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Diseño y calculo de instalaciones de agua potable .
Procedimiento para diseño y cálculo de instalaciones de agua potable domiciliarias.
Para ejecutar el diseño y calculo de una instalación, se recomienda seguir el siguiente procedimiento y con ello lograr un dimensionamiento que asegura un correcto funcionamiento.
1.- Antecedentes del proyecto o construcción.
Se requiere conocer el máximo de antecedentes tales como:
- La planta de arquitectura o un croquis de la construcción.
- Numero de habitantes de la vivienda.
- Nivel socioeconómico de la vivienda según el número de baños, cocina, etc.
Para determinar el gasto por dotación de la vivienda, utilizamos la siguiente tabla:
Tipo de vivienda Dotación Lts/hab./día
Casa con un baño y cocina 200-250
Casa con un baño y medio, cocina y lavadero
300
Casa con dos baños y medio, cocina
y lavadero
350
Casa con tres baños, cocina y
lavadero
400-450
- Determinar la superficie de jardines y prados los cuales gastan 10Lts/M2/Día.
- Determinar si existen otros gastos de AP como por ejemplo piscinas. El gasto de piscinas se calcula con la siguiente formula:
Gasto de piscina Lts/Día.= Volumen piscina (Lts) · cambios al mes / 30 días.
2.- Calcular el consumo máximo diario (CMD) de la vivienda.
El CMD se expresa en Lts/Día. Y en M3/Día. Se obtiene al sumar el gasto por dotación, el gasto de riego y los otros gastos.
CMD (Lts/Día)= (Nº Hab. · Dotación) + (M2 Jardín · 10Lts/M2) + gasto de piscina (Lts)/30 días.
3.- Calcular el gasto instalado (QI) de la vivienda.
El QI se expresa en Lts/Min. Para calcularlo se suman todos los gastos de la vivienda y son:
- Gasto de artefactos sanitarios en AF Lts/Min.
- Gasto de llaves de riego Lts/Min.
- Gasto de piscina Lts/Min. Para obtener este gasto se debe aplicar la formula:
Gasto de piscina (Lts/min.) = gasto mensual piscina / minutos de llenado.
- Gasto de calefón. Para determinar el gasto de agua caliente hay que
sumar el gasto de los artefactos sanitarios y considerar solo el 70% del volumen total del agua caliente.
4.- Calcular el gasto máximo probable (QMP).
El QMP se mide en Lts/Min., para obtenerlo se debe conocer previamente el QI de la vivienda y se calcula con formula y ábaco.
Para calcular el QMP se usa la formula:
QMP (Lts/Mín.) = 1.7391 · QI^0.6891.
5.- Determinar el diámetro del medidor de agua potable (MAP) para la vivienda.
Para determinar el diámetro del MAP se debe considerar los valores calculados para el:
-CMD en M3/Día.
-QMP en Lts/min.
Conociendo estos valores y la tabla de medidores se puede determinar el medidor adecuado.
Capacidad máxima de medidores.
Diámetro del medidor. mm.
Consumo máximo diario. M3/Día (C).
Gasto máximo probable
(QMP)
13 3 50
19 5 80
25 7 117
38 20 333
50 100 -
- El medidor seleccionado debe ser capaz de alimentar el CMD y el QMP de la vivienda. Si resultan diámetros diferentes se debe usar el MAP de mayor diámetro.
- Generalmente el diámetro del medidor y la cañería del arranque domiciliario son del mismo diámetro.
- También es posible usar un medidor que tenga el arranque con cañería de menor diámetro.
6.- Calcular la pérdida de carga o pérdida de presión en el medidor (JMAP)
La perdida de presión se mide en MCA, habiendo determinado el medidor a usar en la vivienda. Se debe calcular la pérdida de presión en el medidor con la formula:
JMAP = 0.036 · (QMP / C) ^2
Si la JMAP resulta superior a 5MCA, se puede usar un medidor de un diámetro mayor, pero manteniendo el arranque domiciliario calculado en el punto anterior.
7.- Presión inicial en la instalación (Pi).
- Se debe consultar a la empresa de agua potable de la zona la presión que hay antes del medidor.
- En general la presión inicial es de 14MCA a la entrada del medidor.
- Siempre la Pi se debe expresar en MCA.
8.- Trazar la instalación y determinar tramos.
- Se debe dibujar una planta de la vivienda a escala 1:100 (Como escala de referencia), marcar la ubicación de los artefactos del medidor y trazar la trayectoria de las cañerías.
Los puntos de los tramos de la instalación se ubican en:
- Punto (0), se ubica antes del medidor.
- Punto (1), se ubica después del medidor.
Estos puntos originan el tramo 0-1.
Los demás puntos se ubican en:
- Cambios de diámetro de cañerías.
- En los puntos de alimentación de artefactos.
- En otros puntos de consumo de agua.
÷Los tramos se identifican con dos números, tramos (0-1) y/o con dos letras, tramo (a-b).
9.- Calcular la presión disponible (P.Disp.) después del medidor.
La P. Disponible se mide en MCA, se calcula restando a la presión inicial (Pi) punto (0) la pérdida de carga producida en el medidor JMAP, se usa la formula:
P. Disp. = Pi – JMAP
La presión disponible así calculada equivale a la presión que hay en el punto (1) ubicado después del medidor.
La presión en el punto (1) tiene una doble interpretación:
- En el tramo 0-1: en este tramo equivale a al presión final en el tramo.
- En el tramo 1-2: en este tramo equivale a la presión disponible al inicio del tramo.
La presión final en cualquier punto de consumo debe ser igual o superior a 4MCA.
10.- Calculo del gasto instalado QI y el QMP del tramo.
El QI y el QMP se miden en Lts/Mín. el Qi es la suma de los gastos de los artefactos que son alimentados por la cañería de distribución del tramo. Se consideran todos funcionando.
El QMP del tramo se calcula de igual forma en lo indicado en el punto 4 de esta misma guía. Es decir se puede imprimir con formula y con el ábaco.
11.- Determinar el diámetro interior (Di) en las cañerías de distribución.
Para conocer el D de las cañerías debemos conocer:
- El gasto máximo probable QMP del tramo en Lts/Min.
- Que la velocidad del agua en el interior de las cañerías (V) debe ser igual o menor a 2,5 Mts/seg.
Se recomienda usar una velocidad de 2 Mts/seg.
- El diámetro de una cañería se calcula con la formula:
D m/m = RAIZ DE (21,22 x QMP)
V
Simbología:
D = Diámetro interior (Di) de cañería en mm.
V = Velocidad del agua mt/seg.
QMP = Gasto max. Probable en Lts/Min.
D nominal (Dn) en Cu
D interior (Di) en Cu
10 mm o 3/8” 10.92 mm
13 mm o ½” 13.84 mm
19 mm o ¾” 19.94 mm
25 mm o 1” 26.04 mm
Otras formulas son:
V = 21,22 x (QMP)
(D2)
QMP = D2 x V
21,22
12.- Determinar el largo del tramo “L”.
- El largo de cada tramo, se obtiene desde un croquis a escala o desde un plano, se mide usando el escalímetro, se expresa en metros.
13.- Determinar el largo total “LT” del tramo.
El largo total o de cálculo de un tramo esta formado por:
El largo de la cañería del tramo “L”. El largo de la cañería para considerar los fittings y griferías, con ello se
estima le pérdida de presión que producen estos elementos.
Para considerar los fittings y griferías en metros de cañería existen los siguientes métodos:
A- Método del 50%:
Este método estima que se debe aumentar el largo del tramo “L” en un 50%, es decir 50% x L y se anota en la columna correspondiente.
LT = LT (L + 50%) LT = L x 1,5
De acuerdo con el reglamento, este método es apropiado hasta medidores de 13 mm. Por ser poco exacto.
B- Método de longitud equivalente por accesorios:
Este método utiliza el cuadro anexo Nº 4 del RIDAA. El cual indica a cuantos metros de cañería equivalen a cada fittings o grifería que tiene el tramo, estos metros de cañería se deben sumar y anotarse en la columna “+L. eq” columna.
14.- Calcular la pérdida de presión “J” en cañerías.
La perdida de presión o carga se presenta en las cañerías y en los accesorios. Para calcular “J” se usan: ábacos, formulas y tablas.
Simbología:
J = Pérdida de presión en M.C.A.
QMP = Consumo Máximo Probable del tramo en Lts/Min.
D = Diámetro interior efectivo de la cañería en mm.
I.- Calcular pérdida de presión en cañerías “J”.
A- Calcular “J” con ábacos:
Se debe usar el ábaco correspondiente al tipo de material de la cañería y al tipo de agua fría o caliente. Usar los ábacos que están en el RIDAA.
B- Calcular ”J” con fórmulas:
Se utilizan las siguientes fórmulas según el tipo de agua:
Agua Fría: J = 676,745 x QMP ^1,751
Di ^4,753
Agua Caliente: J = 545,045 x QMP ^1,751
Di ^4,573
C- Calcular “J” con tablas:
Estas tablas se obtienen al tabular los resultados de las fórmulas, son muy prácticas, se usan solo en agua fría.
II.- Cálculo de la pérdida de presión en accesorios “J.SING”
El método exacto utiliza para calcular la pérdida de presión en accesorios la formula:
J sing = K x (V2)
(2 x g)
J sing = K x (V2)
(19,62)
Simbología:
K = Coeficiente de perdida singular según tabla, ver RIDAA.
V = Velocidad del agua en la cañería en Mts/Seg.
G = Aceleración de gravedad 9,81 Mts/Seg.
J sing = Perdida de presión en M.C.A.
15.- Calcular la pérdida de presión en el tramo “J Tramo” en M.C.A.
Este valor se obtiene de la siguiente forma:
- Al multiplicar el largo total del tramo “LT” por la pérdida por metro de cañería “J”:
J Tramo = LT x J
- Al multiplicar el largo del tramo “L” por la pérdida por metro de cañería “J” y sumando las pérdidas singulares del tramo “J sing”:
J Tramo = (L X J) + J sing
16.- Diferencia de cota “DC” MTS.
En esta columna se anota la diferencia de altura, que hay entre el medidor y el punto de consumo. Se expresa en metros.
La DC puede ser positiva o negativa.
17.- Presión disponible “P.D”
Es la presión que existe en el inicio del tramo, se mide en M.C.A.
Ejemplo:
En el tramo 4 – 5. La “P.D” es la presión que existe en el punto 4.
18.- Presión Final “P.F”
Es la presión que existe en el Punto Final de un tramo. Se mide en M.C.A. En el ejemplo anterior, la “P.F” es la presión que hay en el punto 5.
19.- Columna Punto.
En esta columna se anota el Punto Final del tramo.
20.- Columna Observación.
En ella se anota cualquier dato importante como ser fittings y llaves considerados en el tramo, etc.
EJEMPLO del Cuadro de gastos por una vivienda tipo
CUADRO DE GASTOS
ARTEFACTOS L / MINUTO
Tipo Cantidad Unitario Total
AREA VERDE
Nº
SUPERFICIE
M2
DOTACIÓN
(LTS/M2/DÍA)
CONSUMO
(M3 / DÍA)
DIAMETRO (mm)
ADOTADO DE MAP
1 205 5 1.025 15
2 123.74 5 618.7 15
WC 1 10 10
Lº 1 8 8
LP 1 12 12
Bo 1 15 15
LLJ 1 20 20
TOTAL Q Instalado 65 L/Minuto
Q Probable 30.87 L/Minuto
NOTA: Calculo (Q.I.) Según gastos de N.CH. 2485 Of. 2000
CALCULO DE MEDIDORES PARA AREAS VERDES
TRAMO Q.I. QMP DIAMETRO VEL LARGO L +
50 %
J
(100) J x
L J
AC
M-MAP 65 30.87 25.00 1.05 5.50 8.25 6.23 0.51 0.51
Ejemplo:
Ahora que está todo listo para iniciar el cálculo de los diámetros de la cañerías se
analizara la tabla columna por columna.
Tramo: Corresponde al par de puntos que se toman como referencia para separar por tramos la instalación.
Longitud equivalente: El método utilizado para los cálculos es el método de longitud equivalente el cual sólo toma en cuenta las pérdidas de presión producidas por el roce entre la cañería y el agua, dejando de lado otros elementos, es por esa razón que al largo real del tramo se le debe sumar un 50%, o sea el largo del tramo se debe multiplicar por 1.5.
Diámetro: Es el diámetro de cañería que intentaremos para la instalación; es sólo una tentativa ya que la tabla nos indicará si nuestra elección fue la correcta o debemos cambiar el diámetro de la cañería.
QI: Es el gasto instalado de cada tramo, se debe poner especial atención en los artefactos que se están alimentando en cada tramo para no cometer errores.
QMP: Es el gasto máximo probable de cada tramo se calcula de acuerdo al QI del tramo pero se puede obtener de la tabla de pérdidas de presión, debe tener siempre claro que el QMP es el mismo que el QI en tramos donde se tiene 1 solo artefacto.
Velocidad: Se debe calcular en cada tramo, se calcula para estar seguros que no se sobrepasen los 2.5M/seg en tramos exteriores y los 2M/seg en los tramos interiores. Por acuerdo se ocupara una velocidad promedio de 2 M/seg.
La J: es la pérdida obtenida por la tabla y/o formula.
J Tramo: Es la pérdida J (de la tabla), multiplicada por la longitud equivalente, es la pérdida de presión que tendrá el tramo calculado.
J Acumulada: Es la pérdida acumulada en los tramos anteriores, está no puede exceder el valor establecido de J. Además, debe tener cuidado de sumar la pérdida anterior a la actual sólo en los tramos que corresponde, en la tabla es aconsejable que estén separados por colores los tramos que deben ser sumados, pero como recomendación debe fijarse en las letras y/o números de los tramos.
Cota Piezometrica: Son las cotas de las instalaciones, como cuando sube la cañería a un nivel de la casa o a un 2º piso.
Cota Artefacto: Se refiere a la cota del artefacto.
Presión: Es la presión del punto final del tramo, se obtiene restando la presión inicial del tramo menos la pérdida del tramo menos la cota cuando exista y siempre que el agua vaya subiendo, en esta columna debe tener el mismo cuidado que en la columna de la J acumulada.
A MODO DE COMPLEMENTO REFORZATORIO:
¿Qué es un isométrico?
Un isométrico es un tipo de dibujo en tres dimensiones conocido como un pictórico. Isometría, o ISOs, así son comúnmente llamados, se han desarrollado utilizando las tres principales dimensiones de un objeto: altura, anchura y profundidad. A diferencia de vistas ortográficas que representan la altura, anchura, dimensiones y la profundidad en diferentes puntos de vista. Ver figura 1.
El isométrico combina las tres dimensiones del objeto en un solo fin de proporcionar una representación pictórica. Para incluir la altura, anchura y profundidad dimensiones en un solo punto de vista, una isométrica debe ser sobre ejes que miden 30 ° desde el plano horizontal como se muestra en la Figura 2.
Al igual que en el frente, parte superior, lado derecho y puntos de vista en la Figura 2, planta de tuberías, secciones, elevaciones y oferta limitada visualización de un objeto, especialmente cuando los componentes de tuberías como accesorios de tubería, bridas, válvulas o se incorporan. Sin embargo, mediante la combinación de la altura, anchura y profundidad de dimensiones se encuentran en plan de la sección, la elevación o puntos de vista, una sola pictórica puede resultar vistas en un dibujo que proporciona una mayor claridad con la configuración de las tuberías. Una comparación de la Figura 3 con la Figura 4 muestra que una isométrica de tuberías con tuberías de los símbolos es, obviamente, más fácil y clara a comprender que una vista ortográfico.
La isométrica de tuberías es un importante dibujo que sirve a varios propósitos. Es la principal fuente de material de despegue de cada tubería en la configuración de la instalación.
DIBUJO Y PROYECTO SANITARIO
El lenguaje que se utiliza en los proyectos de construcción es el dibujo. Es un lenguaje (formado por líneas y símbolos) cuyos principios vienen de un área de las matemáticas que se conoce como geometría descriptiva.
Para poder utilizar este leguaje se necesita ocupar los instrumentos de precisión (regla, plantillas y símbolos, etc.) cuando se utilizan estos instrumentos se llama dibujo técnico y cuando se realiza a mano alzada se llama dibujos o croquis.
En el caso especifico de los proyectos de agua potable, el reglamento entrega indicaciones bastante precisas sobre la forma y contenido de los dos componentes principales del proyecto los planos y las especificaciones técnicas.
Definiciones según el reglamento de agua potable
Planos: los planos son la expresión gráfica del proyecto y su contenido determina la geometría completa de la obra.
Especificaciones técnicas (E. T.): Las E. T. representan la expresión escrita de las condiciones del proyecto tienen por objeto impartir las instrucciones técnicas sobre los procedimientos constructivos, los materiales que se emplearan y las tolerancias y pruebas que deberán cumplirse.
Formatos normalizados Le permitirán interpretar adecuadamente las informaciones generales del proyecto y saber que información encontrar en los planos.
Rotulación de plano le permite interpretar adecuadamente la información sobre las características de la propiedad y aspectos técnicos relacionados con la conexión de la instalación a la red de agua potable, la ubicación de la propiedad. Etc.
Siglas y símbolos convencionales le permitirán interpretar adecuadamente los significados de los distintos elementos representados en el plano, particularmente el tipo cañería, llaves y artefactos utilizados, así como su ubicación.
Escalas La correcta interpretación de las escalas le permitirá apreciar las dimensiones reales de la obra presentada en el proyecto, información fundamental para calcular la cantidad de materiales que se utilizaran, y realizar una correcta instalación de cañerías, llaves y artefactos.
NORMALIZACION DE FORMATOS
Los formatos de un plano indican el tamaño y dimensiones que debe tener el papel para dibujar en el. Las normas especifican un tipo de formato patrón, cuya superficie es de 1 m2, y las medidas de sus lados son 841 por 1189 mm. A partir de este formato patrón se determina formatos de distintos tamaños, según la necesidad del proyecto.
Medidas de formato normalizados en milímetro (mm)
Formatos Hoja cortada Hoja sin corte Margen
A0 841 x 1189 880 x 1230 10
A1 594 x 841 625 x 880 10
A2 420 x 594 450 x 625 10
A3 297 x 420 330 x 450 10
A4 210 x 297 240 x 330 5
A5 148 x 210 165 x 240 5
A6 105 x 148 120 x 165 5
ROTULACION PARA LOS PLANOS DE AGUA POTABLE
La rotulación o cuadro explicativo del plano, corresponde a las indicaciones generales del proyecto. El recuadro de la rotulación debe colocarse en la parte inferior del plano. El tamaño del recuadro de rotulación es siempre el mismo y permite dar cabida a las anotaciones que entregan información general sobre el proyecto.
SIGLAS Y SIMBOLOS CONVENCIONALES EN INSTALACIONES DE AGUA POTABLE
Para que se produzca una buena comunicación entre quien efectúa el proyecto (proyectista) y quien lo ejecuta (el instalador), es necesario que en la confección del plano se utilicen siglas y símbolos estandarizados, que faciliten la ejecución de la instalación de acuerdo a las normas establecidas en el reglamento, y detalladas en el manual de normas técnicas para instaladores de agua potable.
ESCALAS: La escala de un dibujo de un plano es una manera de representar las dimensiones de los elementos en forma proporcional; es decir, nos
permite imaginarnos la relación que hay entre los tamaños reales de los objetos y los espacios.
Para que el dibujo nos permita reconocer las proporciones reales todos los elementos del plano deben estar dibujados en la misma escala.
. Escalas más usadas
Tipos de escalas escala dibujo realidad uso
Ampliación 10:1 10 centímetro 1 centímetro detalles
5:1 5 centímetro 1 centímetro
2:1 2 centímetro 1 centímetro
Natural 1:1 1 centímetro 1 centímetro
Reducción 1:5 1 centímetro 5 centímetros
1:10 1 centímetro 10 centímetro
1:20 1 centímetro 20 centímetro
1:25 1 centímetro 25 centímetro
General 1:50 1 centímetro 50 centímetro generales
1:100 1 centímetro 100 centímetro
1:200 1 centímetro 200 centímetro
De ubicación 1:1500 1 centímetro 500 centímetros de ubicación
1: 1000 1 centímetro 1000 centímetro
P
lano real de una instalación sanitaria de agua potable
FORMAS DE REPRESENTACION DE UNA INSTALACION DE AGUA POTABLE
P
LANO DE PLANTA: muestran el trazado de cañerías y la ubicación de los artefactos.
ESQUEMA ISOMETRICO:
E n este esquema se representan las cañerías y ramales de la casa cuya planta vimos anteriormente.
TEMARIO PARA PRUEBA N·1
1. Glosario del RIDAA
2. Comprensión de lectura del art. 1 al 82 del RIDAA. También leer el art. 103 sobre prueba de hermeticidad en AP.
3. Comprensión de lectura NCh 2485
4. Diseño, proyección y cubicación de planos sanitarios domiciliarios de AP (Plantas e isométricos).
5. Calculo de diámetros de cañerías.
