

9.3 Diseo de una red de gas domiciliaria 154

9.3.1 Datos iniciales 154

9.3.1 Clculo de la instalacin 155

9.3.1.1 Clculo del caudal

y

potencia simultnea 155

9 3 1 2 Instalacin multifamiliar 155

9.3.1.3 Instalaciones de uso comercial o colectivo 156

9.3.1.4 Determinacin de la prdida de energa por

transporte del gas 157

9.3.1.5 Determinacin de la velocidad 161

9.4 Ejemplo 162

8 3 Sistema de desage pluvial Aguas lluvias 139

8.3.1 Parmetros de diseo 139

8.3.2 Mtodo racional 139

8.3.2.1 Coeficiente de escorrenta C 140

8 322 rea de drenaje A 140

832 3 Intensidad de la lluvia 1 140

8.3.3 Capacidad de la red 140

138

138

139

Trampas de aceite

Trampa de grasas

Drenes de piso

8.2.6.2

8.2.6.3

826 4

137

137

136

124

124

124

125

125

129

130

130

131

131

132

133

134

134

134

826

8.2.4.4.2 Ventilacin comn

8.2.4.4.3 Ventilacin hmeda

8.2.4.4.4 Ventilacin en circuito

8 244 5 Ventilacin en anillo

8.2.4.5 Trazado de la red

8.2.5 Requisitos generales para el diseo de un sistema

de desage de acuerdo con la norma Icontec 1500

Accesorios utilizados comnmente en el sistema

de desage sanitario. Aguas servidas

8261

Tapones de inspeccin

Caractersticas del sistema

Estimacin de los caudales circulantes

Unidades de descarga

Redes que conforman un sistema de evacuacin

de aguas servidas

Hidrulica de los desages

Ramales horizontales

Bajantes

Sistemas de ventilacin

Flujo de aire en ramales horizontales

Flujo de aire en bajantes

Terminales de columnas de ventilacin

Ventilacin de los aparatos sanitarios

Ventilacin individual

8.2.3.1

8.2.3.1.1

8.2.3.1.2

8 2 4

8.2.4.1

8.2.4.2

8.2.4.3

8.2.4.4

8.2.4.4.1

Sistema de desage sanitario. Aguas servidas aguas negras 122

122

123

123

8.2.1

8.2.2

8.2.2.1

8.2.3

121

81

Clasificacin de los sistemas de desage

8.2

119

SISTEMAS

DE

DESAGE

7.1 Evolucin de los sistemas de alimentacin para instalaciones

hidrulicas en edificaciones 99

7.1.1 Sistemas depsitos bajo-alto 99

7.1.2 Sistemas de velocidad variable 102

7.1.3 Sistemas de velocidad constante 103

7.1.3.1 Equipo hidroneumtico 103

.7.1.3.1.1 Componentes del sistema hdroneumtico 105

71 32 Equipo hidroneumtico con dos, tres y cuatro bombas 106

97

93

93

93

SISTEMAS HlDRONEUM TICOS

Mtodo de Hunter original

Unidad de consumo

Mtodo de Hunter modificado norma Icontec 1500

644

6.4.4.1

645

xiONTENIDO

DISEOS HIDRULICOS S NIT RIOS y DE G S EN EDIFIC CIONES


7/124

p r tos s n t r os

C P TUL

221

NDICES

1 . .

. .

223

225

229

ndice de tablas

ndice de

figuras

ndice analtico

BIBLIOGRAFA

217

ANEXOS

2 5

Anexo 1 Tuboaistemas presin Pavco Agua fria 2 7

Anexo 2 Diagrama de Moody 2 9

Anexo 3 21

A

Clculo de las longitudes equivalentes 21

B

Tabla resumen de las longitudes equivalentes calculadas

de los accesorios para los diferentes dimetros 215

Anexo 4 Grfico para

crtico y

normal 216

1 2 Ejemplo 2 183

Diseo de la canaleta que receje la escorrenta superficial

y

entrega a las bajantes 183

Diseo de la

j nte

185

1 3 Ejemplo 3 186

Clculo del sistema de ventilacin 192

1 4 Ejemplo 4 193

Mtodo del factor de simultaneidad Predmensionamiento 194

Mtodo de Hunter modificado Predimensionarniento 195

Determinacin de la energa mnima necesaria para el

funcionamiento adecuado del aparato sanitario ms

desfavorable 196

DISENOS HIDRULICOS S NIT RIOS DE G S EN EDIFIC CIONES


8/124

1. Terminologa de otros pa ses de habla hispana, en d esuso en Colombia.

os aparatos sanitarios se pueden definir como instrumentos o

dispositivos generalmente mecnicos, compuestos de diferen

tes piezas combinadas, que tienen como objetivo el aseo perso

evacuacin de las aguas servidas o aguas lluvias, limpieza de

objetos, y otras funciones especiales.

Cumplen con una doble funcin: de terminales del suministro de agua

y de origen del sistema de evacuacin. Esto permite definir la canti

dad de agua que debe abastecerse y, mismo tiempo, elvolumen de

aguas servidas que se ha de evacuar; tales condiciones de funciona

miento son la base para definir las caractersticas de los dispositivos

que hay que instalar y de sus sistemas auxiliares.

Serecomienda ubicar los aparatos sanitarios en lugare s c on muy bue

na ventilacin e i luminacin, ya sea natural o artificial, con el fin de

evitar la contaminacin del agua potable y con el criterio del buen

diseador, para facilitar su instalacin y mantenimiento, as comopara

garantizar su adecuada utilizacin y buen funcionamiento.

Para conseguir comodidad, economa un buen funcionamiento es

necesario realizar u n est udio del nmero y disposicin de los apara

tos, d los tipos elegidos y de sus caractersticas normalizadas.

En general, los aparatos sanitarios p ueden clasificarse,segn su fina

lidad, de la.siguiente manera:

Aparatos sanitarios de evacuacin

- Sifn de piso

- .Inodoros sanitarios,

w c

retretes)

- Orinales mingitorios )

- .Vertederos


9/124

Losinodoros en los que las personas pudieran sentarse aparecieron en

la historia humana muy temprano. En los recuerdos de la civilizacin

Harappa en la India, en un lugar llamado Lothar (62 de la dudad

de Ahmedabad, en eloeste de la India) en el ao 2500a.Clas perso

nas teman inodoros con agua en cada casa estaban enlazados con

drenajes cubiertos con ladrillos de arcilla quemada. Para facilitarope

racionesymantenimiento, el orificioutilizado era cubierto.Era lamejor

obra de ingeniera sanitaria. Pero con eldecaimiento de la civilizacin

india del valle, la cienciade la ingeniera sanitaria desapareci en esta

regin. Desde entonces, los inodoros en la India volvieron a ser pr

mitivos y la defecacin al aire libre volvi a s er una prctica normal.

Deigual manera, otras civilizacionesbuscaron la forma de evacuar las

necesidades fisiolgicas.Algunas excavacionesarqueolgicasrealiza

das en Egipto dan cuenta de su existencia desde el ao 2100a.C, En

ese entonces, su uso y f orma tambin fueron bastante similares a los

actuales, pero mucho ms rudimentarios que el hind.

Los romanos usaron un sistema que an hoyes comn encontrar en

los baos pblicos de distintas ciudades en Europa: constaba de un

agujero en el piso, con un flujo continuo de agua corriendo debajo.

Evolucin histrica

puestas

as mismo se ingeni varios dispositivos , entre los que se

pueden mencionar una especie de orinal, que limpiaban el servido o

losesclavos;inodoros que sobresalan del suelo de la casao del cast-

1 1

y dispositivos de desperdicios en las orillas de los ros, o inodoros

comunes con orificios arriba y ros circulantes o arroyuelos que pasa

ban por debajo: as mismo, la forma de evacuar los residuos fisiolgi

cosse diferencipor laclasesocial:mientras los ricosusaban lujuriosos

inodoros otazas cerradas, losde lasclasesbajas defecaban en lacarre-

tera, en el monte o a la orilla de Jos ros. .

Sin embargo, estas soluciones planteadas no resolvieron adecuada

mente el problema de los olores de las enfermedades, exceptocuan

do setena un canal con flujocontinuo que recoga

y

transportaba los

desechos, pero sin marcar trascendencia; fue sloen el sigloXVIcuan

do un avance tecnolgico permiti que el ser humano pudiera dispo

ner de inodoros en las casas. Estos avances no se presentaron fcil

mente y la raza humana tuvo que soportar lascondiciones negativas

generadas por el cuerpo y vivir situaciones poco sanitarias por miles

de aos.

P R TOS S NIT RIOS

Cuando el hombre era nmada, realizaba sus necesidades fisiolgicas

donde se sintiera cmodo; con el paso del t iempo, cuando comenz a

vivir en un mismo sitio, utilizaba lugares cercanos a su hogar para

finalmente encontrar un lugar dentro de l. Cuando esto ocurri, se

convirtien un reto vivir conlosolores y sus consecuencias, tales como

las enfermedades, que no daban tregua a los apurados humanos. Con

el paso del tiempo, el hombre se vio en la obligacin de inventar

construir un sistema que pudiera evacuar dentro de la casasus nece

sidades fisiolgicasal instante, de talmanera que garantizara su total

aislamiento para mantenerla limpia. Elhombre desarroll varias p1 o-

Desde la aparicin del hombre, tomando en cuenta su evolucin has

ta elque hoy en da se conoce como hombre racional, se ha tenido la

obligacinnatural de expulsar las necesidades fisiolgicasproducidas

por el cuerpo, y sin importar la poc a o el momento se han conocido

diversas maneras en las que elhombre manejaba o manipulaba aque

lla situacin, tanto para el hecho como para laconsecuencia,es decir,

laforma en que evacuaban losdesechos. Seconsidera que a travs del

tiempo la invencin del inodoro fue un proceso evolutivo y,adems,

objeto decisivo tambin para la invencin de los sistemas sanitarios,

es decir, las hoy conocidas bateras o cuartos de baos, ya sean pbli

cos oprivados.

Por tener tanta trascendencia a lo largo de la historia, el inodoro se

tomar como referencia para la descripcin del origen de los aparatos

sanitarios.

ORIGEN

Otros aparatos sanitarios

- Calentador (elctricoy de gas)

- Llave de jardn

- Cajas de inspeccin

Aparatos sanitarios para la higiene personal

- Lavamanos (lavabos )

- Tinas (baeras)

- Duchas

- Bidets (adaptados al inodoro)

- Bebederos

Aparatos sanitarios para la limpieza de objetos

- Lavaplatos

(fregaderos )

- Lavaderos y lavadoras

DIsoNes HIDRULICOS S NIT R IOS y OEG S EN EOIFIC CIONES


10/124

Cada aparato sanitario debe estar provisto de su correspondiente si-

fn, con excepcin de la ducha, cuyo si fn est ubicado al nivel del

piso para evacuar el agua proveniente de sta.

Con el n de prevenir los malos olores de la red de aguas servidas, el

sifn consta de un sello hidrulico que permite el flujo sin obstruccio-

nes.

Esta parte del desage domiciliario sepuede definir como un disposi-

tivo que recibe una descarga de todas las bajantes de inodoros, du-

chas, lavamanos y dems aparatos sanitarios de una vivienda o edifi-

cacin, y las conduce hacia la red de alcantarillado del lugar; tiene la

misin de aislar el medio ambiente de la red de las aguas servidas.

Los sifones se deben instalar en lugares accesibles para el caso de

avera.

2 Si f n y sifones de piso

Semencionarn a continuacin las caractersticas ms importantes para

el funcionamiento adecuado de los aparatos sanitarios, incluyendo el

tipo y las condiciones de alimentacin (agua caliente o agua fra) y sus

dimensiones; igualmente, en este captulo se hablar de los materiales

ms usados para la construccin de stos. Las condiciones de funciona-

miento, tales como dimetros de la tubera de entrada, presiones mni-

mas caudales recomendados, se indicarn en el siguiente numeral.

1 2

FUNCIONAMIENTOBSICO DE LOS APARATOS SANITARIOS

DE SUS DISPOSITIVOS

MATERIALES UTILIZADOS EN SU

CONSTRUCCiN

1214

d C

Primeras construcciones de inodoros pblicos en Europa.

1596. J.D. Harrington inventa. el wa te r closei

1668. Mediante un edicto, la comisin de polica de Pars ordena

construir inodoros en todas las casas.

1739. Los primeros baos separados para hombre y mujer apare-

cieron en un baile en Pars.

o 1824. Thomas Tuviferd construye el primer inodoro de cermica

para la reina Victoria.

1859.Tratamiento de aguas servidas por primera vez en el mundo.

1959. Desaparecen todos los inodoros superficiales.

19 8 Instalacin de autocontrol en los inodoros pblicos.

PARATOS SANITARIOS

11 11 Sucesos ms importantes en la evolucin del sistema

de inodoro desde 25 a Chasta 198 de nuestra era

25 a e

En Mhenjodaro, existe un alto desarrollo de un sistema

de drenaje que saca el agua con desperdicios a un drenaje principal.

1 ae En la isla Bahrein, en el golfo Prsico, se invent el inodo-

ro con bajado.

. 69 de Vespasiano (imperio Otto) cobra impuestos por el inodoro

por primera vez.

Pero a la llegada de la edad media el empleo de los inodoros y su sola

mencin pasaron a convertirse en una seal de mal gusto. Envuelta

en el misticismo religioso, Europa .se pobl de santos y la proliferacin

de su estilo de vida puso a los monjes ante un problema menor, pero

estorboso. Para evitar responder a preguntas indiscretas sobre las necesi-

dades fs icas de los canonizados, decidieron divulgar la versin ms

sim-

ple, que sin embargo hizo del uso de los inodoros un verdadero tab.

Dijeron que un verdadero santo no necesitaba acudir jams al bao.

A

pesar de este despropsito , la naturaleza humana continu necesi-

tndolos. En Francia, en el edificio municipal, una delegacin lleg

incluso a protestar. Europa vivi una poca de enfermedades y peste,

poca de dificultades extremas.

El inodoro conocido por nosotros lo invent ohnHarrington apenas

en 1596, pero se adopt 182 aos. despus, demora que se atribuye a

las creencias culturales de la poca. Sin embargo, en los primeros ino-

doros se utilizaba tierra ~n vez de agua, lo cual hizo perdurar el pro-

blema de limpieza durante varios aos.

Con l nombre de

angrez

los inodoros se comenzaron a utilizar en

Francia lentamente. Alexander Cunnings tuvo la brillante idea, en 1775,

de incluir una reserva permanente de agua. El bao con el sistema

que se conoce en la actualidad qued diseado slo en 1870.A princi-

pios de este siglo, debido

su adecuado funcionamiento, tom n-

fasis el lado esttico de este aparato.

Por supuesto, en Grecia estos tipos de aparatos tambin existieron, de

acuerdo con las evidencias histricas, aunque en este caso ellos no los

tenan en las casas, sino amera. Pero exista otra diferencia: la liberada

polis griega no tema la mnima vergenza a la hora de cumplir con sus

necesidades. Era frecuente ver en cenas opparas a los esclavos traer

bacinillas de plata, que los miembros de la realeza usaban a la par que

atendan a sus invitados.

DISEOS HIDRULICOS SANITARIOS DE GAS EN EOIFICACIONES


11/124

Se encuentran en inodoros y orinales de servicio pblico buscando

as la rapidez en el uso del aparato sanitario. Recientemente se han

incorporado a todos los aparatos sanitarios de uso pblico con el fin

de contar con un funcionamiento automtico rnediante un sensor y

as ahorrar agua.

Permiten disponer en un corto tiempo del agua necesaria para laeva-

cuacin o utilizacin del aparato sanitario y una vez realizada la des-

carga el dispositivo se encuentra nuevamente listo para suministrar

otra vez agua al aparato sise requiere su descarga o uso.

En el cuerpo principal de estas vlvulas se distinguen varias partes:

122 Vlvulas de fluxmetro

Figura 13 Autosfonamiento

Au to str ona m ient o

aa

C ond icin final

ondici6n in ici a l

luf o

~ Fun cionam iento

r

C ~ ~

~ ~---

cuando cesa el efectoel agua retorna a su posicin inicialper-

diendo una pequea cantidad por efecto del balanceode la en-

trada y lasalida del sifn. Seha establecidopara presiones posi-

tivas que el valor de estas presiones no supere la mitad de la

altura del sello.Se recomienda no sobrepasar 25 cm columna

de agua tanto para presiones positivas como para presiones ne-

gativas.

Autosijonam ien to Es cuando por accin del propio aparato se

produce la prdida parcial del seno; este fenmeno se presenta

frecuentemente en aparatos sanitarios cuando el aire entra en

la tubera causando problemas.al inicio de la red de desage y

cambios menores de presin en ste.

9

PARATOS SANITARIOS

Figura 12 Sifonamiento inducido

A

Acera re conpos ib lesnona m en ro

_ \.;/ - InCluc dopor el apa rato A

Slrcnarniento inducmo

Altura lotal

de sello

hidnluU oo L_~~~@

Pa

a

~

pa

C ond ic i n f in alond ic in inici al

Func ionamientod e algn aparato Q ueobt ig l J

a l c a m b ie d e presin en un o de los d o s

jade s de l sifn

Sifonamiento. Se denomina as la prdida momentnea o definiti-

va del sello hidrulico la cual ocurre de dos maneras:

Sifonam ento inducido En un sistema en reposo se tienen ambas

caras del sello hidrulico a presin atmosfrica; cuando ocurre

un flujo por alguna parte del sistema se tendrn fluctuaciones

de presin. Es importante que lascondiciones de funcionamien-

to ms especficamente la presin sean las recomendables y

las requeridas para que no haya excesosque obliguen a la co-

lumna de agua a subir en un extremo hasta equilibrar el sistema

o defecto en la succin causando la prdida parcial del sello;

En el funcionamiento del sifn es importante tener en cuenta las si-

guientes definicionesque permiten comprender la forma como se

desarrolla la evacuacin de las aguas servidas en los aparatos sani-

tarios:

Figura 1.1 Sifn para aparatos sanitarios

Alturadel sello

hidrulico

Flujo

OISENOS HIDRULICOS SANITARIOS y DE GAS EN EDIFICACIONES


12/124

Los inodoros o sanitarios constan de dos partes principales: la taza o

cubeta

y

eltanque de descarga, ubicado a un nivel superior de lataza.

En su parte interna, la taza lleva un reborde superior acanalado que

se encarga dedistribuir el agua que proviene del tanque de descarga

o del dispositivo de almacenamiento; dicho reborde est dispuesto de

manera tal, que en cada descarga por medio de un tanque de 15 a 25

litros o de un fluxmetro se lave toda la superficie interior dela taza.

Posee una alimentacin de agua fra con su respectiva grifera.

De acuerdo con el dispositivo de descarga, los inodoros se pue-

den clasificar de la siguiente manera figura 1.5):

23 Inodoros

Si se realiza el accionamiento de la palanca 2), la cual impulsar me-

cnicamente el vstago en ladireccin vertical al accionar el pistn 3)

y a su vez obligar al selloa levantarse de su asiento, stepermitir el

paso de agua de lacmara inferior a la superior accin de descarga),

aliviando de este modo las presiones en la cmara superior y conec-

tando la red de suministro con el aparato sanitario. Este proceso se

realiza durante un intervalo corto de tiempo y culmina su operacin

en el momento en que el agua a presin va llenando lacmara supe-

rior a travs del canal de comunicacin de las cmaras y empuja el

diafragma hacia abajo al mismo tiempo que el sello, quedando de

nuevo lista la vlvula para su uso. La funcin principal del tornillo

regulador de flujo es la determinacin del tiempo de descarga y la

del interruptor de vacos es obstaculizar la toma de aire en el mo-

mento de la descarga para evitar que el agua a presin se escape

fuera del aparato; adems, se obligaa que el agua caigapor efecto de

la gravedad.

Elaccionamiento de la barra del fluxmetro debe garantizar elvolu-

men de agua adecuado en el tiempo preciso para una operacin efi-

ciente. Igualmente, el diseo del fluxmetro debe garantizar que se

pueda regular y evitar la formacin de bolsas de aireque puedan po-

ner en peligro la red

y

contaminar la linea de agua potable.

debido a que el sellose encuentra en laparte inferior del cuerpo cen-

tral de la vlvula, interrumpiendo el canal de comunicacin entre las

cmaras.

11

PARATOS SANITARIOS

Cuando la vlvula est en posicin cerrada, el diafragma 1)divide la

cmara en dos partes; por consiguiente, la condicin inicial es que

tanto la cmara superior como la inferior estn llenas de agua, es de-

cl~ambas se encuentran a la misma presin; adems, no hay flujo

Figura 1 4 Vlvula de uxmetro

Posic in 3 CI.e)

Posicin 2 lSuministro al Aparato)

~rifiCiO

~11- .

~

~~

Poste Ion 1 lAbertura)

El cuerpo central de la vlvula es el cuerpo propiamente dicho de

la misma. Consta de una cmara superior de volumen variable,

sostenida por un disco de caucho flexible, el cual est prensado

directamente a la vlvula mediante un diafragma, que a la vez po-

see un canal de comunicacin por medio del cual pasa el agua que

viene de lared de suministro a travs de una cmara inferior y est

conectado a la palanca de accionamiento mediante un vstago ver-

tical.

La entrada de agua, lacual viene de la red de suministro y a l avez

es controlada por un tornillo regulador de flujo.

o

La palanca de accionamiento y el ruptor de vaco, ubicados en la

parte inferior de la vlvula.

DISEOS HIDRULICOS SANITARIOS y DE S EN EDIFICACIONES

0


13/124


14/124

igur

9

Arrastre inverso.

S if on am ie n to p o r v rt ic e Su principio es el mismo del sifonarniento por

chorro, sin que haya propiamente un chorro principal en una perfo-

racin cerca del fondo; losagujeros, en elborde superior, estn locali-

zados diagonalmente.

r r as tr e i n ve r so figura 1.9 Tieneel mismo funcionamiento del sifona-

miento por chorro, con ladiferencia de que eltamao es ms peque-

o en todos sus componentes: superficie del agua, sello hidrulico

canal de salida. Consecuentemente, se requiere menos cantidad de

agua en cada descarga. Su operacin se realiza utilizando un tanque

bajo o una vlvula de fluxmetro.

igur 1.8 Sifonamiento por chorro.

15

PARATOS

SANITAfUOS

S if on am i en to p o r c ho rr o figura 1.8 .En este caso, el agua proveniente

del tanque llega a travs de pequeos orificios,que se encuentran en

el reborde superior acanalado, y de un chorro principal que entra por

una perforacin cerca del fondo. Estohace que el caudal de entrada

sea mayor que el de salida, iniciando un efecto sifnico debido a que

elchorro principal se dirigehacia elcanalde salida, donde seproduce

lasuccin.Estaaccinde evacuacin hace que elcaudal de salidavaya

disminuyendo a medida que el tanque se desocupa; elagua que con-

tina entrando desde el tanque remplaza el sello hidrulico, hasta

obtener una profundidad mnima que caracteriza una condicin de

estanqueidad adecuada. Esimportante mencionar que ste esel siste-

ma ms utilizado debido a su simplicidad, efectividad y buen funcio-

namiento.

igur 1.7 F otador de pistn.

DISEOS HIDRUliCOS SANITARIOS DE GAS EN EOIFICACIONES

4


15/124

Figura 1 12 Inodoro Dimensiones de montaje

0.15

Pared

te rm in

Losinodoros suelen fabricarsecon porcelana vidriada, no expuesta a

descascarillarse, con el sifn fundido en un solocuerpo con el vaso y

con el borde; los tanques se hacen de porcelana.

Las tazas estn dotadas de asiento y tapa, que suelen ser de madera

barnizada o pintura al duco; con todo, tambin pueden construirse

de celuloide o de material plstico. El asiento descansa sobre la taza

por medio de unos botones de goma. Conviene que este asiento sea

llamado automtico , es decir, que se levante por la accin de unos

muelles,pues de este modo permite que seutilice la taza comourina-

rio o para verter aguas sin peligro de ensuciarlo.

Elinodoro denominado a la turca consiste simplemente en una pla-

ca de fundicin esmaltada o de loza, que tiene un orificiode 15 a 20

cmde dimetro y dos siluetas enforma de plantillas estriadas para no

resbalar,sobre las que se apoyan los pies.

Enla figura 1.12 se presentan las dimensiones estndar para el mon-

taje adecuado de un inodoro.

17

PARATOS SANI TARI OS

Figura

11 Sifonamento por succn

r r s z

i fo n m i e nt o p o r s u cc i n figura 1 11 En aquellos sitiosen los que exis-

te concentracin de uso de aparatos se recomienda este tipo de

sifonamiento, en razn de que el canal de descarga facilitala evacua-

cin. Para su funcionamiento eficiente es necesario disponer de altas

presiones,motivo por elcual su alimentacindebe efectuarsemediante

un fluxmetro.

Figura 1 1 Sifonamiento por arrastre

i fo n m e nt o p or r r st re figura UD). En este aparato sanitario lasu-

perficielibreesmuy pequea porque ladescargaest en laparte frontal

de la taza, produciendo un efecto sifnco debido a la posicin del

chorro con respecto a la descarga.

16

~D~I S~E~O~s~H~I ~D~RA~ U~1l ~CO~S~ ~S~AN~1 ~A~RI =OS~Y=OE~G~AS~EN~Eo ~I F~I C~A~C~IO~NE=S


16/124

Figu ra 1 14 Lavaplatos Dimensiones de montaje

-1- r-

o

1 1

ll

- 1--- - - -

~

s

O

1

~

Para un correcto funcionamiento de este aparato sanitario el fondo

debe estar provisto de una ligera pendiente hacia el iniciode la red de

desage situada en la parte central del fondo del lavaplatos; all se

encuentra ubicada una rejilla cuya funcin esimpedir

el

paso de par

tculas que puedan producirle obstrucciones al flujo. Los lavaplatos

estn equipados con un escurreplatos estriado dispuesto con cierta

inclinacin con el fin de que el agua procedente del lavado de los

utensilios de cocina vaya a parar al fondo del lavaplatos.

En los lavaplatos se usan dos grifos unidos mediante un mezclador:

uno para agua fria y otro para agua caliente.Siel lavaplatos es de dos

cubetas no hay necesidad de tener dos juegos de griferams bien se

utiliza un elemento giratorio situado entre las dos cubetas que per

mite enviar el agua a una u otra cubeta por medio de la grifera.

Los materiales empleados para su fabricacin son granito gres por

celana vitrificada fundicin esmaltada

y

gres aporcelanado. General

mente se construyen de fundicin esmaltada de una manera tan per

fecta que el esmalte resiste laaccin de los cidos de las frutas y hor

talizas.Sinembargo el esmalte sepuede saltar por efecto de un golpe

fuerte. Se fabrican fregaderos de metal monel aleacin 1/3de cobrey

Se instalan por lo general empotrados en el mesn de la cocina

y

dependiendo del espacio que ste tenga es comn encontrarlos de

una o dos cubetas.

1 25 avaplatos

19

PARATOS SANITARIOS

Figura 113 Orinal Dimensiones d e montaje

~

~

0135

r

124 rinales

Los orinales estn destinados exclusivamente a servicios higinicos

masculinos pblicos. Sedistinguen tres tipos: el de grifera sencillae l

de vlvula de fluxmetro y el de sensor de movimiento. Estos tres

tipos de alimentacin proveen al aparato del agua fria necesaria para

las evacuaciones

y

limpieza de lasmismas.

Losde gr ifer sen c ill son aquellos en losque se ~ontrola el sum IDstro

de agua por medio de una llavereguladora. Al igual que las vlvulas

de fluxmetro cuentan con un ruptor de vacos.

Los de vl vu l d e f lu x m e tr o seinstalan tambin en el muro; losde pe

destal ya no tan comunes hoy en da recurren a este tipo de vlvula.

Finalmente los de

se n sores de

mo vim ien tos al igual que los anteriores

tambin son de pared; escomn encontrarlos hoy en da en las ~difi

cacones modernas a las cuales concurre mucha gente. Su funciona

miento se basa en la deteccin delmovimiento de la persona cuando

.va a usarlo

y

luego cuando se retira despus de utilizarlo.

Deben ser tambin de porcelana vidriada y de una pieza s in juntas y

con todas sus superficies aparentes perfectamente lisas.

Enla figura 1.13se presentan las dimensionespara sucorrectomontaje.

DISEOS HIDRULICOS SANITARIOS y oe GAS EN EDIFICACIONES

18


17/124

Figura 116 Lavamanos Dimensiones de montaje

so

I fmjn~do

ise le rm l lado

O~e

OH

~

TAFAe

Pueden suspenderse de la pared con cartelas especiales, apoyarse en

elsuelo de un pedestal esmaltado, o estar provistos de patas anterio

res de metal esmaltado o no esmaltado, y sujetos a la pared por su

parte trasera.

En la figura 1.16se indican dimensiones para su correcto montaje.

Como su nombre lo indica, es un aparato sanitario destinado para el

.lavado de la cara y de las manos. Pueden ser rectangulares -los ms

corrientes-, semicirculares u ovalados; pueden estar apoyados sobre

un pedestal, estar suspendidos sobre lapared, estar ubicadosen elme

sn o en el mueble del cuarto de baila. Generalmente en las fbricas,

escuelas,colegios,cuarteles,lospodemos encontrar en forma colectiva.

Pueden tener uno o dos grifos, unidos por un mezclador: uno para

agua fra y otro para agua caliente.

Cuando su uso es pblico, se pueden evitar los consumos excesivos

de agua con lainstalacin de grifosde cierre automtico, que funcio

nan mientras la mano hace presin sobre la palanca o el botn ubica

do sobre el grifo;su nica desventaja es que no se pueden evitar los

golpes de ariete, dado que su cierrees instantneo.

Sefabrican,generalmente,en loza,porcelana vitrificadao de hierro es

maltado, siendo stos los ms empleados por su menor costo

y

por su

durabilidad. .

27 Lavamanos

21

PARATOS SANITARIOS

Figura 115 Lavadero

Aunque hoy en da es muy comn encontrar aparatos comola lava

dora de ropa en vez del lavadero, no deja de ser relevante el uso de

los lavaderos debido al cuidado que se lespuede dar a las prendas.

Se construyen de fundicin esmaltada, loza vidriada, esteatita

y

piza

rra. Los dos ltimos materiales tienen el inconveniente de que entre

lasdistintas piezas hay juntas, donde se depositan grasa y polvo. Los

de loza son ms costosos

y

los de fundicin esmaltada resultan ser los

ms prcticos; tambin pueden fabricarse en gres aporcelanado, mr

mol, porcelana vitrificada, hormign armado, entre otros materiales.

Su forma es la de un recipiente rectangular que lleva en su parte su

perior un plano inclinado con estras, sobre el que sefrota y g olpea la

ropa al lavarla. Consta de una pozeta, destinada para el almacena

miento de agua; su alimentacin es de tipo para agua fra, luego el

agua que se va a almacenar esfra figura 1.15.

Antes se instalaban los lavaderos multifamiliares, pero en la actuali

dad cada vivienda posee su lavadero, el cual se encuentra localizado

generalmente en el patio de la casa, gracias a l a ventilacin que tiene

.esta zona.

1 2 6 Lavaderos

2/3de nquel, y de acero inoxidable al cromo-nquel. El recipiente se

hace de una sola pieza de chapa de metal y la parte trasera, los bordes

y los cubrejuntas se sueldan al recipiente con juntas invisibles.

El escurreplatos es, por regular, del mismo material del lavaplatos.

En la figura1.14se muestran lasdimensionespara su correctomontaje.

DISEOS HIDRULICOS SANITARIOS OE GAS EN EDIFICACIONES


18/124

Piso terminado

PVC

aPVC

y

imensiones m in im s Plaata

Figura 1.18 Ducha. Dimensiones del montaje.

ACCPVC

Tu beria CPVC Yo 2

_

ia __

N

m

A.C

A F

Te e Y o 2

f Tub ti

I==AF

Tuber

Codo 11 , 12 1

Consisten en un pulverizador situado ms alto que la cabeza, que des-

carga una lluvia fina sobre el que la utiliza. Pueden montarse sobre la

baera o.sobre un receptculo o recipiente especial impermeable, dis-

puesto en el suelo con el objetode recoger elagua vertida y as poder

descargarla al sifn situado a nivel del piso, que habitualmente es de

forma cuadrada o rectangular. El sitio ocupado por la persona debe

estar rodeado de una cortina o de una divisin, por lo general en

acrlico,para impedir que el agua caiga fuera del recipiente mencio-

nado anteriormente.

29 Duchas

PARATOS SANITARIOS

Figura 1.17Tina.

o

Este aparato sanitario figura 1.17,destinado para el aseo de todo el

cuerpo, consiste en un recipiente de gran tamao y de acuerdo consu

ubicacin puede estar apoyado sobre unas patas, donde la tina est

ubicada por fuera del recipiente de la ducha, o puede estar empotra-

do dentro de ste. Suele llevar conectada una ducha de brazo flexible,

que es una adaptacin extra en la parte lateral de la tina. Las tinas

disponen de un grifo para agua friay otro para agua caliente si hay

ducha acoplada, se pueden colocar dos grifospara la baera y otros

dos para la ducha. Generalmente, se instalan slo dos grifos y un

transfusor para enviar el agua a

la

baera o hacia laducha. Otro dis-

positivo instalado frecuentemente es el hidromezclador, el cual per-

mite usar agua fra, caliente o bien una mezcla de ambas, consiguien-

do la temperatura deseada.

Se construyen en fundicin esmaltada o gres aporcelanado, por su

servicio poco severo y porque su tamao es demasiado grande para

prestarse afabricarlas de loza.Lasbaeras no empotradas, que se apo-

yan sobre patas o sobre un zcalo continuo de fundicin, no estn

unidas a las paredes nial suelo y dejan unos espacios de pared y suelo

difcilesde limpiar.Las empotradas se apoyan directamente en el sue-

lo, sin patas, y quedan adosadas a las paredes por detrs y por uno o

por ambos extremos.

28 Tinas

DISENOS HIDRULICOS SANITARIOS DE GAS EN EOlflCACIONES


19/124

Figura 1.20 Bebedero. Dimensiones de montaje.

2 cm mn. 5cm mx

ared

terminada

40 cm mino

Aparatos sanitarios dispuestos en diversos lugares, tales como clubes

deportivos, universidades, parques, etc., y cuya funcin principal es

surtir de agua al usuario para que la ingiera directamente. Alusuario

de estos aparatos le basta con oprimir un botn, situado en la parte

superior del bebedero, para que instantneamente obtenga agua y as

pueda calmarsu sed. Tienen un suministro de agua fra, por lo que es

ms comn hallarlos en lugares donde el clima sea clido.

Deben cumplir lossiguientes requerimientos:

Teneruna presinregulada paragarantizarlapermanenciadel chorro.

Contar con una llave de cierre automtico que pueda accionarse

fcilmente.

Tenerprotegido el orificiode salidadel chorro para impedir elcon-

tacto directo con los labios.

La salida del chorro debe tener un ngulo de inclinacin aproxi-

mado de 45grados.

La lnea de alimentacin de la fuente, al igual que en todos los

aparatos sanitarios, debe poseer una cmara de aire para amorti-

guar elgolpe de ariete.

En lafigura 1.20se presentan recomendaciones sobrelasmedidas para

su correcta instalacin.

2 Bebederos

5

PARATOS SANITARIOS

Figura 1.19 Bidet

Estos aparatos sanitarios figura 1.19 se destinan para la higiene nti-

ma femenina y los ms sofisticadosvienen con ducha vaginal. La ali-

mentacin de agua se efecta por el interior del borde y tambin por

la ducha que tiene la cubeta enel fondo, en los modelos de lujo. Enlos

corrientes, la entrada de agua se realiza exclusivamente por el borde.

Tambinpueden llevar dos grifos uno para agua fra.yotro para agua

caliente y un transfusor, que permite dirigir el agua al reborde o a la

ducha vaginal.

Hoy en da es comn encontrarlos adaptados al tanque del inodoro,

en el otro extremo de la palanca de descarga, siendo sta una forma

econmica de obtener dos aparatos sanitarios en uno solo, instalado

en forma de manguera para mayor facilidad de manejo.

1 2 1

Bdets

Enlasduchas aisladasla griferaes idntica a la de las duchas conecta-

das con las tinas,o sea, un grifopara agua fra, otropara agua caliente

un mezclador.

Elextremo oregadera esuna piezaredonda que anteriormente era de

latn cromado o niquelado y hoy enda esde plstico,tiene aproxima-

damente 10cm de dimetro

est perforada con agujeros.

Se pueden instalar duchas en cabinas con revestimiento de mrmol,

azulejos, cemento o pizarra, en las paredes

y

el suelo.

En la figura 1.18se dan las dimensiones para su instalacin.

Dls.os H DRULlCOS SANITARIOS y DE GAS EN EDIFICACIONES


20/124

2 3 Llave de jardn

En la parte final de un tra mo de tubera de la red de agua potable se

coloca un grifo que permite su conexin a una manguera o tubera

flexible; puede instalarse en el jardn o en el interior antejardn,

empotrada a la pared a unos 25 c m d el piso. Este aparato permite el

riego de las plantas del jardn

y

la limpieza del exterior de la casa, as

c omo de bicicletas,autos motos figura 1.22).

Su funcionamiento bsicoconsiste en el suministro de agua fraa tra-

v s de un serpentn, para garant izar el suministro continuo de agua

caliente cuando es demandada por un aparato sanitario.Por tal razn

no necesita acumular agua en ningn depsito, si no que el calenta-

miento del agua se realiza tan pronto como l a solicita el aparato sani-

tario, resultando un aparato muyeconmico

y

eficiente.

Figura 28 Detalle e la instalacin

y

delas conexiones deun calentador de gas

d pt dor

m cho

~ Bulbu

T

me tlica ~

Tu bo de dr enaje :

CPVC ~

p

O.talle

11

PARATOS SANITARIOS


21/124


22/124

Materiales

accesorios

utilizados en la construccin

de instalaciones hidrulicas

sanitarias en redes inferiores

PTULO


23/124

Est a t ub era es de hi erro y para evi tar su o xi daci n se somet e a u n

proceso de galvanizacin, el cual consiste en revestir el hierro, inte-

rior

exteriormente, con una capa de zincfundido.

Su montaje puede resultar engorroso debido a que sus extremosson

roscados

es necesarioque elaccesoriode empalme no permita fugas.

Algunos accesorios comunes en este material son codos de 90

45

muy poco o casi nunca utilizados), de reduccin, tees cruces, unio-

nes universales, reducciones macho de copa, tapones, adaptadores

macho hembra, etc.

Su principal desventaja en accesorios tuberas, como se mencio-

n, es su poca resistencia a la corrosin, ocasionando obstrucciones

al flujo, desde el punto de vista de su colocacin, elpeso tambin

llega a ser un factor importante.

2 H IERRO GALVAN IZADO

nterormente las redes de tuberas en edificaciones seconstruan

en hi er ro g al va ni zad o: e st o ha v eni do ca mbi an do, y a q ue es te

t.. ,j~i .~material a medida que pasa el tiempo va creando obstruccio-

n es d ebi do a s u p oc a r es is te nc ia a l a c or ros in , r ed uc ie ndo s u s ec ci n

efectiva dificultando as el paso del flujo.En su instalacinalgunas

veces resulta difcil garantizar que el sistema quede totalmente her-

mtico.

Hoy en da elmaterial ms utilizado, teniendo en cuenta subajocosto

y la facilidad en su instalacin, esel PVC cloruro de polivinlo) enlas

redes de tuberas de agua fra y elCPVC clorurode polivinilo clarado)

en las redes de tuberas de agua caliente. Iambin esfrecuente encon-

trar tuberas de cobre para agua caliente, gracias a su conductividad.


24/124

Ver Anexo 01,

Ca t a lo g o Pa o c o

sistemasde tuberas

y

accesorios de presin

y

sanitaria..

Figura 2.1 Transicin de tuberas de PVCa tuberas de otros materiales.

T u bo A .C .

existente

_ Adaptador

PVCA.C.

v [O

ubo A.C.

existente

~

Unin A.C.

Registro

T~ ~~.~

L a c a : V

- .__ Tubera PVC

L l av e d e b r on ce

/ Adap lador hembra PVC

[U J

-.__ Tubera PVC

A d ap ta d or m a ch o P V C

..

La unin de tuberas PVCo CPVCse realiza con un accesoriode em

palme y soldadura lquida, tcnicaque facilitala instalacin y evita las

uniones roscadas. Enel casode un empalme detubera PVCcon otros

materiales, como un registro o una llave de hierro galvanizado, se

utilizan adaptadores macho o hembra, disponibles tambin de acuer

do con las necesidades. Estosaccesoriospermiten soldar el adaptador

a la tubera PVC y enroscar eldispositivo de control talcomo semues

tra en lafigura 2.1.

estas normas se hace una clasificacinsegn los dimetros y presio

nes nominales de trabajo para as asignar una nomenclatura. Una de

las empresas fabricantes de este tipo de tuberas y accesorioses Pavco

S.A.

Algunas tuberas Pavco para instalaciones de agua potable fra

disponibles en el mercado se identifican como RDE9,RDE 11,RDE

13.5,RDE21,RDE26, RDE32.5,RDE41, que corresponden a preso

riesde trabajo de 3,44,2,76,2,17,1,38,1,10,0,86Y0,69Mpa, respectiva

mente, a 23 C.Para agua caliente, tubera y accesoriosRDE 11,con

0,69Mpa de presin de trabajo a 82

o

LaRDE,relacin dimetro-espesor, muestra -como su nombre lo in

dica-la relacinentre el dimetro del tuboy el espesor de la pared del

mismo.

35ATERIALES y ACCESORiOS UTILIZADOS ENLA CONSTRUCCiN DE INST L C IONESHIDRULICAS...

Deun tiempo para ac ha sido elmaterial ms utilizado en las instala

ciones hidrulicas y sanitarias debido a sus facilidades de construc

cin, ventajas

y

propiedades en su uso

y

mantenimiento. Su empleo

se restringe a redes interiores en los diversos tipos de edificaciones

pero no cuando estas redes se encuentran a la intemperie, en cuyo

caso se hace necesario recubrir la tubera. Entre sus ventajas ms im

portantes se encuentran:

R es is te nc ia a l a c o r ro si n

Una de sus propiedades qumicas ms m-

portantes, ya sea interior o exteriora la tubera o accesorio, consis

te en resistir el ataque qumico de sustancias causantes de corro

sin, y en el casode tuberas sanitarias, resistirla accin de produc

tos qumicos usados para limpieza o para destapar caera. Algu

nos de los principales causantes de corrosin interna son los ci

dos, lcalis, sales, compuestos orgnicos como alcoholes e hidro

carburos alifticos,

y

de corrosin externa, como gases industria

les, humedad, agua salada, condiciones climticas o condiciones

de subsuelo. En el caso de tubera hidrulica, lquidos corrosivos

de los sistemas de desage.

R es is te nc ia a l a e le ct r lis is Graciasa esta propiedad se pueden utili

zar tuberas y accesorios PVCbajo tierra, sumergidos y en presen

cia o contacto con metales.

Pa r e d es l is a s Sereducen las prdidas de energa debidas a la fric

cin, dndole al material una vida t ms larga y eficiente.

Re s is t en c ia m e c n ic a Debido al material de fabricacin PVC,poli

cloruro de vinilo, y CPVC,policloruro de vinilo dorado), pueden

soportar presiones considerablemente altas.

P eso

Comparada conlas tuberasmetlicaso lasde asbesto-cemento,

la tubera PVC es mucho ms liviana y manejable, facilitando las

labores de instalacin y almacenamiento.

R ig idez Por su rigidez, no es necesario colocar muchos soportes

para evitar movimientos longitudinales en largas conexiones de

este tipo de tubera o accesorios.

Inodoro, insaboro y no txico.

No combustible.

A gua c alien te Seevitan las prdidas de calor al transportar el agua

caliente, dndole eficiencia al sistema CPVC).

Lafabricacinde la tubera deagua fra estregida por lanorma NTC-

382de 1970,

y

de losaccesoriospor la norma NTC-1339.La tubera de

agua caliente se fabrica de acuerdo conla norma ASTMD2846-82.En

PVC CPVC CLORURO DE POLIVINILO CLORURO DE

POLlVINILO CLORADO

DiSEOS HOf lUlIC OS S NIT R IOSy DE G S

EN

EOlf IC C ONlS


25/124

Figura 2 28 Partesde una vlvula decheque

escripcin

Cuerpo

2 Tapa

3 Pistn

4. Asiento

5. Junta

6 T om i ll o o b ir lo 7 t ue rc a

7 Placa de identificacin

Retencin

Los materiales ms utilizados en su fabricacin son el acero forjado,

bronce, hierro fundido y latn. Para los dimetros pequeos dime-

tro

1pulgada , se acostumbra usar el PVC Nominalmente se iden-

tfcan por eldimetro del tubo en elque se van a instalar.

En instalaciones hidrulicas de edificaciones, es comn hallar estas

vlvulas despus del medidor en la conexindomiciliaria, en el tan-

que dereserva para que ste entreautomticamente en serviciocuan-

do no hay alimentacin directa de la red municipal, en la tubera de

succin vlvula de retencin

y

en la tubera de descarga vlvula de

h k

o cheque del sistema de bombeo, que alimenta un equipo

hidroneumtico o un tanque elevado.

Parasu instalacin se debe tener en cuenta elsentido de la flecha que

seencuentra en elcuerpo de lavlvula, de tal manera que elflujo

la

flecha coincidan.

Figura 2 2A Vlvulas de chequeo retencin

37

ATERIALES y ACCESORIOS UTILIZADOS ENLA CONSTRUCCiN DE INSTALACIONES HIDRULICAS

2 4 Vlvulas de cheque o retencin

Este tipo de vlvula figura 2.2A se emplea para evitar el retorno del

agua por una tubera, es decir,sloel flujo es posible en un solosenti-

do. Estcompuesta por una clapeta fijaa un eje horizontal o vertical

figura2.2B quese abre alpaso del fluido

y

en casode que ste quiera

devolverse seproduce su cierrecontra un asiento,cerrando totalmente

la tubera.

Las principales vlvulas utilizadas en lasinstalaciones hidrulicas de

edificaciones son:

2 4 1Tipos de vlvulas

, Son accesorios empleados para controlar,proteger y aislar parte o la

totalidad de la red y los aparatos sanitarios o batera de aparatos sani-

tarios. Estosaccesoriosson dispositivosmecnicos quese pueden ope-

rar manual o automticamente.

4

VLVULAS

Esmuy comn su uso en instalaciones para agua calientedebido a la

mayor presencia de agentes oxidantes en el agua caliente y a sus pro-

piedades como buen conductor de calor.

Hoy en da es comn encontrarla en las instalaciones de agua caliente

para edificacionesen las cuales los tramos son muy largos y donde es

muy importante que el transporte de agua caliente se haga con la ma-

yoreficienciay conla menor prdida de temperatura posibles,comoen

el casode hospitales. Su costopuede resultar elevado.

Su uso ha venido disminuyendo debido a la aparicin del CPVC,que

resulta ms econmico.No se pueden desconocer sus grandes venta-

jas para instalarlo, como su suavidad doblado, al igual que subuena

resistencia a la corrosin.

3 COBRE

DISEOS HIORULICOS SANITARIOS y Oc GAS EN EDIFICACIONES

6

:::.~ .


26/124

Lashay de dos tipos: las de resorte figuras2.4Ay2.4B,se utilizan en

las instalaciones hidrulicas, son sensibles a la presin dejan escapar

el fluido por un orificio,hasta cuando la red alcanza la presin fijada

para llegar de nuevo a la presin de seguridad. Las de tapn fusible

son comunes en equipos de refrigeracin y son sensibles a la tempe-

ratura. En stas el tapn es expulsado cuando el fluido alcanza la tem-

peratura lmite de calibracin.

Seusa principalmente en la salida de agua caliente de los calentado-

res elctricos.

2 4 3 Vlvula de seguridad

alivio

Estetipo de vlvula se acciona para dejarescapar un volumen deagua

con el cual es posible reducir los excesos de presin que se puedan

presentar en una instalacin hidrulica. Liberado el exceso de pre-

sin, se cierra de manera automtica.

Estas variaciones de presin pueden ocurrir por:

Encendido y apagado de los aparatos hidroneumtcos.

Presin en las redes del acueducto.

Uso simultneo de varios aparatos

Diferencia de niveles en edificaciones de gran altura.

Las vlvulas reguladoras de presin se operan automticamente, re-

gulando el caudal de salida para la presin preestablecida.

Su principio de funcionamiento se basa en un juego de fuerzas y de

palancas en que la alta presin a la entrada de la vlvula acta sobre

un disco y la baja presin de salida acta sobre otro disco de mayor

rea, los cuales estn conectados pormedio de una palanca; luego las

fuerzas sobre el disco de salida a travs de la palanca tratarn de ce-

rrar el disco en la entrada, lo que permitir calibrar vlvula median-

te un clculo adecuado de reas de los discos

de las longitudes de

los brazos de la palanca.

Existenvarios tipos de vlvulasreductoras

y

reguladoras, pero lasms

comunes son de mbolo, diafragma, resorte y de diafragma con con-

trapeso tubo balanceado.

39ATERIALES ACCESORIOS UTILIZADOS EN LA CONSTRUCCiN DE INSTALACIONES HIDRULICAS.

Figura 2.3 Partes de una vlvu a reductora de presin.

n

Resorte de

regulacin

_--- Volante

24 2 Vlvulas reductoras

reguladoras de presin

La diferencia entre estos dos tipos de vlvulas es que las primeras

figura 2.3 reducen a lasalida de las mismas la presin en un cierto

valor prdidas de energa producidas por la vlvula constante , mien-

tras que las segundas fijan el valor de la presin a la salida, indepen-

dientemente del valor dela presin a su entrada prdidas de energa

producidas por la vlvula variable.Obviamente la presin de entrada

debe ser siempre mayor que la de salida .

Estas vlvulas se instalan antes del medidor, en la acometida, cuando

lapresin de la red municipal es muy alta, y se calibran de tal manera

que se obtenga siempre la presin deseada a la salida. Sirven para

controlar las variaciones y el exceso de presin en el tramo aguas

abajo de la red en la cual est instalada, con el fin de prevenir daos

en sta y en los aparatos sanitarios que alimenta. Tambin es fre-

cuente instalar estos dispositivos en los pisos bajos de un edificio

alimentado con equipo hidroneumtico, debido a las altas presiones

en estos puntos.

DISEOS HIDRULICOS SANITARIOS D EGAS EN EDIFICACIONES


27/124

24 5 Vlvula de globo

Esta vlvula figura 2.6),usada para propsitos de regulacin de cau-

dales, est diseada para abrir

y

cerrar rpida

y

eficientemente. Se

puede operar por largos perodos con un mnimo de mantenimiento.

Figura 2.59 Dimensiones de una vlvula de paso.

e

15

49

95

36 4

~l

2

55

95

45

30

1

25 65 115

50

30

1Y o

32

57

25

r

76,5

2

Figura 2.SA Vlvulasde paso.

Est compuesta por el cuerpo figura 2.56), generalmente de latn,

una bola de latn con bao en cromo plateado endurecido perforada

con un orificio

un vstago de latn con manija de aluminio plastifi-

cada

y

barnizada; se puede cambiar l amanija por una mariposa para

efectuar el cierre y la apertura, pero esto es opcional.

Puede instalarse debajo del lavamanos, tanques de inodoros, calenta-

dores de agua, lavaderos, etc.

Conocida comercialmente como vlvula del tipo de paso recto o de

paso completo, es comn encontrarla en el rango de 1/2 hasta 2: de

dimetro.

41

ATERIALES

ACCESORIOS UTILIZADOS EN LAC ONSTRUCCiN DE INSTAlJ\CiONES HIDRUllCAS ...

2 4 4 Vlvula depaso

Esta vlvula figura 2..5A)se recomienda para todas aquellas aplica-

ciones en las cuales se requieren una prdida de carga mnima

un

corte rpido del flujo. Su uso es adecuado en instalaciones hidruli-

cas, neumticas y de calentamiento, para manejo y control del agua,

vapor

otros fluidos.

Figura 2.4B Partes deunavlvula de seguridad o alivio.

Resorle

Figura 2.4A Vlvu la de seguridad o alivio.

Dls::os

HIDRULICOS SANITARIOS

y

O GAS EN EDIFICACIONES


28/124

Sufuncin es contabilizar el volumen de agua consumido en un pe

rodo de tiempo, es decir, el t iempo transcurrido entre dos lecturas.

Se pueden instalar dentro o fuera de la edificacin; hoy en da es co

mn encontrarlos fuera de la edificacin, en los andenes o en los co

rredores ll o de la entrada principal de cada apartamento u ofici

na, o en un sitio accesible y fcilde apreciar en los stanos, para el

caso de centros comercialeso grandes edificaciones.

El agua que les llega es suministrada por la red municipal a travs de .

la conexin domiciliaria. Sufuncionamiento y mantenimiento son res

ponsabilidad de la empresa encargada. Por ejemplo, si llega~~a ~~u

rrir un dao despus del medidor, en la red interna de la edificacin,

es responsabilidad del dueo y no de la empresa encargada.

Por lo regular estn ubicados dentro de una cajapequea de concreto

ometlica para su proteccin, con ciertas dimensiones para su coloca-

5

M I OR S

Estas vlvulas pueden instalarse en cualquier posicin, horizontal o

vertical, en direccin ascendente o descendente.

FIgura 2 7 Vlvulade compuerta

43

ATERIALES ACCESORIOS UTILlZAOOS EN lA CONSTRUCCiN OE INSTALACIONES HIDRULICAS

24 6 Vlvula de compuerta

Estavlvula figura 2.7),usada por lo generalen la posicin totalmen

te abierta o totalmente cerrada, permite el flujo lleno sin restricciones,

con mnimas prdidas de energa; adems, no permite fugas o esca

pes cuando est totalmente cerrada.

Comnmente se llaman registros

comercialmente se encuentran en

dimetros desde 4 hasta 4

Figura 2 6 Vlvula de globo

Comercialmente se les encuentra convenientes para transportar agua,

vapor, petrleo, aire

y

gases.

Sus dametros dependen del dimetro del tubo en el que se van a

instalar. Losdimetros en que se pueden encontrar estas vlvulas van

desde 1/4de pulgada hasta 4 pulgadas

sus dimensiones varan, de

pendiendo de la referenciay de sus fabricantes; su peso oscila entre

0,2y 15kg, dependiendo del tipo y del fabricante.

Lasvlvulas de globo estn disponibles comercialmente con discos de

metal y discos renovables no metlicos.

Los discos de metal se ajustan mejor para las altas temperaturas; los

discos no metlicos, en su composicin, tienen la ventaja de ser de un

material mssuave,

y

de este modo puedan compensar cualquier des

igualdad ensu asiento, que puede originarse a travs del desgaste o

dao.

DISENOS HIOAUlICOS SANITARIOS DE GAS EN EOIFICACIONES

42


29/124


30/124

Su funcionamiento consiste en que el agua, al entrar a la cmara de

medida, desplaza un gran disco provisto de un vstago cada vez que

se llena un volumen unitario previamente determinado; al igual que

en los anteriores, por medio de un mecanismo de relojera de preci-

sin registrar el nmero de veces que pase el volumen unitario para

Figura 2.11 Medidor de volumen catlogo Coltavira medidores).

5 Medidores de volumen

Figura 2.10 Contador de agua de chorr o mltiple catlogo Coltavira medidores).

25 4

7 2

7 2

15 2

3 5

3 5

Calibre mm):

Caudal mximo m

/h):

Caudal mnimo m /h):

Datos de acuerdo con Coltavira:

47

ATERIALES ACCESORIOS UTILIZADOS EN LA CONSTR UC CiN D E INSTALACIONES H,DRULICAS...

Su cuerpo est fabricado en fundicin de latn, tambin segn la nor-

ma DIN 1709;cmara de inyeccin fabricada en material plstico tc-

nico, transmisin magntica y relojera de precisin, totalizador seco

cerrado al vaco con lectura mixta por agujas tambores numerados,

tapa opaca antichoque. regulacin exterior por tornillo, y puede lle-

var acoplada una vlvula antirretorno enla boquilla de salida. Para su

instalacin se recomienda colocar el plano de la esfera en posicin

horizontal

y

orientada hada arriba.

Las normas para su uso y mantenimiento son dadas por el fabricante

Coltavira

y

se recomienda la revisin peridica de los contadores.

r c teristics

25 2 Contadores de agua de chorro mltiple

Su principio de funcionamiento est basado enlapenetracin del agua

a la cmara de medida a travs de sus mltiples orificios,producin-

dose el movimiento de la turbina por empuje de los chorros; este

movimiento se transmite mediante un tren de imanes al totalizador

en el cual se realiza la lectura. Las aplicaciones ms habituales son el

control del consumo divisionario de agua en calibres 15 20 mm, as

or o el consumo general en viviendas multifamiliares y bloques de

apartamentos en calibres de 25,30Y40 mm.

Figura 2.9 Contado r para agua chorro nico mecnico

catlogo Coltavira medidores).

DISEOS H ID RULICOS, SANITARIOS

DE GAS EN EOIFICACIONES

6


31/124

Hidrulica de los sistemas

a

presin superficie libre en

el diseo de las instalaciones

hidrulicas y sanitarias

3

PTULO

Los contadores combinados estn formados por la unin de los de

volumen y los de velocidad. Tienen las ventajas de los anteriores.

Nota: En el captulo 3 se presentan en detalle las ecuaciones para eva

luar las prdidas de energa en los medidores de volumen y veloci

dad, de acuerdo con el dimetro de la tubera

y

el caudal de diseo

del sistema.

53 Medidores combinados

La diferencia entre uno y otro sistemas .est en la mayor precisin de

los de volumen respecto a los de velocidad yen contrapartida, una

mayor resistencia mecnica de los de velocidad sobre los de volumen.

Datos tcnicos:

Tamao: 15 mm-l/2 15 mmlf2 20 mm-3/4 25 mm-t

Caudal mximo m

/tl:

5

7

Prdida de carga bar : 1

Presin d e trabajo bar : 10

10 10 10

Consta de un cuerpo de diseo cnico, un totalizador mecnico tipo

contador ubicado en la ventana del cuerpo, y en la direccin del flujo

un pistn ranurado que, junto con las paredes estacionarias, crea un

pequeo flujo, el cual hace que las partculas en suspensin salgan y

reduzcan el riesgo de que se pare el medidor por taponamiento; una

cmara de medicin, una vlvula antrretorno cuerpo sellado del ani

llo

y

un filtro para detener partculas en suspensin

y

prevenir daos

a la cmara de trabajo y al pistn.

r c terstics

as realizar la lectura de unidades de volumen. Son los ms emplea

dos en instalaciones corrientes.

ise os HI DR U lIC O S S NIT R IO S y O ~ G S E N E D I FI C C IO NE S


32/124


33/124

Tal

corn o

se presenta en la figura 3.1del planteamiento de la ecuacin

de energa, se tiene que:

P

P 2

_ V- _ 2. z

Z 1

+ - +

l -- - Z 2

+ -

r (1. 2 -- ordidas ,

2g Y 2g

r

Donde:

ETl energa total disponible en el punto inicial.

u = energa total disponible en el punto final,

Eordid.,

=

sumatoria de las prdidas de energa producidas por frie

cn y

localzadas entre los puntos inicial

y

final del planteamiento de

la ecuacin de energa.

Donde z es la altura de la partcula medida con respecto a un nivelde

referencia arbitrario, lfll2g se denomina su altura de velocidad

y

P/y

es el valor de la presin.

Del planteamiento de la ecuacin de energa para un tubo de corrien

te de fluido real incompresible que se mueve entre dos puntos de un

sistema se obtiene, teniendo en cuenta que se desarrollan prdidas de

energa, que:

v

l

Z - -

cte

2g y

Esta ecuacin est expresada en unidades de longitud (m).

Por otra parte, de acuerdo con la ecuacin de Bernoulli se establece

que esta energa total en un punto es constante para un flujo perma

nente, es decir:

En hidrulica, la energa total de un fluido incompresible en movi

miento puede representarse por la suma de las energas potencial,

cintica

y

de presin,

y

se puede expresar de acuerdo con la siguiente

ecuacin:


3.2 HIDRULICA BSICA DE LOS SISTEMAS A PRESiN TIL EN EL

DISEO DE LAS INSTALACIONESHIDRULICAS y SANITARIAS

53IDRULICA DE l OS SISTEMAS A PRESiN ( A SUPERFiCiE LIBRE ..

Propiedad

Smbolo

Agua Aire

Densidad (Kg/m3

p 999,1 2,39

Peso especfico (N/m)

9798,0 23,44

Viscosidad absoluta (N5/m2)

l

1,14E-03 2,00E05

Viscosidad cinemtica (m /s)

v

1,14E-06 1,50E-05

1.Para el agua a 5 C.

Tabla 3.1

Propiedades de los fluidos utilizados en.instalaciones hidrulicas y sanitarias

a 15C (agua y aire)

3.1.2.6 Viscosidad cinemtica (v)

Es la viscosidad absoluta dividida entre la densidad, con el fin de ob

tener unidades de longitud al cuadrado sobre tiempo.

fI2 ] o [~]

e LT

Es una propiedad del fluido

y

expresa la resistencia al corte ofrecida

por el fluido cuando se mueve. Las unidades de la viscosidad absolu

ta son de fuerza por tiempo sobre longitud al cuadrado o de masa

sobre longitud por tiempo.

3.1.2.5 Viscosidad absoluta Il

[ ~ J

Es una fuerza por unidad de rea.

3.1.2.4 Presin P

Relacinexistente entre el peso de un fluido y el peso de un volumen

igual de agua. Es un parmetro adimensonal,

3.1.2.3 Densidad relativa 5

DISEOS HIDRULICOS, SANITARIOS y D EGAS ENEOIFICACIONES

52


34/124


35/124

h :: 0,1622 (NR

-0,189) .

: V

2

f D g

L V

2

hf=f__

D 2g

La

expresin anterior tiene la ventaja de que se puede incorporar a la

ecuacin de Darcy-Weisbach y permite obtener una expresin directa

para el clculo de las prdidas de energa debidas a la friccin. Corno

se trata de instalaciones hidrulicas

se

puede tornar

v =

1,141E-06 m

corno valor de la viscosidad cinemtica para una temperatura media

de

15 C ,

con lo cual:

vlido en el rango de

4. 000

Re

10 7,

expresin que puede usarse, tal

como se mencion previamente, en el caso de una tubera lisa corno la

de PVc.

f

= 0,162 2

(NR

-0.189 )

La ecuacin anterior sigue teniendo el problema de no dar una solu

cin directa para el valor de

Sin embargo, el autor ha realizado un

ajuste y ha obtenido una ecuacin explcita (frmula Rodrguez Daz)

mediante un ajuste a una ecuacin potencial

R = = 0 ,99 7) ,

quedando

expresado el coeficiente de friccin de

la

siguiente manera:

1 ( 2,51

J

=21g

J Re Jf

Para propsitos de diseo de instalaciones hidrulicas en edificacio

nes es prcticamente imposible utilizar flujos laminares (NR

4.000 ),

que son los que se trabajan en este

tipo

de diseos hidrulicos. Esta ecuacin tiene el inconveniente de que

para calcular

es necesario desarrollar un pequeo proceso iterativo,

el ~ual no pre~enta ninguna dificultad teniendo en cuenta la disponi

bilidad y facilidad de los equipos de clculo para este tipo de trabajo.

En el anexo 2 se presenta el diagrama de Moody, con el cual es posible

calcular el valor de

1

E

2,51 )

J = = 2 .Iog 3 71D +

Re .

.J I

~?rminos prcticos, para el clculo de

se utiliza ampliamente la

frmula de Colebrook-White:

Tipo de

TIpode

Frmula

Autor

tubera flujo

Tubos lisos

f = 64

o rugosos

Zona laminar Polseuille

Re

Tubos lisos, Zona de transicin

_ _ = LOG Y o ~ ~

o rugosos o turbulenta

37 1 . Re

ColebrookWhite

Tubos lisos Zona de transicin

PVC o turbulenta

f =O 1 6 22 N R < l lS 9

Rodrguez Oiaz

Tabla 3.2

Frmulas para calcular el coeficiente de friccin

El coeficiente de rozamiento es variable y depende de la zeomettfa

de la tubera, el nmero de Reynolds y la rugosidad absoluta de la

misma. Existen muchas frmulas para el clculo de este factor, algu

nas de las cuales son:

Donde:

son las prdidas por friccin (m),

es el coeficiente de friccin del

tramo (adimensional), L es la longitud del tramo (m), D el dimetro

efectivo de la tubera (m), la velocidad media (m/s)

y

la aceleracin

de la gravedad 9 ,80 6 m/s ).

OISENOS HIDRULICOS, SANITARIOS

y

DE GAS EN EDIFICACIONES

56


36/124

Donde:

Qd= caudal de diseo lis).

Qn= caudal nominal lis).

=

m ea

J

prdida de carga m.c.a.).

donde

h in

es laprdida de carga en

m.e,

a.,

Q

es caudal en

l.p.m,

y Des

el dimetro nominal en pulgadas. Para mayor precisin se recomien

da emplear lasgrficas suministradas por los fabricantes.

Otra manera simple de calcular la prdida de carga en los medidores

es en funcin de la relacin entre el caudal nominal, el cual se define

como el caudal en flujo uniforme con una mxima prdida de carga

de 10m.c.a., y el caudal de diseo. La prdida de energa queda ex

presada de la siguiente manera:

Para el caso de los medidores de disco se puede utilizar la siguiente

expresin/ tomada de la informacin general suministrada por los fa

bricantes:

. V2

h K

2g

3.2.2.2. 1

Prdida de carga en medidores

La prdida de carga en un medidor depende del tpo de medidor

-volumtrico de disco) o de velocidad-, razn por la cual los fabri

cantes de estos aparatos deben suministrar los catlogos pertinentes

contal informacin. La prdida en el medidor se considera una prdi

da localizada

y

como tal, puede expresarse de la siguiente manera:

59

IDRUI.ICA DE LOS SISTEMAS A PRESiN y A SUPERFICie LiaRE ...

3

rdids loc les

por ccesorios

Es la prdida de e:,erg~/,diferentede laprdida por friccin, produci

da en una pe~uena regin cercana al sitiodonde se presenta cambio

en la geometra del conducto o cambio en la direccin del flujo,quese

trad~ce en u~a alteracin de las condiciones de flujo. Las prdidas

localizadas mas comunes en el diseo de instalaciones son:

Prdidas por ampliacin de seccin.

o Prdidas por cambio de direccin.

Prdidas por reduccin de seccin.

Prdidas por entrada o por salida.

Prdidas por vlvulas o sistemas de control.

Prdidas por bifurcacin.

Prdidas por dispositivos de control de flujo medidor).

Estasprdidas de energa en general se expresan como un coeficiente

multiplicado por la altura de velocidad. En la tabla 3.3Ase presentan

valores caractersticospara estos coeficientes de prdida.

h V1,81 y019

S f =:

_ _ _ _

0,0083~

L D1,19

V

I,8

1 6 27 /75 S f D

1,19

V 58 6 S f 0,552 . DO,657

Donde:

V velocidad media del flujo

mis .

v :::::viscosidad cinemtica del fluido segn su temperatura m

2

/s .

D dimetro de la tubera m).

g aceleracin de la gravedad ee

98 6

mls

La frmula Rodrguez Daz puede transformarse y utilizarse de dife

rentes maneras/ segn la variable que se desee calcular.

Si h l pendiente de la lnea de energa, se obtiene que:

V

I,811 VO,189

h = 0/0811 .L frmula Rodrguez Daz

118 9g

DISEOS HIORUUCOS SANITARIOS y DE GAS EN EDIACACIONES

8


37/124

Medidores de volumen disco

Para el casode este tipo de medidores, los ajustes realizados por el

autor permiten plantear la siguiente expresin para calcular la prdi-

da de energa localizada:

Donde:

V velocidad (mis),

D

=

dimetro del medidor (pulg).

hm prdidas de carga (m.c.a.).

En la figura 3.2 se presenta la solucin grfica de la ecuacin.

056 6

V1.8357

hm DO 1394

Donde:

hm = prdidas de carga (m.c.a.).

Q caudal (lps),

D

=

dimetro de la tubera de alimentacin (pulg).

La prdida de energa expresada en trminos de la velocidad es:

Medidores de velocidad

Para las prdidas de carga en los medidores de velocidad el autor ob-

tuvo la siguiente expresin, en funcin del dimetro

y

del caudal del

sistema:

encontrar ecuaciones de prdidas de carga en medidores de volumen

y

de velocidad, en funcin del dimetro

y

el caudal de diseo del sis-

tema. Los resultados obtenidos son los que se muestran en la figura

3.2A.

61

IDRULICA OE L OS SISTEMAS A PRESiN y A SUPERFICIE L IBRE ...

Igualmente, las prdidas de energa son funcin del dimetro que ali-

menta almeclidor

y

se recomienda que stas no superen los 10m.c.a.,

en cuyo caso es necesario seleccionar el medidor con un dimetro

mayor.

La recopilacin de diferentes cartas que evalan prdidas de energa

en medidores permiti autor realizar una correlacin mltiple para

Dimetro Caudal mximo

Caudal mximo

entrada recomendable recomendable

mm

m /h

Ips

15 3 0,833331

20

5 1,388885

30 10

2,77777

40 20 5,55554

50 30 8,33331

Si se desea calcular con ms precisin las prdidas de energa en

P edidores de velocidad o de volumen, de acuerdo con la informacin

de los fabricantes, esnecesario tener en cuenta que los caudales mxi-

mos que pueden medir los contadores dependen del dimetro de la

tubera de alimentacin del mismo, Como regla general, se recomien-

dan los siguientes valores:

Figura 3.2 Prdida de carga de unmedidor,

1 1 1 1

Caudal de diseo (1 /5)

--O=Z

--0=3

::;

0=1

i

_. _ . o =

y

---0=


38/124

Donde LYD son constantes para una tubera y f es adimensional, las

prdidas sern iguales a una constante por el producto de la altura

de velocidad v 2 g K esun coeficiente propio de cada accesorio, como

ya se haba mencionado, y es adimensional.

L

v

hf=-

D 2g

Como ya se ha mencionado, la prdida de carga a lo largo de una

tubera se puede determinar por la frmula de Darcy-Weisbach:

Consiste en expresar las prdidas locales en funcin de una longitud

de tubo equivalente (L e) de igual dimetro para cadauno de los acce

sorios del sistema,es decir, se busca que se produzca la misma prdi

da entre el accesorio en cuestin

y

el tramo recto de cierta longitud

y

del mismo dimetro.

3 3

ongitud equiv lente

Donde:

V velocidad mis).

D = = dimetro del medidor pulg).

hon = prdidas de carga m.c.a.).

h = = 0,5318 Vl,9959

m

DO,254

Donde:

Q

caudal lps).

D dimetro del medidor pulg).

hm prdidas de carga m.c.a.).

HIDRULICA DE LOS Sisre:MAS A PRESiNy A SUPERFICiE LiaRe.

A

c:

III

o

C

o

~

ij

C

1

J u

7

; E

.

DO

DO

. .

. .

.. .

Figura 3.2A Prdidas de energa en medidores. Resultadosobtenidos.

Prdidas de carga en metros m.e.a.

1 - - : - - . .. . , 1

n m i 1 t r - - - . . . . . ~

,

e,7

. . . . . . . .~

; ; . : . . . . . . .

~ M

. . . . . .

c;

III

E

::l

O

:>

n

~

. . .

. . . . .

~

~ . J ~

. . . . r - - . . .


39/124


A diferencia del flujo en conductos a presin, la ecuacin de energa

para una seccin determinada de un canal est representada por la

suma de las alturas de elevacin del fondo del canal con respecto a un

nivel de referencia z, de velocidad

1f 2 2 g

y la profundidad de lalmina

de agua en dicha seccin del canal esdecir:

Su principal caracterstica es que la superficie libre debe estar someti

da a la presin atmosfrica de manera directa.

Se pueden encontrar diversos tipos de canales abiertos, tales como

trapezoidal, circular,rectangular, triangular, etc. Para el caso del dise

o de las instalaciones hidrulicas y sanitarias, se utilizarn los de tipo

circular

y

rectangular.

HIDRULICA BSICA DE LOS SISTEMAS

SUPERFICIE

LIBRE

TIL EN EL DISEO DE LAS iNSTALACIONESHIDRULICAS

Y

SANITARIAS

Lo que quiere decir que L e es directamente proporcional a

y

a D, e

inversamente proporcional al coeficiente de rozamiento f

Esfundamental tomar en cuenta estas prdidas en tramos de tuberas

cortos y en especial cuando se tienen accesorios;en nuestro caso, para

las instalaciones hidrulicas en edificaciones, son muy importantes.

En el anexo 3 se dan los valores correspondientes a longitudes equi

valentes, dependiendo del accesorio. Esta tabla sirve para hallar la

prdida de cada accesorio codos, tees, vlvulas,etc. , sin necesidad

de aplicar Kv 2g obteniendo este valor en metros de longitud equi-

valente.

D

Le -

f

Las prdidas locales se pueden expresar en funcin de una longitud

rectilnea de tubera. Al despejar L e se obtiene:

hf f Le v K v

D 2g 2g

65

HIDRULICA DE lOS SISTEMAS' PRESiN

y

A SUPERFICIE LIBRE .

Tablas 3.38.1 Y 3 .38.2

Contraccin brusca

Ensanchamiento gradual ;araun nsulo de:

dl/d2

4 10

15 20

30 50

60

1,2

0,08

0,02 0,04

0,09 0,16

0,25 0,35

0,37

1,4 0,17 0,03

0.06

0,12

0,23 0,36 0,50 0,53

1,6 0.26 0,03 0,07 0,14 0,26 0,42 0,57 0,61

1,8 0,34 0,04 0,07 0,15 0,28

0,44

0,61 0,65

2,0 0,37 0,04 0,07

0,16 0,29 0,46 0,63 0,68

2,5 0,41 0,04 0,08 0,16

0,30 0,48 0,65 0,70

3,0 0,43 0,04 0,08 0,16 0,31 0,48 0,66 0,71

4,0 0,45 0.04 0,08 0,16 0,31 0,49 0,67

0,72

5,0

0,46

0,04 0,08

0,16

0,31

0,50 0,67

0,72

~

~

'de compuerta (abierta) aprox. 0,25

'de cierre rpido K aprox,

7,7

'de check aprox. - 2,5

9. VLVULAS

~

L.J

1,5


40/124

3 3 2 3 Flujo gradualmente variado

Esun flujo permanente en donde la profundidad de la lmina de agua

vara de manera gradual a lo largo de la longi tud del canal, En el flujo

permanente, para cada seccin, las caractersticas hidrulicas del flujo

permanecen c

disenos hidraulicos sanitarios y de gas en edificaciones - hector alonso rodriguez.pdf

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