Memoria Hidrosant GranPacìfica250913.pdf

Ing. Ivette García Rodríguez

Licencia MTI 7787

18/09/2013

Memoria de Càlculo Instalaciones Hidrosanitaria

Casa de mar, Familia Marìn Gran Pacìfica,

Villa El Carmen, Managua

Contenido

I. MEMORIA DESCRIPTIVA ....................................................................................................................... 2

1.1 ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE .................................................................................. 2 1.2 RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES ................................................................................. 2 1.3 RECOLECCION DE AGUAS PLUVIALES .................................................................................... 2

II. MEMORIA DE CÁLCULO ....................................................................................................................... 3

1. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE ....................................................................................... 3 1.1 ESTIMACION DE LA DEMANDA DE AGUA POTABLE ........................................................... 3 1.1.1 POBLACIÓN ................................................................................................................................ 3 1.1.2 DOTACIÓN .................................................................................................................................. 3 1.1.3 CONSUMO ................................................................................................................................... 3 1.2 ALMACENAMIENTO DE AGUA POTABLE ............................................................................... 3 1.3 DISEÑO DEL SISTEMA DE DISTRIBUCION DE AGUA FRIA ................................................. 4 CRITERIOS DE DISEÑO .......................................................................................................................... 4 CALCULOS ............................................................................................................................................... 5

2. RECOLECCION DE AGUA RESIDUAL .......................................................................................... 10 2.1 CRITERIOS DE DISEÑO .................................................................................................................. 10 2.2 CALCULOS ....................................................................................................................................... 10

3. DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE PLUVIAL.......................................................................... 14 3.1 CRITERIOS DE DISEÑO .................................................................................................................. 14

BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................................................ 16

DISEÑO DE INSTALACIONES HIDROSANITARIAS: CASA DE MAR FAMILIA MARIN, GRAN PACIFICA

2

I. MEMORIA DESCRIPTIVA

El proyecto consiste en la construcción de una Casa de Mar en el Complejo Gran Pacífica en el

Municipio de Villa El Carmen, Managua.

La vivienda consiste en un edificio de dos plantas con un área total del 180 m2 aproximadamente,

que será construida en un lote de 600 m2.

El Diseño de las Redes Hidrosanitarias comprende:

a) Diseño de la Red de Distribución de Agua Potable, fría y caliente.

b) Diseño de Recolección de Aguas Residuales

c) Diseño de Recolección de Agua Pluvial 1.1 ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

El tipo de abastecimiento de agua será indirecto por medio de un sistema hidroneumático que

garantizará el abastecimiento de agua en forma continua y con las presiones necesarias para el

funcionamiento de los aparatos sanitarios.

El sistema hidroneumático estará integrado por una cisterna para el almacenamiento de agua

potable, un equipo de bombeo y un tanque hidroneumático. La cisterna tendrá capacidad para

almacenar como mínimo el consumo de agua de un día de los habitantes.

La distribución de agua se realizará por medio de una red abierta de tuberías de PVC, con tubería

principal de Ø 1 ¼” SDR 26 y ramales de Ø 1”, Ø 3/4” y Ø 1/2” que abastecen las diferentes áreas

del edificio: servicios sanitarios y llaves para riego de áreas verdes.

1.2 RECOLECCION DE AGUAS RESIDUALES

La red de recolección de aguas residuales está formada por una red de tuberías de Cloruro de

Polivinilo (PVC) SDR-41, Bocas de Limpieza y Cajas de Registro Sanitarias como obras para el

Mantenimiento de la Red.

La red se encargará de recoger las aguas residuales que serán generadas en cada una de las áreas del

edificio, las que serán conducidas a la red de Alcantarillado Sanitario existente en el complejo

Habitacional Gran Pacìfica.

1.3 RECOLECCION DE AGUAS PLUVIALES

El agua pluvial que escurra sobre los techos del edificio será recolectada por medio de canales pvc

tipo colonial. Los canales conducirán las aguas pluviales hacia bajantes de PVC SDR 41, diámetro

de Ø 4” según se muestra en los planos. Existirá un total de 4 Bajantes Pluviales.

Los bajantes pluviales estarán conectados a Rejillas Superficiales, formándose una red de tuberías

de drenaje pluvial que se encarga de evacuar las aguas pluviales hacia el exterior del terreno. Se

construirán 4 rejillas pluviales.

La red de tuberías será de PVC SDR 41 en los diámetros indicados en los planos.


3

II. MEMORIA DE CÁLCULO

1. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

1.1 ESTIMACION DE LA DEMANDA DE AGUA POTABLE

1.1.1 POBLACIÓN

La población de diseño la constituye los ocupantes de la vivienda.

Considerando 4 personas para estimar el consumo promedio diario.

1.1.2 DOTACIÓN

La dotación de agua asignada es de 378 litros por persona por día.

Según normativa nacional, corresponde a viviendas de densidad media, construidas en lotes entre

500 m2.y 750 m

2.

1.1.3 CONSUMO

El consumo de agua se calcula a partir de la expresión:

CPD = 1.2 * Población * Dotación

Factor de Pérdidas = 1.2

De acuerdo a las Normas de Diseño de Sistemas INAA las pérdidas para el caso de Nicaragua están

fijadas en un 20% del Consumo Promedio Diario.

Tabla 1: CALCULO CONSUMO PROMEDIO DIARIO

Población Cantidad Dotación de agua

potable CPDT

unidades lpd

Incluye 20% Pérdidas

Ocupantes 4 per 378 lpd 1.814

Area verde 355 m2 1,5 lpm2 639

Total 2.453,4

El consumo promedio diario total es de 2455 litros de agua potable.

1.2 ALMACENAMIENTO DE AGUA POTABLE

El almacenamiento de agua se realizará en una cisterna de polietileno. Con capacidad mínima de

2800 litros.

Considerando las alternativas en el mercado local, se ha seleccionado una cisterna con capacidad de

almacenar un volumen de 2800 Litros, Rotoplas o similar aprobada.

Dimensiones:

Diámetro 0.55 / 1.55 m

Altura 1.85m


4

La cisterna deberá contar con todos los accesorios que garanticen su correcto funcionamiento, como

válvulas.

1.3 DISEÑO DEL SISTEMA DE DISTRIBUCION DE AGUA FRIA

CRITERIOS DE DISEÑO

La determinación de caudales de agua fría se realizó aplicando el Método de Roy Hunter,

considerando las unidades de gasto por tipo de aparato abastecido.

Las pérdidas de carga por fricción en la red de distribución, se calcularon a partir de la expresión de

Hazen Williams.

donde

Q caudal que circula en el tramo analizado, dado en m3/s

C constante de Hazen, tiene un valor de 150 para tubería de PVC

D diámetro de la tubería en m

hf pérdida de carga en m

L longitud del tramo analizado en m

Por medio de la ecuación de Hazen Willliams, se calculó la velocidad del flujo en la red de

distribución.

La velocidad de flujo mínima en la red de abastecimiento de agua es de 0.6 mps y la máxima es 3

mps.

87.4

85.1

643.10D

L

C

Qhf


5

CALCULOS

A. DETERMINACION DE CAUDALES

En las tablas a continuación se presenta la determinación de caudales en función de los aparatos

sanitarios existentes en el edificio.

Tabla 1: Cálculo de unidades de gasto

GENERAL

Aparato Cantidad U.G. Total

Inodoro/Tanque 4 3 12

Lavamanos 4 1 4

Ducha 3 2 6

Ducha Piscina 1 4 4

Llaves de Chorro 3 2 6

Lavadora 1 3 3

Fregadero 1 2 2

lavalampazo 1 2 2

Total 18 39

UG 39

Caudal 1.66 lps

Diàmetro 1.25 pulgadas

Planta Baja



Lavamanos 2 1 2

Ducha 1 2 2

Ducha Piscina 1 4 4

Llaves de Chorro 3 2 6

Lavadora 1 3 3

Fregadero 1 2 2

lavalampazo 1 2 2

Total 12 27


6

Usar Tubería de Cloruro de Polivinilo, PVC SDR 26 en diámetro de Ø1 1/4” para la línea de

abastecimiento principal.

B. ANALISIS HIDRAULICO DE LA RED DE DISTRIBUCION

El análisis hidráulico de la red de distribución de agua potable de la vivienda consiste en determinar

la presión necesaria para conducir el agua desde el punto de acople en la red pública hasta el aparato

crítico. Se realizó considerando los caudales máximos probables calculados con el método de

Hunter.

La presión requerida se determinó a partir de la siguiente expresión:

PREQ = Pérdidas por fricción + Elevación de Aparato crítico + Presión mínima de trabajo de

aparato crítico

Aparato crítico: Estudio

Elevación de aparato crítico: 0.0 + 3.50

Presión Mínima en aparato crítico: 3 mca

Pérdidas por fricción: se calcularán aplicando Hazen Williams, desde equipo de

bombeo hasta el aparato crítico.

CALCULO DE LAS PÉRDIDAS POR FRICCION HASTA APARATO CRÍTICO

En la tabla, se presenta el cálculo de las pérdidas por fricción, resultando un valor de 16.07 metros;

por tanto la PREQ está dada por: PREQ = 9.57 m + 3.00 m + 3.50 m = 16.07 mca

La presión requerida para el adecuado funcionamiento del aparato crítico es de 16.07 mca.


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Tabla 3: Cálculo de Pérdidas por Fricción Tramo medidor – Aparato Crítico SS Segunda Planta

Dormimtorio2

Caudal Diámetro Descripción Longitud Longitud Total

hf V Total hf

m3/s m m m m mps m

0,00166 0,03175 Tubo 1 1/4" 0,58

Tee 1 1/4"x 1 1/4" PL 4,60

5,18 0,74 2,12 0,74

0,0015 0,03175 Tubo 1 1/4" 2,07

C-90 x1 1/4"" 2,00

Tubo 1 1/4" 0,28

Tee 1 1/4"x 1 1/4" PD 1,50

5,85 0,69 1,91 1,43

0,00142 0,03175 Tubo 1 1/4" 1,66

Tee 1 1/4"x 1 1/4" PD 1,50

3,16 0,34 1,81 1,77

0,00124 0,03175 Tubo 1 1/4" 1,32

Tee 1 1/4"x 1 1/4" PL 4,60

5,92 0,49 1,58 2,26

0,0006 0,0254 R 1 1/4"x1" 3,10

Válvula de Pase 1" 0,35

Tubo 1" 3,30

C-90 x1" 1,50

Tubo 1" 0,30

C-90 x1" 1,50

Tubo 1" 3,30

C-90 x1" 1,50

Tubo 1" 0,26

C-90 x1" 1,50

Tubo 1" 0,20

Tee 1"x 1" PL 3,10 19,91 1,28 1,20 3,55

0,0006 0,01905 R 1"x3/4" 2,40

Tubo 3/4" 7,27

Tee 3/4"x 3/4" PD 0,80

10,47 2,74 2,13 6,29

0,00025 0,0127 R 3/4"x1/2" 2,30

Tubo 1/2" 0,53

Tee 1/2"x1/2" PL 2,30 5,13 1,91 2,00 8,20

0,00015 0,0127 Tubo 1/2" 0,36

C-90 x1/2" 1,10

Tubo 1/2" 0,50

C-90 x1/2" 1,10

Tubo 1/2" 0,50

Valvula de angulo 5,90 9,46 1,37 1,20 9,57


8

DISEÑO DEL EQUIPO DE BOMBEO

El caudal de bombeo es igual al Consumo de Máximo Horario, el cual se obtendrá a partir de la

siguiente expresión:

CMH = Factor de Maximización x CPDT

Factor de Maximización1 = 10

CPDT =2,453.4 lpd

CMH = 10 x 2453.4 lpd = 24,534 lpd = 4.5 GPM

Sin embargo, también se revisa la cantidad de aparatos sanitarios en la vivienda, para tomar en

cuenta el consumo simultaneo de los aparatos como factor de seguridad. Se asigna una demanda de

1 gpm, por aparato sanitarios, resultando 18 gpm. Por tanto se selecciona un equipo de bombeo con

capacidad de 18 gpm.

QBOMBEO = 20 GPM

Carga Total Dinámica, CTD

La carga Total dinámica a vencer por el equipo de bombeo es el rango máximo de presión con que

se seleccione el tanque hidroneumático.

SELECCIÓN DEL RANGO DE PRESIONES DEL TANQUE HIDRONEUMATICO

El tanque hidroneumático debe ser capaz de brindar la presión máxima necesaria para el correcto

funcionamiento de los diferentes aparatos sanitarios en el edificio

Por tanto, la presión está determinada por la máxima presión obtenida al realizar el análisis

hidráulico de la red de agua potable

PREQ = 16.07 mca

PREQ = 22.50 psi

El sistema de presión debe ser capaz de garantizar la presión necesaria en el aparato crítico.

Se selecciona un rango de presión de trabajo de 20 – 40 PSI.

La CTD de la bomba debe ser 40 PSI máximo.

Características del Equipo de Bombeo

Caudal: 20 GPM

CTD: 100 ft (40 PSI)

Altura de succiòn: 2.20 metros

Rango de presión 20 - 40 PSI

Motor 1 hp, monofásico 115V

Las características definitivas del equipo de bombeo se definiràn una vez se seleccione un equipo

dentro de las marcas comercializadas localmente, se deben respetar la carga total dinámica y el

1 De acuerdo a Código de Instalaciones Hidráulicas y Sanitarias en Edificaciones, Costa Rica 1990


9

caudal demandado, y además revisar que el equipo a instalar sea capaz de succionar la altura de

succión indicada arriba.

Capacidad del Tanque Hidroneumático

V = Q BOMBEO x 1 Minuto / 0.372

V = 20 GPM x 1 Minuto / 0.372 = 53.76 Galones

Debido a que la presión requerida según el análisis hidráulico, es mayor que 20 PSI, se trabajarà con

un rango de presiones de 20 -40 psi.

Características del Tanque Hidroneumático

Presión Requerida:

Capacidad: 67.20 Galones

Diámetro: 24” (0.60)

Altura: 51” (1.275m)

Conexiones: 1-1/4”

Rango 20-40 PSI

2 De acuerdo a Cátalogo de fabricante Water Systems STA RITE, Pág. 92, Tabla B


10

2. RECOLECCION DE AGUA RESIDUAL

2.1 CRITERIOS DE DISEÑO

La determinación de los caudales de aguas residuales generados en el edificio, se realizó aplicando

el Método de Roy Hunter, considerando las unidades de contribución (U.C.) por tipo de aparato.

El análisis hidráulico de la red de recolección de aguas residuales se realizó por medio del programa

H-canales, basado en la aplicación de la ecuación de Manning.

Los parámetros hidráulicos como, velocidad del flujo y tirante normal, se calcularon y revisaron

aplicando la Ecuación de Manning.

donde

Q caudal que circula en el conducto m3/s

A área de la sección transversal del conducto

S pendiente del conducto

n coeficiente de Manning, n = 0.01 para PVC

R Radio Hidráulico

La relación de tirante Y/D debe oscilar en el rango de 0.20 – 0.75.

La pendiente mínima de los subcolectores internos, es de 2%.

La velocidad mínima en los tramos de la red de aguas residuales es de 0.60 mps.

2.2 CALCULOS

A. DETERMINACION DE CAUDALES DE AGUAS RESIDUALES

La determinación de los caudales de agua residual generados en el edificio se realizó aplicando el

Método de Roy Hunter, que considera las unidades de descarga por tipo de aparato. A continuación

se presenta el cálculo de unidades de descarga general y por áreas.

n

SRAQ

2/13/2 **


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Tabla 4: Unidades de Contribución Método Hunter

GENERAL



Lavamanos 4 1 4

Ducha 3 2 6

Ducha Piscina 1 4 4

Drenaje de piso 5 1 5

Lavadora 1 3 3

Secadora 1 1 1

Fregadero 1 2 2

lavalampazo 1 2 2

Total 21 51

UG 51

Diámetro 4 pulgadas

Planta Baja



Lavamanos 2 1 2

Ducha 1 2 2

Ducha Piscina 1 4 4


Lavadora 1 3 3

Secadora 1 1 1

Fregadero 1 2 2

lavalampazo 1 2 2

Total 13 31

SS Visitas



Lavamanos 1 1 1


Total 3 8 8


12

Area de Lavado


Lavadora 1 3 3

Secadora 1 1 1

lavalampazo 1 2 2

Total 3 6

Cocina


Fregadero 1 2 2

Drenaje de Piso 1 1 1

Total 1 3

Caudal 0,2 lps

Area de Piscina


Ducha 1 4 4

Total 1 4

SS Dormitorio 1



Lavamanos 1 1 1

Ducha 1 2 2

Drenaje de Piso 1 1 1

Total 4 10

Planta Alta



Lavamanos 2 1 2

Ducha 2 2 4


Total 8 20

SS Dormitorio 1



13


Lavamanos 1 1 1

Ducha 1 2 2


Total 4 10

SS Dormitorio 2



Lavamanos 1 1 1

Ducha 1 2 2


Total 4 10 10

B. RED AGUAS RESIDUALES

La red de aguas residuales se revisó utilizando la ecuación de Manning para chequear los valores de

Velocidad, Relación de tirante. Los cálculos se resumen en la tabla 5.

De acuerdo a los resultados obtenidos, se tiene:

Las relación de tirante fue, menor que 0.75.

La velocidad de flujo resultó mayor que 0.60 mps.

Tabla 5: Análisis Hidráulico Red de Distribución de Agua Residuales

DE A UG Q L S D Y Y/D V

lps m % metros m mps

CR1 CR2 20 1,00 4,65 1 0,10 0,03 0,26 0,61

CR2 CR3 51 1,93 10,00 1 0,10 0,04 0,37 0,74

CR3 Alcantarilla 51 1,93 3,00 1 0,10 0,04 0,37 0,74

Según información de la tabla 5, las velocidades resultan mayor que 0,6 mps que es lo mínimo

aceptable, por otro lado la relación de tirante es mucho menor que 0.75, por lo que el

dimensionamiento de tuberías y pendientes adoptadas son adecuadas para los caudales de agua

residual generados en la vivienda.

C. VENTILACION SANITARIA

La ventilación sanitaria se dispuso de tal manera que se ventilara la red de aguas residuales en el

interior de la vivienda y evitar los problemas de autosifonamiento y los consecuentes malos olores.

La tubería de ventilación propuesta fue de PVC SDR – 41 en diámetros de 1 ½”


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3. DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE PLUVIAL

3.1 CRITERIOS DE DISEÑO

Se aplicó el Método Racional para el cálculo de los caudales de agua pluvial que drenan, tanto en

techos como, en áreas verdes. Los cálculos se realizaron aplicando la expresión:

3600

CIAQ

donde

Q es el caudal resultante en lps

C es el coeficiente de escorrentía, es a dimensional

I es la Intensidad de Lluvia que depende de las condiciones climáticas de la zona donde se

emplazará el proyecto, está dada en mm/h

A es el área a ser drenada, dada en m2

Valores Utilizados:

Intensidad de lluvia = 180 mm/h.

Curvas IDF Aeropuerto Sandino, duración 10 minutos, periodo de retorno 10 años. (Anexos)

Coeficientes de escorrentía

C = 0.95 para techos

Los parámetros hidráulicos como, velocidad del flujo y tirante normal, se calcularon y revisaron

aplicando la Ecuación de Manning.

donde

Q caudal que circula en el conducto m3/s

A área de la sección transversal del conducto

S pendiente del conducto

n coeficiente de Manning, n = 0.01 para PVC

La velocidad del flujo debe ser mayor que 0.60 mps.

El tirante normal debe ser tal que garantice una relación de tirante, Y/D, menor que 0.75.

n

SRAQ

2/13/2 **


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3.2 CALCULOS

CAUDALES DE AGUA PLUVIAL

En la tabla 6, a continuación se presenta el resultado del cálculo de los caudales de agua pluvial que

drena en techos.

Tabla 6: Caudales de Agua Pluvial por Bajante

DESCRIPCION AREA I C Q

m2 mm/h lps

180 0,95

B1 49,68 2,36

B2 14,00 0,67

B3 44,34 2,11

B4 27,93 1,33

Total 135,95 6,46

RED DE DRENAJE PLUVIAL

El agua pluvial que escurra sobre los techos de la vivienda drenará hacia canales de PVC tipo

colonial, según se muestra en los planos. El agua recogida en los canales se conducirá hasta

bajantes PVC, existirá un total 4 bajantes con diámetros de 4”. Los bajantes descargarán en rejillas

pluviales que a la vez captarán el agua superficial.

Se construirán 4 rejillas pluviales, con dimensiones externas de 0.60 m x 0.60 m y profundidad

variable.

El agua colectada por las rejillas pluviales será conducida hasta el exterior del terreno, por medio de

una red de tuberías de PVC SDR 41.

En la tabla a continuación, se resume el análisis hidráulico de la red de drenaje pluvial propuesta.

Tabla 7: Análisis Hidráulico de la Red de Drenaje Pluvial

DE A Q L S D Y Y/D V

lps m % metros m mps

CRP1 CRP2 3,24 7,00 0,75 0,10 0,05 0,53 0,76

CRP2 CRP3 4,16 6,80 0,75 0,10 0,06 0,63 0,80

CRP4 CRP3 1,68 10,15 0,75 0,10 0,04 0,37 0,64

CRP3 CALLE 8,16 6,00 1 0,15 0,07 0,45 1,07

Velocidades resultaron mayores que 0,6 mps y tirantes menores que 0,20 por tanto el

dimensionamiento de tuberías de drenaje pluvial es adecuado.


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BIBLIOGRAFIA

CODIGO DE INSTALACIONES HIDRAULICAS Y SANITARIAS EN

EDIFICAIONES. Colegio Federado de Ingenieros y Arquitectos de Costa Rica

Subdirección de Desarrollo Profesional. Costa Rica.

INSTALAÇÕES HIDRAULICAS DOMICILIARES. Ronaldo Sérgio De Araújo

Coelho. Brasil

Normas de Diseño de Alcantarillado Sanitario. INAA.

Normas de Diseño de Sistemas de Abastecimiento de Agua Potable

AENXOS

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