Upload
trinhdat
View
227
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
DISEÑO DE UN SISTEMA DE RECIRCULACIÓN DE AGUAS LLUVIAS PARA VIVIENDA
MONICA ANDREA URIBE CELIS JUAN CARLOS AMAYA SIERRA
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
BOGOTÁ D.C 2007
DISEÑO DE UN SISTEMA DE RECIRCULACIÓN DE AGUAS LLUVIAS PARA VIVIENDA
MONICA ANDREA URIBE CELIS JUAN CARLOS AMAYA SIERRA
Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al titulo de Ingeniero Civil
Director temático Ing. Roberto Vásquez Madero
Asesora metodológica Mag. Rosa Amparo Ruiz Saray
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
BOGOTÁ D.C 2007
Nota de aceptación:
____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________
____________________________ Firma del presidente del jurado
____________________________ Firma del jurado
____________________________ Firma del jurado
Bogotá D.C, 1 de marzo del año 2007
DEDICATORIA MONICA ANDREA URIBE CELIS
A mi Dios, a quien agradezco por mi familia, mis regalos y oportunidades.
A mi Mamita, por todo el amor y la paciencia, a mi Papá por ayudarme con mis
progresos, por su inteligencia, por ser mi amigo y mi maestro, a mis hermanas del
alma que las amo porque son mi vida, mis amigas y mis guías, a mi Juankita, mi
regalito de Dios, a Dani, mi amigo y nuevo hermano, a Lili, mi amiga linda que
siempre ha estado ahí y a Thomasito.
A Ustedes que son mi todo y los adoro. Gracias por traerme hasta acá y por
llevarme de la mano.
DEDICATORIA DE JUAN CARLOS AMAYA SIERRA
Doy gracias a mis padres por haberme dado ese empujón para adquirir
conocimientos, por su paciencia y apoyo en todo momento a pesar de lo difícil que
fueran las circunstancias, agradezco a toda mi familia y amigos por haber estado
ahí cuando yo no pude estar, a mi Monikita por sus regaños y su paciencia
conmigo, su apoyo y sobre todo su compañía, a los ingenieros y profesores que
estuvieron apoyándonos ahí y dando sus consejos y por supuesto gracias a
Thomasito por haber estado todas las noches que pasamos sin descansar, el
siempre nos acompaño.
AGRADECIMIENTOS
Los autores damos especiales agradecimientos a:
Ingeniero Jorge Armando Granados, quien nos dio un poquito de su conocimiento
con cada un consejo y cada corrección, por todo el material que nos proporcionó.
Ingeniero Roberto Vásquez Madero, por sus correcciones tan acertadas y
habernos dado un punto de vista tan correcto y concreto.
A Hidráulicas y Gases, que nos colaboró con su experiencia, sugerencias, tiempo,
enseñanzas, y paciencia en todas nuestras preguntas.
A empresas como la constructora Terranova construcciones que nos facilitó gran
parte de información previa para la realización de este proyecto. Y a ferreterías y
distribuidores en general que brindaron su colaboración en información de
herramientas y materiales para el diseño.
A Rosa Amparo quien siempre nos ayudó muy amablemente e
incondicionalmente.
Su tiempo fue valioso para nosotros y cada minuto de su conocimiento nos ayudo
a forjar nuestras ideas y a plasmarlas en un proyecto.
Gracias
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN Pág
1. EL PROBLEMA 24 1.1 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN 24 1.2 TÍTULO 24 1.3 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 24 1.4 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 26 1.5 JUSTIFICACIÓN 26 1.6 OBJETIVOS 27 1.6.1 Objetivo general. 27 1.6.2 Objetivos específicos 27 2. MARCO REFERENCIAL 29 2.1 MARCO TEÓRICO 29 2.1.1 El agua en el mundo 29 2.1.3 Conceptos básicos en el diseño de las redes de suministro. 41 2.1.4 Equipos de presión y suministro 48 2.1.5 Desagües y bajantes 49 2.1.6 Aguas lluvias 51 2.1.7 Características del agua 56 2.2 MARCO CONCEPTUAL 67 2.3 MARCO NORMATIVO 70 2.4 MARCO CONTEXTUAL 70 2.4.1 Ubicación 70 2.4.2 Características de la zona 71 2.4.3 Historia pluvial. 72 3. DISEÑO METODOLOGICO PRELIMINAR 73 3.1 DISEÑO DE INVESTIGACIÓN 73 3.2 OBJETO DEL ESTUDIO 75 3.3 INSTRUMENTOS 75 3.4 VARIABLES 75 3.5 HIPÓTESIS 76 4. TRABAJO INGENIERIL 77 4.1 DISEÑO DE SUMINISTRO 77 4.1.1 Acometida domiciliaria 77 4.1.2 Estimación de caudales en la edificación 82 4.1.3 Control de equipos de bombeo para el suministro de agua 101
4.2 DISEÑO DE DESAGÜES Y BAJANTES 109 4.2.1 Dimensionamiento del sistema de desagüe para aguas negras 110 4.3 DISEÑO DE CAPTACIÓN DE AGUAS LLUVIAS PARA SUMINISTRO DE APARATOS SANITARIOS Y RIEGOS 119 4.3.1 Conducción y recolección de agua superficial. 119 4.4 SUMINISTRO AUXILIAR AL TANQUE DE AGUAS LLUVIAS 148 4.5 ENSAYOS DE LABORATORIO PARA DETERMINAR CALIDAD Y CARACTERISTICAS DE LAS AGUAS LLUVIAS EN EL SECTOR DE SAN JOSÉ BAVARIA. 149 4.5.1 Toma de muestras 149 4.5.2 Ensayos 150 4.6 LIMPIEZA DEL AGUA 168 4.6.1 Elaboración del hipoclorito. 169 4.7 MANTENIMIENTO DEL SISTEMA 170 4.7.1 Cubierta. 170 4.7.2 Limpieza de filtro 170 4.8 PERSPECTIVA FINANCIERA 171 4.8.1 Reducción de pagos en las facturas de la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá E.A.A.B 171 4.8.2 Inversión en el sistema. 172 4.8.3 Costos Fijos. 172 4.8.4 Flujo de fondo del proyecto. 172 4.8.5 Indicadores financieros. 173 4.8.6 Análisis de resultados. 173 5. COSTOS TOTALES DE LA INVESTIGACIÓN 174 5.1 RECURSOS MATERIALES 174 5.2 RECURSOS INSTITUCIONALES 174 5.3 RECURSOS TECNOLÓGICOS 175 5.4 RECURSOS HUMANOS 175 5.5 RECURSOS FINANCIEROS 176 6. CONCLUSIONES 177 7. RECOMENDACIONES 181 BIBLIOGRAFÍA 183 ANEXOS 187
LISTA DE TABLAS
Pág
Tabla 1. El uso racional de una persona en funciones domésticas 25 Tabla 2. Consumos mínimos y máximos en diferentes regiones del mundo 26 Tabla 3. Suministro de agua para sanitarios. . 32 Tabla 4. Porcentaje sobre el consumo diario/persona. 33 Tabla 5. Unidades de diferentes aparatos 44 Tabla 6. Calculo de pérdidas en tuberías y accesorios 80 Tabla 7. Pérdidas totales producidas por accesorios en la acometida 82 Tabla 8. Especificación tubería agua fría para el baño 84 Tabla 9. Especificación tubería agua fría de llegada al calentador 85 Tabla 10. Especificación tubería agua fría para patio y cocina 86 Tabla 11. Especificación tubería agua fría para la llegada al calentador 87 Tabla 12. Especificación tramos de tubería agua fría para el patio y cocina apto 101 87 Tabla 13. Especificación tramos de tubería agua caliente en llegada del calentador en los aptos 102, 103, 104 88 Tabla 14. Especificación tramos de tubería agua caliente en patio y casino en los aptos 102, 103, 104 89 Tabla 15. Especificación tramos de tubería agua caliente, llegada al calentador en el apto 101 89 Tabla 16. Especificación tramos de tubería agua caliente, patio y cocina en el apto 101 90 Tabla 17. Especificación de unidades por apartamento 90 Tabla 18. Especificaciones de la tubería en columna vertical. 93 Tabla 19. Longitudes equivalentes (ml) para cálculos de pérdidas en Pvc C=150 95 Tabla 20. Longitudes equivalentes (ml) para cálculos de pérdidas en Cobre (Cu) C=140 95 Tabla 21. Longitudes equivalentes (ml) para cálculos de pérdidas en (Hg) C=100 95 Tabla 22. Especificación tramos de tubería en la ruta crítica hasta la llegada del calentador 96 Tabla 23. Pérdidas causadas dentro del calentador 96 Tabla 24. Especificación tramos de tubería en la ruta crítica hasta la llegada del calentador 97 Tabla 25. Características de los medidores volumétricos de pistón rotativo 98 Tabla 26. Especificación tramos de tubería en la ruta crítica hasta el tanque de agua potable 99
Tabla 27. Calculo de la N.P.S.H, 102 Tabla 28. Pérdidas por altura Ja sobre el nivel del mar en metros (m) 103 Tabla 29. Pérdida por temperatura Jt en metros (m) 103 Tabla 30. Selección de presión 106 Tabla 31. Determinación de ciclos según la potencia 107 Tabla 32. Unidades de desagüe de aparatos sanitarios 110 Tabla 33. Número máximo de unidades para ramales horizontales 111 Tabla 34. Número máximo de unidades para bajantes 111 Tabla 35. Capacidad de canales rectangulares (m2)(L/s)de aguas lluvias, pendiente 0.5% 123 Tabla 36. Capacidad de canales rectangulares (m2) (L/s) de aguas lluvias, pendiente 0.25% 124 Tabla 37. Capacidad de canales rectangulares (m2) (L/s) de aguas lluvias, pendiente 0.25% 125 Tabla 38. Carga máxima para bajantes de aguas lluvias (m2) 125 Tabla 39. Bajantes rectangulares equivalentes a circulares. 126 Tabla 40. Dotación neta mínima y máxima 128 Tabla 41. Variación de Dotación Neta según el clima y la complejidad Ras 2000 B.2.4.4.2 129 Tabla 42. Entrada de datos a la hoja de Cálculo de Excel 130 Tabla 43. Obtención de valores de WSE Vs S Máx de la hoja de cálculo en Excel 135 Tabla 44. Especificación tramos de tubería para baños aptos 102, 103, 104 de agua recirculada. 138 Tabla 45. Especificación tramos de tubería para baños apto 101 de agua recirculada. 139 Tabla 46. Especificación tramos de tubería en la columna 1 de distribución en agua recirculada 139 Tabla 47. Especificación tramos de tubería en la columna 2 de distribución en agua recirculada 139 Tabla 48. Pérdidas producidas por accesorios en la tubería en el sistema de recirculación 142 Tabla 49. Resultados definitivos de ensayo de metal Plomo(Pb) 162 Tabla 50. Resultados definitivos de ensayo de metal Hierro (Fe) 163 Tabla 51. Resumen de resultados del análisis químico del agua lluvia 168 Tabla 52. Entrada de datos para obtener el flujo del proyecto 172 Tabla 53. Indicadores Financieros 173
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Distribución del agua 30 Figura 2. Proyección del acceso al agua a nivel mundial. 37 Figura 3. Algoritmo del modelo de Dixón. 55 Figura 4. Esquema de la utilización de variables en el Modelo Dixon 56 Figura 5. Ubicación Zona Suba en Bogotá 71 Figura 6. Detalle perfil tanque de almacenamiento 79 Figura 7. Dimensiones reales tanque de almacenamiento 79 Figura 8. Detalle acometida domiciliaria 81 Figura 9. Instalación tubería agua fría para el baño 83 Figura 10. Instalación tubería agua fría de llegada al calentador 84 Figura 11. Instalación tubería agua fría de llegada al calentador 85 Figura 12. Especificación tubería agua fría para la llegada al calentador 86 Figura 13. Especificación tramos de tubería de llegada al calentador con mayor peso de agua fría 88 Figura 14. Especificación tramos de tubería de llegada al calentador con mayor peso de agua fría 91 Figura 15. Esquema vertical de suministro 92 Figura 16. Ruta critica 94 Figura 17. Isométrico de la ruta critica 97 Figura 18. Vista en planta de la cubierta en teja, cubierta plástica y jardín del área de captación 120 Figura 19. Vista perfil de la cubierta en teja, y cubierta plástica 120
LISTA DE GRÁFICAS
Pág. Gráfica 1. Hoja de cálculo 135 Gráfica 2. Curva WSE Vs Smáx para determinar el volúmen óptimo 136
LISTA DE CUADROS
Pág
Cuadro 1. Proyectos similares por otros países en el mundo 35 Cuadro 2. Marco Conceptual 67 Cuadro 3. Marco Normativo 70
LISTA DE FOTOS
Pág
Foto 1. Sistema de dosificación con hipoclorito 63 Foto 2. Fotómetro 400 D 155 Foto 3. Montaje muestra coliformes 156 Foto 4. Muestras en incubadora. ….. 156 Foto 5. Muestras 24 horas después de incubación 157 Foto 6. Peso de la muestra antes de la calcinación 158 Foto 7. Muestra en la mufla a 550oc 158 Foto 8. Evaporación de muestra en blanco (der.) y muestra agua lluvia (izq.) 161 Foto 9. Patrones de plomo 161 Foto 10. Espectrofotómetro de adsorción atómica 162 Foto 11. Obtención de un pH = 10 en la muestra 164 Foto 12. Montaje ensayo de dureza 164 Foto 13. Turbidímetro 2100 N marca HACH 165 Foto 14. PH Meter 744 166
LISTA DE ANEXOS
Pág
Anexo 1 Pérdidas en tubería y accesorios diámetro ½” 187 Anexo 2. Pérdidas en tubería y accesorios diámetro ¾” 187 Anexo 3. Pérdidas en tubería y accesorios diámetro 1” 188 Anexo 4. Pérdidas en tubería y accesorios diámetro 1 1/2” 188 Anexo 5. Pérdidas en tubería y accesorios diámetro 2” 189 Anexo 6. Pérdidas en tubería y accesorios diámetro 2 1/2” 189 Anexo 7. Detalle del calentador a gas de paso 190 Anexo 8. Despiece de la bomba modelo 20A-30AIHM, (Suministro del sistema de Agua Potable) 190 Anexo 9. Esquema de hidroneumático 192 Anexo 10. Gráfica para determinar pérdidas producidas en tubería de PVC y CPVC 193 Anexo 11. Calculo de las presiones finales en la red de suministro de agua potable 194 Anexo 12. Calculo de las presiones finales en la red de suministro de agua recirculada 195 Anexo 13. Despiece de la bomba modelo 20A-30AIHM, (Suministro del sistema de Agua Recirculada) 196 Anexo 14. Cantidades y presupuesto en la instalación del sistema de suministro de Agua Lluvia 198 Anexo 15. Flujo de fondo del proyecto 199 200
GLOSARIO
ACOMETIDA DOMICILIARIA: derivación de la red de distribución que llega hasta
el registro de corte de un usuario. En edificios de propiedad horizontal o
condominios, la acometida llega hasta el registro de corte general.
AGUAS RESIDUALES: Desechos líquidos que provienen de residencias,
edificios, instituciones, fabricas o industrias.
AGUA SUBTERRÁNEA: es el agua encontrada en el suelo, por lo general se
evacue por medio de tubería perforada que la conduce a cajas o pozos que luego
la evacuan hacia el colector.
ÁREA DE DRENAJE: en cubiertas es el área de proyección horizontal de la
cubierta.
ADITAMENTOS: elementos o accesorios utilizados para la unión, transición,
cambio de nivel u otra modificación que se realice con las tuberías que se instalan
para un sistema de suministro o sanitario.
ACUEDUCTO: entidad encargada de prestar la mejor calidad de servicio en lo que
respecta a suministro y tratamiento de aguas en una ciudad o la comunidad que lo
requiera.
APARATO SANITARIO: Aparato que facilita la utilización del agua, esta
conectado a una instalación interior y descarga al sistema de desagüe una vez
utilizado.
BAJANTE: tubería principal, vertical, de un sistema de desagüe de aguas lluvias o
residuales, o de un sistema de ventilación, que se extiende a través de uno o mas
pisos.
CALENTADOR: aparato sanitario cuya función específica es el suministro de
energía calorífica al agua fría, con el objeto de disponer de agua caliente para
alimentar los aparatos sanitarios que lo requieran.
CABEZA DE VELOCIDAD: también se denomina como altura de velocidad y es la
relación entre la velocidad al cuadrado dividida por dos veces la gravedad; (v2/2g)
DESAGÜE: conducto que generalmente transporta aguas servidas o lluvias hacia
el colector.
ENERGÍA: en hidráulica este concepto se relaciona con la suma de las cabezas
de: energía potencial, cinética y de presión.
FLAUTA: Instalación utilizada en plomería que consta de una tubería principal con
la salida de varios ramales sobre su trayecto.
FLOCULO: Pequeñas masas gelatinosas formadas en un liquido por la reaccion
de un coagulante.
HIDRONEUMÁTICO: sistema que suministra directamente presión a la red interior
o una parte de ésta, sin necesidad de tener un tanque elevado.
HIPOCLORITO DE SODIO: Solución acuosa de hidróxido de sodio y cloro en la
cual el hipoclorito de sodio es su ingrediente principal.
ISOMÉTRICO: esquema de las redes de distribución del sistema hidráulico o
sanitario, se realiza a una inclinación de 30o o 45o con el propósito de identificar
más fácilmente los accesorios a utilizar.
LONGITUDES EQUIVALENTES: es la longitud lineal equivalente a la pérdida
producida por un accesorio.
MEDIDOR: dispositivo de control de ingreso de agua a la edificación y a sus
respectivas subdivisiones.
PERDIDAS POR FRICCIÓN: disminución de magnitud producida en la presión
producida por la fricción existente entre el líquido y las paredes de la tubería.
PRESIÓN: Fuerza ejercida por cualquier fuente sobre un área determinada.
PARTES POR MILLÓN (PPM): el número de unidades de peso o volumen de un
menor constituyente presente en cada millón de unidades del mayor constituyente
en una solución o una mezcla.
RUTA CRÍTICA: es el recorrido utilizado desde el punto más critico de la
edificación, es decir el más lejano del punto de bombeo o suministro; de ahí se
parte como punto critico para hallar las mayores perdidas que se han de
presentar, realizando toda la ruta.
SIFONES: dispositivo en forma de “U” que mantiene un sello de agua que impide
la salida de los gases de la instalación sanitaria.
TANQUE: dispositivo de almacenamiento de agua o cualquier otro líquido que
llegase a necesitar para posteriormente ser bombeado.
TITULAR: consiste en agregar un acido o una base a la solución para modificar su
pH, a uno deseado o establecido. Generalmente se utilizan ácidos o bases fuertes
para realizar el proceso.
INTRODUCCIÓN
"La palabra progreso no tiene ningún sentido mientras haya niños infelices."
Albert Einstein
5.760 niños mueren debido a la falta de agua potable y saneamiento en el planeta,
cada 24 horas, 240 por hora, 4 por minuto, 1 cada 15 segundos.
Es una problemática mundial, aunque el planeta ha creado su historia por la
existencia del agua, el conocimiento no ha llegado a comprender la importancia
de este recurso y no ha dejado un legado de paz a las generaciones futuras que
ya no gozan de su abundancia.
Entender el problema se hace la esencia, y la solución reconocer la importancia de
crear propuestas que se fundamentan en la futura escasez que presentará el
mundo, la directa necesidad del hombre por obtener este beneficio será fuente
potencial de conflictos sociales, donde se potencializarán aquellas naciones
hídricamente ricas.
Colombia cuenta con porcentaje de agua significativa, la vertiente del Atlántico
tiene los ríos más largos y sus caudales son abundantes durante todo el año,
sumando a esto su localización geográfica, las precipitaciones en centro América
23
alcanzan una cifra 50% mayor que las presentadas en territorios como África y el
Medio Oriente.
Sin embargo, las estadísticas son preocupantes, se estima que para el año 2045,
40 países entre ellos Jordania, Israel y otros ubicados en el medio oriente
revelarán escasez crítica del agua.
El conocimiento es poder, y la futura inversión en esta preservación posiblemente
logre posicionar nuevamente a Colombia en el cuarto país más rico en agua y
ubicarlo entre los países que serán llamados a destacarse por su gran cantidad de
recursos hídricos.
1. EL PROBLEMA
1.1 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN
Basado en parámetros establecidos por la Universidad de la salle, facultad de
ingeniería civil, la línea esta asociada directamente con los grupos de
investigación dados; el que se vincula con el proyecto es el Centro de
Investigación en Riesgos de Obras Civiles CIROC siendo el único que relaciona el
área de Hidráulica e Hidrológica en sus campos de investigación y que son los
tópicos bases de el proyecto.
1.2 TÍTULO
Diseño de un sistema de recirculación de aguas lluvias para vivienda
1.3 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
Actualmente el mundo se enfrenta a gastos anuales que llegan a cubrir el 54% del
total accesible de agua potable por el hombre, se estima en proyecciones del año
2025 que este porcentaje se incrementará a un 70%, considerándose únicamente
en función al crecimiento de la población.
El fondo de población de Naciones Unidas asegura que si el consumo de los
países de más bajos recursos llegará al nivel de los países más desarrollados del
25
mundo, se estaría absorbiendo para el año 2025 el 90% de agua disponible
potable para el hombre.
El mayor consumo del agua está representado por el factor agrícola (riego), sin
embargo, cifras menores como el uso doméstico representa de manera
significativa la distribución interna del agua describiendo usos equívocos en el
sistema de alimentación del agua potable. Factor que es redistribuido en países
con mayor conciencia hídrica como Japón, que efectúan una recirculación antes
de la eliminación total.
Colombia, mantiene un sistema de suministro antiguo que ocasiona utilización de
agua dulce en actividades innecesarias, esta distribución permite cifras altas de
desperdicio, % valiosos para el consumo humano en sectores marginados y
catalogadamente pobres.
Tabla 1. El uso racional de una persona en funciones domésticas2
USO PORCENTAJE UTILIZADOLavamanos 4.0 %Lavaplatos 0,155Ducha 20.0%Sanitario 19,9Lavadora o lavadero 0,27
En países subdesarrollados estos consumos son inferiores.
2 ROSEGRANT, Mark W. Panorama global del agua hasta el año 2025. Washington. 2002. 26 p.
26
Tabla 2. Consumos mínimos y máximos en diferentes regiones del mundo3
REGION Consumo mínimo por persona l/d
Consumo máximo por persona l/d
África 16 36Latinoamérica 72 187Mediterráneo 35 83Pacífico Occidente 27 92Sudeste asiático 32 68Intervalo normal 40 95
1.4 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ¿Cómo lograr el ahorro del agua mediante la recirculación de aguas lluvias en
viviendas?
1.5 JUSTIFICACIÓN
Actualmente existen equipos de investigación ubicados en Japón, Suecia,
Finlandia, Reino Unido y en otros países de recursos próximamente agotables,
que están implantando estrategias de gestión integrada que permiten un
tratamiento y reutilización del agua.
Esto se ha logrado ampliando la investigación en aspectos tecnológicos y de
ingeniería que han logrado establecer nuevos conocimientos que retrasan el futuro
inminente de escasez mundial de agua y hacer de Colombia un país de
conocimiento empieza por crear propuestas a la altura de países desarrollados,
que invierten en investigación y en conservación de sus propias riquezas.
3 Ibid., p. 29
27
De aquí surge la necesidad por ofrecer a un país indiferente una alternativa que
facilite la captación y utilización de agua lluvia en sistemas de vivienda que
permitan darle una producción si utilizar el agua potable. Esto no genera una
mayor conciencia, genera solución de manera cómoda y eficiente ante el usuario y
ante la preservación ambiental.
Actualmente mueren miles de personas en el mundo, el hombre devasta el
planeta, consume y destruye; pese a esto, cuenta con personas capaces de hacer
algo por la vida, creaciones asombrosas que han llevado al hombre a vivir mejor,
pero falta algo, falta hacer mas, y es necesario crear ingeniería no para beneficio
del hombre si no ingeniería para beneficio de la naturaleza y el planeta.
1.6 OBJETIVOS
1.6.1 Objetivo general. Proponer un diseño hidráulico basado en captación y
recirculación de aguas lluvias con el fin de la preservación y ahorro del recurso
hídrico para el futuro.
1.6.2 Objetivos específicos
Suministrar un sistema de limpieza por procesos mecánicos que ya ha sido
diseñado para que proporcione la recirculación del agua lluvia.
28
Complementar el diseño, basándonos en estudios de países faltos de riquezas
hídricas, que ya utilizan estos procesos de recirculación en sistemas de vivienda.
Demostrar el ahorro económico causado por disminución del consumo de agua
potable a nivel doméstico al proponer el sistema de recirculación.
2. MARCO REFERENCIAL
2.1 MARCO TEÓRICO
2.1.1 El agua en el mundo. Yuri Gagarín, el primer astronauta Ruso, exclamó al
observar la tierra desde el espacio "Es azul, la tierra es azul".
Se considera que aproximadamente el 71% de de la superficie de la tierra está
cubierto por agua. Con esta cantidad considerable que tiene el planeta el 97% es
agua salada, la cual se consideran los mares y los océanos.
El 0.2% se localiza en la humedad superficial, en el vapor de agua que se
encuentra en la atmósfera. Únicamente el 2.8% restante es agua dulce la única
agua que se bebe y usa para vivir.
La mayor parte de la localización del agua dulce esta en los hielos y glaciares
que se estiman el 2.38%, Otra parte de esta agua dulce fluye por debajo de la
tierra, aguas subterráneas (se encuentran, a menos de 1.000m de profundidad),
estimándose el 0.39%, y solo una pequeñita parte de ella, el 0.029% lo hace por
algún rió en el mundo o se encuentra ahí estancada o en la superficie en forma de
lagos o lagunas. Se puede concluir que de cada 100 gotas de agua, 97 gotas son
agua salada y solo 3 gotas son agua dulce.
30
En la atmósfera se encuentra el 0.001% dulce, sumando en su totalidad es un
porcentaje limitado para la accesibilidad humana.
Figura 1. Distribución del agua4
Actualmente el agua dulce en el mundo privilegia a países sudamericanos y
asiáticos, debido a su localización geográfica, en cambio existen otras regiones
del mundo que se encuentran situados en zonas áridas y secas.
Sudamérica posee el 29% de los recursos de agua dulce disponible en el mundo,
donde se destacan por su enorme extensión la primera y la segunda cuenca más
grande del mundo: la cuenca del río Amazonas la mayor del planeta (alberga entre
4Derechos Indígenas y Acceso al Agua [Online]. Uruguay: Ferreira Aldunate, Wilson, [2004-11-28]. Tomado de Internet: <http://www.rel-uita.org>.
31
el 40 y 50% del total de las especies de la tierra) y Paraná-Paraguay,
respectivamente.
El Acuífero Guaraní es el más grande del mundo, siendo compartido por
Argentina, Brasil, Paraguay y Uruguay, tiene una grandeza única, es capaz de
proporcionar agua potable a toda la población mundial por los siguientes 20 años.
Sudamérica es la segunda región, después del norte de Asia, con la mayor oferta
de agua. Países ubicados principalmente en el Norte de África y en el oeste y sur
de Asia, presentan duramente problemas por escasez de agua.
2.1.1.1 Desperdicio del agua. Se empieza anotar en los ecosistemas del planeta
que han recibido serios daños, cerca de la mitad de las zonas húmedas del mundo
se han disipado, actualmente se han perdido 10 mil especies conocidas y el 20%
de la población animal esta extinta.
En algunas ciudades, como en Hong Kong, el agua de mar se usa extensivamente
para limpiar los baños y así mismo conservar el agua potable.
En Colombia se están implantando nuevos diseños que permiten considerar
menores valores de desperdicio. Un ejemplo es el suministro para el
funcionamiento de los sanitarios. “El consumo de agua de cada descarga depende
del modelo ofrecido por los fabricantes, los más comerciales varían entre 13.2L
32
(3.5 gal) y 19L (5 gal); aunque existen algunos que ofrecen un consumo de 1.9L
(0.5 gal).”5
Las duchas antiguas pueden llegar a distribuir 7.8 galones por minuto, los
cabezales más contemporáneos han disminuido del flujo y consumen 2.5 galones
de agua en el mismo minuto. Manteniendo una presión considerablemente igual a
la de flujo alto.
A partir de 1995, los inodoros tuvieron un cambio en el diseño con el fin de ahorrar
agua, este rediseño consideró una evacuación de 1.6 galones de agua.
Tabla 3. Suministro de agua para sanitarios.6 .
TANQUE MICROTANQUE FLEXOMETROSUMINISTRODURACIÓN 60s 7s 9sCAUDAL 5g p m 6g p m 27g p mEVACUACIÓNDURACIÓN 13s 1.5s 13sCAUDAL 18 g p m 25 g p m 18 g p m
2.1.1.2 Consumo del agua. En países como Estados Unidos, China e India, el
agua subterránea se consume más rápido de lo que se repone y la cantidad de
agua subterránea continúa disminuyendo. Algunos ríos, como el Colorado al oeste
de Estados Unidos y el Amarillo en China, se secan antes de llegar al mar.
5GRANADOS ROBAYO, J A Redes Hidráulicas y Sanitarias en Edificios. 1 ed. Bogota: Editorial Unibiblos, 2002. p.16. ISBN 958-701-097-3 6 Ibid., p. 16.
33
Datos obtenidos de La Organización de las Naciones Unidas señala que cada
persona necesita un mínimo de 50 litros diarios de agua que equivale a 18,250
litros al año siendo esto en condiciones normales de clima y salud el agua
consumida para beber, higiene personal, y en la preparación de alimentos es de
2.5 litros.
Tabla 4. Porcentaje sobre el consumo diario/persona.7
USO PORCENTAJE UTILIZADOLavamanos 4.0 %Lavaplatos 0,155Ducha 20.0%Sanitario 19,90%Lavadora o lavadero 0,27
2.1.1.3 Promedio consumo en los diferentes países, muestra una gran
controversia en la proporción del consumo.
En el tercer mundo, 10 litros de agua es el promedio diario para beber, cocinar y
lavar de una persona.
En el Reino Unido, 10 litros de agua son los que se van cuando se vacía la
cisterna del inodoro.
7DEPARTAMENTO TÉCNICO ADMINISTRATIVO DEL MEDIO AMBIENTE. Ficha Técnica: Bogotá, 2006. P.80
34
Las mujeres en África y en Asia cargan un promedio de 20 kilogramos de agua
durante seis kilómetros cada día.
2.1.1.4 Problemática mundial. Se destaca que en reportes realizados por
UNESCO indican que la cantidad disponible de agua próximamente decrecerá
alrededor de un 30%.
Teóricamente hay agua suficiente para 20 mil millones de habitantes, pero en las
ciudades de los países pobres el 70% de pobres no tienen agua potable y según
un estudio de las naciones Unidas, en los países industrializados la media de uso
por persona y día es de 3,500 litros de agua, mientras que en los países
empobrecidos es de 2 y 5 litros. Según la guía del Mundo con sede en Uruguay,
actualmente más de 500 millones de personas padecen de escasez casi total de
agua potable y se estima que llegaran a 250 millones para el 2025. Afirma también
que anualmente en los países del Sur mueren seis millones de niños por beber
aguas contaminadas. Aunque cada fuente con sus cifras, no deja de ser alarmante
por donde se mire. Por ejemplo, el 85% del agua del mundo la consume el 12% de
la población mundial esto significa que mientras 12 personas usan 85 litros, 88
personas se reparten 15 litros de agua.
2.1.1.5 Antecedentes mundiales en aprovechamiento del agua. La
potabilización presenta aspectos de costos individuales altos, en países de bajos
recursos económicos la mejor solución resulta llevar el agua potable a cada
35
aparato y suministrarlo, el sistema de desagüe resulta ser único para todas las
viviendas y la evacuación de esta agua es inmediato al colector de aguas negras y
de allí el proceso en la planta de tratamiento resulta ser mucho más económico a
nivel ciudad.
A continuación se presenta diferentes opciones de países con culturas y
conocimientos muy ajenos a estos que han desarrollado técnicas de
aprovechamiento para mitigar los efectos causados por la difícil obtención del
agua con algunos ejemplos más importantes en este tema.
El agua lluvia logra reciclarse y llegar a suministrar la presión de descarga en
sanitarios, y en la jardinería.
Cuadro 1. Proyectos similares por otros países en el mundo
CONTINENTE PAIS PROYECTO Asia
Japón
Fukuoka es la primera ciudad japonesa en proponer sistemas completos para el uso y la conservación del agua. En tiempos de sequías se generaron esfuerzos constantes por mantener un suministro para la ciudad, y en 1979 el ayuntamiento de Fukuoka diseño un plan colectivo de conciencia entre los habitantes. La ingeniería se enfocó en estrategias de evitar fugas disminuyendo el porcentaje al 5% convirtiendo esta ciudad con el menor índice de fugas en todo Japón. Cerca del 94.1% de los habitantes han empleado dispositivos que reducen el flujo del agua de manera significativa. Se han implementado inodoros especialmente diseñados para consumir 5 litros menos en cada descarga a los aparatos comunes. Hoy existen más de 490.000 inodoros utilizando este sistema de disminución de consumo. En 1980 nació el “Proyecto para reutilización de aguas residuales” usado en zonas amplias para la circulación de aguas tratadas. La cantidad de agua ahorrada con los sistemas de circulación individuales de las aguas de escorrentías de los tejados de cada edificio, y los sistemas de circulación de aguas residuales provenientes de descargas persistentes que son empleadas para el llenado de las cisternas logran una suma total de 7000
36
m3 diarios. Ha logrado consumir 20% menos de agua potable comparándola con otras ciudades equivalentes a su tamaño. Este proyecto se ha financiado con un de recargo equivalente a 1 yen por metro cúbico que pagan de manera igual todos los ciudadanos. Fukuoka registra los primeros proyectos en cualquier ciudad del mundo enfocados hacia este fin, convirtiéndola entonces en un ejemplo digno de desarrollo para la conservación del medio ambiente.
Europa
Alemania
Se encuentra una serie de viviendas que se diseñaron de tal forma que sus techos cubrieran una gran cantidad de área para de esta forma captar las aguas lluvias y utilizarlas en los inodoros y sistemas de riego.
Berlín
Además sirven para contrarrestar los efectos causados por el verano ya que el agua recogida durante los periodos de precipitación sirve para reducir el consumo del agua potable.
África
Kenia, Uganda, Sri Lanka
En esta parte del mundo se ha incentivado la necesidad de crear sistemas de aprovechamiento de las aguas lluvias por medio de incentivos económicos que aunque son relativamente bajos generan gran motivación entre los residentes y las instituciones para dar mayor eficiencia en la captación, la utilización de estos sistemas han servido para mitigar la escasez y así intentar dar una mejor calidad de vida en este sector del planeta.
Norte América
Estados Unidos
Se estima que al menos medio millón de personas hacen uso de sistemas de reciclaje de aguas, y en algunos estados a las propiedades que instalan estos sistemas se les realizan descuentos en los impuestos.
Canadá
Se encuentra una edificación que plantea la utilización de aguas lluvias y luego su reutilización para utilización en el diario de cada uno de los habitantes de esta casa.
Sur América
Colombia
• Almacenes Alkosto en Villavicencio y Bogotá. • Edificio Verde de la cámara de comercio. • Estaciones de lavado de buses de Transmilenio. • En instituciones publicas, como colegios, universidades y oficinas del
estado. • En algunos hogares se han generado sistemas artesanalmente.
Una de las causas por las que estos proyectos no se destaquen es por que en Colombia se dan fuentes suficientes de información, o existe la necesidad de optimizar el consumo a así mismo se presentan desperdicios que parece no afectarle a los sistemas de construcción.
37
2.1.1.6 Estadísticas futuras para el ano 2025. El 70% de la población mundial
no tendrá suficiente acceso al agua potable. Basados en estudios realizados
2.800 millones de personas vivirán en 48 países que encaran tensiones hídricas o
escasez de agua, según proyecciones de PAI basadas en las proyecciones
medias de población recientemente revisadas de las Naciones Unidas.
Figura 2. Proyección del acceso al agua a nivel mundial.8
Metros cúbicos anuales por persona (en miles)
<1.0 Catastróficamente baja
1.1-2 Muy baja
2.1-5 Baja
5.1-10 Media
8ORGANIZACIÓN DE NACIONES UNIDAS. Visión del agua potable. [on line]. < www.un.org/spanish/
events/water> [citado el 15 de Mayo de 2006]
38
10-20 Alta
>20 Muy Alta
De estos Cerca de 40 países ubicados en el medio oriente presentarán crisis por
escasez de agua. Cuatro países del golfo Pérsico: Arabia Saudita, Kuwait, Bahrain
y los Emiratos Árabes Unidos, tienen acceso insuficiente agua potable, y aunque
actualmente han desarrollado diseños que permitan tratar aguas saladas de mar y
convertirlas a agua dulce, ésta resulta ser una inversión altamente costosa que
proporciona soluciones prontas a la crítica insuficiencia. Bahrain conlleva una
carencia de agua dulce, debido a esto su sustentación está basada en la
desalación de mar del golfo, que aun siendo un proceso costoso es bastante
complicada.
Sin este tratamiento la población actual empobrecería y resistir un futuro de
generación sería sostenible.
2.1.2 Materiales y accesorios empleados en el diseño y construcción de
sistemas hidráulicos. Las tuberías se exigen de alta calidad, donde el material
resista las presiones, la corrosión. Estos materiales cuentan con el control de
calidad del proveedor, evitando defectos de fábrica y poros o fisuras.
39
2.1.2.1 Hierro Galvanizado. Es utilizado fundamentalmente en exteriores cuando
la tubería y piezas especiales se encuentran expuestas a la intemperie y al paso
de las personas y maquinaria o equipo que pudiese golpearla de manera
accidental. El galvanizado es un recubrimiento de zinc, que se obtiene por
inmersión en caliente, hecho con la finalidad de facilitar una protección a la
oxidación y a la corrosión.
2.1.2.2 Tubería PVC (poli cloruro de vinilo). Es un material plástico sintético,
clasificado dentro de los termoplásticos, que por encima 60o C se convierte en
una masa moldeable y por debajo de esa temperatura se convierten en sólidos, la
mayor producción es el PVC y el polietileno (PE). Entre las características
favorables del PVC se encuentran:
Ligereza, el peso de la tubería PVC es mucho menor comparado con el de otros
materiales usados para sistemas hidráulicos, lo que facilita su transporte y manejo
del operario encargado de instalarlo.
Instalación, los procesos de instalación de este tipo de tubería son relativamente
sencillos, aunque para la construcción en algunos casos se haga necesario en
algunos casos utilizar dos o más operarios para realizar un buen trabajo, ya que la
ubicación de la tubería en algunos casos es demasiado inaccesible para que
trabaje un solo instalador.
40
Resistencia a la corrosión. Las tuberías fabricadas en PVC son inmunes a los
tipos de tuberías que normalmente afectan a los tipos de tubería.
Paredes lisas. Esto se puede traducir que la tubería puede transportar un caudal
mayor a un igual diámetro de los otros tipos de tubería, debido a su bajo
coeficiente de fricción.
2.1.2.3 Cobre. Tiene la propiedad de recubrirse al contacto del aire, con una capa
de oxido que no penetra en el metal; es superficial y lo protege indefinidamente, es
altamente usado en instalaciones de agua caliente debido a la mayor presencia de
agentes oxidantes en agua a altas temperaturas y a la buena conducción este
material, su uso ha ido en decadencia debido a la a aparición de materiales como
el CPVC que presentan una buena alternativa a un costo más reducido. En el
mercado se encuentran tres tipos de tubería de cobre para instalaciones
hidráulicas
Tipo M. “Es fabricado en longitudes estándar de 6. mt, de pared delgada, con
diámetros desde 3/8” hasta 2”. Este tipo de tubería satisface las necesidades
normales de una instalación hidráulica de una casa o edificio y soporta con un
gran margen de seguridad las presiones usuales utilizadas en dichas
construcciones.” 9
9ENRIQUEZ HARPER, Gilberto. El ABC de las Instalaciones de Gas, Hidráulicas y Sanitarias. México : Ed. Limusa., 2004. 115p.
41
Tipo L. “posee la pared un poco mas gruesa que el anterior y es fabricado en
longitudes de 6 mt, es usado cuando las exigencias de las instalación son más
severas, por ejemplo cuando son usados para conducir agua caliente o vapor en
hoteles o baños públicos, gas, instalación de refrigeración, etc.”10
Tipo k. “Es empleado para instalaciones industriales y el espesor de su pared es
aun más gruesa que las anteriores, se caracteriza por tener gran resistencia a
altas presiones”.11
Las conexiones usadas para la tubería de cobre en general son fabricadas con
gran exactitud con la finalidad de que el empate entre accesorios y tubería se
haga lo más preciso posible y así evitar fugas, la conexión se realiza por medio de
soldadura que se dispersa sobre el lugar a conectar gracias a la aplicación de un
fundente previamente ubicado sobre la superficie limpia, como característica
importante la conexión también se puede realizar con cualquier accesorio o
tubería de bronce, Estas conexiones además están diseñadas para ofrecer un
mínimo de resistencia a la corriente de agua.
2.1.3 Conceptos básicos en el diseño de las redes de suministro.
El modelo más utilizado y aprobado por la mayoría de países fue dado por Roy B,
Hunter desde 1940, y actualmente se usa ajustándolo a condiciones locales.
10 Ibid., p. 116. 11 Ibid., p. 116.
42
2.1.3.1 La teoría de las probabilidades. Ayuda a estimar los caudales máximos
probables que puede presentar la edificación, este método elaborado por Hunter
evita realizar un súper dimensionamiento a la tubería, describe que la probabilidad
que el sistema este proporcionando suministro a todos los aparatos al mismo
tiempo es remota.
Un diseño es satisfactorio cuando las tuberías tienen las dimensiones necesarias
para proveer agua al número de aparatos encontrados en uso simultáneo durante
las horas pico por más del 1% del tiempo.
Para un número de aparatos que estén en funcionamiento al mismo tiempo siendo
estos una pareja cualquiera en cualquier posición.
( )0
1 ; 1f n
n r r nr
r
nP p p P
r
=−
=
⎛ ⎞= − =⎜ ⎟⎝ ⎠
∑
Donde:
p: Probabilidad del funcionamiento de diferentes aparatos al mismo tiempo.
( )1 n r rp p p−= −
m: Carga de demanda
n: Aparatos en el edificio
43
r: Número de aparatos que funcionan simultáneamente
!! ( )!
n nr r x n r
⎛ ⎞ =⎜ ⎟ −⎝ ⎠
La posibilidad de que un número de aparatos se encuentren en funcionamiento al
mismo tiempo por más del 1% se expresa mediante la siguiente ecuación.
Donde:
P: posibilidad de no encontrar ningún aparato funcionando.
1
(1 ) 0.01r n
n r r
r m
nP p p
r
=−
= +
⎛ ⎞= − ≤⎜ ⎟
⎝ ⎠∑
Esta ecuación facilita encontrar el número de aparatos funcionando en cierta
cantidad de aparatos instalados.
diseñoQ m q= ×
Donde:
q= (1-p): Caudal promedio que utiliza uno de los aparatos en funcionamiento.
44
El número que identifica a un aparato es la relación del número del fluxómetro al
número de aparatos de otro tipo multiplicado por las unidades asignadas al
fluxómetro.
Unid aparato = No Fluxómetro/No tipo de aparatos x Unid del fluxómetro
Las unidades aprobadas por la mayoría de los códigos incluyendo el código de
fontanería son las presentadas en la siguiente tabla No 5. Estas han sido
tabuladas y revisadas previamente, y son las que el diseñador utiliza para el
conteo inicial de aparatos y encontrar los caudales de diseño.
2.1.3.2 Cuantificación de consumos (unidades de cada aparato). Los valores
aceptados por el Código Colombiano de fontanería se relacionan en la tabla
siguiente para efecto del diseño en un proyecto hidráulico.
Tabla 5. Unidades de diferentes aparatos
UBICACIÓN APARATO TIPO UNIDAD UNID.TOTAL INTERNA HIDRAULICO DE USO A.CALIEN A. FRIA SIMULTAN RECINTO
Cocina Lavaplatos Mezclador 1,5 1,5 2 2Calentador - - -
PATIO Lavadora Llave 1,5 1,5 2 5Lavadero - 3 3
BAÑO Sanitario tanque - 3 3 6Lavamanos Mexclador 0,75 0,75 1Ducha 1,5 1,5 2
UNIDADES
45
“Los valores individuales tanto para agua fría como para agua caliente en aparatos
que incluyen las dos conexiones se debe tomar como ¾ del valor total relacionado
para el aparato”12 para agua caliente y ¼ para agua fría o viceversa.
2.1.3.3 Método de Hunter para determinar el caudal y diámetro. Teniendo en
cuenta el número de unidades requeridas por cada registro, se determina el
diámetro de la tubería (chequeando la velocidad no mayor a 2.0 m/s) para
suministrar el mínimo caudal y presión requerida para cada uno de estos cuartos,
estos valores se obtienen de las tablas de relación unidad, caudal, velocidad y
diámetro que se encuentran en los libros de diseño hidráulico. Ecuación de Hazen
Williams
1.85
2.63280QjCD
⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠
2.1.3.4 Ecuación de energía o de Bernoulli. Expresa la conservación de la
energía manteniéndose constante entre dos secciones del tramo en la tubería; en
esta ecuación se establecen los tres tipos de energía presentes en un fluido:
2 21 1 2 2
1 22 2p V p VZ Z
g gγ γ+ + = + +
12ICONTEC. Código Colombiano de Fontanería. 2ed. Bogotá: Editorial ICONTEC, 2004. p. 52. ISBN 958-9383-49-1
46
Donde
Z: Energía potencial
2
2V
g: Energía cinética
pγ
: Energía de presión.
2.1.3.5 Continuidad. Que expresa que cualquier caudal va a ser igual a la
multiplicación de la velocidad del fluido por el área de la sección transversal de la
tubería.
1 1 2 2Q V A V A= × = ×
Donde
Q: Caudal
V: Velocidad
A: Área
2.1.3.6 Pérdidas por fricción en tuberías. Con un diámetro constante deducidas
en el año de 1850 a través de métodos experimentales Darcy y Weisbach llegarón
a las siguientes expresiones.
gDLVfhf
2
2
=
47
Donde:
hf: Pérdida por fricción en metros columna de agua
f: Factor de fricción
L: Longitud
V: Velocidad con que se desplaza el fluido
D: Diámetro de al tubería por donde se conduce el fluido.
g: Gravedad.
2.1.3.7 Hazen-Williams. Los aparatos requeridos en el proceso de diseño, deben
contar con el abastecimiento necesario de agua y presión, el funcionamiento y
mantenimiento, será indispensable para evitar ruidos ni fugas que lleven al
desperdicio.
1.85
4.86 1.851734,6 LQhfD C
=
Donde:
hf: Pérdida por fricción en metros columna de agua (m)
L: Longitud (m)
Q: Caudal L/s
D: Diámetro de al tubería (m)
C: Coeficiente del material
48
2.1.4 Equipos de presión y suministro. Estas bombas ofrecen la presión
necesaria para cubrir la demanda del aparato ubicado en la distancia más lejana.
• Sistema de presión sin hidroneumático
• Sistema de presión constante
Las condiciones de operación dependen del caudal, la presión mínima de servicio,
la presión máxima y la potencia para compensar las pérdidas producidas por
tuberías y accesorios durante su recorrido.
2.1.4.1 Equipos hidroneumáticos. Suministra la presión necesaria en momentos
donde la demanda sea baja o cero manteniendo las bombas apagadas. Hasta que
la presión que exige el sistema no requiera cierto nivel, el equipo hidroneumático
cubre estas necesidades.
La utilización del equipo hidroneumático, permite que el encendido y el apagado
de las bombas sean menores en las siguientes condiciones:
• Hidroneumático convencional
• Hidroneumático precargado
2.1.4.2 Válvula Solenoide. En el dado caso de que la precipitación en una época
del año no sea suficiente para llenar el tanque de agua lluvia, el diseño de
49
recirculación tendría problemas para el suministro a los sanitarios que han sido
diseñados exclusivamente para este abastecimiento.
Para solucionar estos inconvenientes, se instalará una válvula Solenoide
conectada al medidor de servicios que proveerá agua potable a este tanque.
Cuando el nivel del agua lluvia llegue a un nivel mínimo, una señal eléctrica abrirá
la válvula solenoide permitiendo el paso del agua potable hasta un nivel máximo
donde se enviará otra señal eléctrica que cierre o interrumpa dicha circulación por
medio del flotador.
La válvula consta de dos partes:
• La válvula por la cual circula el fluido
• Bobina o electroimán que activa la bomba para abrirla o cerrarla
2.1.5 Desagües y bajantes. Las instalaciones de evacuación o desagüe tienen
como principal misión recoger las aguas sucias y materia fecal de los sitios donde
se originan y conducirlas fuera de la construcción para verterlas en el colector
dispuesto por el acueducto.
50
2.1.5.1 Dimensionamiento de ramales horizontales. “El caudal producido en la
descarga de un aparato se asimila al flujo a través de un orifico con una presión
igual a la altura del nivel de agua respecto a la salida del mismo”.13
ghCdxAq 2=
q: Caudal en L/s
d: Diámetro del orificio en cm
h: Altura del agua sobre el orificio en metros
2.1.5.2 Dimensionamiento de bajantes. El flujo máximo permisible se halla por
medio de la siguiente ecuación:
38
35
754.1 dXrq =
Tomando el valor de r=7/24, para facilidades y rapidez en el diseño, se buscan los
equivalentes en unidades según el método de Hunter.
2.1.5.3 Tipos de agua a evacuar. Las aguas pueden ser:
Blancas. Provistas de la lluvia o nieve, recogida por le drenaje en sumideros o
canalones de cubierta.
13 GRANADOS, Op. Cit., p. 36
51
Residuales. Que provienen de los aparatos sanitarios de limpieza o aseo.
Negras o fecales. Que arrastran materiales fecales y orina.
2.1.5.4 Componentes básicos de un sistema de evacuación. Las partes
principales de una red de de evacuación son:
• Tuberías de evacuación
• Los sifones
• Las tuberías de ventilación.
2.1.6 Aguas lluvias. El agua lluvia proviene directamente de la atmósfera y la
captación de estas depende de la zona donde este ubicado el proyecto, permite
acceder a un volumen de agua lluvia que al compararlo con la demanda de los
habitantes en la edificación, aproxima los datos para satisfacer el consumo de
aparatos sanitarios dentro de la edificación.
2.1.6.1 Conducción y recolección de agua superficial, el caudal generado por
precipitaciones pluviales es recolectado por medio de superficies impermeables
donde las áreas de recolección son obtenidas por la cubierta del edificio,
asumiendo el área proyectada horizontalmente, en el caso de que existan muros
verticales se asigna un porcentaje de recolección.
52
En Colombia se ha obtenido una intensidad aceptada para el diseño de
100mm/hora correspondiente un una frecuencia de 5 anos.
i=100horamm → i=
SmL
3600
100 2 → i= 20278.0
ms
L
2.1.6.2 Dimensionamiento de las canales para aguas lluvias, se utiliza de igual
forma que en desagües, la ecuación de Manning bajo condiciones de flujo
uniforme.
2
23
Q nSA R
⎛ ⎞×⎜ ⎟=⎜ ⎟⎝ × ⎠
Donde
S: Pendiente
Q: Caudal
n: Coeficiente de rugosidad de Manning
A: Área mojada
R: Radio hidráulico
Siendo este un techo inclinado, el agua se entrega preferiblemente en canales
rectangulares, dándole la capacidad de flujo a la pendiente del canal que entrega
a la bajante.
53
70% De la altura del canal esta ocupada por el flujo de agua
30% borde libre
2.1.6.3 Volúmen máximo de almacenamiento. Este volúmen se obtiene con
base al Modelo de Almacenamiento de Agua Lluvia de Dixon. El algoritmo no
calcula directamente el volumen óptimo de almacenamiento, lo que hace es
determinar un indicador de eficiencia denominado WSE (Water Saving Efficiency).
La figura 3 especifica el algoritmo de este modelo.
Donde:
Pt: (mm) Precipitación
Ac: (m2) Área de captación
t: 1 día Tiempo
T: (día) Tiempo total de modelación
Dt: (m3) Demanda total de agua lluvia en un día
Rt: (m3) Volúmen de agua lluvia proveniente de la cubierta mas el jardín
St: (m3) Volúmen de agua en el almacenamiento
Smax: (m3) Volúmen máximo de almacenamiento
Wt: (m3) Volúmen de pérdidas por excedencia
Ot: (m3) Volúmen de salida del almacenamiento
Mt: (m3) Volúmen de demandas NO satisfechas
It: (m3) Volúmen de entrada acumulado (m3)
54
El volúmen adecuado se obtiene ingresando un amplio rango de volúmenes
máximos de almacenamiento (Smáx) con el fin de conseguir el WSE a partir de
diferentes variables. Este indicador mantiene una relación entre el volúmen de
demanda no satisfecha (Mt) y la demanda total (Dt), que ayuda a determinar el
almacenamiento adecuado para cubrir el suministro a los aparatos que requieran
del agua lluvia.
Se obtiene el volúmen de agua en el almacenamiento (St), en un intervalo de
tiempo determinado (1día), partiendo desde de un volumen máximo de
almacenamiento (Smáx), la demanda (Dt) y el volúmen del agua lluvia (Rt) que
ingresa al almacenamiento proveniente de la captación en la cubierta.
Se ejecuta la hoja en Excel que realiza la gráfica entre WSE y Smáx,
determinando la relación de volúmen máximo de almacenamiento para cumplir
con la demanda cumpliendo con una eficiencia superior al 50%.
55
Figura 3. Algoritmo del modelo de Dixón.14
14VILLAREAL E, Dixon. Análysis of a Rainwater Recycling System For Domestic Water Supply in Ringdannsen, Norrkoping. Sweden: Lund University., 2000. 37p.
56
Figura 4. Esquema de la utilización de variables en el Modelo Dixon15
Rt
Wt
Mt
DtOt
Smáx
St
2.1.6.4 Filtración de partículas ó tragantes. Tienen como objeto separar los
materiales sólidos recolectados de la cubierta y evitar que pasen a las bajantes y
al tanque. Los materiales que logran ser atrapados en el filtro o tragante son
partículas como hojas, piedras u objetos que superen el tamaño del tamiz que se
ha diseñado el filtro.
Los tragantes ya tienen el tamiz especificado y son la mejor opción para colocar
en el inicio de la bajante logrando un fácil mantenimiento al ser un dispositivo
compacto y de extracción y remoción inmediata.
2.1.7 Características del agua. El agua en condiciones ideales es inolora,
incolora, poseen fluidez es decir se deslizan empleando poco tiempo en
trasladarse de un sitio a otro cuando se les aplica una presión, es densa y poco
15Ibid., p. 37.
57
compresible, siendo casi seguro afirmar que su densidad no varia con la aplicaron
de presión. Presenta una viscosidad que depende también del material que la
transporta.
Volúmen. El agua al momento de solidificarse aumenta su volúmen,
aproximadamente por cada diez litros de agua se convertirán 11 de hielo, siendo
ésta una de las razones por la cual algunas cañerías que conducen agua se
rompe al helarse el agua en su interior.
Volúmen específico. El agua varía con la temperatura y la presión, teniendo un
mínimo de 1 litro/kg a la temperatura de 4.08oc y a la presión de 1 bar.
El volumen específico cambia con el contenido de sales disueltas en el agua; un
aumento de salinidad de 1g/l hace disminuir el volumen específico en 0,0008l/kg o
aumentar su densidad en 0,0008kg/l.
Densidad. La densidad del agua es 1000 kg/m3 y su volumen específico resulta
0.01m3/kg.
2.1.7.1 Dureza del agua. El exceso de sales convierte a las aguas en impropias
para los usos domésticos, teniendo la desventaja de que disuelven malísimamente
el jabón y no hace espuma, esta agua se conocen generalmente como aguas
duras.
58
Al atravesar las capas de la atmósfera, el agua de lluvia se carga de gas
carbónico (CO2) y pasa a ser ligeramente ácida donde tiene la capacidad de
disolver ciertas sales minerales (tales como las sales de calcio y de magnesio)
cuando atraviesa las diferentes capas del suelo, según la composición de este
último, el agua se cargará más o menos de carbonato de cálcico (CaCO3), que
determina su dureza, siendo la medida de referencia 1oTH=10mgr CaCO3 por litro
de agua.
En ciertas condiciones, y particularmente cuando el agua esta caliente, se
desarrolla un proceso inverso al descrito anteriormente: el gas carbónico (CO2) se
libera del bicarbonato de calcio (soluble) y hay formación de carbonato de calcio
(insoluble) que se cristaliza bajo la configuración de cal.
Se observa que el carbonato de calcio puede presentarse en dos formas distintas,
y según las condiciones ambientales, cristalizar en calcita o dragonita,
provocando, en ocasiones, incrustaciones más o menos resistentes.
Las consecuencias que se derivan de estas acumulaciones de cal son conocidas
por todos: una disminución de los diámetros de las tuberías de conducción de
agua y la consiguiente perdida de presión y de caudal por estrechamiento,
bloqueo de válvulas y dificultades en la hermeticidad de los grifos, obturación de
los atomizadores de grifos y teléfonos ducha, manchas en los sanitarios y un largo
etcétera de inconvenientes todos ellos muy incómodos.
59
Por otra parte, la cal es mala conductora de calor y su adherencia en las
resistencias eléctricas, en los serpentines de las calderas y otros intercambiadores
de calor o en las instalaciones de aire acondicionado, resta una parte importante
de energía disminuyendo su eficacia.
Por consiguiente tocara recurrir al mercado de aparatos descalcificadotes.
2.1.7.2 Análisis de aguas. Las técnicas de análisis de aguas están recogidas en
diversas publicaciones nacionales e internacionales, tales como “Normas
Internacionales para el Agua Potable”, Organización mundial de la Salud (OMS).
Por medio de diferentes análisis se puede determinar la temperatura,
transparencia, olor, color y sabor del agua, aparte de los otros elementos que la
componen. Para el análisis químico general se necesitan como mínimo una
muestra de 2 litros, recogida en un frasco limpio provisto de tapón de vidrio, en los
que se anotara la hora y lugar en que se capto la muestra, enviándola sin retraso
al laboratorio ya que, en ningún caso, deben de transcurrir mas de 72 horas entre
la recogida de la muestra y la realización de su análisis. La temperatura del agua
se tomara en el sitio donde se realice la extracción de la muestra.
Para análisis químicos el color se compara la coloración del agua colocada en
tubos de Nessler con una disolución de platino-cobalto, el olor se determina
diluyendo el agua problema con agua inodora hasta que deje de percibirse este el
60
sabor queda delimitado por la finura del sentido del gusto del operador,
incorporando para todos los análisis diferentes elementos químicos y una variada
metodología.
2.1.8 Tratamiento del agua lluvia.
2.1.8.1 Filtración. Este proceso consiste básicamente en una la consecución de
una diferencia de presión que induce el paso del agua a través de un filtro, la
diferencia de presión se puede lograr por acción de la gravedad o a través de la
acción de una bomba; el filtro debe contener una cámara para contener las
partículas o elementos que se filtran y a su vez permitir el paso del agua.
Filtro de arena. Es recomendable utilizarlo para aguas ligeramente turbias,
funciona por medio de capas de arena y grava que funcionan como cámara
filtrante, su uso no elimina bacterias ni virus pero si remueves quistes y
protozoarios.
Filtro de cerámica. Se usa en aguas con baja turbiedad, consiste básicamente en
utilizar la separación de poros de la cerámica como medio filtrante, presenta una
desventaja grande y es la fácil colmatación del filtro.
Filtro de membrana. Es un medio filtrante donde los poros de la membrana son
más pequeños que los materiales.
61
2.1.8.2 Desinfección. Tiene como finalidad principal la in activación de agentes
patógenos presentes en el agua, se recomienda que para el proceso sea lo mas
eficiente posible es bueno utilizar previamente un proceso de filtración.
Cloración. El cloro es un elemento activo que reacciona con el agua, con
compuestos orgánicos y con varios metales. Se encuentra en las siguientes
presentaciones:
Cloro Gaseoso. Generado a partir de la vaporización de cloro liquido
almacenada baja presión en cilindros.
Hipoclorito de Sodio (liquido). Concentraciones de Cloro entre el 3% y el
10%.
Hipoclorito de Calcio. (Solidó en forma granular). Concentraciones de cloro
entre el 20% y el 70%.
Este proceso aplicando cloro es quizás el más utilizado por sus bajos costos y sus
procesos modernizados que facilitan su aplicación.
Entre sus principales virtudes se pude tomar su buena desinfección de aguas, el
control de olores y sabores y la prevención del crecimiento de algas.
Entre las debilidades que presenta esta la poca efectividad que presenta ante
protozoos. Además los compuesto de cloro son inestables por lo que reduce su
actividad y por ello se presenta dificultad en su almacenamiento.
62
Generalmente en el proceso se usa Hipoclorito de Sodio al 5.1%; una gota por
cada litro.
La mayoría de sistemas desinfectantes se realiza por medio del hipoclorito de
sodio, ofreciendo cantidades seguras y suficientes.
Dosificador de cloro de carga constante. Está compuesto por un tanque que
contiene soluciones de cloro que son descargadas de forma dosificada dentro del
tanque donde se esta tratando el agua lluvia. Se cuenta con un medidor en el
tanque plástico (evita corrosión) que verifica el contenido de cloro y ajusta la
velocidad. Este medidor funciona al comparar los datos ajustados inicialmente al
momento de la configuración de la dosificación y la caracterización permanente
del agua en el tanque.
El proceso de dosificación se realiza a través de un tubo de abasto de diámetro
pequeño, gracias a un flotador y una manguera flexible al cual esta conectado, la
movilización dentro del tanque se realiza de manera vertical dentro del tanque.
El principio de trabajo o de salida de la solución es mediante una carga hidráulica
constante, debido a que la dosificación de cloro sale por un pequeño orificio que
tiene el tubo de abasto; este orificio se encuentra a una distancia sumergida
siempre igual desde el nivel superior de la solución.
63
Foto 1. Sistema de dosificación con hipoclorito.
Características:
• El recipiente para almacenar la solución es de Un volumen cercano a los
200 lt, en un uso moderado, puede rendir por 7 días.
• Las soluciones de cloro a utilizar por lo general se hacen con hipoclorito de
calcio o hipoclorito de sodio.
• Es requerido contar con medidores del contenido de cloro (comparadores)
para ajustar la velocidad de dosificación aplicándose.
Dosificador de cloro instalado en el estanque. “El dosificador de cloro
instalado en el estanque, contiene en su interior un canastillo con una cápsula de
hipoclorito cálcico HTH de 300 gramos de peso. Simples giros de la tapa en la
dirección de cierre (en el sentido de las manecillas del reloj) introduce el canastillo
conteniendo la cápsula de cloro, en el flujo de agua que recorre el interior del
dosificador.
64
Varias vueltas a la tapa permiten regular la entrega de cloro al agua en rangos que
van desde 1 ppm/litro (agua potable) a 5 ppm/litro (agua para higienización de
baños, agua para procesos industriales, regadío de flores y verduras para impedir
presencia de algas, pseudomonas y fitoftoras SPP, etc.).
Vueltas a la tapa en sentido contrario a las manecillas del reloj permiten al resorte
de acero especial, colocado al fondo del cuerpo del dosificador, retirar el canastillo
secuencialmente fuera del flujo hidráulico, disminuyendo así la puesta.
Características:
• El dosificador permite la potabilización del agua en forma rápida y sencilla.
• Recomendado para instalaciones domiciliarias
• Uso para agua potable.
• Caudal a tratar: 150 lt/min aprox.
• Diámetro de cañería (conexión): 48mm
• Regulación entrega de cloro en ppm.
Dimensiones del Equipo:
• Altura: 23 cm.
• Ancho (base conexiones): 13 cm.
• Peso: 1,5 Kg aprox.
65
Hipoclorador. Es propiamente utilizado en reservorios o tanques de
almacenamiento.
Consta de un recipiente de barro o plástico con la parte superior e inferior abierta,
que permite la circulación del agua a través del filtro y la desinfección del agua en
su interior que contiene una mezcla de arena y polvo blanqueador cloro.
Sus detalles están explicados más adelante en el capitulo de ingeniería, debido a
que este sistema de purificación es el escogido para el proyecto.
Yodo. Presenta una alta eficacia para la inactivación de bacterias y virus; su
mayor desventaja es quizás su elevado costo y adicional a esto su utilización está
regulada en forma estricta por el Ministerio de Salud; de ahí que los métodos de
utilización y adquisición no son sencillos.
Luz ultravioleta. Consiste en la esterilización que se logra por medio de rayos
ultravioleta de longitud de onda entre 200 y 300 mm. Puede lograr la eliminación
de virus, bacterias, hongos, algas y protozoos.
El agua a esterilizar debe circular lo más próximo posible de la fuente de los rayos
en una corriente del menor espesor posible, la turbiedad debe ser baja para evitar
obstrucción de los rayos de luz entre la fuente y los microorganismos.
66
Ozonización. El ozono es un gas inestable y su producción se debe generar en el
sitio donde se va a utilizar, presenta un demasiado alto.
El RAS 2000 sugiere el uso de ozono en los siguientes casos:
Manejo de Color y Sabor entre otros.
Por su acción bactericida y virulicidad.
Oxidación Materia Orgánica y Micro-componentes.
Como desventaja cabe resaltar que no puede emplearse en aguas que contienen
hierro o amoniaco.
2.1.9 Mantenimiento del sistema de recirculación de agua lluvia
2.1.9.1 Cubierta. Se mantiene libre de cualquier tipo de vegetación que pueda
obstruir el sistema en las canales o bajantes.
2.1.9.2 Canales. Limpieza permanente mensual o quincenal que evite la creación
de algas o vida de insectos.
2.1.9.3 Interceptor o sedimentador. De no tener una mantenimiento mensual, el
interceptor almacenaría arenas y materiales de lavado de cubierta que no
permitiría el correcto funcionamiento para los procesos de calidad del agua.
67
2.2 MARCO CONCEPTUAL
La siguiente tabla muestra la definición dada en la elaboración de este proyecto y
la dada por los autores guías.
Cuadro 2. Marco Conceptual
TERMINO DEFINICIÓN CITA
Aguas lluvias Las provenientes de precipitación y
escorrentía
“Estas aguas son provenientes de la
precipitación pluvial, contienen cantidades
propias de ácidos y bacterias que
requieren de un previo control y proceso
para llegar al consumo humano.”16
Aguas usada,
servidas o negras
Cualquier combinación de desperdicios
transportados por aguas, y
provenientes de residenciales, de
edificios comerciales, industriales o de
instituciones.
El mismo autor define “Las aguas negras
son generadas por las actividades
humanas y sólo en países desarrollados
son tratadas parte de ellas, para
eliminarles los componentes
considerados peligrosos y para reducir la
demanda bioquímica de oxígeno (DBO)
antes de ser arrojados a los conductos de
aguas negras.”17
Bajante
Tubería vertical que recibe y conduce
aguas negras y lluvias.
“Es una tubería de desagüe que funciona
verticalmente que recibe agua de
sanitarios, y de otros aparatos.”18
Cámara de aire Dispositivo para amortiguar el golpe de
16Ibid., p. 46. 17Ibid., p. 46. 18GRANADOS, Op. Cit., P. 28.
68
(recamara) ariete.
“Consiste, por lo regular en un tramo
vertical de tubo tapado en el extremo
superior, con la finalidad de reducir o
eliminar los ruidos de martilleo producido
al cerrar bruscamente los grifos o las
válvulas.” 19
Caudal promedio.
Este tipo de caudal no coincide con las
condiciones de los caudales ni de
presiones en situaciones de horas pico,
por este motivo no se utiliza para el
diseño
“No podría coincidir con las condiciones
del caudal y presión para cada aparato en
situaciones de hora pico.”20
Caudal máximo
probable.
Este es el más recomendado para los
diseños de sistemas de suministro.
“Es el caudal más alto que probablemente
se puede presentar en cada tramo de
tubería y con el cual se puede diseñar.”21
Colector
Tubería destinada a recoger y conducir
agua.
El “colector es la tubería de alcantarillado
público que recibe o colecta las aguas
servidas domiciliarias. Es colocado en
forma subterránea, generalmente al
medio de la calle, de manera que cada
una de las viviendas de esa vía puedan
conectarse para la evacuación apropiada
de las aguas servidas.”22
Filtración
Separación de las partículas y
microorganismo que no son removidos
en la sedimentación.
“Es un proceso complejo en el cual se
combinan el cernido, la sedimentación, el
contacto interfacial y aún la floculación,
19HAAN, Enno. Guía de plomería doméstica.1997.México.152p 20GRANADOS, Op. Cit., P. 138. 21Ibid., p. 138. 22WIKIPEDIA. Colector. [on line]. <http://es.wikipedia.org/wiki/Colector> [22 de Mayo de 2006].
69
para retirar sólidos suspendidos, flóculos,
granos de arena, bacterias, etc.” 23
Floculación
Es la aglomeración de partículas
desestabilizadas en microflóculos y
después en los flóculos más grandes
que pueden ser depositados llamados
flóculo. La adición de otro reactivo
llamado floculante puede promover la
formación del flóculo.
En el manual de teoría básica, la
ingeniera expresa “El objetivo principal de
la floculación es reunir las partículas
desestabilizadas para formar
aglomeraciones de mayor peso y tamaño
que sedimenten con mayor eficiencia.” 24
Fontanería o
instalación interior
Conjunto de tuberías, equipos o
dispositivos destinados al
abastecimiento y la distribución del
agua y a la evacuación y ventilación de
los residuos líquidos dentro de las
edificaciones.
” Conjunto de instalaciones para la
conducción y distribución de agua en un
edificio.”25
Golpe de ariete Sobre presión producida por la
detención brusca del flujo de agua.
“Ruido que se produce generalmente en
el final de una conducción y se debe
principalmente a la parado brusca de la
vena liquida de una tubería a
consecuencia del cierre rápido de un grifo
o llave de paso.” 26
Polución
Presencia de sustancias, de productos,
de residuos o de agentes biológicos, en
el agua, aire, suelo, alimentos,
medicamentos, drogas o en cualquier
otro medio receptor que ocasionan o
“Es la alteración de mezclar aguas
hervidas, líquidos, suspensiones u otras
sustancias en cantidad tal que alteran su
calidad volviéndola ofensiva a la vista,
gusto u olfato.”27
23 HERRERA H., Martha C. Diseño para la Optimización de la Planta de Tratamiento de Aguas para el Consumo Humano. Bogotá 24 VARGAS, Lidia. Floculación. 265p 25 SALVAT EDITORES. Enciclopedia SALVAT.1971. Tomo 6. 1444 p. 26 CASANUEVA, Francisco. Como reparar las averías de fontanería. 147 p. 27 PEREZ CARMONA, Rafael .El arte de construir agua.1995.195p
70
que puedan ocasionar molestias o
perjuicios.
2.3 MARCO NORMATIVO
Cuadro 3. Marco Normativo
NORMA AÑO DESCRIPCIÓN
ICONTEC 1500 2004
Establece las reglamentaciones tendientes a proveer la instalación
interior de una edificación, de un sistema adecuado de distribución de
agua potable, capaz de suministrar cantidades suficientes a presiones y
velocidades adecuadas que permitan el correcto funcionamiento de todo
el sistema.
RAS (Reglamento
técnico del sector
de agua potable)
2000
Este reglamento tiene por objeto señalar los requisitos técnicos que
deben cumplir los diseños, las obras y procedimientos correspondientes
al sector de agua potable y saneamiento básico y sus actividades
complementarias.
DECRETO 1594 1984
Contiene la información necesaria para el control de vertimiento de aguas
y da las pautas de contenidos admisibles de los resultados de análisis
físicos y químicos de aguas
DECRETO 475 1998
Por el cual se expiden las normas técnicas de la calidad del agua
potable.
2.4 MARCO CONTEXTUAL
2.4.1 Ubicación. El proyecto se encuentra ubicado en la Calle 169 No 58-01,
barrió San José de Bavaria localidad, suba en la ciudad de Bogotá D.C.
71
Es un conjunto residencial llamado PORTAL DE TERRANOVA. Este proyecto
consta de tres torres, cada torres tiene 5 pisos con 4 aptos en cada uno.
El desarrollo de este proyecto está solo enfocado a la primera torre. Cabe resaltar
que éste ya fue construido en su totalidad. La altura estimada de la zona sobre el
nivel del mar está estimada en 2615 m.
2.4.2 Características de la zona
Extensión: 10.055 hectáreas
Limite Norte: Municipio de Chía y el río Bogotá
Límite sur: Calle 100 (localidad de Barrios Unidos) y el río Juan Amarillo
(Localidad de Engativá)
Limite occidente: Río Bogotá (Municipios de Cota y Chía)
Límite oriente: Autopista Norte (Localidad de Usaquén).
Figura 5.Ubicación Zona Suba en Bogotá
72
2.4.3 Historia pluvial. Suba se ubica en las cuencas de los ríos Salitre y Bogotá
Cuenta además con las cuencas de Torca y la Conejera; la laguna de Tibabuyes y
las chucuas de Guaymaral y la Conejera.
2.4.3.1 Recursos hídricos cercanos
Río Bogotá
Río Juan Amarillo
Canal Córdoba
Canal de los Molinos
Chucua Guaymaral
Canal de la Conejera
Chucua de la Conejera
Laguna de Tibabuyes
2.4.3.2 Características climáticas
Temperatura: 12.6 °C,
Clima: Subhúmedo
Precipitación media anual: 900 a 1.000 mm
Humedad relativa máxima: 77.6% meses lluviosos y 52.0% meses secos
3. DISEÑO METODOLOGICO PRELIMINAR
3.1 DISEÑO DE INVESTIGACIÓN
Según el planteamiento para realizar este proyecto es una Investigación aplicada,
es decir que se caracteriza por la aplicación de conocimientos que se han
adquirido alrededor de un proceso educativo, y se encuentra ligada a una
investigación básica, ya que todo el proceso de aplicación no se puede dar sin un
previo aspecto teórico, y viéndolo desde otro punto de vista más amplio la
investigación se conocerá como mixta ya que involucra las dos clasificaciones
mencionadas inicialmente.
La metodología a seguir en el proceso del desarrollo es secuencial, es decir será
un proceso consecutivo, en el cual las actividades a desarrollar en la mayoría de
los casos estarán directamente ligadas a la inmediatamente anterior, cabe aclarar
que en algunos casos los progresos se darán a la par, las fechas de inició serán
las mismas o se traslaparan pero las fechas de terminación no coincidirán, y de
ahí que la duración sea prácticamente distinta para todos los ítems que se van a
desarrollar.
Las etapas que se realizaron durante el proyecto de investigación fueron:
74
ETAPA 1. Descripción de la zona de estudio
-Recopilación de información de la localidad
-Descripción de las precipitaciones
-Características socioeconómicas
ETAPA 2. Diseño redes hidrosanitarias agua potable
-Prediseño de las tuberías de suministro y aguas residuales
-Asignación de unidades de acuerdo a puntos sanitarios
-Diámetros definitivos dados de acuerdo a la normatividad
-Diseño de ventilación para sistema de aguas residuales de acuerdo al número de
unidades
ETAPA 3. Captación de aguas lluvias
-Determinación de área optima de captación
-Dimensionamiento de canales y tuberías de conducción
-Análisis de la demanda de agua para sanitarios y riego
-Aplicación de modelo Dixon para dimensionar tanque
-Diseño suministro sanitarios de agua recirculada
-Diseño sistema auxiliar de suministro
ETAPA 4. Calidad y características de las aguas lluvias
-Toma de muestras y conservación
-Ensayos de caracterización
75
-Diseño tratamientos de aguas lluvias
ETAPA 5. Conclusiones y recomendaciones
-Planteamiento de conclusiones
-Planteamiento de recomendaciones
3.2 OBJETO DEL ESTUDIO
El objeto del estudio de la presente investigación es el diseñar un sistema que
permita captar y tratar según las necesidades el agua lluvia de un edificio para su
posterior aprovechamiento en sanitarios y riego.
3.3 INSTRUMENTOS
Durante el desarrollo del proceso investigativo y de diseño existió la necesidad de
apoyarnos en diferentes instrumentos que relacionamos a continuación:
- Código Colombiano de Fontanería (Norma ICONTEC 1500)
- Reglamento del sector del agua potable (RAS 2000)
3.4 VARIABLES
CATEGORÍA DE ANÁLISIS VARIABLES INDICADORES
Captación de agua Habitantes
Precipitación
Zona
Demanda
Oferta
Calidad y características del agua
Limpieza Ensayos laboratorio Calidad del agua (metales, ácidos, bacterias, etc.)
76
3.5 HIPOTESIS
El sistema de captación funciona de forma óptima, mantiene los sanitarios con
agua lluvia y genera un ahorro económico significativo para los usuarios, además
se garantiza la utilización extra del agua captada, libre de impurezas y amenazas
para cualquier persona.
4. TRABAJO INGENIERIL
4.1 DISEÑO DE SUMINISTRO
4.1.1 Acometida domiciliaria 4.1.1.1 Diseño del tanque, el diseño de suministro depende directamente del tipo
de uso que se le de a la edificación, de esto depende la estimación del consumo.
Uso de la edificación: Vivienda
Litros/hab-día: 200 A 250
Caudal requerido por la edificación
Q= Dotación * habitantes
Donde:
Dotación del Acueducto de Bogotá Q = 210 litros/hab./día
Habitantes (12 personas x 5 Pisos) = 60 habitantes.
Q= 210 *60*
Lts personaspersona día
=12.600 ltsdía
Q= 12.63m
día
78
Caudal suministrado por el acueducto:
Qa=( / )
( )Q Lts día
T seg
Donde:
Tiempo de recolección = 4 horas = 14400 seg
Caudal requerido por la edificación Q = 12600 Lts/día
Qa= 12600 /14400
Lts díaseg
Qa= 0.88Lts/día
El tanque se diseña con un caudal de 312.6 /Q m día= . Se asume únicamente un
tanque bajo siguiendo los parámetros utilizados en la actualidad. Jeringa
Volúmen del tanque por diseño = 12.6 m3
Volúmen obtenido según dimensiones = 14.0 m3
Dimensiones del tanque, por diseños arquitectónicos el tanque se divide en 2
rectángulos.
h: Altura máxima nivel del agua h = 2 m
A: Área total del tanque vista en planta A = A1 + A2
79
A1: 3.34m * 1.41m A1= 4.69m2
A2: 1.70m * 3.56m A2= 6.05m2
At: 10.74m2
V: 10.74m2 * 2m = 21.48m3
Figura 6. Detalle perfil tanque de almacenamiento
Figura 7. Dimensiones reales tanque de almacenamiento
DIMENSIONEN METROS
80
4.1.1.2 Determinación del diámetro de la red de distribución hasta el tanque
del edificio. Se debe tener en cuenta que cada diámetro presenta un valor
diferente de perdidas por fricción. El criterio depende de que al multiplicar este
valor por la longitud total de la tubería (desde la red de distribución hasta la
totalizadora), produzca una perdida suficientemente pequeña para poder seguir
aprovechando la presión que entrega el Acueducto de Bogotá a la vivienda.
Los diámetros son escogidos según el caudal y las pérdidas que tengan hasta la
llegada al tanque revisando que la velocidad no supere 2.0m/s,
Q (caudal en lps) = Q/t = 12600/14400 = 0.88lps
4.1.1.3 Pérdidas en la acometida, se calculan por medio de la formulas de
Flamant que han sido adaptadas para tuberías de diámetros pequeños.
Tabla 6. Calculo de pérdidas en tuberías y accesorios
CAUDAL (LPS) DIAM (PULG) V(m/s) hv(m) Df0,95 1 1/4" 1,2 0,07 0,041 28
Diámetro escogido 1 1/4”, cumple con la velocidad menor a 2.0 m/s, las pérdidas
permiten una altura prudente de presión para la llegada al tanque.
28 PÉREZ CARMONA, R Diseño de instalaciones hidrosanitarias y de gas para edificicaciones. 2 ed. Bogotá: Ecode Ediciones, 1997. p.50. ISBN 958-648-267-7.
81
4.1.1.4 Pérdidas en la tubería, la longitud del tramo desde el suministro del
acueducto hasta la llegada al tanque de la edificación, presenta pérdidas en la
tubería y en los accesorios.
Longitud total de la tubería 15.84 + 17.01 + 2.76 = 35.6m ≈ 36 m
Perdidas por fricción: 36m x 0.041m = 1.48m
Perdidas por velocidad: 36m x 0.07 m = 2.52m
4.1.1.5 Pérdida en los accesorios, el material utilizado para el medidor y el
registro válvula de compuerta abierta es galvanizado C=100, a diferencia del codo
de radio corto y la salida que se trabaja en PVC C=150.
Figura 8. Detalle acometida domiciliaria
DETALLE ACOMETIDA DOMICILIARIA
COLLAR DEDERIVACION
REGISTRO DE DERIVACION
TUBERIA PF+UAD
REGISTRO ANTIFRAUDE
REGISTRO BOLA
MEDIDOR
UNION GALV.
ADAPTADOR PF + UAD MACHO
UNION GALV.
ADAPTADOR MACHO PVC
TUBERIAPVC
82
Tabla 7. Pérdidas totales producidas por accesorios en la acometida
ACCESORIO DIAM (PULG) MATERIAL CANTIDAD UNIDAD TOTALRegistro antifraude 1 1/2" Bronce 1 0,4 0,4Mediror 1 1/2" 1 1,5 1,5Reg. valv. com. abierta 1 1/2" Bronce 1 0,4 0,4Codo radio corto 1 1/2" Pvc 2 0,87 1,74Salida 1 1/2" Pvc 1 0,79 0,79
4,83Pérdida total producida por accesorios
Total pérdidas = Perdidas de la tubería + perdidas por accesorios
Total pérdidas = 1.48m + 2.52m + 4.83m
Total perdidas = 8.83 m
4.1.1.6 Altura de presión de llegada al tanque, la presión efectiva vertical
proporcionada por el acueducto de Bogotá se encuentra entre 15 y 20 m. Para la
zona norte entre calles 200 y 160 oeste esta altura es de 16 m.
Altura de presión de llegada al tanque = 16.0 m – 8.83 m = 7.17 m
4.1.2 Estimación de caudales en la edificación 4.1.2.1 Prediseño, se hace el prediseño en los planos de la ruta que llevará la
distribución de agua caliente y de Agua fría de tal manera que abastezca a
TODOS los aparatos con la mínima cantidad de agua que satisfaga los requisitos
de presiones y velocidad.
Es recomendable que la tubería de suministro dentro de un mismo apartamento
este equipada con una o más válvulas para cerrar el paso del agua a los aparatos
83
y equipos o al conjunto sanitario servido de forma individual sin que esto interfiera
con el servicio a los otros cuartos.
4.1.2.2 Método de Hunter para determinar el caudal y diámetro para cada
tramo de la distribución interna de cada cuarto (distribución de agua fría),
para la suma ordenada de las unidades correspondientes a cada tramo en la
tubería principal de distribución, es recomendable hacer un registro en cada salida
del cuarto de baño, cocina o patio que tengan entrada de suministro, para que las
unidades que pertenece a cada cuarto sea un único valor que hace parte de la
sumatoria en la tubería principal del apartamento hasta llegar al medidor. Ver
anexo 1 y anexo 2
Dato de entrada: Caudal en el tramo.
Baño
Figura 9. Instalación tubería agua fría para el baño
A
REGISTRO
14
84
Tabla 8. Especificación tubería agua fría para el baño
TRAMO UNIDADES CAUDAL LPS DIAM (PULG) VEL. (m/s)14-A Ducha → Lavamanos 1.5 0.16 ½” 0.10
A-REG Lavamanos → Registro 2,25 0,19 1/2" 1,52,25 0,19 1/2" 1,5TOTAL UNIDADES DE AGUA
APARATO
Calentador para los aptos 102,103, 104
El total de la unidades que llegan al calentador equivale a la sumatoria de las de la
unidades que llega a cada uno aparatos, respetando el porcentaje dado al peso
de agua fría o agua caliente al cual se le de mayor peso. Esta unidad equivale a
¼, o sea al 25% de la unidad.
Figura 10. Instalación tubería agua fría de llegada al calentador
APTO 102, 103 Y 104
4
17
14
11
8
9
1016
d
e
f
19 UNDMEDIDOR
0.25
0.
75 0.5
1.5
1.50.5
0.75
0.25
1.5 0.5
0.51.5
3
0.75 und
7 un
d
5.25 und
10.5
und
19 und
DISTRIBUCION DE UNIDADES
A.F. (75%) A.C.(25%)
BAÑO 1
BAÑO 2
COCINA
TOTAL
2.25 0.75
2.25 0.75
6 1
10.5 2.5
0.75 und
1 und
8.5 und
15
85
Tabla 9. Especificación tubería agua fría de llegada al calentador
TRAMO UNIDADES CAUDAL DIAM VEL. (m/s)14-16 (Ducha1 +Lavm1) →Punto 16 0,75 0,06 1/2" 0,4715-16 (Ducha2 +Lavm2) →Punto 16 0,75 0,06 1/2" 0,4716-17 punto 16 →Punto 17 1,5 0,1 1/2" 0,75
19-18 lavaplatos →Lavadora 0,5 0,06 1/2" 0,4718-17 Lavadora →Punto 17 1 0,06 1/2" 0,47
17-cal ∑ unid entra al pto 17 →Calentador 2,5 0,16 1/2" 1,272,5 0,16 1/2" 1,27
APARATO
TOTAL UNID. DE ENTRADA AL CALENTADOR
Patio y cocina. Mayor peso a.f. para los aptos 102,103, 104
Figura 11. Instalación tubería agua fría de llegada al calentador
86
Tabla 10. Especificación tubería agua fría para patio y cocina
TRAMO UNIDADES CAUDAL DIAM VEL. (m/s)CAL -Punto D Calentador → Punto D 2.5 0.16 1/2" 1.27LAV -Punto D Lavadero → Punto D 3.0 0.19 1/2" 1.5Punto D - E Punto D → Lavadora 5.5 0.29 3/4" 1.23
E - Punto F Acum. Lavadora → Punto F 7.0 0.38 3/4" 1.33LVP - Punto F Lavaplatos → Punto F 1.5 0.1 1/2" 0.75Punto F-11 Punto F →Registro 8.5 0.46 3/4" 1.6
8.5 0.46 3/4" 1.6TOTAL UNIDADES AGUA FRIA
APARATO
Calentador para el apto 101. Llegada al calentador. Mayor peso Agua Fría 75% y
Agua Caliente 25%
Figura 12. Especificación tubería agua fría para la llegada al calentador
0.75
1.5
0.5 0.
2520
0.5
0.5
21
23
22
0.75 und
1.5
1.5
3.0
1 un
d
1.75 und
87
Tabla 11. Especificación tubería agua fría para la llegada al calentador
TRAMO UNIDADES CAUDAL DIAM VEL. (m/s)20-21 (Ducha1 +Lavm1) → Punto 21 0,75 0,06 1/2" 0,47
23-22 Lavaplatos → Lavadora 0,5 0,06 1/2" 0,4722-21 Lavadora → Punto 21 1 0,06 1/2" 0,47
21-Cal Punto 21 → Calentador 1,75 0,11 1/2" 0,891,75 0,11 1/2" 0,89
APARATO
TOTAL UNID. DE ENTRADA AL CALENTADOR
Patio y cocina mayor peso agua fría para el apto 101
Tabla 12. Especificación tramos de tubería agua fría para el patio y cocina apto 101
TRAMO UNIDADES CAUDAL DIAM VEL. (m/s)CAL -Punto G Calentador → Punto G 1.75 0.11 1,/2" 0.89LAV -Punto G Lavadero → Punto G 3.0 0.19 1/2" 1.5Punto G - H Punto G → Lavadora 4.75 0.24 1/2" 1.91H - I Lavadora → Punto I 6.25 0.34 3/4" 1.17J -I Lavaplatos → Punto I 1.50 0.1 1/2" 0.75I - 12 Punto I → Registro 7.75 0.42 3/4" 1.49
7.75 0.42 3/4" 1.49TOTAL UNIDADES AGUA FRIA
APARATO
4.1.2.3 Método de Hunter para determinar el caudal y diámetro para cada
tramo de la distribución interna de cada cuarto (distribución de agua
caliente), la asignación de las unidades comienza a partir del aparato más lejano
de cada ramal y sigue un recorrido hasta la salida del calentador, donde llegan
todas las unidades de agua caliente que estiman el caudal necesario para la
distribución.
88
Calentador Apartamentos 102,103, 104, Llegada al calentador. Agua Fría 25% y
Agua Caliente 75%
Figura 13. Especificación tramos de tubería de llegada al calentador con mayor peso de agua fría
APTO 102, 103 Y 104
4
17
14
11
8
9
1016
d
e
f
19 UNDMEDIDOR
0.75
0.
25 1.5
0.5
0.51.5
0.25
0.75
0.5 1.5
1.50.5
3
2.25 und
7 un
d
0.75 und
7.5
und
19 und
DISTRIBUCION DE UNIDADES
A.F. (75%) A.C.(25%)
BAÑO 1
BAÑO 2
COCINA
TOTAL
0.75 2.25
0.75 2.25
4 3
5.5 7.5
2.25 und
3 und
11.5 und
15
Tabla 13. Especificación tramos de tubería agua caliente en llegada del calentador en los aptos 102, 103, 104
TRAMO UNIDADES CAUDAL DIAM VEL. (m/s)14-16 (Ducha1 +Lavm1) →Punto 16 2,25 0,15 1/2" 1,1515-16 (Ducha2 +Lavm2) →Punto 16 2,25 0,15 1/2" 1,1516-17 punto 16 →Punto 17 4,5 0,24 1/2" 1,85
19-18 lavaplatos →Lavadora 1,5 0,1 1/2" 0,7518-17 Lavadora →Punto 17 3 0,19 1/2" 1,5
17-cal ∑ unid entra al pto 17 →Calentador 7,5 0,41 3/4" 1,417,5 0,41 3/4" 1,41
APARATO
TOTAL UNID. DE ENTRADA AL CALENTADOR
89
Patio y cocina mayor peso a.c. para los aptos 102,103, 104
Tabla 14. Especificación tramos de tubería agua caliente en patio y casino en los aptos 102, 103, 104
TRAMO UNIDADES CAUDAL DIAM VEL. (m/s)CAL -Punto D Calentador → Punto D 7.5 0.41 3/4" 1.41LAV -Punto D Lavadero → Punto D 3.0 0.19 1/2" 1.5Punto D - E Punto D → Lavadora 10.5 0.51 3/4" 1.81
E - Punto F Acum. Lavadora → Punto F 11.0 0.54 3/4" 1.83LVP - Punto F Lavaplatos → Punto F 0.5 0.06 1/2" 0.47Punto F-11 Punto F →Registro 11.5 0.56 3/4" 1.61
11.5 0.56 3/4" 1.61TOTAL UNIDADES AGUA FRIA
APARATO
Calentador Apartamento 101, Llegada al calentador. Agua Fría 25% y Agua
Caliente 75%
Tabla 15. Especificación tramos de tubería agua caliente, llegada al calentador en el apto 101
TRAMO UNIDADE CAUDAL DIAM VEL. (m/s)20-21 (Ducha1 +Lavm1) → Punto 21 2.25 0.15 1/2" 1.2
23-22 Lavaplatos → Lavadora 1.5 0.1 1/2" 0.7522-21 Lavadora → Punto 21 3 0.19 1/2" 1.5
21-Cal Punto 21 → Calentador 5.25 0.27 3/4" 0.95.25 0.27 3/4" 0.94
APARATO
TOTAL UNID. DE ENTRADA AL CALENTADOR
Patio y cocina mayor peso a.c. para los aptos 101, Los diámetros obtenidos en
el diseño de agua fría se respetan de igual forma que se respetan los obtenidos
con mayor peso en agua caliente.
90
Tabla 16. Especificación tramos de tubería agua caliente, patio y cocina en el apto 101
TRAMO UNIDADES CAUDAL DIAM VEL. (m/s)CAL -Punto G Calentador → Punto G 5.25 0.27 3/4" 0.9LAV -Punto G Lavadero → Punto G 3.00 0.19 1/2" 1.5Punto G - H Punto G → Lavadora 8.25 0.47 3/4" 1.57H - I Lavadora → Punto I 8.75 0.47 3/4" 1.57J -I Lavaplatos → Punto I 0.50 0.06 1/2" 0.47I - 12 Punto I → Registro 9.25 0.48 3/4" 1.67
9.25 0.48 3/4" 1.67TOTAL UNIDADES AGUA FRIA
APARATO
4.1.2.4 Método de Hunter para determinar el caudal y diámetro para tramos
principales de la tubería de distribución dentro de cada apartamento,
teniendo especificado los caudales de salida de cada cuarto independiente, la
sumatoria de unidades por medio de los tramos principales nos entrega el
diámetro a utilizar en las zonas de corredores y llegadas a la columna de
distribución. Ver anexo 3.
Tabla 17. Especificación de unidades por apartamento
TRAMO UNIDAD CAUDAL DIAM (PULG) VEL. (m/s)APTO 101
13-12 2,25 0,27 3/4" 0,912-4 10 0,5 3/4" 1,75
APTO 1029-15 2,25 0,19 1/2" 1,58-10 2,25 0,19 1/2" 1,510-11 4,5 0,25 3/4" 0,8811-4 13 0,64 1" 1,26
APTO 1031-2 2,25 0,19 1/2" 1,52-3 4,5 0,25 3/4" 0,883-4 13 0,64 1" 1,26
APTO 1047-6 2,25 0,19 1/2" 1,56-5 4,5 0,25 3/4" 0,885-4 13 0,64 1" 1,26
91
Figura 14. Especificación tramos de tubería de llegada al calentador con mayor peso de agua fría
APTO 103
APTO 101
6
5
78
9
4
1
2
3
10
11
12
13
APTO 102
APTO 104 4
3
2
1
5
6
7
16
13
12
14
11
8
9
1015
a
b
c
2.25 und0.19 lps1.5 m/s1/2"
4.5 und0.25 l/s1.97 m/s3/4"
2.25 und0.19 l/s1.5 m/s
2.25 und0.19 l/s1.5 m/s
10 und0.50 l/s1.75 m/s
2.25 und0.19 l/s1.5 m/s
13 und0.64 l/s1.26 m/s
13 und0.64 l/s1.26 m/s
13 und0.64 l/s1.26 m/s
2.25 und0.19 lps1.5 m/s
4.5 und0.25 l/s1.97 m/s
4.5 und0.25 l/s1.97 m/s
El total de unidades por piso es la suma de las unidades de los apartamentos
Unidades por piso: 13*3 + 10=49 und.
92
4.1.2.5 Cálculo de la columna de distribución, una vez obtenidas las unidades
de salida de cada apartamento, se cuantifica el total de todos para tener la
cantidad requerida por piso, luego se baja a través de la columna de distribución
sumando unidades por piso hasta llegar a las bombas. Ver anexos 4,5 y 6.para la
determinación de diámetros.
Figura 15. Esquema vertical de suministro
93
Tabla 18. Especificaciones de la tubería en columna vertical.
UNID. DIAM. (PLG) CAUDAL (l/s) VEL (m/s)PISO 5-4 49 1 ½” 2 1,7PISO 4-3 98 2" 2,75 1,36PISO 3-2 147 2 ½” 1,41 1,08PISO 2-1 196 2 ½” 4,08 1,27
PISO 1-Bomba 245 2 ½” 4,7 1,46TOTAL UNIDADES 245 2 ½” 4,7 1,46
El caudal necesario para la bomba es 4.7 m/s
4.1.2.6 Cálculo de la impulsión de la bomba, la presión final de la ducha más
lejana del apartamento más alto del edificio mas alejado del cuarto de bombas NO
debe ser menor a 10 m.c.a. Esto depende del tipo de estrato que se este
manejando en la construcción y el tipo de duchas que se estén utilizando según
las especificaciones.
La ruta crítica se sigue desde el predimensionamiento de la ducha mas lejana
siguiendo la ruta establecida por agua caliente hasta llegar al calentador; Cuando
sale del calentador sigue por la ruta de agua fría hasta el medidor respetando los
diámetros seleccionados cuando el Agua fría se dimensiono con su peso.
Después de ubicada la presión final, de la salida del apartamento, pasa por el
medidor y de allí llega a la columna de suministro y se baja por ella hasta llegar a
las bombas.
94
Pérdidas producidas por los accesorios en la tubería, para representar la
pérdida adicional dentro de un tramo que tenga accesorios, éste se puede
convertir en una longitud equivalente que ocasione dentro de la tubería la misma
pérdida por fricción que la que puede producirse en un tramo recto.
Figura 16. Ruta critica
14
16
17
11
4
CALENTADOR
2.25U; Q=0.15lps; 1/2 "
APTO 102
4.5U; Q=0.24lps; 1/2 "
7.5U; Q=0.41lps; 3/4 "
10.5U; Q=0.51lps; 3/4 "
11U; Q=0.54lps; 3/4 "
11.5U; Q=0.56lps; 3/4 "
19U; Q=0.86lps; 1 "
d
e
f
95
Tabla 19. Longitudes equivalentes (ml) para cálculos de pérdidas en Pvc C=150
DIAMETRO CODO 90· TEE P.D TEE P.L½” 0.28 0.20 0.76¾” 0.39 0.29 1.021" 0.50 0.38 1.28
Tabla 20. Longitudes equivalentes (ml) para cálculos de pérdidas en Cobre (Cu) C=140
DIAMETRO VALV DE RET TIPO PESADO VALV. COMP. ABIERTA2" 4.83 0.28
2 ½” 4.83 0.343" 4.83 0.41
Tabla 21. Longitudes equivalentes (ml) para cálculos de pérdidas en (Hg) C=100
DIAMETRO CODO 90 r.m· TEE P.D TEE P.L ENTRADA SALIDA2" 2.00 1.54 4.89 1.18 2.21
2 ½” 2.47 1.91 5.98 1.50 2.753" 2.94 2.28 7.08 1.82 3.29
Pérdidas por accesorios en el Tramo 14-16
2 Codos ½” Pvc → Le= 0.28 m x 2 = 0.56 m
1 Tee P.D ½” Pvc → Le= 0.20 m x 1 = 0.20 m
1 Tee P.L ½” Pvc → Le= 0.76 m x 1 = 0.76 m
Total pérdidas por accesorios en el tramo 14-16
(0.56m + 0.20m + 0.76m) → Le=1.52 m
96
Cálculo de pérdidas en la ruta crítica dentro del apto desde la ducha hasta
llegar al calentador. Se toma ruta crítica en la tubería de agua caliente debido a
las pérdidas que presenta el calentador.
Las tablas y tramos están especificados en la figura 16.
Tabla 22. Especificación tramos de tubería en la ruta crítica hasta la llegada del calentador
CANT. DESCRIPCIÓN Φ Le ∑Le14-16 0,15 1/2" CPVC 2 Codo 1/2" 0,28 0,56 1,32
1 Tee P.L 1/2" 0,76 0,76
16-17 0,24 1/2" CPVC 1 Ampliacion 1/2"x3/4" 0,16 0,16 0,451 Tee P.D 3/4" 0,29 0,29
17 -CAL 0,41 3/4" CPVC 2 Codos 3/4" 0,39 0,78 0,78
MATERIAL LONGITUD EQUIVALENTE DEL ACCESORIO TOTAL Le ACCESORIOTRAMO CAUDAL
(l/s)DIAM. (pulg)
Cálculo de pérdidas en el calentador.
Tabla 23. Pérdidas causadas dentro del calentador
10 9
15 10
20 11
CALENTADOR EN LPM PERDIDA EN PSI
La universidad nacional ha efectuado pruebas de laboratorio para calcular las
pérdidas en un calentador de paso y los datos obtenidos se encuentran en la
siguiente tabla. Ver detalle de calentador de paso utilizado en el anexo 7.
97
Cálculo de pérdidas del calentador hasta el medidor.
Figura 17. Isométrico de la ruta critica
CALENTADOR
REG 34"MEDIDORLAVAPLATOS
LAVADERO
1"
1"
34"
34"
1"
12"
12"
D
F
11
Tabla 24. Especificación tramos de tubería en la ruta crítica hasta la llegada del calentador
CANT. DESCRIPCIÓN Φ Le ∑Le
CAL-D 0,41 3/4" PVC 2 Codos 3/4" 0,39 0,78 0,78
D-E 0,51 3/4" PVC 1 Tee P.L 3/4" 1,02 1,02 1,71 Codo 3/4" 0,39 0,391 Tee P.D 3/4" 0,29 0,29
E-F 0,54 3/4" PVC 1 Codos 3/4" 0,39 0,39 1,411 Tee P.L 3/4" 1,02 1,02
F-11 0,56 3/4" PVC 4 Codos 3/4" 0,39 1,56 2,681 Valvula comp. abieta 3/4" 0,1 0,11 Tee P.L 3/4" 1,02 1,02
11-MED 0,86 1" PVC 5 Codos 1" 0,50 2,5 2,69PVC 1 reducción 1 X 1/2" 0,11 0,11
GALV 4 Niple 8 cm x 1/2" 0 0C=100 1 Registro corte 1/2" 0,08 0,08
MATERIALLONGITUD EQUIVALENTE DEL ACCESORIO TOTAL Le
ACCESORIOTRAMO CAUDAL (l/s)
DIAM. (pulg)
98
Cálculo de pérdidas en el medidor.
Las pérdidas de presión de los medidores cumplen a la siguiente ecuación.
2
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡=
QnQd
PnPd
Pd = Caída de presión para el caudal de diseño (m.c.a).
Pn = Caída de presión para el caudal nominal (m.c.a) = 10m.
Qd = Caudal de diseño LPS
Qn = Caudal nominal en LPS (de acuerdo con el tamaño del medidor).
Inicialmente se toma un medidor con un tamaño de ½”, que produce una pérdida
de presión de 10 m.c.a
Tabla 25. Características de los medidores volumétricos de pistón rotativo29
TAMAÑO ½” ¾” 1”MAX o NOMINAL. Produciendo una pérdida de presión de 10 m.c.a (m3/h)
3.3 5.7 7.8
mPd
LPSQd
LPSQn
10
86.0
92.03.6
/h3.3m3
=
=
==
29 GRANADOS, Op. Cit., P. 127.
99
mmLPSLPSPd 73.810*
92.086.0 2
=⎥⎦⎤
⎢⎣⎡=
Cálculo de pérdidas desde el medidor hasta el tanque bajo. (Flauta)
Tabla 26. Especificación tramos de tubería en la ruta crítica hasta el tanque de agua potable
CANT. DESCRIPCIÓN Φ Le ∑LeMed-F2 0,86 1 1/2" galv 1 Registro Cortina 1/2" 0,08 0,08 4,55
GALV 1 Bushing 1/2 x 1 1/2" 0,67 0,67Galv 1 Tee P.L 1 1/2" 3,8 3,8
F2-F3 1,33 1 1/2" GALV 1 Tee P.D 1 1/2" 1,17 1,17 1,17
F3-F4 1,69 1 1/2" GALV 1 Tee P.D 1 1/2" 1,17 1,17 1,17
F4-4˚P 2,21 1 1/2" PVC 1 Codo 1 1/2" 0,72 0,72 3,661 Tee P.L 1 1/2" 1,79 1,791 Ampliación 1 1/2 x2 " 0,42 0,421 Tee P.D 2" 0,73 0,73
4˚P-3˚P 3,28 2" PVC 1 Ampliación 2 x 2 1/2" 0,52 0,52 1,421 Tee P.D 2 1/2" 0,9 0,9
3˚P-2˚P 4,22 2 1/2" PVC 1 Tee P.D 2 1/2" 0,9 0,9 0,9
2˚P-1˚P 5,11 2 1/2" PVC 1 Tee P.D 2 1/2" 0,9 0,9 0,9
1˚P-Bomba 5,99 2 1/2" PVC 6 Codos r.m 2 1/2" 1,17 7,02 20,19Hg 2 Codos r.m 2 1/2" 2,47 4,94Cu 1 Valv. Com Abierta 2 1/2" 0,34 0,34Hg 1 Tee P.D 2 1/2" 1,91 1,91Hg 1 Tee P.L 2 1/2" 5,98 5,98
Bomba-Tanque 2,995 2 1/2" Hg 2 Tee P.D 2 1/2" 1,91 3,82 37,32Hg 1 Codo r.m 2 1/2" 2,47 2,47Cu 1 Valv. Com Abierta 2 1/2" 0,34 0,34Hg 1 Valv. Ret tipo pesado. 2 1/2" 4,83 4,83Hg 1 Tee P.D 2 1/2" 1,91 1,91Hg 1 Entada Normal 2 1/2" 1,5 1,5Cu 1 Valv. Pie con coladera 2 1/2" 12,29 12,29
MATERIALLONGITUD EQUIVALENTE DEL ACCESORIO TOTAL Le
ACCESORIOTRAMO CAUDAL (l/s)
DIAM. (pulg)
100
Pérdidas por fricción en las tuberías, Para determinar el porcentaje de pérdidas
se utiliza la gráfica para determinar pérdidas producidas por tubería PVC y PVCP.
(Ver anexo 7).
Datos de entrada: Caudal en el tramo (LPS)
Diámetro de la tubería (Pulg).
Material de la tubería (Especificación pvc, cobre, Cpvc.)
La longitud equivalente del accesorio se puede sumar con la de los tramos rectos
y con el total de halla la perdida total.
Porcentaje de pérdidas (h%) en el Tramo 14-16
Caudal: 0.19 LPS
Diámetro: ½”
Material: Cpvc.
h% 26%
h% es la proyección del cruce entre el caudal y el diámetro teniendo en cuenta el
material. (Ver Anexo 10)
Longitud equivalente accesorio. → Le =1.32m
Longitud de la tubería horizontal → L =4.7m
Longitud Total del tramo → L =6.22m
∑%h (pérdida de altura en el tramo) → ∑%h = 6.02m* 26% = 1.57 m
101
Longitud de la tubería vertical (Δz) → L = 1.0 m
Presión en m.c.a → P = 1.57m+1.0m = 2.57m
4.1.2.7 Cálculo de las presiones finales
Se ha elaborado una tabla en Excel que especifica la presión final del sistema de
suministro. (Ver anexo 8. Calculo de las presiones finales en la red de suministro
de agua potable)
Caudal de diseño → Qd = 6.0 l/s
Presión para la llegada de la bomba → P = 45.78 m.c.a
4.1.3 Control de equipos de bombeo para el suministro de agua, los sistemas
de bombeo están diseñados para mantener la demanda del agua en las presiones
que requiere cada aparato sanitario.
Pero existen sistemas que controlan el encendido y apagado de las bombas en
caso de demandas bajas o ningún tipo de uso.
4.1.3.1 Escogencia de la bomba
Caudal de llegada a la bomba → Q = 6.0 l/s
Q= 6.0 l/s
Q= 6.0 *603.785lps = 95.11gpm
102
Diámetro de llegada → Ф = 2 1/2”
Velocidad (m/s) → v = 1.76 m/s
Hv(m) → Hv = 0.20 m
Cabeza de impulsión → hf = 45.78 m
La altura dinámica de succión. Es la diferencia de nivel entre la válvula coladera
y el eje de la bomba.
Altura de la succión → As = 1.50 m
N.P.S.H (altura de succión positiva). Es la presión mínima que demanda la
bomba para funcionar correctamente.
. . .N P S H K ADS= −
Valor de K para Bogotá
Tabla 27. Calculo de la N.P.S.H,30
ALTURA SOBRE EL NIVEL DEL MAR
5 10 15 203000 7,01 6,97 6,93 6,862600 7,39 7,35 7,31 7,242000 7,95 7,91 7,87 7,81900 8,05 8,01 7,97 7,9
TEMPERATURA
30 PEREZ, Op. Cit., P. 83.
103
Altura sobre el mar: = 2600m
Temperatura ambiente: = 15·C
K: = 7.31 m.c.a
Succión ADS = 1.50 m
N.P.S.H = 7.31m – 1.50m
N.P.S.H = 5.81 m.c.a
Altura máxima de succión AMS.
10.33 ( )AMS a b c d e f= − + + + + +
a= Pérdida por altura sobre el nivel del mar (2600 m) → a= 2.854 m
Tabla 28. Pérdidas por altura Ja sobre el nivel del mar en metros (m)31
ALTURA Ja
6,97 6,937,35 7,317,91 7,878,01 7,97
b= Pérdida por Temperatura → b= 0.17 m
Tabla 29. Pérdida por temperatura Jt en metros (m)32
ALTURA Jt
5 0,0910 0,1315 0,1720 0,24
31Ibid., p. 82 32 Ibid., p. 82
104
c= Pérdida por depresiones barométricas → c = 0.360 m
(0.36 m Steel recomendada)
d= Pérdida por vacío imperfecto → d = 2.400m
(1.8 – 2.40m. Steel)
e= Pérdida por fricción y accesorios → J = 0.70 m
f= Pérdida por cabeza de velocidad → hv = 0.20 m
AMS = 10.33 – (2.854+ 0.170+0.360+2.40+0.70+0.20)
AMS = 10.33 – 7.174 → AMS = 3.646 m.c.a
Altura Dinámica Total Ht de diseño. Es la sumatoria de la altura de succión y la
altura de impulsión obtenida por medio del recorrido de la ruta crítica desde el
aparato con más dificultad de servicio hasta la llegada al equipo de presión.
Altura Dinámica total (Ht) = Impulsión + succión
Altura Dinámica total (Ht) = 45.78 m + 1.50m
Ht= 47.28 m
105
Potencia de la bomba
76t
HPH QP γ
η×
=
Donde:
1kg/1 = ال → Peso especifico del agua :ال
Ht: Altura dinámica total → Ht = 48.48m
Q: Caudal de diseño l/s → Q = 6.0l/s
% 65 = ח → Nb*Nn eficiencia del conjunto bomba-motor :ח
PHP= 1*47.28*6.0
76*0.65 → PHP = 5.74 HP
Se busca un equipo que se encuentre en el comercio con la libertad de
incrementar la potencia hasta un 20%.
La bomba escogida corresponde al modelo 20A-30ª marca IHM, el despiece de
ésta se encuentra especificado (Ver Anexo 9).
4.1.3.2 Escogencia del equipo hidroneumático
Donde:
Entre un rango de presión entre 40-60psi
Qon =95.11 gpm para 40Psi
Qof =25% Qon
106
Qof =23.77 gpm para 60 psi
Modelo: 20 A 5.0 HF -220
Tabla 30. Selección de presión33
20-40 GPM 30-50 GPM 40-60 GPM 60-80 GPM
JSI -1/2HF -15P 14 13 - -JSI -1/2HF -42P 14 13 - -JSI -3/4HF -42P 16 15 14 -JSI -1,0HF -42P 20 19 18 -JSI -3/4HF -82P 16 15 14 -JSI -1,0HF -82P 20 19 18 -1,1 /2A -1,0HF -82 37 - - -1,1 /2A -1,5HF -83 44 35 - -15H -2,0HF -82 50 45 - -15H -2,0HF -120 50 45 - -15H -3,0HF -120 60 55 50 -15H -5,0HF -120 90 85 80 -20H -5,0HF -120 - - 44 3520A - 5,0HF -220 - 120 100 -15H -1,8HF -82 45 40 - -15H -2,4HF -83 50 45 - -15H -3,6HF -120 60 55 50 -15H -4,8HF -120 - 85 80 6015H -4,8HF -220 - 85 80 6020A -4,8HF -220 140 120 - -20H -4,8HF -120 - 90 70 -20A -6,6HF -220 160 140 120 -20H -6,6HF -120 - 100 95 90
Rango de presión-PsiModelo
33 Ibid., p. 40.
107
Volúmen de regulación
*8
T QpicoVR =
VR: Volúmen de regulación
T= Tiempo
Qpico Caudal de bombeo máximo en el sistema
Tabla 31. Determinación de ciclos según la potencia
POTENCIA (HP) Tmin No ciclos
por hora1 - 3 1,20 503 - 5 1,80 33
5 - 7,5 2,00 307,5 - 15 3,00 20
VR= 1.8*95.1 / min 21.398gal gal=
VR= 80.90 litros para 33 ciclos por hora máximo
Volúmen del tanque (VT)
*VT F VR=
Donde:
108
F: factor que depende de una presión absoluta de encendido y apagado de las
bombas para un rango de 40-60 psi
/( / 1)
Of On
of On
P PF
P P=
−
F= 3.74
VR= 21.39 gal
VT= 3.74 * 21.39 gal
VR= 80.0 gal
VT= 302.48 litros se toman 310 litros
Volúmen hidroneumático
1 2( )CHVRxPAVP P
=−
P= Presión absoluta → = P. manométrica+ P. Atmosférica
PA= Presión absoluta → = P1+1 (En atmósferas)
PA= 60 114.7
+ → PA = 5.1 atmósferas
P1= 60 114.7
+ → P1= 4.1 atmósferas
P2= 4014.7
→ P2= 2.7 atmósferas
109
Vch= 80 5.1(4.1 2.7)
x−
→ Vch = 291.5 litros se toman 300 litros
Volúmen de la bolsa con la presión de corte
.min*( 1)
Pc PVbc VchPc−
=+
Vbc: Volúmen da la bolsa corregida
Pc: Presión de corte → Pc = 65psi ≈ 4.4 atmósferas
Vch: Volúmen precargado → Vch= 340 litros
Vbc= 4.4 2.7300*(4.4 1)
−+
→ Vbc= 95 litros
Las especificaciones y detalles del equipo hidroneumático se encuentran en el
anexo 8
4.2 DISEÑO DE DESAGÜES Y BAJANTES
Para el diseño que corresponde a esta sección se realiza un procedimiento similar
al planteado para la dotación de suministro, se inicia con la asignación de
unidades dadas por la norma Icontec 1500.
110
Tabla 32. Unidades de desagüe de aparatos sanitarios
APARATO OCUPACIONTIPO DE
CONTROL DE SUMINISTRO
UNID DE DESCARGA
DIAM DE TUBERIA DE DESAGUE
mm(pulgadas)INODORO PUBLICO FLUXOMETRO 10 102(4)INODORO PUBLICO LIMPIEZA 5 102(4)ORINAL PUBLICO FLUXOMETRO(1”) 10 51(2)ORINAL PUBLICO LIMPIEZA 3 51(2)ORINAL PUBLICO LLAVE 2 51(2)
LAVAMANOS PUBLICO LLAVE 4 51(2)TINA/DUCHA PUBLICO MEZCLADORA 4 51(2)
INODORO PRIVADO FLUXOMETRO 6 102(4)INODORO PRIVADO LIMPIEZA 3 102(4)
LAVAMANOS PRIVADO LLAVE 1 51(2)BIDÉ PRIVADO LLAVE 1 51(2)TINA PRIVADO LLAVE 2 51(2)
DUCHA PRIVADO MEZCLADORA 2 51(2)FREGADERO DE COCINA PRIVADO LLAVE 2 51(2)
LAVADORA PRIVADO LLAVE 2 *51(2)POCETA DE ASEO PRIVADO LLAVE 3 *26(11/2)
SIFON DE PISO PRIVADO 1 51(2)
De ahí se procede a comprobar los máximos de unidades dados tanto como para
bajantes o ramales horizontales.
4.2.1 Dimensionamiento del sistema de desagüe para aguas negras
4.2.1.1 Dimensionamiento de bajantes. Colocar las unidades de cada aparato y
establecer el número que recibe cada ramal horizontal y finalmente el total de
unidades que recibe la bajante.
Se determina el diámetro del ramal horizontal según el número de unidades que
éste tenga, siguiendo los parámetros de la siguiente tabla.
111
Tabla 33. Número máximo de unidades para ramales horizontales
DIAMETRO DEL RAMAL (PULG) UNIDADES
1 ½” 32" 63" 124" 206" 160
La bajante es diseñada para cumplir con el número de unidades obtenidas por la
sumatoria de cada piso hasta llegar a su base, Este diámetro es el mismo para
toda la columna desde la base hasta la cubierta.
Tabla 34. Número máximo de unidades para bajantes
DIAMETRO DE LA BAJANTE (PULG)
TOTAL PARA LA BAJANTE TOTAL EN U PISO O INTERVALO VERTICAL
2" 24 63" 42 94" 60 166" 500 90
Las Aguas Negras (AN) serán las provenientes del sistema que se evacuarán al
colector destinado para este propósito por el acueducto.
BAN No 1
Aparato sanitario: 1 Ducha, 1 Lavamanos,
1 Sanitario y 1 Sifon
Unidades que llegan a la bajante x piso: 7 unidades
No de pisos: 5 pisos
112
Total unidades en la base de la bajante: 7 unid* 5 pisos = 35 und.
Diámetro de bajante: 3”
El diámetro de esta bajante esta condicionado por la presencia de un sanitario lo
que condiciona el sistema a un diámetro mínimo de 4”
BAN No 2
Aparato sanitario: 2 Sanitarios, 2 Lavamanos,
1 Ducha y 2 Sifones.
Unidades que llegan a la bajante x piso: 12 unidades
No de pisos: 5 pisos
Total unidades en la base de la bajante: 12 unid* 5 pisos = 60 und.
Diámetro de bajante: 3”
El diámetro de esta bajante esta condicionado por la presencia de dos sanitarios lo
que condiciona el sistema a un diámetro mínimo de 4”.
BAN No 3
Aparatos sanitarios: 1Lavaplatos, 1 Lavadero,
1 Sifón, 1 Lavadora y 1 Ducha.
Unidades que llegan a la bajante x piso: 11 unidades
No de pisos: 5 pisos
Total unidades en la base de la bajante 11 unid* 5 pisos = 55 und.
Diámetro de bajante: 3”
113
BAN No 4
Aparatos sanitarios: 1 Lavaplatos, 1 Sifa, 1 lavadero
y 1 lavadora.
Unidades que llegan a la bajante x piso: 9 unidades
No de pisos: 5 pisos
Total unidades en la base de la bajante 9 unid* 5 pisos = 45 und.
Diámetro de bajante: 3”
BAN No 5
Aparatos sanitarios: 2 Sifones, 2 Lavaplatos,
2 Lavadoras.
Unidades que llegan a la bajante x piso: 12 unidades
No de pisos: 5 pisos
Total unidades en la base de la bajante: 12 und* 5 pisos = 60 und.
Diámetro de bajante: 3”
BAN No 6 Y 7
Aparatos sanitarios: 2 Sifones, 2 Sanitarios,
2 Lavamanos, 2 Duchas y
1 Lavadora.
Unidades que llegan a la bajante x piso: 16 unidades
No de pisos: 5 pisos
Total unidades en la base de la bajante: 16 und* 5 pisos = 80 und.
114
Diámetro de Bajante: 4”
Los diámetros de conexión de los ramales están dados por los diámetros de
descarga de cada aparato, en el trayecto las unidades de los aparatos que se
adhieren al sistema son sumadas y de esta forma se incrementa el diámetro de la
ramal hasta llegar a la conexión con la bajante.
4.2.1.2 Diseño de las tuberías horizontales en el sótano. Partiendo de los
diámetros de cada bajante se adopta un diámetro mínimo para cada colector
ubicado en el sótano y de ahí se comprueban si cumple las condiciones de
funcionamiento del sistema.
Se observa que el colector funcione como un canal es decir trabaje con un borde
libre y no este afectado por una presión atmosférica, la altura recomendada
máxima del nivel del agua es el 75% del diámetro de la tubería.
Tramo A
Datos iniciales Relaciones hidráulicas
TRAMODIÁMETRO DE
DESCARGA DE LA BAJANTE
UNIDADES
A 4" 60
Q (l/s) 3,44s(%) 1
Qo (l/s) 7,78Ø 4"
Q/Qo 0,44Y 0,522Ø
115
Tramo B
Datos iniciales Relaciones hidráulicas
TRAMODIÁMETRO DE
DESCARGA DE LA BAJANTE
UNIDADES
B 3" 55
Q (l/s) 3,33s(%) 1,5
Qo (l/s) 4,43Ø 3"
Q/Qo 0,75Y 0,721Ø
Tramo C. En este trayecto se unen los colectores que vienen de recoger las
bajantes de aguas negras 2 y 3, por ello se incrementan el número de unidades y
se considera en forma especial.
Datos iniciales Relaciones hidráulicas
TRAMODIÁMETRO QUE
VIENE EL COLECTOR
UNIDADES
C 4" 115
Q (l/s) 4,5s(%) 1
Qo (l/s) 7,78Ø 4"
Q/Qo 0,58Y 0,613Ø
Tramo D
Datos iniciales Relaciones hidráulicas
TRAMODIÁMETRO DE
DESCARGA DE LA BAJANTE
UNIDADES
D 3" 45
Q (l/s) 3,06s(%) 1,5
Qo (l/s) 4,43Ø 3"
Q/Qo 0,69Y 0,683Ø
116
Tramo F
Datos iniciales Relaciones hidráulicas
TRAMODIÁMETRO DE
DESCARGA DE LA BAJANTE
UNIDADES
F 4" 35
Q (l/s) 2,74s(%) 1
Qo (l/s) 7,78Ø 4"
Q/Qo 0,35Y 0,460Ø
Tramo E. Reúne el colector C y el ramal que viene de la bajante 4.
Datos iniciales Relaciones hidráulicas
TRAMODIÁMETRO QUE
VIENE EL COLECTOR
UNIDADES
E 4" 160
Q (l/s) 5,16s(%) 1
Qo (l/s) 7,78Ø 4"
Q/Qo 0,66Y 0,663Ø
Tramo G. Reúne el colector E y el ramal que viene de la bajante 1.
Datos iniciales Relaciones hidráulicas
TRAMODIÁMETRO QUE
VIENE EL COLECTOR
UNIDADES
G 4" 195
Q (l/s) 5,6s(%) 0,5
Qo (l/s) 16,23Ø 6"
Q/Qo 0,35Y 0,460Ø
117
Tramo H
Datos iniciales Relaciones hidráulicas
TRAMODIÁMETRO DE
DESCARGA DE LA BAJANTE
UNIDADES
H 3" 60
Q (l/s) 3,44s(%) 1,5
Qo (l/s) 4,43Ø 3"
Q/Qo 0,78Y 0,741Ø
Tramo I
Datos iniciales Relaciones hidráulicas
TRAMODIÁMETRO DE
DESCARGA DE LA BAJANTE
UNIDADES
I 4" 80
Q (l/s) 3,88s(%) 1
Qo (l/s) 7,78Ø 4"
Q/Qo 0,50Y 0,561Ø
Tramo J
Este tramo recoge los ramales I y H.
Datos iniciales Relaciones hidráulicas
TRAMO DIÁMETRO QUE VIENE EL COLECTOR UNIDADES
J 4" 140
Q (l/s) 4,84s(%) 1,0
Qo (l/s) 7,78Ø 4"
Q/Qo 0,62Y 0,638Ø
118
Tramo K
Datos iniciales Relaciones hidráulicas
TRAMODIÁMETRO DE
DESCARGA DE LA BAJANTE
UNIDADES
I 4" 80
Q (l/s) 3,88s(%) 1
Qo (l/s) 7,78Ø 4"
Q/Qo 0,50Y 0,561Ø
Tramo L
Este tramo recoge los ramales K y J.
Datos iniciales Relaciones hidráulicas
TRAMO DIÁMETRO QUE VIENE EL COLECTOR UNIDADES
L 6" 220
Q (l/s) 5,84s(%) 0,5
Qo (l/s) 16,23Ø 6"
Q/Qo 0,36Y 0,468Ø
Tramo M. Este ramal recoge todos los ramales dentro del edificio y es el colector
final del edificio. Une por medio de una yee los tramos G y L. estos dos últimos
colectores llegan en un diámetro de 6”.
Datos iniciales Relaciones hidráulicas
TRAMO DIÁMETRO QUE VIENE EL COLECTOR UNIDADES
M 6" 415
Q (l/s) 8s(%) 1,0
Qo (l/s) 22,95Ø 6"
Q/Qo 0,35Y 0,46Ø
119
4.3 DISEÑO DE CAPTACIÓN DE AGUAS LLUVIAS PARA SUMINISTRO DE
APARATOS SANITARIOS Y RIEGOS
4.3.1 Conducción y recolección de agua superficial. Para la suficiente
recolección de agua lluvia, se ha canalizado la captación de las cubiertas de las 3
edificaciones que son exactamente iguales en arquitectura y diseños y hacen
parte del mismo conjunto residencial, para un total de tres torres.
4.3.1.1 Área de captación
Área cubierta del edificio (Ac1). Es la sumatoria del área proyectada
horizontalmente y la captada por efectos del viento en la vertical. Su factor
multiplicador es tres, debido al número de edificios que componen el proyecto.
AT= (ATh+ATv)*3
Área horizontal (Ah). Es únicamente la proyección vista en planta sin tener en
cuenta la inclinación o distancias verticales.
Ach1= 13.15m * 14.60m → Ah1 = 192.0m2
120
Figura 18. Vista en planta de la cubierta en teja, cubierta plástica y jardín del área de captación
Ac1
Ap2
A j3
Área vertical (Av). Es la inclinación de la cubierta, se asume un 35% del área
vertical debido a la posible captación por acción del viento.
Figura 19. Vista perfil de la cubierta en teja, y cubierta plástica
Acv1= (13.15m* 14.6m)*35% → Acv1= 67.2m2
Total área de captación por cada edificio:
ACT = 192.0m2+67.2m2 → ATc =259.2m2
121
Total área de captación por todo el proyecto:
ACT = (259.2m2)*3 → ATc= 777.6 m2
Área cubierta en teja del parqueadero (Ap2). Es una extensión en teja como se
especifica en la figura 16. que cubre el mismo ancho de la cubierta del edificio con
un largo igual a la vía vehicular de ingreso al parqueadero.
Aph2= 13.15m * 3.85m → Aph2 = 50.6m2
Apv2= (13.15* 3.85)*35% → Ah2 = 17.7m2
Total área de captación por cada extensión de teja:
ApT = 50.6m2+17.7m2 → ATp= 68.3m2
Total área de captación por todo el proyecto:
ApT = (68.3m2)*3 → ATp = 204.9 m2
Área Jardín (Aj3). Para aumentar el área de captación de aguas lluvias se ha
sumado la zona izquierda del jardín con ayuda de grava como sistema de filtración
inicial.
A3= (14.60m*3.30m) → Ajt = 48.18 m2
122
Área total de captación de aguas lluvias. Es la sumatoria de todas las áreas
proyectadas. la sumatoria de las cubierta de las tres torres mas el área del jardín.
Área cubierta (Ac) + Área parqueadero (Ap) + Área jardín (Aj)
AT= 777.6 m2 + 204.9m2 + 48.18m2 → AT= 1030.7 m2
4.3.1.2 Obtención del caudal recolectado por captación. El caudal obtenido
por captación e aguas lluvias en la cubierta
AiQ *=
Caudal unitario
i= 20278.0m
sL
Q= 1030.7m2 * 0.0278 2
Ls
m = → Q = 28.65L/s
4.3.1.3 Dimensionamiento y pendientes en las canales para aguas lluvias.
Canales para cada una de las cubiertas del edifico. Con la ayuda de las tablas
presentadas a continuación se puede determinar las dimensiones de las canales
según la capacidad en m2 del sistema.
Área aferente → Ac= 259.2m2
Velocidad mínima de flujo → V= 0.95 m/s
123
Tabla 35.Capacidad de canales rectangulares (m2)(L/s)de aguas lluvias, pendiente 0.5%34
base (cm) 10 15 20 25 30 3510 130 215 - - - -15 225 383 549 721 895 107120 327 567 825 1092 1367 1645
Altura incluyendo borde libre
La canal tendrá un dimensionamiento de:
Base = 15cm
Altura = 15cm
Capacidad = 383m2
Tubería para la recolección caudal obtenido de las cubiertas en los edificios
del conjunto. Su función es la recolección del agua conducida por la canal de la
torre 3, y entregada por la bajante tres, para unirse con el caudal recolectado por
la torre dos entregado por la bajante dos mas el agua captada de la canal de la
torre 1 entregada por la bajante 1, llevando el total del agua captada para el
proyecto.
Relaciones hidráulicas
Q (l/s) 28,65s(%) 2,5
Qo (l/s) 36,29Ø 6"
Q/Qo 0,79Y 0,748Ø
V (m/s) 1,99
34 GRANADOS, Op. Cit., P. 88.
124
Para calcular sus dimensiones se realiza el mismo procedimiento que desagües y
colectores
Canales de recolección para la extensión de cubierta del parqueadero:
Área aferente → Aj= 68.3 m2
Canal rectangular
Tabla 36. Capacidad de canales rectangulares (m2) (L/s) de aguas lluvias, pendiente 0.25%35
base
(cm) 10 15 20 25 30 3510 92 152 215 278 372 40715 159 271 388 510 633 75720 231 401 583 772 966 1.163
Altura incluyendo borde libre (cm)
La canal tendrá un dimensionamiento de:
Base = 10 cm
Altura = 10 cm
Capacidad = 92 m2
Canales de recolección para el jardín:
Área aferente → Aj= 48.18 m2
Canal rectangular
35 Ibid., p. 88.
125
Tabla 37. Capacidad de canales rectangulares (m2) (L/s) de aguas lluvias, pendiente 0.25%36
base
(cm) 10 15 20 25 30 3510 92 152 215 278 372 40715 159 271 388 510 633 75720 231 401 583 772 966 1.163
Altura incluyendo borde libre (cm)
La canal tendrá un dimensionamiento de:
Base = 10 cm
Altura = 10 cm
Capacidad = 92 m2
4.3.1.4 Dimensionamiento de las bajantes. El agua ocupa 1/3 del área total (se
maneja el mismo concepto de bajante de aguas negras).
Bajantes de conducción de las canales de la cubierta
Tabla 38. Carga máxima para bajantes de aguas lluvias (m2)37
Intensidad
(mm/hora) 2 2 1/2 3 4 6 850 132 240 402 841 2469 530375 88 160 268 560 1645 3535
100 66 120 201 420 1234 2652125 53 95 161 336 987 2121
Diámetro en pulgdas
Con una intensidad específica 100 mm/hora, se han colocado dos bajantes, una
por un lado del edificio y la otra opuesta como se especifica en el plano, con el fin 36Ibid., p. 88. 37Ibid., p. 88.
126
de facilitar y asegurar un desagüe efectivo en caso de obstrucción de algunas de
ellas.
Área de captación =259.2 m2
Ф escogido =3 (pulgadas).
Carga máxima =201 m2
Para bajantes rectangulares se incrementa el área en un 10% debido a la pérdida
por fricción del que se presenta por las esquinas y por mayor perímetro mojado.
Tabla 39. Bajantes rectangulares equivalentes a circulares.38
Diametro bajante circular (pulgadas)
Dimensiones bajante rectanguar (pulgadas)
2 2 x 2"3 2 x 4"
2 1/2" x 3"
Las dimensiones mejor obtenidas en las bajantes de sección rectangular
corresponden a 2x4” pulgadas. Por método constructivo.
Bajantes de conducción de las canales de las cubiertas de los parqueaderos:
Área de captación =68.3 m2
Ф escogido =2 (pulgadas).
Carga máxima =66 m2
38Ibid., p. 89.
127
Bajante rectangular =2x2”
No Bajantes =2
Bajantes de conducción de las canales del jardín, se realiza el mismo
procedimiento con la ayuda de las tablas utilizadas para el cálculo de bajantes
para las cubiertas.
Área de captación = 48.2 m2
Diámetro escogido = 2” (pulgadas).
Carga máxima = 66 m2
Bajante rectangular = 2 x 2”
No bajantes = 1
Las especificaciones y mejor entendimiento se encuentran en el plano No 3
4.3.1.5 Cantidad de agua que aporta el sistema
Cálculo de la oferta promedio diaria
365A C
PDP AON
×=
×
Donde:
OPD: Oferta promedio de agua lluvia (m3/hab/día)
128
PA: Precipitación media anual (m3) PA=1000(mm)
AC: Área de captación (m2) AC=1030 (m2)
N: Numero de habitantes de la edificación N=60
1000 1030 (47.03 Lt/hab/día)60 365PDO ×
= =×
El consumo debe ser cercano a 45 Lt por habitante, entonces entramos a
determinar que conexiones pueden ser suministradas de agua lluvia que no
sobrepasen este valor.
Cálculo de la demanda promedio diaria. Para satisfacer el consumo es
necesario conocer la demanda de agua en las viviendas, teniendo en cuenta la
Dotación Diaria Neta, que se puede encontrar por los registros de consumos
pasados del sector o con el Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y
Saneamiento Básico RAS 2000 numeral A.11.1 donde el valor determinado del
consumo de agua se puede utilizar para el consumo del agua en viviendas,
Tabla 40.Dotación neta mínima y máxima
Nivel de complejidad del sistema
Daotación neta mínima (L/hab*día)
Dotación neta máxima (L/hab*día)
Bajo 100 150Medio 120 175
Medio-Alto 130 -Alto 150 -
129
Corrección por temperatura
Tabla 41. Variación de Dotación Neta según el clima y la complejidad Ras 2000 B.2.4.4.2
Nivel de complejidad del sistema
Clima templado (20·C-28·C)
Clima frio ( menos de 20·C)
Bajo +10%Medio +10%
Medio-Alto +15%Alto +15%
No se admite corrección por temperatura
Cálculo de la demanda total de agua lluvia
Según los porcentajes establecidos en el numeral 1.3, se determina la demanda
diaria para cada aparato en el sistema de recirculación. (Ver tabla 1).
*t iD D N=
Dt: Demanda total de agua lluvia en un día.
Di: Demanda Individual de agua lluvia en un día
N: Número de habitantes
Evaluación 1
No hay corrección de la Dotación Neta por temperatura
30%*PDO DotaciónNeta> → El diseño es factible
47 30%*150>
47 / * 45 / *L Hab dia L Hab día> → El diseño es factible
130
4.3.1.6 Filtración en las bajantes. Se instalará un filtro llamado tragante en cada
una de las bajantes, son de fácil remoción y compra.
Al dividir el área de captación aumentar las facilidades en la filtración.
4.3.1.7 Dimensionamiento óptimo del tanque de aguas lluvias. Utilizando el
modelo de Almacenamiento de Dixon se obtiene la curva WSE VS Smáx.
Los datos iniciales para realizar los cálculos se encuentran mostrados en la tabla
No 41, donde se discrimina el área de captación, la demanda que satisface los
aparatos a suministrar, el numero de habitantes, la demanda inicial y finalmente la
demanda total.
Tabla 42. Entrada de datos a la hoja de Cálculo de Excel
No habitantes 60Dotación neta 150Agua lluvia 9000Área de Captación (m2) 1030
DEMANDA PARA CUBRIR LA OFERTAuso (%) (lt)
Lavado de ropaSanitario 19,9 34,4Aseo viviendaLavado de autoRiego jardines 1,9 3,3Riego plantas 0,6 1,0SUMATORIA 22,4 38,7
Demanda inicial m3/día 0,039Numero de habitantes HAB 60,000Demanda total Dt m3/día 2,322
ENTRADA DE DATOS
131
Paso 1. Volúmen recolectado por la cubierta. Al restar el valor de 1mm a la
cubierta en la ecuación anterior, se desprecia el agua utilizado como uso propio de
la cubierta (Lavado y evaporación rápida).
( )1 *I P A= −
Ejemplo:
I= (1000mm-1mm)*1030m2 → I = 1028.97m3
Paso 2. Suposición de valores máximos de Smáx, deben ser cercanos a cero,
pero nunca iguales (Smáx ≠0).
Smax 1 Smax 2 Smax 3 Smax 4 Smax 5 Smax 6 Smax 70,1 0,2 0,5 1 2 3 4
Paso 3. Pérdidas por excedencia.
i 1 máxS + I > S → Hay pérdidas por excedencia → 1 i 1 máxW = S +I - S
i 1 máxS + I < S → No hay pérdidas por excedencia → 1W = 0
Ejemplo:
Smáx= 0.1 m3
0.1 < (0+1.029) → Hay pérdidas por excedencia → 1 i 1 máxW = S +I - S
W1= 0 m3 + 1029 m3-0.1 m3 → W1= 1028.87m3
132
Paso 4. Cumplimiento de demanda. Se comparan los valores de demanda diaria
y los volúmenes de almacenamiento y se efectúa las ecuaciones según la
respuesta del algoritmo.
Si:
i 1 1S + I -W < D
Ejemplo:
Si+I1-W= 0.1m3
Dt = Demanda inicial x numero de habitantes
Dt = 2.3 m3 x 3.5 días de almacenamiento prevención de sequía
Dt = 8.1 m3
Con los valores relacionados se obtiene el siguiente condicional
0.1m3 < 8.1 m3
Entonces:
Volúmen de salida = Volúmen de almacenamiento y los valores del volúmen de
salida es:
1 i 1 0=S +IO W−
O =0.1m3
La demanda M no satisfecha se calcula como:
1 1 1= D -OM
133
Ejemplo:
M =8.1m3-0.1m3 → M= 8.027m3
Si:
i 1 1S + I -W > D
Entonces:
Volúmen de salida = D total y los valores del volúmen de salida es:
1 1=DO
La demanda M no satisfecha se calcula como:
1= 0M
Paso 5. Se calcula el volumen inicial para el siguiente día.
11101 OWISS −−+=
Ejemplo:
S1 = 0 + 1027.97 m3 – 1028.870 m3 – 0.100 m3 → S1 = 0
134
Paso 6. Cálculo de WSE (Water Saving Efficiency).
1 1
1
T T
t tt t
T
tt
D MWSE
D
= =
=
−=∑ ∑
∑
Ejemplo:
WSE =127.8
027.8127.8 − *100% → WSE = 1.2%
Paso 7. Grafica Smáx Vs WSE. Se repite los pasos del 1 al 6 con los diferentes
valores de S máximo ubicando los puntos en una grafica semilogarítmica.
Paso 8. Determinación del volúmen de almacenamiento. En solo un tramo de
la curva graficada, el logaritmo natural de volúmen máximo de almacenamiento es
directamente proporcional al índice de eficiencia WSE, donde la relación deja de
ser lineal y supera el 50% WSE.
El primer punto que se encuentra por encima donde la relación deja de ser lineal.
Al tener este punto inferior a este valor, La Demanda Total de agua lluvia (Dt) no
es abastecida y hay que cubrir menos servicios.
Se ha realizado un logaritmo en Excel siguiendo los pasos explicados en los
numerales del 1 hasta el 7 y anexado en medio magnético a este proyecto.
135
Gráfica 1. Hoja de cálculo
Volúmen óptimo de almacenamiento. Estos son los resultados obtenidos de la
hoja de cálculo según los datos de este proyecto.
La entrada de datos se realiza en las celdas de color verde, las celdas azules
están programadas para el cálculo.
Tabla 43. Obtención de valores de WSE Vs S Máx de la hoja de cálculo en Excel
136
Precip sMax I W O Dt M WSE(mm) (m3) (m3) (m3) (m3) (m3) (m3)1000 0,1 1028,97 1028,87 0,10 8,13 8,03 1,2%1000 0,2 1028,97 1028,77 0,20 8,13 7,93 2,5%1000 0,5 1028,97 1028,47 0,50 8,13 7,63 6,2%1000 1,0 1028,97 1027,97 1,00 8,13 7,13 12,3%1000 2,0 1028,97 1026,97 2,00 8,13 6,13 24,6%1000 3,0 1028,97 1025,97 3,00 8,13 5,13 36,9%1000 4,0 1028,97 1024,97 4,00 8,13 4,13 49,2%1000 5,0 1028,97 1023,97 5,00 8,13 3,13 61,5%1000 6,0 1028,97 1022,97 6,00 8,13 2,13 73,8%1000 7,0 1028,97 1021,97 7,00 8,13 1,13 86,1%1000 8,0 1028,971 1020,97 8,00 8,13 0,13 98,4%1000 9,0 1028,971 1019,97 8,13 8,13 0,00 100,0%1000 10,0 1028,9701 1019,843 8,127 8,127 0,000 100,0%
17,685
Después de la entrada de datos, se grafica la curva que permite determinar el
volúmen óptimo.
Gráfica 2. Curva WSE Vs Smáx para determinar el volúmen óptimo
WSE Vs Smáx
0,1
1
10
1,2%
2,5%
6,2%
12,3
%
24,6
%
36,9
%
49,2
%
61,5
%
73,8
%
86,1
%
98,4
%
100,
0%
100,
0%
WSE(%)
S m
áx (m
3)
137
Los datos obtenidos por la gráfica muestran que el índice de eficiencia se ha
ubicado en 61.5% asegurando de esta forma que el sistema se suministre todos
los aparatos.
Volúmen óptimo del tanque: 5.0 m3
Volúmen adoptado por procesos constructivos 5.0 m3
Eficiencia del sistema: 61.5%
Ahorro del agua para toda la edificación: 17.685m3/año
Dimensiones
h: Altura máxima nivel del agua h= 1.0 m
b Base del tanque b= 2.5 m
p Profundidad o ancho p= 2.0 m
Material: Concreto impermeabilizado
Sedimentador. Recolecta las primeras aguas de lavado de la cubierta y
sedimenta las partículas
Volumen del interceptor = 1Lt/m2
Área cubierta edificios = 1030 m2
Volumen interceptor = 1030 Litros
138
4.3.1.8 Diseño de suministro en el sistema de recirculación. Se realiza el
mismo procedimiento que el mostrado en el suministro de toda la edificación.
Prediseño, se hace el prediseño en los planos de la ruta que llevará la distribución
de agua fría de tal manera que abastezca a TODOS los sanitarios con la mínima
cantidad de agua que satisfaga los requisitos de presiones y velocidad.
El registro o válvula de cada cuarto de baño ya no se hace necesario debido a que
se ha establecido una única entrada de agua tratada a cada apartamento.
Cuantificación de consumos (unidades de cada aparato), método de Hunter
para determinar el caudal y diámetro para tramos principales de la tubería
de distribución interna para el suministro de cada aparato sanitario, este es
el procedimiento para la estimación de diámetros con la ecuación de HAZEN
WILLIAMS para una tubería en PVC (Ver tabla 5 y anexo 1)
BAÑO. PARA APTOS 102,103,104
Tabla 44. Especificación tramos de tubería para baños aptos 102, 103, 104de agua recirculada.
TRAMO UNIDADES CAUDAL DIAM (PULG) VEL. (m/s)1R-A Sanitario → PUNTO A 3 0,19 ½” 1,32R-A Sanitario → PUNTO A 3 0,19 ½” 1,3
A-COLM 1 PUNTO A → COLMN 1 6 0,38 3/4” 1,53R-COLM 1 Sanitario → COLMN 1 3 0,19 ½” 1,3
9 0,49 3/4” 1,75
APARATO
TOTAL UNID EN LA COLMN 1
139
BAÑO. PARA APTOS 101
Tabla 45. Especificación tramos de tubería para baños apto 101 de agua recirculada.
TRAMO UNIDADES CAUDAL DIAM VEL. (m/s)4R-B Sanitario → PUNTO B 3 0.19 ½” 1.3
B-COLMN 2 B → COLMN 2 6 0.38 3/4” 1.55R-C Sanitario → PUNTO C 3 0.19 ½” 1.3
C-COLMN 2 C → COLMN 2 6 0.38 3/4” 1.512 0.57 3/4” 1.85
APARATO
TOTAL UNID EN LA COLMN 2
Cálculo de la columna de distribución
Columna 1. Apartamentos 101 y 102
Tabla 46. Especificación tramos de tubería en la columna 1 de distribución en agua recirculada.
UNID. DIAM. (PLG) CAUDAL (l/s) VEL (m/s)PISO 5-4 9 3/4" 0.49 1.75PISO4-3 18 1 0.90 1.8PISO 3-2 27 1 1/4" 1.20 1.4PISO 2-1 36 1 1/4" 1.45 1.6
PISO 1-Bomba 45 1 1/4" 1.70 1.8TOTAL UNIDADES 45 1 1/4" 1.70 1.8
Columna 2. Apartamentos 103 y 104
Tabla 47. Especificación tramos de tubería en la columna 2 de distribución en agua recirculada.
UNID. DIAM. (PLG) CAUDAL (l/s) VEL (m/s)PISO 5-4 12 3/4" 0.57 1.85PISO4-3 24 1 1.07 1.83PISO 3-2 36 1,25 1.45 1.6PISO 2-1 48 1,25 1.77 1.85
PISO 1-Bomba 60 1,5 2.08 1.77TOTAL UNIDADES 60 1,5 2.08 1.77
140
El caudal total que debe manejar la bomba es la suma de la demanda de la
edificación + los consumos estipulados por los diferentes usos las unidades de las
dos columnas.
Unidades de llegada 60+45+45
Unidades totales: 110
Unidades de llegada 3.50 lps
Procedimiento para el cálculo de la presión final
Cálculo de la impulsión de la bomba. La presión de un inodoro de tanque
corresponde a 10.5 m.c.a con un caudal mínimo de 0.19 a 0.32 l/s y un diámetro
de conexión de ½.
La columna de distribución 2 es la ruta que desarrolla la mayor distancia desde
bomba de impulsión hasta el sanitario mas alejado.
Pérdidas producidas por los accesorios en la tubería
Porcentaje de pérdidas (h%) en el Tramo 4 – RB:
Caudal: 0.19 LPS
Diámetro: ½”
Material: PVC.
H% 4%
141
h% es la proyección del cruce entre el caudal y el diámetro teniendo en cuenta el
material. (Ver anexo 10).
Longitud equivalente accesorio. → Le=1.41m
Longitud de la tubería horizontal
∑ (tramos internos) =2.97m+ 0.72m → Lh = 3.69m
Longitud Total del tramo
∑ (Le + Lh) = 1.41m+ 3.69m → L = 5.10m
∑%h (pérdida de altura en el tramo)
* Long total * h% = 5.10* 4% → ∑*%h = 0.20m
Longitud de la tubería vertical (Δz) → Δz =0.60 m
Presión en m.c.a → Presión = 0.80 m.c.a
∑ (∑*%h + Δz) = 0.20 m+0.60 m
142
Tabla 48. Pérdidas producidas por accesorios en la tubería en el sistema de recirculación
CANT. DESCRIPCIÓN Φ Le ∑Le4R-B 0,19 1/2" PVC 4 Codo 1/2" 0,28 1,12 1,41
1 Tee P.D 3/4" 0,29 0,29
B- COLMN 2 0,38 3/4" PVC 1 Codo 3/4" 0,39 0,39 0,39
CLMN 2 -4P 0,57 3/4" PVC 1 Codo 3/4" 0,39 0,39 1,611 Ampliacion 3/4" x1" 0,22 0,222 Codo 1" 0,5 1
4˚P-3˚P 1,07 1" PVC 1 Ampliacion 1" x1 1/4" 0,29 0,29 1,592 Codo 1 1/4" 0,65 1,3
3˚P-2˚P 1,45 1 1/4" PVC 2 Codo 1 1/4" 0,65 1,3 1,3
2˚P-1˚P 1,77 1 1/2" PVC 1 Ampliacion 1 1/4"x1 1/2" 0,37 0,37 1,812 Codo 1 1/2" 0,72 1,44
1˚P-CLMN 1+2 2,08 1 1/2" PVC 3 Codos r.m 1 1/2" 0,65 1,95 2,371 Ampliacion 1 1/2" x 2" 0,42 0,42
3,5 2" pvc 1 Tee P.D 2" 0,73 0,73 11,68Hg 2 Codos r.m 2" 2 4Cu 1 Valv. Com Abierta 2" 0,52 0,52Hg 1 Tee P.D 2" 1,54 1,54Hg 1 Tee P.L 2" 4,89 4,89
1,75 2" Hg 2 Tee P.D 2" 1,54 3,08 36,41Hg 1 Codo r.m 2" 2 2Cu 1 Valv. Com Abierta 2" 0,52 0,52Hg 1 Valv. Ret tipo pesado. 2" 0,52 0,52Hg 1 Tee P.D 2" 1,54 1,54Hg 1 Entada Normal 2" 2,1 2,1Cu 1 Valv. Pie con coladera 2" 18,44 18,44Hg 3 Codos r.m 2" 2 6Hg 1 Salida de Tubeía 2" 2,21 2,21
CLMN 1+2-Tanque
Bomba-Tanque
MATERIALLONGITUD EQUIVALENTE DEL ACCESORIO TOTAL Le
ACCESORIOTRAMO Q (l/s) DIAM. (pulg)
Cálculo de las presiones en la columna 2. Se ha elaborado una tabla en Excel
que especifica la presión final del sistema de suministro. (Ver anexo 11. Cálculo de
las presiones finales en la red de suministro de agua recirculada)
Los datos obtenidos son:
Caudal de diseño → Cd = 3.6 l/s
Presión para la llegada de la bomba → p = 24.91 m.c.a.
143
4.3.1.9 Escogencia de la bomba
Caudal de llegada a la bomba l/s → Q = 3.60 l/s
3.6 *60 216
3.6 *60 57.13.785
Q lps lpm
lpsQ gpm
= =
= =
Caudal de llegada gpm → Q = 57.1gpm
Diámetro de llegada → Ф = 2”
Velocidad (m/s) → v = 1.76 m/s
Hv (m) → hv = 0.16 m
Hf (%) → hf = 5.7%
Cabeza de impulsión: → hf = 24.91 m
Altura de la succión: → As = 1.20 m
Cálculo de la N.P.S.H (altura de succión positiva). (Ver tabla 31)
. . .N P S H K ADS= −
Valor de K para Bogotá
Altura sobre el mar: 2600m
Temperatura ambiente: 16·C
K: 7.31 m.c.a
144
Altura dinámica de succión
Succión ADS = 1.20m
N.P.S.H = 7.31m – 1.20 m
N.P.S.H = 6.1 m.c.a
Cálculo de la altura máxima de succión AMS
a= Pérdida por altura sobre el nivel del mar → a = 2.854 m
(2600 m) (Ver tabla 32)
b= Pérdida por Temperatura → b = 0.17 m
(Ver tabla 33)
c= Pérdida por depresiones barométricas → c = 0.360 m
(0.36 m Steel recomendada)
d= Pérdida por vacío imperfecto → d = 2.400m
(1.8 – 2.40m. Steel)
e= Pérdida por fricción y accesorios → J = 0.70 m
f= Pérdida por cabeza de velocidad → hv = 0.16 m
AMS = 10.33 – (2.854+ 0.170+0.360+2.40+0.70+0.16)
AMS = 10.33 – 7.174 → A.M.S =3.156 m.c.a
145
Altura Dinámica total
Impulsión + succión
24.18m + 1.20 m → Ad= 25.38 m
Altura Dinámica Total Ht de diseño → Ht = 27 m
76t
HPH QP γ
η×
=
Peso especifico del agua: 1kg/1 :ال
Ht: Altura dinámica total: 27m
Q: Caudal de diseño l/s: 3.6l/s
% Nb*Nn eficiencia del conjunto bomba-motor: 65 :ח
PHP= 1*27*3.6 2.0176*0.65 PH=
Se busca un equipo que se encuentre en el comercio con la libertad de
incrementar la potencia hasta un 20%.
La bomba escogida corresponde al modelo GS 50-2M, el despiece de ésta se
encuentra especificado (Ver Anexo 13).
146
4.3.1.10 Escogencia del equipo hidroneumático
Entre un rango de presión entre 40-60psi
Qon= 51.7 gpm para 40Psi
Qof= 25% Qon
Qof= 13.0 gpm para 60 psi
Modelo: 20H - 4.8HF - 120
Cálculo del volumen de regulación
*8
T QpicoVR =
VR: Volúmen de regulación
T: Tiempo (ver tabla 35)
Qpico Caudal de bombeo máximo en el sistema
VR= 1.2*54.1 / min 8.118gal gal=
VR= 30.68 litros para 50 ciclos por hora máximo
Volúmen del tanque (VT)
*VT F VR=
147
F: factor que depende de una presión absoluta de encendido y apagado de las
bombas para un rango de 40-60 psi
/( / 1)
Of On
of On
P PF
P P=
−
F= 3.74
VR= 8.11 gal
VT= 3.74 * 8.11 gal
VR= 30.35 gal
VT= 114.75 litros se toman 120 litros
Volúmen hidroneumático
1 2( )VRxPAVchP P
=−
P= Presión absoluta = P. manométrica+ P. Atmosférica
PA= Presión absoluta = P1+1 (En atmósferas)
PA= 60 114.7
+ = 5.1 atmósferas
P1= 60 114.7
+ = 4.1 atmósferas
P2= 4014.7
= 2.7 atmósferas
148
Vch= 30.35 5.1(4.1 2.7)
x−
= 110.6 litros se toman 120 litros
Volúmen de la bolsa con la presión de corte
.min*( 1)
Pc PVbc VchPc−
=+
Vbc: Volúmen da la bolsa corregida
Pc: Presión de corte = 65psi ≈ 4.4 atmósferas
Vch Volúmen precargado = 120 litros
Vbc= 4.4 2.7120*(4.4 1)
−+
= 38 litros
4.4 SUMINISTRO AUXILIAR AL TANQUE DE AGUAS LLUVIAS
El tanque de almacenamiento tiene capacidad para 3 días de suministro, al existir
una escasez de agua lluvia, el nivel del agua almacenada bajara hasta la tercera
parte enviándole la señal eléctrica a la dándole al sistema 1 día de
almacenamiento para recuperar la altura máxima de llenado.
La válvula solenoide enviará una señal eléctrica cuando el nivel del agua se
encuentre a 1/3 de su altura, el caudal mínimo para 2 días de llenado es de
0.03l/s.
VQT
=
149
Q= 5.00048*3.600
ltsg
Qmin= 0.03 l/s
Tiempo máximo de llenado= 2 días
Diámetro de la válvula= 3/4”
4.5 ENSAYOS DE LABORATORIO PARA DETERMINAR CALIDAD Y
CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS LLUVIAS EN EL SECTOR DE SAN JOSÉ
BAVARIA.
4.5.1 Toma de muestras 4.5.1.1 Captación. Se tuvo especial cuidado en obtener las muestras en
condiciones normales para determinar realmente como funcionaría le sistema, es
decir, que el agua se captó directamente de las canaletas provenientes del tejado,
los envases de recolección estuvieron previamente esterilizados para ser
utilizadas en los ensayos de coliformes; éstas requirieron cuidado especial debido
a que se utilización tenía un plazo máximo de 6 horas.
4.5.1.2 Conservación. Se procedió a congelar los recipientes con su contenido
desde el momento de la recogida hasta la realización de los ensayos.
150
4.5.2 Ensayos 4.5.2.1 Acidez. Se realiza en un montaje con un poste universal que soporta una
buretra que proporciona gotas de hidróxido de sodio al agua ubicada en un vaso
de precipitado de 100 ml.
El agua cambia sus propiedades físicas y químicas gracias a la fenoltaleína, que
funciona como reactivo que contrarresta el efecto del hidróxido generando una
reacción casi inmediata que afecta el color natural tornándola en rosado, éste
color indica la poca o nula acidez que tiene la muestra
Cálculos. Para efectos de interpretación los resultados obtenidos se traspasan a
unidades de carbonato de calcio.
El volúmen depositado de hidróxido de sodio a la muestra para tornarse rosada
fue de 0.05 ml a una concentración de 0.1 Normal.
La ecuación a trabajar es la siguiente:
2211 CVCV =
Volúmenes conocidos:
Volúmen 2: Hidróxido depositado para que el agua se modifique
151
Volúmen 1: Cantidad de agua depositada en el Erlenmeyer y que previamente
fue calibrado en una probeta calibrada
C2: Concentración 2 esta dada por el fabricante del hidróxido.
C1: Incógnita
Despejando:
2 21
1
*V CCV
=
Remplazando valores:
C1= 0.05 *0.150ml N
ml
C1= 0.0001N
El resultado se debe expresar en mg/l de Carbonato de Calcio (CaCO3).
ln*slt
grequN−
=
El carbonato de calcio posee un peso molecular de 100 mg y se dan dos
equivalencias por ser la cantidad de electrones disponibles, entonces el factor
multiplicativo es:
152
f= 1002
mgequ
Al multiplicar se obtiene:
C1= 1000.001 *ln 2mgequ
lt s equ−
C1= 30.05mg deCaCOlt
4.5.2.2 Alcalinidad total. El tamaño de la muestra fue de 50ml lo que cambia es
que el reactivo utilizado fue Acido Clorhídrico (HCL) a una concentración de 0.1 N.
Se dispusieron de 0.25 ml de solución para que la muestra tomara un color
naranja.
Cálculos. Se utiliza las mismas ecuaciones utilizadas en el ensayo
inmediatamente anterior.
1
221
*V
CVC =
Remplazando valores:
C1= 0.25 *0.150ml N
ml
153
C1= 0.0005N
Expresando el mg/lt de CaCO3:
C1= 1000.0005 *ln 2mgequ
lt s equ−
C1= 30.025mg deCaCOlt
4.5.2.3 Cloruros. Se efectúa el montaje en un soporte universal de una bureta
conteniendo un volúmen de lectura inicial de Nitrato de plata (AgNO3), en un
Erlenmeyer se depositan 20 ml de agua lluvia y 80 ml de agua destilada, adicional
se deposita 1 ml de cromato de potasio (K2CRo4) a los 100 ml del erlenmeyer,
este funciona como titulante y le da una tonalidad amarilla.
Después se toma la lectura por la cual la muestra cambia de tono amarillo a un
color rosado, este mismo procedimiento se repite pero se varía por una de solo
agua destilada.
Cálculos. Se tomaron las lecturas de volúmen tanto de marcación inicial como
final en las dos muestras; obteniendo:
Muestra 1 =(80ml agua destilada - 20ml agua lluvia)
154
Volumen inicial =20.75ml
Volumen fina l =22.65ml
Muestra 2 (100ml agua destilada)
Volumen inicial =23.25ml
Volumen final =24.95ml
Ecuación:
( )* *35.450A B Nmg deCLlt mldemuestra−
=
Donde:
A: ml. de titulante gastados en la muestra
B: ml. de titulante gastados en el testigo de agua destilada
N: Normalidad del AgNO3
Entonces:
A= (22.65 20.75 )ml ml− = 1.9ml
A= (24.95 23.25 )ml ml− = 1.7ml
0.0141N N=
155
Remplazando:
mg deCLlt = (1.9 1.7 )*0.0141 *35.450100
ml ml Nml
− 0.00099 mg deCLlt=
4.5.2.4 DQO. Se dispone de un termo reactor – Nanocolor, para la lectura de
DQO.
Sencillamente se prepara una muestra que se diluye con un reactivo que viene
con el equipo para que este tome la lectura, después de calentarla se deja enfriar
para una posterior lectura en el equipo.
Foto 2. Fotómetro 400 D
El valor promedio total leído fue de 72 mg/lt.
4.5.2.5 Coliformes Fecales Y Totales. La determinación de coniformes fecales y
totales consiste en la formación de familias de bacterias dentro de las muestra
después de esta haberse cultivado de 24 a 48 horas.
156
El procedimiento se inicia con el montaje de un filtro que es el que absorve el agua
y puede separar los embriones de bacterias, éste filtro se ubica dentro de una caja
Petry que contiene una almohadilla con un reactivo que produce una coloración
azul.
Foto 3. Montaje muestra coliformes Foto 4. Muestras en incubadora
Las cajas se ubican en una incubadora durante un periodo de 24 a 48 horas, asi
las bacterias se alimentan y crecen.
En este proceso se realizó un primer ensayo con la muestra sin diluir pero las
impurezas dejaron el filtro demasiado sucio y seria demasiado difícil identificar las
familias formadoras, así que se utilizaron 20 ml de muestra y 80 ml de agua
destilada para facilitar la lectura.
157
Tras el paso del tiempo indicado se tomaron las lecturas y se encontraron un total
de 4 familias formadoras de coliformes totales para las 5 cajas petry, no se
encontraron coliformes fecales.
Foto 5. Muestras 24 horas después de incubación
Cálculos. Como se realizó una disolución con la muestra. éstas familias
formadoras totales se deben multiplicar por 5 para que el volúmen total de 100 ml
sea el equivalente, entonces por cada 100 ml se encontró un total de 10 familias.
Esto da entonces un valor total para comparar con las diferentes normatividades
de: 10NPM/100ml.
4.5.2.6 Sólidos totales. Se halla la diferencia de pesos entre el peso del agua
mas los sólidos y luego el líquido se evapora por medio de hornos a temperaturas
promedio de 105oC, por medio de la obtención de éstos datos se hallará los
sólidos totales presentes en la muestra.
158
Después de su evaporación pasa a el mufle que calcina los sólidos que quedan
libres sobre el crisol a temperatura de 550oC. Este proceso se realiza para
encontrar los sólidos totales volátiles y fijos.
Foto 6. Peso de la muestra antes de la calcinación
Foto 7. Muestra en la mufla a 550oc
Cálculos
Resultados obtenidos:
Vol. =50 ml
Peso crisol (Wc) =52.5718 gr
159
Peso después de evaporación del agua (W1) =52.5763 gr
Peso después de calcinación a 550oc (W2) =52.5757 gr
Sólidos totales (ST)
ST (mg / lt) ( )*1000B Amldemuestra−
=
Donde:
B= peso después de evaporación del agua, mg.
A= peso crisol, mg.
Reemplazando:
ST = 52.5763 52.5718 0.0950
gr gr grmlml
−=
Sólidos totales volátiles (SV) y Sólidos fijos (SF)
SV (mg/lt) = ( )*1000B Cmldemuestra−
SF (mg/lt) = ( )*1000C Amldemuestra−
160
Donde:
A= peso crisol, mg.
B= peso después de evaporación del agua, mg.
C= peso después de calcinación.
Remplazando:
SV = (52.5763 52.5757 )*1000 0.01250
gr gr grltml
−=
SF = (52.5757 52.5718 )*1000 0.07850
gr gr grltml
−=
4.5.2.7 Metales: Plomo - Hierro. Para el desarrollo de este ensayo se procedió
en un principio a evaporar un porcentaje aproximado del 50% de los 100ml
tomados inicialmente, éstas muestras se dejaron en evaporación durante
aproximadamente dos horas; luego de esto se procedió a ubicar la muestra en un
balón aforado de 250ml, a la par de que se realizaba este procedimiento para la
muestra de agua lluvia, también se realizaba lo mismo para una muestra
denominada muestra blanco hecha con agua desionizada, que también termino en
un balón debidamente identificado.
161
Foto 8. Evaporación de muestra en blanco (der.) y muestra agua lluvia (izq.)
Después de que las muestras se colocan en los balones, se dispusieron los
patrones con los que funciona el “espectrofotómetro de adsorción atómica”, estos
patrones nos dieron la pauta para saber en que rangos se encontraba los
contenidos de metales dentro de la muestra.
Foto 9. Patrones de plomo
162
Foto 10. Espectrofotómetro de adsorción atómica
El manejo propiamente dicho del equipo se realizo de una manera secuencial, es
decir en un primer paso se procedió al encendido, este se realiza desde el
computador que lleva conectado, luego a esto mide el blanco; este muestra un
valor resultante de 0.0 ya que contiene agua destilada que supone estar libre de
cualquier metal pesado; posteriormente se pasa la manguera extractora por cada
patrón y por ultimo se ubica la muestra, a medida que se realiza este proceso el
computador va generando una grafica de los datos obtenidos.
Cálculos
Tabla 49. Resultados definitivos de ensayo de metal Plomo (Pb)
MUESTRA CONCENTRACIÓN (gr/ml ) DATOBLANCO 0,000
1 1 0,0072 5 0,0273 10 0,0384 20 0,0635 50 0,069
AGUA LLUVIA 1,8
163
Tabla 50. Resultados definitivos de ensayo de metal Hierro (Fe)
MUESTRA CONCENTRACIÓN (ppm ) DATO
BLANCO 0,0001 0,11 0,002
2 1,3 0,039
3 2,5 0,041
4 4,3 0,071
5 6,0 0,119
AGUA LLUVIA 0,004
4.5.2.8 Dureza Total. Se recomienda el ajuste de la muestra a un pH de 10, esto
se logró por medio de al aplicación de un reactivo llamado Buffer 10, a medida que
se aplicaba el reactivo el pH se mide por medio de un papel especial que se
compara con una simbología de colores dada por el fabricante hasta conseguir la
escala de 10.
Sobre un soporte universal, se apoya una bureta donde se contiene un reactivo
conocido como EDTA, debajo de la bureta se sitúa un vaso de precipitado con una
muestra de 50 ml donde se depositará el reactivo hasta que este modifique el
color, se lee el volúmen inicial y el final y esa diferencia será el valor tomado para
realizar los cálculos.
164
Foto 11. Obtención de un pH = 10 en la muestra
Foto 12.Montaje ensayo de dureza
Cálculos. Los resultados del ensayo se expresan en mg / lt de CaCO3 por medio
de la siguiente ecuación:
* *1000A BDurezamlmuestra
=
∆V = 0.45ml
165
Donde:
A= ml. de titulante EDTA
B= mg. De CaCO3 equivalente a ml. De EDTA.
Remplazando:
Dureza= 0.45 *1 *1000 950
ml ml mgltml
=
4.5.2.9 Turbidez. Se basa en la comparación de la intensidad de la luz desviada
por la muestra, y la de una suspensión establecida como referencia, a mayor
intensidad de luz desviada mayor turbiedad presente.
El equipo disponible es un Turbidímetro 2100 N marca HACH.
Foto 13. Turbidímetro 2100 N marca HACH
Se ubican dos tubos de ensayo adaptados para la cavidad del equipo y este
realizad la lectura de la muestra.
166
El valor dado por el equipo fue de 11.2 UNT.
4.5.2.10 PH. El procedimiento es muy sencillo debido al desarrollo de equipos que
expresan directamente los resultados con solo la ubicación de un accesorio dentro
de la muestra; el equipo utilizado fue el PH Meter 744.
Foto 14. PH Meter 744
El resultado dado por el equipo fue de 6.2 a una temperatura de 17.4oC.
4.5.3 Resumen de resultados Los valores obtenidos se compararon con los
valores dados por el RAS 2000, el decreto 15.94 de 1984 y el decreto 475 de
1998; la comparación se realizo en base de estas tres normatividades ya que son
las que reglamentan los usos de aguas en el país y se utilizaron de esta forma:
• RAS 2000; de aquí se obtuvieron los valores y parámetros de coliformes
totales dados en el titulo A.11; para aguas potables ya que este documento
167
solo controla ese aspecto y adicional a esto es un factor muy importante
para controlar la formación de familias de virus y bacterias.
• DECRETO 15.94; el articulo 42 da los parámetros de calida admisibles para
la utilización del agua en forma recreativa, mediante contacto primario. De
ahí se compararon los resultados de pH y plomo.
El valor comparativo del plomo se tomo del artículo 39 que indica los
estándares de calidad admisibles para la utilización del recurso para
consumo humano, e indican que para su potabilización solo se requiere
desinfección.
• DECRETO 475 DE 1998; en el articulo 35 enuncia las “aguas seguras” y las
cita como si en la eventualidad de un desastre o emergencia de un fallo en
el suministro de agua potable, esta pueda ser un agua segura para el uso
de actividades básicas. De aquí se tomaron casi todas las comparaciones
de normas con los datos obtenidos en el laboratorio ya que presentaba la
descripción que mas se asemejaba al agua que se va a trabajar y adicional
a esto brindaba casi los mismos parámetros a evaluar, es quizás la
normatividad mas completa en este aspecto.
168
Tabla 51. Resumen de resultados del análisis químico del agua lluvia
PARÁMETRO UNIDAD NORMA CLASIFICACIÓN SEGÚN NORMA
VALOR ADM
RESULTADO ENSAYO
Coliformes totales (NPM/100ml)RAS 2000
potable 0-50 10,00
PH decreto 15,94 recreativa 5,0-9,0 6,20
DQO mg/L ---------- 72,00
Dureza mg/lt de CaCO3 decreto 475 agua segura 180 9,00
Alcalinidad mg/lt de CaCO3 decreto 475 agua segura 120 0,03
Acidez mg/lt de CaCO3 decreto 475 agua segura 60 0,05
Plomo mg/L decreto 475 agua segura 0,05 1,80
Hierro mg/L decreto 475 agua segura 0,5 0,00
Cloruros mg/lt de CaCO3 decreto 475 agua segura 300 0,00099Turbiedad UNT decreto 475 agua segura <5 11,20
solidos totales mg/L decreto 475 agua segura <1000 0,09
Por medio de estos análisis se observaron los parámetros a considerar en el
tratamiento de las aguas antes de que lleguen a su destino; los puntos más
críticos son turbidez y contenido de plomo.
Los métodos de tratamiento detallarán mas adelante, pero por medio de ellos se
espera llegar a valores que aunque no sean aceptados por las normas si sean
aptos para la utilización en sanitarios, es decir el plomo se espera llevarlo a una
concentración aproximada de 0.5 mg/lt y la turbidez reducirla a un índice de 5
UNT.
4.6 TRATAMIENTO DEL AGUA
4.6.1 Filtración. Las partículas grandes son retenidas en los tragantes que están
ubicadas en los puntos más altos de las bajantes (en las canales de las cubiertas),
y una última ubicada antes de entrar al tanque sedimentador.
169
4.6.2 Sedimentador. Logra reducir los sólidos flotantes del agua primaria de las
cubiertas entre un 40% y 60%.
Caudal = 0.0287m3/sg
Volúmen = 1 litro/ m2cubierta
1 mm de lluvia para lavar 1 m de cubierta39
Área cubierta = 1030m2
Volúmen del interceptor = 1030 litros
Volúmen constructivo = 1m3 (b= 2m x h=1m x p=0.8m)
4.6.3 Elaboración del hipoclorador. Se instalará un hipoclorador sencillo, en un
tanque de concreto diseñado con capacidad para 40 a 50 litros. Este sistema
desinfecta un tanque de 4500 Lt/día por un periodo de 7 días.
Volúmen del tanque = 50 litros
Volúmen constructivo = 0.064m3 (b=0.4m x h= 0.4m x p=0.4m)
4.6.3.1 Grava. En la parte inferior del tanque (1/3 del volúmen) se coloca una
capa delgada de grava gruesa y luego una capa de grava mas fina.
h grava total =0.15m
h grava gruesa =0.10m 39 TEXAS WATER DEVELOPMENT BOARD, “Texas guide to rainwater Harvesting. Austin Texas 1997
170
h grava fina =0.05m
4.6.3.2 Polvo de cloro. Se realiza una mezcla con desinfectante y arena en
relación 1:2, utilizando generalmente 1.5 Kg de cloro y 3.0 Kg de arena.
h cloro+arena = 0.23m
4.6.2.3 Gravilla. Se coloca una capa aproximadamente de 2cm de espesor
tratando de que llegue al tope del tanque.
h gravilla = 0.02m
La especificación y dibujo del tanque se encuentra en el plano 3 anexado en este
proyecto.
4.7 MANTENIMIENTO DEL SISTEMA
4.7.1 cubierta. Realizar la constante remoción de hojas o semillas que eviten que
los animales estén sobre la cubierta y dejen heces fecales desmejorando
considerablemente la calidad del agua.
4.7.2 Limpieza de filtro. Constante suministro de arena con cloro y la remoción y
limpieza del filtro que lo compone la grava en dos capas (inferior y superior)
171
4.8 PERSPECTIVA FINANCIERA
4.8.1 Reducción de pagos en las facturas de la Empresa de Acueducto y
Alcantarillado de Bogotá E.A.A.B, depende de la cantidad de agua ahorrada.
Esta se calcula a partir del volúmen de salida desde el almacenamiento (Ot)
durante el tiempo de vida útil que tiene el proyecto que está estimado en 10 años.
Volúmen promedio anual de salida del almacenamiento.
1 *365
T
Tt
PA
OO
T==∑
OPA: Volumen promedio anual de salida desde el almacenamiento
Ot: Volúmen de salida desde el almacenamiento.
OPA = 3
317.685 *365 1768.5 /365 *10
m dias m añodías años
=
OPA= 1768.53m
año
Ahorro del agua para toda la edificación (Ot). El valor de metro cúbico para
Bogotá estrato 3 esta en $1.887. Valor tomado en Octubre de 2006, tomando un
172
incremento en el último año de $120 comparado con el valor metro cúbico para
octubre de 2005.
4.8.2 Inversión en el sistema. Según las cantidades del proyecto en la instalación
del Sistema de Reciclaje de Aguas Lluvias el valor estimado son de $21.352.579.
(El presupuesto se encuentra especificado en el anexo 14).
4.8.3 Costos Fijos. Se asume un costo fijo anual en el mantenimiento del equipo
y operación del sistema de $700.000
4.8.4 Flujo de fondo del proyecto. Se aplica una taza de descuento del 10%
para obtener un flujo de fondos en valor descontado. Los datos utilizados para el
flujo son presentados a continuación, y el cuadro total esta especificado en el
anexo 15.
Tabla 52. Entrada de datos para obtener el flujo del proyecto.
Tasa de descuento 10%Incremento tarifa E.A.A.B $ 120Ahorro anual de agua (m3/año) 1768,5Valor metro cubico de agua potable $ 1.887
ENTRADA DE DATOS
173
4.8.5 Indicadores financieros. Tabla 53. Indicadores Financieros.
TIR 12%VPN Inversión 19.411.435VPN Ingresos 28.655.255Périodo de Retorno de la Inversión 5,1PRI descontado 10,6Beneficio/Costo 1,5
INDICADORES FINANCIEROS
4.8.6 Análisis de resultados. El proyecto resulta ser rentable, debido a que el
costo de la inversión es de $21.352.579 obteniendo un Valor Presente Neto de
$28.655.255 y el periodo de recuperación del dinero invertido es de 5 años.
174
5. COSTOS TOTALES DE LA INVESTIGACIÓN
5.1 RECURSOS MATERIALES
CONCEPTO UNIDAD CANTIDAD VALOR UNITARIO
VALOR TOTAL
Resma de papel und 2 9.500 19.000Cartucho impresora negro und 2 60.000 120.000Cartucho impresora color und 1 80.000 80.000CD regrabables und 3 3.500 10.500Fotocopias und 400 50 20.000Cuaderno und 1 1.200 1.200Esferos und 10 800 8.000Portaminas und 4 700 2.800Minas und 20 900 18.000Resaltadotes und 3 1.500 4.500Borradores und 5 300 1.500Carpeta archivador und 2 5.000 10.000Laboratorios quimicos und 2 200.000 400.000
695.500 TOTAL RECURSOS MATERIALES
5.2 RECURSOS INSTITUCIONALES
• Universidad de la salle
• Universidad Nacional de Colombia
• Sociedad colombiana de ingenieros
175
5.3 RECURSOS TECNOLÓGICOS
CONCEPTO UNIDAD CANTIDAD VALOR UNITARIO
VALOR TOTAL
Computador Global 1 800.000 800.000Internet Global 1 300.000 300.000Cámara Digital Global 1 200.000 200.000Memoria USB Global 1 350.000 350.000Plotter Global 1 80.000 80.000Impresora Global 1 200.000 200.000Scanner Global 1 80.000 80.000Uso laboratorio Global 1 300.000 300.000
1.650.000VALOR TOTAL RECURSOS MATERIALES
5.4 RECURSOS HUMANOS40
CARGO ENCARGADOS No horas VALOR TOTAL
Investigadores principales Estudiantes de proyecto de grado 200 0
Colaborador Laboratorista* 20 136.303 Director temático** 10 115.100
Asesor metodológico*** 64 148.148
399.551 VALOR TOTAL RECURSOS HUMANOS
Coinvestigadrores
*Valor asumido por la Universidad de La Salle, según contrato laboral. **Valor asumido por la Universidad de La Salle, según resolución rectorial No. 345 de noviembre 15 del 2005. ***Valor asumido por la Universidad de La Salle, según contrato laboral.
176
5.5 RECURSOS FINANCIEROS
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE
ING CIVILESTUDIANTES VALOR TOTAL
Recursos Humanos $ 399.551 $ 399.551Recursos Materiales $ 695.500 $ 695.500Recursos Tecnológicos $ 0 $ 1.650.000 $ 1.650.000Presupuesto de Bibliografía $ 60.000 $ 60.000Subtotal $ 399.551 $ 2.405.500 $ 2.805.051Imprevistos ( 5%) $ 19.978 $ 120.275 $ 140.253
$ 2.945.304COSTO TOTAL DE LA INVESTIGACIÒN
FUENTES DE FINANCIACIÓNRUBROS
177
6. CONCLUSIONES
Agua. Inicialmente se planteó la posibilidad de diseñar el sistema incluyendo
aguas residuales, sin embargo este trabajo se ha descartado dicho planteamiento
por los diferentes puntos que se presentan a continuación.
a) Elevados costos de tratamiento. El agua residual contiene grandes cantidades
de sólidos y espumas que afectan la calidad del material de las tuberías de
suministro, para remover un porcentaje elevado de estos componentes, los
equipos de limpieza y potabilización primaria son demasiado costosos y la
rentabilidad del proyecto no es viable por la pequeña área de cobertura.
b) El agua es un significativo transmisor de infecciones, bacterias y virus, y el
tratamiento de saneamiento adecuado, demanda altos controles de usos no
convencionales.
En la caracterización de aguas lluvias del sector Suba, se encontró mediante
ensayos de metales pesados un preocupante nivel de plomo, esto se debe a que
la gasolina contiene Tetraetilo de plomo, estas sustancias derivadas del metal, se
queman y se liberan en el aire y la lluvia las arrastra hacia la superficie.
178
El problema fundamentalmente consiste en que por ser un metal pesado puede
generar malestar al contacto directo con los habitantes, además de crear manchas
en los sanitarios y sedimentos en las tuberías.
Para neutralizar los niveles de plomo se dispone de dosmétodos:
a) Por medio de la aplicación del hipoclorito de sodio que a la vez que funciona
como desinfectante también ayuda a coagular las partículas de plomo y así que
estas se sedimenten y pueden ser removidas.
b) Se utiliza los filtros de gravas y arena con cloros que atrapan en gran parte las
partículas no deseadas incluyendo los metales pesados.
Eficiencia WSE. Es utilizado para determinar la eficiencia que ofrece el sistema
de captación de aguas lluvias, este valor esta sujeto a la demanda de
precipitaciones y las demandas no satisfechas.
La gráfica 2 del presente trabajo muestra una eficiencia del %61.5, logrando un
volúmen de almacenamiento óptimo para cubrir la demanda de la edificación en
proporción a la recolección de agua.
179
Ahorro total de agua en la edificación (Ot). El volúmen promedio anual de
salida del almacenamiento es de 1768.53
13m
dias , (datos tomados del volúmen de
salida desde el almacenamiento calculado en la tabla 43 de este proyecto, para un
periodo de 10 años).
Este volúmen promedio representa la cantidad de agua que NO será facturada por
E.A.A.B, debido a que ha sido suplida con la captación de agua lluvia.
Siendo la tarifa promedio anual de $1.887 m3 de agua potable, (estrato 3 de
Bogotá), el costo ahorrado por los habitantes de la edificación en un año es de
$3.337.160.
Con los resultados de los análisis financieros en la utilidad del proyecto, se
concluye que el periodo de recuperación en la inversión del sistema de captación
de agua es de 5 años. Además de obtener los siguientes datos:
TIR 12%
Beneficio/Costo 1.5
VPN (ingresos) $28.655.255
Valores que Indican que con una inversión de $21.352.579, el proyecto presenta
rentabilidad económica y ahorro significativo en el periodo siguiente a los 5 años
de recuperación de la inversión.
181
7. RECOMENDACIONES
En razón de que la zona de Suba es una de las grandes salidas viales de la
ciudad genera gran concentración de vehículos y niveles altos de plomo. Para
mejores resultados es conveniente determinar la ubicación del proyecto para
determinar que características tiene el agua y si cumple con la demanda de la
edificación según la precipitación.
La calidad del agua esta ligada con el sector, para viviendas en zonas aledañas a
la ciudad, es recomendable en viviendas de campo, sector que evitaría
considerablemente las proporciones de plomo en el agua.
Aunque el proyecto desertó respecto al tratamiento de las aguas residuales debido
a que éste es más costoso, se deja una iniciativa de seguir con reciclaje en
proyectos de vivienda muchos más grandes que puedan costear los procesos de
limpieza adecuados que exige la comunidad.
En el aspecto de tratamiento quedan las puertas abiertas a la evaluación de
métodos tanto de mejoramiento como de caracterización ya que a medida que el
hombre avanza va desarrollando nuevos contaminantes y que en su gran mayoría
van ligados con la contaminación atmosférica, entonces los tratamientos actuales
182
van resultando obsoletos. Y se requiere estar al tanto de la experimentación para
así producir las contravenciones correspondientes
Es aconsejable que se evite al máximo la utilización de cualquier tipo de tubería
galvanizada, hierro fundido o materiales similares, ya que estos tienen tendencia a
la corrosión y sus daños serian considerables, es por esto que los materiales
planteados en el diseño son de PVC en las tuberías y Cobre y bronce en los
registros y medidores.
183
BIBLIOGRAFÍA
ALCALDIA MAYOR DE BOGOTA. Ficha técnica turística: Localidad Suba. (En
Linea).
http://www.bogotaturismo.gov.co/turismo/productos/panorama/A1ficha%20Suba.pd
BASTIAN, Hans-Wesner. “Como aprovechar el agua lluvia”. Barcelona: Tikal
ediciones, 2001. 109 p.
CARNICER ROYO, Enrique y MAINAR HASTA, Concepción. Instalaciones
hidrosanitarias: fontanería y saneamiento. 4 ed. Madrid: International Thomson
Editores, 2001. 146 p.
CASTILLO T, Jorge L. “Análisis físico químico del agua” (En Linea).
http://www.monografias.com/trabajos15/analisis-bioquimico-agua/analisis-
bioquimico-agua.shtml
ECHARRI, Luís. Ciencias de la tierra y del medio ambiente. (En Linea).
http://www.tecnun.es/Asignaturas/Ecologia/Hipertexto/11CAgu/100CoAcu.htm
184
GRANADOS ROBAYO, Jorge Armando. Redes hidráulicas y sanitarias en
edificios. 1 ed. Bogotá: EDITORIAL UNIBIBLOS, 2001. 210 p.
INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TECNICAS. Compendio Tesis y otros
trabajos de grado. Bogotá, 2002. 75 p.
Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia,
“Reporte agrometeorológico de la sabana de Bogotá y del valle de Ubaté”, (En
Linea). http://www.ideam.gov.co
LOPEZ R, Luís. AGUA, Instalaciones sanitarias en los edificios. Maracay, 1990.
270 p.
MELGUIZO BERMUDEZ, Samuel. Fundamentos de hidráulica e instalaciones de
abasto en las edificaciones. 3 ed. Medellín: Universidad Nacional, 1986.
MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO. “Reglamento técnico del Sector
de Agua Potable y Saneamiento Básico -RAS 2.000-”, Dirección General de Agua
Potable y Saneamiento Básico. Bogotá D.C, Noviembre de 2.000.
PAVCO S.A. “Diseño de redes internas de alta tecnología”. Bogota, 2003. 417 p.
185
PAVCO. Manual técnico: tubosistemas, Presión sanitaria y conduit, sistemas de
canales y bajantes, (En Linea). http://www.pavco.com.co/Amanco/Colombia
/amus0011.nsf/ByDom.inoFilename/tubosistemas_descarga_manual4-
1.pdf/$FILE/manual4-1.pdf
PEREZ CARMONA, Rafael Pérez. Diseño de instalaciones hidrosanitarias y de
gas para edificaciones. 2 ed. Bogotá D.C.: Ecoe ediciones, 2002. 540 p.
PROGRAMA DE CAPACITACIÓN EN AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO. “Uso
del cloro como desinfectante”. Caracas, 1993. 178 p.
RODRÍGUEZ DÍAZ, Héctor Alfonso. Diseños hidráulicos, sanitarios y de gas en
edificaciones. 1 ed. Bogotá: Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería, 2005. 233
p.
ROMERO ROJAS, Jairo Alberto. Calidad del agua. 1 ed. Bogotá: Editorial Escuela
Colombiana de Ingeniería, 2002. 410 p.
ROSEGRANT, Mark W. Panorama global del agua hasta el año 2025.
Washington, .2002. 26 p.
SIERRA, Jorge Humberto. Análisis de Aguas y aguas residuales. Medellín:
Universidad de Antioquia, 1983. 463 p.
186
SWANSON,H.A y BALDWIN, H.L "A Primer on Water Quality", (En Linea).
<http://water.usgs.gov/gotita/characteristics.html>
UNIVERSIDAD DEL VALLE. “Sistema manual para potabilizar agua”. Cali: IMTE,
1980. 25 p.
187
ANEXOS
Anexo 1Pérdidas en tubería y accesorios diámetro ½”41
DIAM: 1/2" CAUDAL V hv Pérdidas por friccion en m/m
UND LPS m/s m PVC1 0,06 0,47 0,01 0,0252 0,13 1,03 0,05 0,0983 0,19 1,50 0,11 0,1915 0,25 1,97 0,20 0,3086 0,32 2,53 0,33 0,4757 0,38 3,00 0,46 0,6428 0,44 3,49 0,62 0,83410 0,50 3,98 0,81 1,05412 0,57 4,48 1,02 1,295
Anexo 2. Pérdidas en tubería y accesorios diámetro ¾” 42
DIAM: 3/4" CAUDAL V hv Pérdidas por friccion en m/m
UND LPS m/s m PVC2 0,13 0,46 0,01 0,0143 0,19 0,67 0,02 0,0285 0,25 0,88 0,04 0,0456 0,32 1,12 0,06 0,0697 0,38 1,33 0,09 0,0938 0,44 1,54 0,12 0,12110 0,50 1,75 0,16 0,15112 0,57 1,99 0,20 0,18914 0,63 2,21 0,25 0,226
41 PEREZ, Op. Cit., P. 48 42 Ibid., p. 48.
188
Anexo 3. Pérdidas en tubería y accesorios diámetro 1” 43
DIAM: 1" CAUDAL V hv Pérdidas por friccion en m/m
UND LPS m/s m PVC5 0,25 0,50 0,01 0,0127 0,38 0,75 0,03 0,0248 0,44 0,87 0,04 0,03110 0,50 1,00 0,05 0,03912 0,57 1,12 0,06 0,04816 0,76 1,49 0,11 0,08122 0,95 1,87 0,18 0,11827 1,14 2,24 0,26 0,16232 1,32 2,61 0,35 0,212
Anexo 4. Pérdidas en tubería y accesorios diámetro 1 1/2” 44
DIAM: 1 1/2" CAUDAL V hv Pérdidas por friccion en m/m
UND LPS m/s m PVC23 1,01 0,89 0,04 0,01930 1,26 1,11 0,06 0,02838 1,51 1,33 0,09 0,03940 1,58 1,38 0,10 0,04246 1,77 1,55 0,12 0,05147 1,89 1,66 0,14 0,05860 2,00 1,77 0,16 0,06570 2,21 1,94 0,19 0,07675 2,27 1,99 0,20 0,079
43 Ibid., p. 48. 44 Ibid., p. 48.
189
Anexo 5. Pérdidas en tubería y accesorios diámetro 2” 45
DIAM: 2" CAUDAL V hv Pérdidas por friccion en m/m
UND LPS m/s m PVC30 1,26 0,62 0,02 0,00840 1,58 0,78 0,03 0,01347 1,89 0,93 0,04 0,01870 2,21 1,09 0,06 0,02485 2,52 1,24 0,08 0,031
110 2,84 1,40 0,10 0,038130 3,15 1,56 0,12 0,046155 3,47 1,71 0,15 0,055175 3,79 1,87 0,18 0,065
Anexo 6. Pérdidas en tubería y accesorios diámetro 2 1/2” 46
DIAM: 2 1/2" CAUDAL V hv Pérdidas por friccion en m/m
UND LPS m/s m PVC200 4,10 1,29 0,09 0,025225 4,41 1,39 0,10 0,029250 4,73 1,49 0,11 0,033275 5,06 1,59 0,13 0,042300 5,36 1,69 0,15 0,046
45 Ibid., p. 48. 46 Ibid., p. 48.
190
Anexo 7. Detalle del calentador a gas de paso
Anexo 8. Despiece y curva de la bomba modelo 20A-30AIHM, (Suministro del sistema de Agua Potable)
193
Anexo 10. Gráfica para determinar pérdidas producidas en tubería de PVC y CPVC47
47GRANADOS, Op. Cit., P. 48
194
Anexo 11. Calculo de las presiones finales en la red de suministro de agua potable
TUBERIA (m) ACCES (m) TOTAL(m) h% Total x h%DUCHA 10,00
14-16 0,19 1/2" 2,25 cpvc 4,70 1,32 6,02 26,0% 1,57 1,00 12,5716-17 0,24 1/2" 4,50 cpvc 0,42 0,45 0,87 41,0% 0,36 12,92
17 -CAL 0,41 3/4" 7,50 cpvc 0,26 0,78 1,04 17,0% 0,18 13,10CAL 0,41 3/4" 7,50 cpvc 17,0% 9,00 22,10
CAL-D 0,41 3/4" 7,50 pvc 0,17 0,78 0,95 5,1% 0,05 1,00 23,15D-E 0,51 3/4" 10,50 pvc 1,35 1,70 3,05 7,0% 0,21 23,36E-F 0,54 3/4" 11,00 pvc 1,16 1,41 2,57 8,8% 0,23 23,59F-11 0,56 1" 11,50 pvc 0,58 2,68 3,26 3,2% 0,10 23,69
11-MED 0,86 1" 19,00 pvc 4,30 2,69 6,99 8,0% 0,56 24,25medidor 0,86 1/2" 19,00 galv 0,40 0,40 9,13 33,38
Salida med-F2 0,86 1 1/2" 19,00 galv 0,10 4,55 4,65 2,7% 0,13 33,51F2-F3 1,33 1 1/2" 32,00 galv 1,17 1,17 5,9% 0,07 0,15 33,73F3-F4 1,91 1 1/2" 51,00 galv 1,17 1,17 5,7% 0,07 0,15 33,94F4-4˚P 2,21 1 1/2" 70,00 pvc 0,10 3,66 3,76 4,9% 0,18 2,45 36,584˚P-3˚P 3,28 2" 140,00 pvc 1,42 1,42 3,7% 0,05 2,30 38,933˚P-2˚P 4,22 2 1/2" 210,00 pvc 0,90 0,90 2,5% 0,02 2,30 41,252˚P-1˚P 5,11 2 1/2" 280,00 pvc 0,90 0,90 3,3% 0,03 2,30 43,58
1˚P-Bomba 5,99 2 1/2" 350,00 pvc 11,07 20,19 31,26 4,7% 1,47 0,20 45,25Bomba-Tanque 3,00 2 1/2" 350,00 pvc 0,80 37,32 38,12 1,4% 0,53 45,78
Δz Presión m.c.aUNDTRAMO CAUDAL (l/s) DIAM. (pulg) Material LONGITUDES PERDIDAS
195
Anexo 12. Cálculo de las presiones finales en la red de suministro de agua recirculada
TUBERIA (m) ACCES (m) TOTAL(m) h% Total x h%SANITARIO 10,00
AR-B 0,19 1/2" 3,00 Pvc 4,46 1,41 5,87 4,0% 0,23 0,60 10,83B-COLMN2 0,38 3/4" 6,00 Pvc 2,56 0,39 2,95 4,5% 0,13 0,15 11,12
COLMN 2 - 4P 0,57 3/4" 12,00 Pvc 1,61 1,61 9,5% 0,15 2,30 13,574˚P-3˚P 1,07 1" 24,00 Pvc 1,59 1,59 9,0% 0,14 2,30 16,013˚P-2˚P 1,45 1 1/4" 36,00 Pvc 1,30 1,30 5,0% 0,07 2,30 18,382˚P-1˚P 1,77 1 1/2" 48,00 Pvc 1,81 1,81 3,5% 0,06 2,30 20,74
I p -COLMN 1+2 2,08 1 1/2" 60,00 Pvc 2,37 2,37 4,9% 0,12 0,30 21,16CLMN 1+2 - Bomba 3,50 2" 150,00 Pvc 10,97 11,68 22,65 4,1% 0,93 0,11 22,20
Bomba-Tanque 1,75 2" 150,00 Pvc 0,50 36,41 1,50 1,1% 0,02 2,70 24,91
Δz Presión m.c.aUNDTRAMO CAUDAL (l/s) DIAM. (pulg) Material LONGITUDES PERDIDAS
196
Anexo 13. Despiece y curva de la bomba modelo GS 50-20 IHM, (Suministro del sistema de Agua lluvia)
198
Anexo 14. Cantidades y presupuesto en la instalación del sistema de suministro de Agua Lluvia
DESCRIPCIÓN DIAM UND CANT P/UNITARIO TOTALEXCAVACIÓNEXCAVACION RETRO M3 400 $ 3.100 $ 1.240.000IMPERMEABILIZACION M2 106 $ 5.500 $ 583.000MURO DE CONTENCION M3 6,4 $ 270.000 $ 1.728.000PISO CONCRETO M3 4,9 $ 270.000 $ 1.323.000RETIRO ESCOMBROS M3 400 $ 5.400 $ 2.160.000
MONTAJE DE TANQUES Y SISTEMAS DE TRATAMIENTOGEOMEMBRANA M2 50 $ 9.850 $ 492.500MALLA METALICA SOPORTE M2 50 $ 5.100 $ 255.000GRAVA M3 88 $ 70.000 $ 6.160.000ARENA M3 30 $ 28.000 $ 840.000TANQUE PLASTICO 1000 LT 1 $ 299.000 $ 299.000TANQUE PLASTICO 5000 LT 1 $ 1.390.000 $ 1.390.000MICROFILTROS Y CLORO EN POLVO UND 2 $ 150.000 $ 300.000ANGULO METALICO DE SOPORTE EN L X 6 MT UND 10 $ 112.900 $ 1.129.000
TUBERIA DE CONDUCCIONCANALETA RAINGO 2" ML 18 $ 7.695 $ 138.510UNION CANALETA UND 6 $ 4.244 $ 25.464ADAPTADOR CANALETA ALCANTARILLADO UND 1 $ 2.670 $ 2.670YEE 6"x4" UND 3 $ 28.651 $ 85.953BUJE 4"x3" UND 1 $ 2.090 $ 2.090S/CODO 6" UND 6 $ 11.620 $ 69.720CODO 2" UND 1 $ 870 $ 870
VALVULAS Y DISPOSITIVOS DE BOMBEOVALVULA DE PIE 3" UND 1 $ 151.960 $ 151.960VALVULA SOLENOIDE 3/4" UND 1 $ 81.300 $ 81.300MEDIDOR 3/4" UND 1 $ 80.000 $ 80.000BOMBA AGUAS RECIRCULADAS UND 1 $ 630.000 $ 630.000HIDRONEUMATICO UND 1 $ 468.000 $ 468.000QUEQUE HIDRO 2 1/2" UND 1
DISTRIBUCION SUMINISTRO AGUA RECIRCULADA SANITARIOSTUBERIA PVCP 21/2" ML 24 $ 6.530 $ 156.720TUBERIA PVCP 1/2" ML 60 $ 856 $ 51.360BUJE 21/2"x1/2" UND 10 $ 7.010 $ 70.100TOTAL CAPITULO $ 19.914.217
COSTO TOTAL DEL PROYECTO $ 21.352.579TOTAL URBANISMO + TOTAL CUARTO DE BOMBAS + TRATAMIENTO DE AGUAS LLUVIAS
CANTIDADES EN CUARTO DE BOMBAS Y TRATAMIENTO DE AGUA LLUVIA
199
DESCRIPCIÓN DIAM MATERIAL UND CANT P/UNIT TOTALACCESORIOSADAPTADOR CANALETA ALCANTARILLADO 2" RAINGO 6 $ 2.670 $ 16.020S/CODO 2" PVCS 16 $ 1.267 $ 20.272YEE REDUCIDAD 6"x4" PVCS 4 $ 28.651 $ 114.604CODO 4" PVCS 1 $ 2.814 $ 2.814BUJE 4"x2" PVCS 5 $ 2.090 $ 10.450BUJE 6"x4" PVCS 1 $ 7.932 $ 7.932TRAGANTE 2" 6 $ 1.500 $ 9.000TUBERIA TUBERIA SANITARIA 2" PVCS ML 6 $ 2.934 $ 17.604TUBERIA SANITARIA 4" PVCS ML 18 $ 6.105 $ 109.890TUBERIA SANITARIA 6" PVCS ML 60 $ 12.930 $ 775.800VARIOSEXCAVACION 0,5x1,0 M 72 $ 2.083 $ 149.976RELLENO ML 72 $ 2.000 $ 144.000CAMA DE ARENA M3 2 $ 30.000 $ 60.000TOTAL CAPITULO $ 1.438.362
CANTIDADES EN URBANISMO
200
Anexo 15. Flujo de fondo del proyecto
Año 0 1 2 3 4 5Volúmen ahorrado (m3) 1.769 1.769 1.769 1.769 1.769Tarifa poyectada $ 1.887 $ 2.007 $ 2.127 $ 2.247 $ 2.367 $ 2.487(+) Ingresos $ 3.549.380 $ 3.761.600 $ 3.973.820 $ 4.186.040 $ 4.398.260(-) Costos Fijos $ 700.000 $ 700.000 $ 700.000 $ 700.000 $ 700.000(-) Inversión $ 21.352.579(=) Flujo de fondos -$ 21.352.579 $ 2.849.380 $ 3.061.600 $ 3.273.820 $ 3.486.040 $ 3.698.260(=) Flujo descontado -$ 21.352.579 $ 2.564.442 $ 2.491.724 $ 2.419.006 $ 2.346.288 $ 2.273.570
FLUJO DE FONDO DEL PROYECTO
Año 6 7 8 9 10 11Volúmen ahorrado (m3) 1.769 1.769 1.769 1.769 1.769 1.769Tarifa poyectada $ 2.607 $ 2.727 $ 2.847 $ 2.967 $ 3.087 $ 3.207(+) Ingresos $ 4.610.480 $ 4.822.700 $ 5.034.920 $ 5.247.140 $ 5.459.360 $ 5.671.580(-) Costos Fijos $ 700.000 $ 700.000 $ 700.000 $ 700.000 $ 700.000 $ 700.000(-) Inversión(=) Flujo de fondos $ 3.910.480 $ 4.122.700 $ 4.334.920 $ 4.547.140 $ 4.759.360 $ 4.971.580(=) Flujo descontado $ 2.200.852 $ 2.128.134 $ 2.055.416 $ 1.982.698 $ 1.909.980 $ 1.837.262
FLUJO DE FONDO DEL PROYECTO