Calculo de cisterna y Tanque ElevadoDescripción completa
fffDescripción completa
especificaciones tecnicas Tanque Elevado
LL
Descripción completa
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A.- Dimensionamiento del Tanque Cisterna.
Capa Capaci cida dad d de Tanq Tanque ue Cist Cister erna na =
3/4 3/4
x Dota Dotaci ción ón Diar Diaria ia(lt (lt/d /día ía). ).
Capa Capaci cida dad d de Tanq Tanque ue Cist isterna erna =
3/4 3/4
2100 lt/día x 2100
=
Es decir el tanque tanque cistern cisterna a debe debe tener un volumen útil mínimo de lógicamente va a ser mayor.
1575
lt/día
1.575 m3 porque el volumen real
Como en el proyecto hemos asignado a las dimensiones del tanque cisterna las medidas de: Para residencias o edificios de poca altura se recomienda : VC =
b x HU
VC =
A x L x HU
HL HU
Donde :
L
HU HL b A L
= = = = =
Altura util Altura libre Area de la base Ancho de la base Largo de la base
A
Largo = Ancho =
2.00 1.25
m m
Entonces vamos a calcular la profundidad útil del tanque cisterna. Hútil =
Volumen Util Área Sección
Hútil =
1.575 m3 2.5 m2
Hútil =
0.63
m
Sin embargo a modo de asegurar el abastecimiento de agua adoptaremos una altura de 0.75m. Entonces tendremos en definitiva las siguientes dimensiones para el tanque cisterna. esta altura le adicionamos un borde libre de 0.40m y una altura de agua que no debe baja, igual a 0.20 m por lo que tenemos que la altura total del tanque cisterna será de 1.35 m. Largo = Ancho = Prof. Bruta = Prof. Util =
2.00 1.25 1.35 0.75
m m m m
Luego la capacidad útil de la CISTERNA será de :
2
x
1.25 x
0.75
=
Capacidad Util = 1.8 m3 = 1800 litros/día En realidad este volumen es mayor que el requerido (1575 lts) pero es muy razonable dotar al tanque cisterna de un margen de exceso para cualquier eventualidad futura. Otros detalles se pueden ver en el plano del tanque cisterna del presente proyecto.
1.88 m3
B.- Cálculo de la tubería de alimentación de la red pública hasta la Cisterna (Acometida).
Del plano tenemos: 20.00
m 2.00 m
M
Cisterna
Acometida
Matriz pública Datos:
Presión en la red pública : 20 lb/pul2 Presión mínima de agua a la salida de la Cisterna : Desnivel en entre la la re red pú pública y el pu punto deentrga a la ci cisterna: Longitud de la linea de servicio : 20 m Volumen de la cisterna : 1.88 m3 Accesorios a utilizar : - 2 valvulas compuertas - 4 codos de 90º
2m 1m
Cálculo del gasto de entrada (Q) :
Q =
V cisterna T
Q =
1875 lit. 14400seg.
Q
=
0.130
T =
4 horas
lit/seg
Cálculo de la carga disponible (H) :
H =
PR - PS - HT
PR = PS = HT =
Presión en la red. Presión de salida. Altura de red - cisterna.
H =
20 -
H =
(2
x
1.42 + 1
x
1.42 )
15.74 lb/ ul2
Selección del medidor :
Siendo la máxima pérdida de carga en el medidor el 50% de la carga disponible. Hmedidor
=
Hmedidor
=
0.5 7.87
x 15.74
lb/ ul2
lb/pul2
B.- Cálculo de la tubería de alimentación de la red pública hasta la Cisterna (Acometida).
Del plano tenemos: 20.00
m 2.00 m
M
Cisterna
Acometida
Matriz pública Datos:
Presión en la red pública : 20 lb/pul2 Presión mínima de agua a la salida de la Cisterna : Desnivel en entre la la re red pú pública y el pu punto deentrga a la ci cisterna: Longitud de la linea de servicio : 20 m Volumen de la cisterna : 1.88 m3 Accesorios a utilizar : - 2 valvulas compuertas - 4 codos de 90º
2m 1m
Cálculo del gasto de entrada (Q) :
Q =
V cisterna T
Q =
1875 lit. 14400seg.
Q
=
0.130
T =
4 horas
lit/seg
Cálculo de la carga disponible (H) :
H =
PR - PS - HT
PR = PS = HT =
Presión en la red. Presión de salida. Altura de red - cisterna.
H =
20 -
H =
(2
x
1.42 + 1
x
1.42 )
15.74 lb/ ul2
Selección del medidor :
Siendo la máxima pérdida de carga en el medidor el 50% de la carga disponible. Hmedidor
=
Hmedidor
=
0.5 7.87
x 15.74
lb/ ul2
lb/pul2
Para entrar al ábaco de medidores necesitamos el gasto en gal./min. Q =
2.064 gal./min.
Del ábaco de medidores tenemos: Diámetro 5/8" 3/4" 1" 3/4"
** Seleccionamos : f = Porque :
3.8
Pérdida de carga 10.5 lb/pulg. 2 7.4 m lb/pulg.2 2.7 m 3.8 lb/pulg. 2 1.2 m 1.7
lb/pul2
<
lb/pul2
7.87
Selección del de la tubería :
3.8 3.8
lb/pul2
11.94
lb/ ul2
Como Como el medi medido dorr oca ocaci cion ona a una una pérdi érdida da de carg carga a de : disponible será : H = Asumiendo un :
15.74
H =
1/2"
=
f
3.8
-
Longitud equivalente por accesorios : Elemento Valvulas compuertas Codos de 90º
LT =
Luego la longitud total:
LT
20
=
Cant. 2 4
1.80
+
21.8
L. E. E.(m) L. pa parc. 0.1 0.20 0.4 1.60 total 1.80
m
Aplicando la fórmula de Hazen : Q = = L = C =
f
0.1302 lit./seg. 1/2" 0.0125 m 21.8 m 140 S = S =
H =
LxS
Q 0.2785 x C x D 2.63 0.1344 H =
2.929
1.85
<
2.929 m 8.4
Por lo tanto el diámetro de 1/2" es lo correcto. \
El diámetro del medidor es : El diámero de la tubería es :
3/4" 1/2"
entonces la nueva carga =
8.4
m
B.- Dimensionamiento del Tanque Elevado
Por lo expuesto anteriormente: Capacidad Tanque Elevado = 1/3 x Dotación Diaria Capacidad Tanque Elevado =
1/3
Capacidad Tanque Elevado =
x
2100 lt/día
700 lt/día
Sin embargo según el reglamento las capacidades mínimas de los tanques elevados debe ser de 1000 litros, por lo que adoptaremos este volumen como volumen útil del tanque elevado. Nuestro tanque elevado estará ubicado encima del baño de servicio de la azotea y tiene las siguientes medidas: Para residencias o edificios de poca altura: VTE =
b x HU
VTE =
a x HU
HL HU a
Donde : HU HL b a
= = = =
a
Altura util Altura libre Area de la base Valor asumido. Largo = Ancho =
1.45 1.45
m m
La profundidad la calculamos de la misma forma que para el tanque cisterna, así tenemos: Hútil =
Volumen Util Area Sección
Hútil =
1.00 m3 1.45 m x 1.45m
Hútil =
0.48
m
Sin embargo redondeando este valor adoptaremos una altura útil de
0.50 m
Para conocer las medidas totales de la profundidad del Tanque Elevado debemos adicionarle 0.45 m de borde libre y una altura muerta en el fondo de 0.30 m por lo que la profundidad total del T.E. será de 1.25 m. Luego resumiendo tenemos que las medidas del tanque elevado son: Largo = Ancho = Profundidad Util = Profundidad Bruta =
1.45 1.45 0.50 1.25
m m m m
Mayores detalles del T.E. se tienen en su respectivo plano de detalles que figuran en el presente proyecto.
3.1.3.- Cálculo de la Máxima Demanda Simultánea
La máxima demanda simultánea resulta de dividir la dotación entre el tiempo probable de uso diario de todos los aparatos. Consideraremos que como promedio se usan los aparatos sanitarios un tiempo de 2 horas por día porque es ilógico pensar que los aparatos van a usarse las 24 horas del día. lt/dia 2100 lt/dia MDS = 2100 = = 0.292 lt/seg por día 2 horas 7200 seg. Máxima Demanda Simultánea =
0.292 lts/seg por día.
3.1.4.- Cálculo del Equipo de Bombeo para Consumo. a) Capacidad de cada uno de los equipos
b)Cálculo del diámetro de las tuberías de Impulsión y Succión.
El diámetro de la tubería de impulsión se calcula en función del caudal de bombeo, que a su vez se define de la siguiente manera: Qb =
Volumen del T.E. Tiempo de llenado
A este respecto el RNC en su numeral S.222.5.06 dice: S.222.5.06.- La capacidad del equipo de bombeo debe ser equivalente a la máxima demanda simultánea de la edificación y en ningún caso inferior a la necesaria para llenar el tanque elevado en dos horas. Si el equipo es doble cada bomba podrá tener la mitad de la capacidad necesaria, siempre que puedan funcionar ambas bombas simultáneamente en forma automática, cuando lo exija la demanda. El tiempo de llenado según el reglamento no puede ser mayor de 2 horas, por lo que adoptaremos a nuestro caso un tiempo de llenado de 1 hora. Entonces:
Qb =
1005 3600
lts seg
Qb =
0.279
lts/seg
Por definición para calcular el diámetro de la tubería de impulsión deberíamos usar la fórmula: Qb = Atubería V Donde: Qb = Caudal de bombeo, en lts/seg Atubería = Area de la Tubería, en m² V = Velocidad de flujo, en m/seg Sin embargo el RNC en el anexo No 5 de la Normas S.200 para Instalaciones Sanitarias en Edificaciones presenta una tabla que nos da el diámetro de la tubería de impulsión directamente en función del gasto de bombeo. Esta tabla es:
Diámetros de las tuberías de impulsión en función del gasto de bombeo. Gasto de Bombeo ( lts/seg )
20 mm (3/4") 25 mm (1") 32 mm (1 1/4") 40 mm (1 1/2") 50 mm (2") 65 mm (2 1/2") 75 mm (3") 100 mm (4")
Según esta tabla para nuestro gasto de 0.32 lts/seg le corresponde un diámetro de tubería de impulsión de 3/4" (20 mm) Para el diámetro de la tubería de succión se considera el diámetro inmediatamente superior al diámetro de la tubería de im pulsión. En este caso le corresponde a la tubería de succión un diámetro de 1" que es el inmediatamente superior a 3/4". Por lo tanto tenemos que: Diámetro de Tubería de Impulsión Diámetro de Tubería de Succión
= 3/4" = 1"
c) Cálculo de la Altura Dinámica
La altura dinámica viene a ser la altura que debe vencer el agua para poder llegar desde el nivel mínimo del tanque cisterna hasta el máximo nivel del tanque elevado. La altura dinámica se define por : HD =
Hs + Hi + Hf T
Hf T =
Hf s + Hf i
Donde : HD Hs Hi Hf T Hf s Hf i
= = = = = =
Altura dinámica Altura de succión Altura de impulsión Pérdida de carga total Pérdida de carga de succión Pérdida de carga de impulsión
Remplazando datos: Hs Hi C Ls Li
= = = = =
Hf s = Qs = fs = Ls = C =
5.00 12.00 140 7.00 15.00
m m (tubería PVC) m m
Ss x Ls x 1.10
(consideramos 10% más por longitud equivalente).
0.279 lit./seg. 1" 0.025 m 7.0 m 140 Ss = Ss =
Q 0.2785 x C x D2.63 0.0189
1.85
Hf s =
Ls x Ss x 1.10
Hf i =
Si x Li x 1.25
Qi = = Li = C =
fi
0.146 m
(consideramos 25% más por longitud equivalente).
0.279 lit./seg. 3/4" 0.0188 m 15.0 m 140 Si = Si =
Hf i =
Li x Si x 1.10
Hf T =
Hf s + Hf i
Hf T =
Hf s =
Q 0.2785 x C x D2.63
1.85
0.0766 Hf i =
1.436 m
1.582 m
Por lo tanto : HD = HD =
Hs + Hi + Hf T 18.582 m
d) Cálculo de la Potencia de la Bomba:
La fórmula de cálculo de la potencia de la bomba es: P.B. =
HD.Q 75 .η
HP
Consideraremos un rendimiento de 65% (0.65). Entonces reemplazando datos: P.B. =
18.582 x 0.279 HP 75 x 0.65
P.B. =
0.106 HP
Para el caso escogeremos una bomba monofásica de 0.33 HP por ser este el menor caballaje comercial pues no existen en el mercado bombas de 0.12 HP. Según las tablas de especificaciones técnicas de bombas "Hidrostal" para una bomba de 0.33 HP de 60 ciclos y un caudal de bombeo de 0.32 HP se tiene un rendimiento de 19.80 m. Es decir esta bomba puede impulsar un caudal de 0.32 lts/seg hasta una altura máxima de 19.80 metros. Comparando con el valor que tenemos, 17.61 m, vemos que este valor es menor al valor que ofrece la bomba escogida por lo que se considera satisfactoria la elección. Luego Potencia del Motor = 0.33 H.P.
CALCULO DE ALIMENTADORES PARA UN SISTEMA INDIRECTO: A
0.50 1.00 B
D
C
2.60 E
F
B.C.
L.R.
2.60 G
B.C.
H
B.C.
I
B.C. 2.80 J
K
M.B.
L
L.C.
L.R. 2
( II ) 2
M.B. B.C. L.C. L.R.
M
M.B.
4 Medio baño Baño completo Lavadero de cocina lavarropa
6 U. H. 4 6 3 3
1
A
0.50
46 19
3.00
16
B
D
C
2.60
3 E
F
6
16
3 16 G
6
6
6
10
4
3
4
H
2.60
I
6 4 J
7 L
K
4
2.80
3 2
M
( II ) 2
4.68
9.00
1
A nivel del piso de azotea : Alimentador Alimentador
(I) ( II )
= =
19 16 35
( U. H.)
En la tabla de gastos probables para la aplicación del método de Hunter : Con
46
( U. H.)
=
1.03 lt/seg
Se tiene el punto I como el más desfaborable por ser el más alejado y tener menor altura estatica con respecto al tanque elevado. Considerando una presión mínima de salida de Alt.disponible
=
Alt.disponible
=
Alt.disponible = a an o a pen en e m x ma máx. máx.
Le máx.
estat.
6.20
3.50 -
m en H
PsH 3.50
2.70 m
=
Alt.disponible Le
=
17.16 m
=
0.157
Le =
17.16
Calculando tramo AB (
46
U.H.) x 10- m /seg
Q
=
1.03
C
=
100
=
0.157
máx.
Q 0.2785 x C x S
D = D =
. .
0.0302 m
Escogemos un diámetro comercial : D = a an o a pen en e rea
0.025 m
=
1"
real
Sreal
Q 0.2785 x C x D
= =
real
. .
0.394
AB
Le =
Presión en B
ex
=
AB
. x
hf AB
=
PB
=
PB
=
Calculando tramo BG (
real
Le =
AC
1.66 m
Q
=
0.46
C
=
100
=
0.157
D =
AB
1.84 m U.H.)
D =
-
estat.
16
máx.
4.2
x 10- m /seg
.
Q 0.2785 x C x S 0.54 0.0223 m
Escogemos un diámetro comercial : D =
0.025 m
=
1"
m
Hallando la pendiente real ( Sreal ) Q 0.2785 x C x D
Sreal
=
Sreal
=
0.089
hf BG
=
Le x Sreal
Le =
. x
hf BG
=
PG
=
PG
=
. .
hfBG
Presión en D
CD
3.24
AC
-
m
0.29 m -
estat.
AC
4.26 m
Calculando tramo GH (
8
Q
=
0.29
C
=
100
=
0.157
máx.
Le =
U.H.) x 10- m /seg
Q 0.2785 x C x S
D = D =
. .
0.0187 m
Escogemos un diámetro comercial : D =
0.019 m
=
3/4 "
Hallando la pendiente real ( Sreal ) Q 0.2785 x C x D
Sreal
=
Sreal
=
0.144
hf GH
=
Le x Sreal
Le =
. x
H
=
. .
hf GH
Le =
DH
1.40 m
9.72
m
Presión en H H
=
H
=
Calculando tramo GI (
U.H.)
Q
=
0.29
C
=
100
=
-
hf BG
-
hf GH
x 10- m /seg
PG
=
máx.
hfAB
2.86 m
8
Ad
-
estat.
+
A piso
-
3.5
Ad
1.044 Q 0.2785 x C x S
D = D =
. .
0.0127 m
Escogemos un diámetro comercial : D =
0.019 m
=
3/4 " V
a an o a pen en e rea
real
Sreal
=
real
=
Q 0.2785 x C x D
. .
0.144
HI
hf GI Le = I
Presión en I
ex
= . x
real
Le =
HI
=
3.6
m
0.52 m
I
=
PG
+
I
=
Calculando tramo IJ (
8
U.H.)
Q
=
0.29
C
=
100
Alt.disponible
=
Alt.disponible
=
3.74
Alt.disponible
=
1.74 m
3
+
HI
3.74 m
x 10- m /seg
PI
+ +
estat.
0.00
-
PsM 2
=
Hallando la pendiente m xima ( Smáx. ) máx.
Le
=
Alt.disponible Le
=
3.6 m
=
máx.
Le =
1.2 x IJ
0.483 Q 0.2785 x C x S
D = D =
. .
0.0148 m
Escogemos un diámetro comercial : D =
a an o a pen en e rea
0.0125 m
=
1/2"
real
Sreal
=
real
=
Q 0.2785 x C x D
. .
1.102
HM HM
Le = HM
Presión en M
. x
=
M
=
C
=
C
=
Calculando tramo CB (
19
real
Le =
HM
=
M
Presión en C
ex
=
3.36
m
3.70 m
+
H
.HM
-
HM
1.96 m -
estat.
AC
1.84 m U.H.) x 10- m /seg
Q
=
0.52
C
=
140
Alt.disponible
=
Alt.disponible
=
1.84
Alt.disponible
=
2.44 m
+
C
+
estat.
2.60
-
PsE 2
Hallando la pendiente m xima ( Smáx. ) =
máx.
Le
Alt.disponible Le
=
11.136 m
=
máx.
Le =
0.220 Q 0.2785 x C x S
D = D =
. .
0.0192 m
Escogemos un diámetro comercial : D =
a an o a pen en e rea
0.025 m
=
1"
real
Sreal
=
real
=
Q 0.2785 x C x D
. .
0.060
CB
Le =
ex
=
CB
. x
Le =
CB
=
CB
Presión en B B
=
B
=
Calculando tramo BF (
real
19
0.34 m -
C
U.H.)
=
0.52
C
=
140
=
0.220
D = D =
CB
1.51 m
Q
máx.
5.616 m
x 10- m /seg
Q 0.2785 x C x S
. .
0.0192 m
Escogemos un diámetro comercial : D =
0.025 m
=
1"
. x
HM
a an o a pen en e rea
real
Sreal
=
real
=
Q 0.2785 x C x D
. .
0.060
BF real
1.2 x LBF
Le =
=
BF
Presión en F
ex
=
BF
PF
=
F
=
Calculando tramo FE (
Le =
3.12
Hestat.
-
m
0.19 m
PB
+
hf BF
2.41 m
3
U.H.) x 10- m /seg
Q
=
0.12
C
=
140
Smáx.
=
0.220 Q 0.2785 x C x S
D = D =
. .
0.011 m
Escogemos un diámetro comercial : D =
a an o a pen en e rea
0.0125 m
=
1/2"
real
Sreal
=
real
=
Q 0.2785 x C x D2.63
.
0.116
FE FE
Le =
ex
= . x
FE
real
Le =
2.4
m
=
FE
Presión en E
PE
=
E
=
Calculando tramo FG (
0.28 m
PF
2.14 m
16
U.H.)
Q
=
0.46
C
=
140
Alt.disponible
=
Alt.disponible
=
Le máx.
x 10- m /seg
PF
+ 2.41
Alt.disponible = a an o a pen en e m x ma máx. máx.
hf FE
Hestat.
+
5.40
PsJ
-
2
5.81 m
=
Alt.disponible Le
=
11.28 m
=
0.515
Le =
Q 0.2785 x C x S
D = D =
-
. .
0.0154 m
Escogemos un diámetro comercial : D =
a an o a pen en e rea
0.019 m
=
3/4"
real
Sreal
=
real
=
Q 0.2785 x C x D
. .
0.181
FG FG
Le = FG
ex
= . x =
real
Le =
FG
0.56 m
3.12
m
. x
HM
Presión en G G
=
G
=
Calculando tramo GL (
U.H.)
Q
=
0.34
C
=
140
=
0.515
FG
x 10- m /seg
Q 0.2785 x C x S
D = D =
-
4.45 m
10
máx.
.FG
+
F
. .
0.0137 m
Escogemos un diámetro comercial : D =
a an o a pen en e rea
0.019 m
=
3/4"
real
Sreal
=
real
=
Q 0.2785 x C x D2.63
.
0.103
GL
=
GL
Le =
ex
real
1.2 x LLG
Le =
=
GL
Presión en L L
=
L
=
Calculando tramo LK (
7
.GL
+
G
-
5.47 m U.H.)
=
0.28
C
=
140
=
0.515
D =
m
0.35 m
Q
máx.
3.36
x 10- m /seg
Q 0.2785 x C x S
. .
GL
D =
0.0127 m
Escogemos un diámetro comercial : D =
a an o a pen en e rea
0.019 m
=
3/4"
real
Sreal
=
real
=
Q 0.2785 x C x D
. .
0.072
LK
ex
=
LK
. x
Le =
Le =
LG
=
LK
Presión en K K
=
K
=
Calculando tramo KJ (
real
4
0.17 m
-
L
U.H.)
=
0.16
C
=
140
=
0.515
x 10- m /seg
Q 0.2785 x C x S
D = D =
LK
5.29 m
Q
máx.
2.4
. .
0.0103 m
Escogemos un diámetro comercial : D =
a an o a pen en e rea
0.0125 m
=
1/2"
real
Sreal
=
real
=
Q 0.2785 x C x D2.63 0.197
.
m
hf KJ KJ
Le = KJ
Presión en J
ex
= . x
Le =
KJ
=
J
=
J
=
real
0.47 m
-
K
4.82 m
KJ
2.4
m
SISTEMA DE AGUA CALIENTE : Usos: Temperatura ºC 45º - 55º 60º - 70º 90º - 100º
USO
Higiene corporal Lavado de ropa Para fines medicinales Dotación:
RESIDENCIAS UNIFAMILIARES Número de dormitorios por vivienda 1 2 3 4 5
Dotación diaria (lts) 120 250 390 420 450
* > 5 dormitorios a razón de 8 lts./día/dormitorio adicional. Selección del equipo y tanque de almacenamiento: Capacidad del tanque de almcenamiento en relación con la dotación diaria (lts)
Capacidad horaria del equipo de producción de agua caliente en relación con la dotacion diaria (lrs).
Residencias unifamiliares y multifamiliares
1/5
1/7
Hoteles y pensiones
1/7
1/10
Restaurantes
1/5
1/10
Gimnacios
2/5
1/7
Hospitales, Clinicas, Consultorios y similares
2/5
1/6
Tipo de Edificación
Cálculo de la capacidad del equipo de producción y del tanque de almacenamiento
PISO
Nº DE DORMITORIOS
DOTACION/DORMITORIO (Lts / día)
1º Piso 2º Piso 3º Piso
0 4 1
0 390 120 Total =
Capacidad del Tanque de almacenamiento = Capacidad del Calentador
