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ESCUELA PROFESIONAL TÈCNICO EN EDIFICACIONES

“INSTALACIONES SANITARIAS SISTEMA DIRECTO E INDIRECTO DE AGUA FRIA Y CALIENTE”

TESIS PARA OBTENER EL TÌTULO DE TÈCNICO EN EDIFICACIONES

AUTOR:

GUTIERREZ GARCÌA, JHOMAR GONZALO

LÌNEA DE INVESTIGACIÒN:

INSTALACIONES SANITARIAS

CHICLAYO-PERÙ 2017

SISTEMA DIRECTO E INDIRECTO DE AGUA FRIA Y CALIENTE

1

JURADO CALIFICADOR

----------------------------------------------------JURADO 1 Ing. Silva Romero Cecilia

--------------------------------------------------JURADO 2 Tec. Limo Seclèn Manuel

--------------------------------------------------JURADO 3 Ing. Medrano Lizarzaburu Iván


2

DEDICATORIA

A DIOS: Por acompañarme e iluminarme a lo largo de mi formación académica y por brindarme sabiduría y salud para lograr mis objetivos.

A MIS PADRES Y HERMANA : Por su amor, apoyo y confianza que han depositado en mí, por ser mi motivación motivación y guiar mis pasos en todo momento.

A MI COMPAÑÌA DE BOMBEROS SALVARORA CHICLLAYO Nª 27: Por enseñarme lo que es el altruismo, el desinterés y ayuda al prójimo.


3

AGRADECIMIENTO

Este proyecto es el resultado del gran esfuerzo que realizaron las personas e Instituciones involucradas, que han colaborado de una o de otra manera en el desarrollo de esta Tesis. Agradezco en primer lugar a SENCICO, por formarme integralmente a lo largo del desarrollo académico de mi carrera, a los docentes que con su experiencia profesional y laboral han contribuido al fortalecimiento de mis competencias como técnico en edificaciones y a mi familia por motivarme a seguir y no rendirme ante los diversos obstáculos que se me presentaron durante este periodo.


4

PRESENTACIÒN

Señores miembros del jurado, presento ante ustedes la tesis titulada “Instalaciones sanitarias sistema directo e indirecto de agua fría y caliente”, con la finalidad de dar cumplimiento del

Reglamento de Grados y Títulos de SENCICO, para obtener el Título de Técnico en Edificaciones.

Esperando cumplir con los requisitos de aprobación.

El autor


5

ÌNDICE

JURADO CALIFICADOR __________________________________________________ DEDICATORIA _________________________________________________________ AGRADECIMIENTO _____________________________________________________ PRESENTACIÒN________________________________________________________ ÌNDICE _______________________________________________________________ I. INTRODUCCIÓN____________________________________________________ 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5.

II.

2 3 4 5 6 7

Objetivos: ___________________________________________________________ 7 Alcances ____________________________________________________________ 7 Características _______________________________________________________ 8 Justificación _________________________________________________________ 9 Revisión Literaria _____________________________________________________ 9

CÁLCULOS: _______________________________________________________ 11 2.1. Diseño de Tuberías para agua fría. ______________________________________ 11 Calculo de dotaciones ______________________________________________________ 11 2.2. Calculo del volumen del tanque cisterna (TC) y del tanque elevado (TE) ________ 12 Dimensiones del tanque CISTERNA (TC): _______________________________________ 12 Dimensiones del tanque elevado (TE): _________________________________________ 13 Diámetro de la tubería de rebose: ____________________________________________ 13 2.3. Cálculos de los diámetros de la tubería de impulsión, succión y alimentador de cisterna: _________________________________________________________________ 14 Tubería de impulsión _______________________________________________________ 14 2.4. Tubería de succión ___________________________________________________ 15 Alimentador de cisterna ____________________________________________________ 15 Gasto de Bombeo: _________________________________________________________ 15 Diámetro Económico: ______________________________________________________ 16 2.5. Cálculo de las redes de agua fría ________________________________________ 17 Calculo de alimentadores de agua en un sistema indirecto. ________________________ 17 Punto más desfavorable ___________________________________________________________ 18 Calculo alimentador general (tramo a-b) ______________________________________________ 18

2.6. CALCULO DE LA BOMBA (Agua Fría): ____________________________________ 38 2.7. CALCULO DE EQUIPO DE AGUA CALIENTE: ________________________________ 40 Calculo de tanque de almacenamiento: ________________________________________ 41 Calculo de tanque de equipo de almacenamiento: _______________________________ 41

III. CONCLUSIONES _________________________________________________ 53 IV. RECOMENDACIONES. ____________________________________________ 54 V. REFERENCIAS _____________________________________________________ 55


6

I.

INTRODUCCIÓN El abastecimiento de agua en el interior de una edific ación es de suma importancia, ya que el agua es un elemento vital para la supervivencia de los seres humanos; es por ello que, a través de la observación de la necesidad de contar con un sistema de agua, se presenta el curso de instalaciones sanitarias, que está or ientado al diseño de esta distribución.

En esta primera parte del presente informe solo nos ocuparemos en forma detallada acerca del diseño adecuado de tuberías y distribución de agua, tanto fría como caliente, sistema contra incendios y riego de jardines, de una edificación de cuatro pisos.

Esta investigación resulta esencial para la formación de nuestra carrera técnico profesional, por eso es importante conocer los procedimientos de cálculo, planeamiento, funcionalidad, ejecución, dirección, etc. de agua fría, agua caliente.

1.1.

Objetivos: 

Determinar el tipo de sistema que se utilizará en la edificación.



Diseñar la distribución de las tuberías tanto de agua fría, agua caliente.



Determinar los diámetros más convenientes para cada tramo de tubería



Determinar la capacidad tanto de tanque elevado, tanque cisterna; así como también, los diámetros de las tuberías de aducción, succión e impulsión y la respectiva potencia de la bomba.

1.2.

Alcances La edificación diseñada consta de cinco niveles, las cuales en el primer piso tenemos salón multiusos y cuarto multiusos, con sus respectivos baños públicos tanto para hombres como para mujeres; en el segundo, tercer y cuarto piso consta con 9 cuartos respectivamente con baños completos dentro de cada cuarto; en el quinto piso, la azotea cuenta con una lavandería, un cuarto de servicio, un baño y la instalación del tanque elevado.


7

En el primer nivel, existen cuatro oficinas independientes con sus propios servicios higiénicos, los cuales serán abastecidos con un sistema directo de agua, es decir directamente del medidor, además se diseñará el sistema de recirculación del agua caliente a través de termas. La demanda de agua para los ambientes de este primer nivel grande se logra abastecer directamente con la presión adecuada como veremos más adelante. El segundo, tercer y cuarto nivel cuenta con 9 habitaciones simples y servicios higiénicos con un adecuado número de aparatos sanitarios, tal como lo estipula el reglamento, los cuales están abastecidos por un sistema indirecto, además se diseñará el sistema de recirculación del agua caliente a través de termas. En la Azotea tenemos ubicada un cuarto de servicio y lavandería, primordialmente se la ha diseñado para la ubicación del tanque elevado para el suministro de agua con una adecuada presión.

1.3.

Características El presente trabajo consiste en realizar el abastecimiento y distribución de agua en un edificio de cinco niveles, con azotea (que incluye una lavandería). La edificación está ubicada en la esquina de una vía, l as cuales sus dimensiones son: 9. m de ancho por 29.70m de largo teniendo un área total de 267.3 m La distribución de habitaciones por nivel es como sigue:

1º Nivel: Salón multiusos y Cuarto multiusos. 2º Nivel, 3º y 4º Nivel: Habitaciones. - Contamos con nueve habitaciones simples, las cuales cuentan con un inodoro, un lavatorio y una ducha, y co n servicio de agua fría y caliente de acuerdo con lo estipulado en el RNE.

Azotea: Lavandería, Cuarto de servicio y Deposito almacén.


8

1.4.

Justificación Teniendo en cuenta las especificaciones y características descritas anteriormente de la edificación, es necesario contar con un sistema de abastecimiento y distribución de agua, que atienda y satisfaga las necesidades de sus eventuales habitantes.

1.5.

Revisión Literaria 

Artefacto Sanitario. - Artefacto fabricado de material liso e impermeable, utilizado para realizar funciones orgánicas, de higiene y de limpieza.



Tubo De Abasto. - Elemento flexible de sección circular, que conduce el agua del sistema de abastecimiento al artefacto sanitario y que permite el desmontaje del mismo mediante una unión mecánica.



Rejilla .- Elemento destinado a recoger y evacuar el agua utilizada en el baño corporal, mediante la ducha, permitiendo la retención y limpieza de c abellos y sólidos.



Instalación Sanitaria.- Unidad funcional de conjuntos o sistemas vinculados entre sí, destinados a dar los servicios sanitarios de una edificación.



Sistema de Abastecimiento de la Edificación. - Conjunto funcional formado por elementos compuesto y destinado al suministro de agua fría y caliente, y cualquier otro fluido para su uso en las actividades domésticas, industriales, etc., de una edificación.



Conexión Domiciliaria de Agua Potable. - Conjunto de elementos que tiene por finalidad conectar el Sistema Público de Abastecimiento de Agua con el de una edificación, para entregar agua potable, con la presión disponible en el punto de toma y la cantidad necesaria para el consumo, contabilizada mediante el medidor.



Válvula de Interrupción. - Elemento de apertura y/o cierre, destinado a aislar parte

de

un

sistema

de

abastecimiento,

con

el

objeto


de

9

efectuar mantenimiento o reparaciones sin interrumpir todo el sistema. Puede ser de compuerta, globo, paso. 

Válvula de Retención.- Elemento destinado a permitir el paso del fluido en una tubería, en un solo sentido, portando su flujo en el sentido contrario.



Registro.- Elemento de cierre hermético, que facilita el mantenimiento de un ramal o colector de aguas servidas, evitando la salida de gases.



Sellador.- Material amorfo, destinado a cubrir las imperfecciones de las uniones roscadas, asegurando su estanquidad y permitiendo el desmontaje de las piezas con facilidad y sin deterioro.


10

II.

CÁLCULOS: A continuación, se presentan los cálculos realizados tanto en el análisis horizontal como en el vertical; así como también los cálculos de agua caliente, agua contra incendio y diámetros de las diferentes tuberías. Además, es necesario tener en cuenta que se ha considerado las alturas entre los pisos:



En el primer nivel la altura es de 3.24m.



En el 2do, 3er, 4to nivel la altura es de 2.70m.

Es importante también saber que el sistema de agua para el primer nivel sistema es directo y a partir del segundo nivel es indirecto convencional.

2.1.

Diseño de Tuberías para agua fría. Calculo de dotaciones Primer piso Ambiente

cantidad

Local de espectáculo

30 litros por m2 de área

Entonces: Mtrs2 de área = 144.7 Dotación diaria = 144.7 x 30 ltrs = 4341. ltrs

2do, 3er, 4to. Piso Tipo de edificación

Especificación

Dotación

Hospedajes

por dormitorio

500 ltrs/dia

Entonces: Nro. de dormitorios = 28 dormitorios Dotación diaria

= 28 d x 500 ltrs =14000 ltrs


11

Azotea Ambiente

cantidad

Lavandería

40 ltrs / kls

Entonces Nro de dormitorios =10 kls ropa Dotación diaria

= 10 kls x 40 ltrs = 400 ltrs

DOTACIÓN TOTAL= 14 400.00 + dotación de agua caliente =14 400.00+600=15 000.00 ltros

2.2.

Calculo del volumen del tanque cisterna (TC) y del tanque elevado (TE)

Como nuestro diseño es un sistema indirecto en el tercer, cuarto nivel

y la

azotea,

constara de un tanque cisterna acompañado de un tanque elevado entonces: TC = ¾ x Dotación diaria (m3) TC = ¾ x 15.0 m3 TC = 11.25 m3

TE = 1/3x Dotación diaria (m) TE = 1/3 x 15.0 m3 TE = 5.0 m3

Dimensiones del tanque CISTERNA (TC):

A/L= ½

h/l =2/3

Siempre que: 

2

2

3

11.25=  

= 11.25

3 3

= 3.20

L= 3.20 A= 2.15 H=1.60


12

Dimensiones del tanque elevado (TE): Como el Volumen del Tanque Elevado es de: 5.0 M3 Como el material del Tanque Elevado es de Concreto Armado entonces las dimensiones de la sección ceben de ser cuadra. A X B X C= 5.0 A3=5.0 A = 3√5.0

A=1.71mts Son dimensiones útiles, ósea fuera del espesor de los muros de tanques.

Diámetro de la tubería de rebose: El diámetro de la tubería de Rebose se determina según el Volumen del Tanque Elevado, por consiguiente, el diámetro según tabla será de 2”.


13

2.3.

Cálculos de los diámetros de la tubería de impulsión, succión y alimentador de cisterna: Tubería de impulsión Datos: Tiempo de llenado: 45 mts Volumen del T.E:5.0 m3

Gasto de Bombeo:

Qb =

.   

= 0.0019



= 2



 

Diámetro Económico: 

D =1.3 ( ) 

 

√Q

X = al tiempo de llenado D=1.3 (

.  

)  √0.0019

D = 0.0238m D =23.8 mm= 1” Entonces asumimos el valor de 23.8 mm. (1”) Por lo que se aproxima al valor de la tabla de diámetros de impulsión.


14

2.4.

Tubería de succión

Como el valor del diámetro de succión es el mismo que el de impulsión entonces: Diámetro de succión: 23.8 mm. (1 ”)

Alimentador de cisterna Datos: Tiempo de llenado: 1.5 hras Volumen del T.C:10.8 m3 Sección del T.C: 3.20 x 1.60x 2.15

Gasto de Bombeo:

.



Qb =  = 0.002 = 2

 


15

Diámetro Económico: 

 

D =1.3 ( ) √Q 

X = al tiempo de llenado D=1.3 (

.  

)  √0.0022

D = 0.029m D =29 mm= 1 1/4” Entonces asumimos el valor de 29.2mm. (1 1/4 ”) por lo que se aproxima al valor de la tabla de diámetros de aducción. Diámetro de impulsión:31.9 mm. (1 1/4 ”)


16

2.5.

Cálculo de las redes de agua fría Calculo de alimentadores de agua en un sistema indirecto. Se reduce a calcular la presión de salida mínima en el punto de consumo más desfavorable. Las presiones en los puntos de consumo más desfavorable. Las presiones en los puntos de consumo como este, se supone que van a ser mejores, por lo tanto, el diseño se simplifica teniendo en cuenta que los diámetros que se deben seleccionar, se hade solamente en función de la velocidad. Esto significa que no deben ser mayores de 3 m/seg, los cuales están especificados en el reglamento nacional

de

edificaciones y

se

la

en

la

siguiente

tabla.

Diámetro en pulgadas Límite de velocidad en m/ser 3.05.

a) Punto más desfavorable. - es el que se encuentra más alejado del tanque elevado horizontalmente y más cerca verticalmente

b) Cálculo de la presión en el punto de consumo máximo desfavorable. Se debe proceder de la siguiente manera:

He= Altura Equivalente. L=Longitud Equivalente Altura disponible. - Representa el resultado obtenido de descontar la presión mínima requerida a la altura estática entre el punto de consumo más desfavorable y el nivel mínimo en el tanque elevado.

Longitud equivalente. (l) - Este dado por la longitud real de tubería a la que se aumenta un determinado porcentaje de carga de accesorios. Se puede estimar este porcentaje en 20%, como primer tanteo y para simplificada de los c álculos.


17

- Obtener con la máxima eficiencia hidráulica y el gasto correspondiente los diámetros para cada tramo; estos diámetros son teóricos, por lo que se deben considerar los diámetros comerciales.

Punto más desfavorable

Sección del plano, punto más desfavorable

Calculo alimentador general (tramo a-b)


18

Tubería que alimenta Considerando tubería de 1 1/4"


19

Considerando tubería de 1 1/4" Tipo de

cantidad

UG

aparatos Inodoro

28

Lavatorio

28

21

Ducha

28

42

Lavadero

2

1.5

TOTAL

84

148.5


20

Caudal: UG=148.5


21

Tendremos que interpolar por que el resultado no aparece en la tabla de gastos probable

Fórmula para interpolar:

X=148.5

Y=?

X1=140

Y1=1.98

X2=150

Y2=2.06 .−

Y=1.98+[(

−

)(2.06-1.98)]

Y=2.048

Velocidad: V=

 

=

.   

. 

=1.85m/s<3.00 m/s

Caudal útil Cu=(l/v) x Y .

Cu=

.

 .  =29.9


22

Para el cálculo del diámetro de las tuberías de distribución, la velocidad mínima será de 0,60 m/s y la velocidad máxima según la siguiente tabla. ( rne)

CALCULO ALIMENTADOR DOBLE

Imagen referencial para cálculo de alimentador Tubería que alimenta Considerando tubería de 1"


23

Considerando tubería de 1" Tipo de aparatos

cantidad

UG

Inodoro

6

18

Lavatorio

6

4.5

Ducha

6

9

TOTAL

31.5


24

Caudal: UG=31.5


25


Fórmula para interpolar

X=31.5

Y=?

X1=30

Y1=0.75

X2=32

Y2=0.79 .−

Y=0.75+[(

−

)(0.79-0.75)]

Y=0.78

Velocidad: V=

 

=

.   

. 

=1.7m/s<2.48 m/s

Caudal útil Cu=(l/v) x Y .

Cu=

.

 .  =5.5


26

Para el cálculo del diámetro de las tuberías de distribución, la velocidad mínima será de 0,60 m/s y la velocidad máxima según la siguiente tabla.(rne)

CALCULO ALIMENTADOR INDIVIDUAL

Imagen referencial para cálculo de alimentador

Tubería que alimenta Considerando tubería de 3/4"


27

Considerando tubería de 3/4" Tipo de aparatos

cantidad

UG

Inodoro

3

9

Lavatorio

3

2.25

Ducha

3

4.5

TOTAL

15.75


28

Caudal: UG=15.75


29



X=15.75

Y=?

X1=14

Y1=0.42

X2=16

Y2=0.46 .−

Y=0.42+[(

−

)(0.46-0.42)]

Y=0.455

Velocidad: V=

 

=

.   

. 

=1.7m/s<2.20 m/s

Caudal útil Cu=(l/v) x Y .

Cu=

.

 .  =3.21


30

Para el cálculo del diámetro de las tuberías de distribución, la velocidad mínima será de 0,60 m/s y la velocidad máxima según la siguiente tabla.(rne)

CALCULO DE RAMALES

Tubería de ramal Considerando tubería de 3/4" Tipo de aparatos

cantidad

UG

Inodoro

1

3

Lavatorio

1

0.75

Ducha

1

1.5

TOTAL

5.25


31


32

Caudal: UG=5.25


33

Tendremos que interpolar por que el resultado no aparece en la tabla de gastos probable.


X=5.25

Y=?

X1=5

Y1=0.23

X2=6

Y2=0.25 .−

Y=0.23+[(

−

)(0.25-0.23)]

Y=0.235

Velocidad: V=

 

=

.   

. 

=0.88m/s<2.20 m/s


34

CALCULO RAMAL MAS DESFAVORABLE

Imagen referencial para cálculo de ramal



35


cantidad

UG

Lavadero

2

2.0

TOTAL

4.0


36

Caudal: UG= 4


37

Y=0.16

Velocidad: V=

 

=

.   

. 

=0.65m/s<2.20 m/s

Caudal útil Cu=(l/v) x Y .

Cu=

.

2.6.

 .  =1.42lts

CALCULO DE LA BOMBA (Agua Fría):

Se tomará una bomba con el 70% de eficiencia, contando con los siguientes datos: Peso específico = 1000kg/m3

Q = 0.0019 m3 /s. N = 70% L = 17.15m+30% =22.30 

P=

75

  .  .

P=

  .

= .  = 1 HP


38

Tablas de elección de bomba según marcas Pedrollo

Pentax


39

Por un tema de productos en el mercado elegiremos una electrobomba de 1 ½” AGUA CALIENTE. CALCULO DE DOTACIÓN DE AGUA CALIENTE: Para el sistema de agua caliente se utilizará equipos como los calentadores, los cálculos partirán desde la dotación de agua caliente necesaria para el hotel, como se muestra a continuación: Número de Habitaciones: 28

2.7.

Nro de cuartos

Dotación ltrs x dormitorio

28

4200

CALCULO DE EQUIPO DE AGUA CALIENTE:


40

Calculo de tanque de almacenamiento:   

T=

T = 

=





 

Calculo de tanque de equipo de almacenamiento: T=

  

T = 

=





 

Como el volumen del tanque que necesitamos para el almacenamiento de agua es menor que el del tanque cisterna, tomaremos el agua de la cisterna para calentarle y distribuirla. Entonces usaremos 2 calentadores una de 250 y otra de 200 litros, y el tanque de almacenamiento será parte del tanque cisterna.


41

CALCULO ALIMENTADOR GENERAL

Imagen referencial para cálculo de ramales Tubería que alimenta Considerando tubería de 1 1/4" Tipo de aparatos

cantidad

UG

Lavatorio

28

21

Ducha

28

42

Lavadero

2

4

TOTAL

67


42

Caudal: UG=67


43



X=67

Y=?

X1=65

Y1=1.31

X2=70

Y2=1.36 −

Y=1.31+[(

)(1.36-1.31)]

−

Y=1.3

Velocidad:



V=  =

.   

. 

=1.60 m/s<2.85 m/s


44

CALCULO ALIMENTADOR INDIVIDUAL

Imagen referencial para cálculo de ramales



cantidad

UG

Inodoro

3

0

Lavatorio

3

2.25

Ducha

3

4.5

TOTAL

6.75


45


46

Caudal: UG=6.75


47



X=6.75

Y=?

X1=6

Y1=0.25

X2=7

Y2=0.28

.−

Y=0.25+[(

−

)(0.28-0.25)]

Y=0.27

VELOCIDAD: V=

 

=

.   

. 

=1.03m/s<2.20 m/s


48

CALCULO DE RAMALES (ac)

Tubería de ramal Considerando tubería de ½

Tipo de aparatos

cantidad

UG

Inodoro

1

0

Lavatorio

1

0.75

Ducha

1

1.5

TOTAL

2.25


49


50

Caudal: UG=2.25


51

Velocidad: V=

 

=

.   

. 

=0.99 m/s < 1.90 m/s


52

III.

CONCLUSIONES

Luego de culminado el trabajo se puede concluir que:



Se logró realizar el diseño de la red de distribución de agua para el hotel diseñado, el cual como ya vimos cumple con la presión adecuada.



El diseño cuenta con un gran número de bombas, puesto que son requeridas para impulsar el agua desde el primer piso hasta la azotea.



El tipo de sistema usado es directo para el primer nivel ya que cumple con la presión dada por el concesionario, y un sistema indirecto del tipo convencional para el segundo al quinto piso.



Las medidas del tanque elevado aumentaron, puesto que, al caudal necesario por la dotación del hotel, se le aumento el agua contraincendios necesaria, y se pensó también en el volumen de agua que sería utilizada por el caldero para la red de agua caliente.



Es de suma importancia realizar correctamente el diseño geométrico, así como el hidráulico, para garantizar una distribución y abastecimiento de agua óptimos.



Cuando se analiza el tramo más largo , éste no siempre es el más desfavorable, puesto que basta con la ubicación de una ducha, por ejemplo, en un tramo relativamente más corto para que éste último sea el más desfavorecido.



En toda edificación de este tipo debe preverse el diseño de agua contra incendio.



En la práctica (vida diaria) se suele emplear los volúmenes mayores y no los totales, sobre todo por economía.


53

IV.

RECOMENDACIONES.



Elaborar los cálculos con mucha precisión, tomando en cuenta los diferentes tipos de accesorios que se presentan.



Antes del diseño de las tuberías debemos cerciorarnos si la presión que nos brinda la empresa particular es la suficiente para abastecer todo nuestro edificio.



Tener en cuenta siempre el reglamento nacional de construcciones, puesto que en él nos brindan una serie de pautas que debemos tener en cuenta para el diseño de las redes de agua, tanto fría como caliente.



Visitar instalaciones que cuenten con un sistema de calentamiento de agua de forma indirecta, para ver qué tipo de accesorios son necesarios en este



Procurar mostrar otras alternativas de diseño.


54

INFORME (Recuperado automáticamente)

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