Apunte Teorico Agua Fria.pdf

UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES INSTALACIONES 2 Facultad de Arquitectura Diseño y Urbanismo

Carrera de Arquitectura CATEDRA ING. JAVIER ROSCARDI

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AGUA FRÍA FORMAS DE PROVISIÓN La provisión de agua se puede clasificar de dos maneras : DIRECTA : Solo si : H MÍN.ACERA > h ARTEF.+ ALTO (H ACERA) = PRESIÓN A NIVEL DE ACERA (MÍN. Y MÁX) (h ARTEF.+ ALTO) < 5 m INDIRECTA : a) Sistema por GRAVEDAD

TANQUE DE RESERVA 1) SIN BOMBEO 2) CON BOMBEO 3) CON TANQUE DE BOMBEO

b) Sistema PRESURIZADO

1)TANQUE HIDRONEUMÁTICO CON EQUIPO DE BOMBEO 2) TANQUE DE BOMBEO CON EQUIPO DE PRESURIZACION (Bombas en cascada)

b) Sistema PRESURIZADO Los sistemas presurizados en general no es conveniente utilizarlos, ya que llevan aparejados un alto grado de mantenimiento y una gran dependencia de la provisión de energía eléctrica(cuando se utiliza un sistema de este tipo, debe instalarse un grupo electrógeno para asegurar la provisión de energía eléctrica). Sin embargo hay veces que , por no tener presión necesaria (columna de agua) para abastecer un suministro, se debe recurrir a estos sistemas TANQUE HIDRONEUMATICO El sistema consta de un

tanque hermético, generalmente de acero inoxidable , con sus tapas en forma convexa (para poder soportar mejor los valores de presión) . Pueden ser con o sin membrana interior. Tienen una sola entrada de agua. Tiene un manómetro para conocer la presión de trabajo. Medidor de nivel . Canilla de purga/o vaciado

equipo de bombas que presurizan el agua dentro del tanque y/o pueden alimentar el consumo.

Presostatos que permiten regular las presiones de arranque (presión mínima) y de corte (presión máxima)

Válvulas de seguridad que permiten evitar que el sistema exceda los valores de presión máxima./ Puede ser utilizado para varios fines

En un sistema de presurización de agua, Disminuye la cantidad de arranques de las bombas

Reducir los golpes de ariete y hace menos notorias las pequeñas variaciones de presión en instalaciones con variaciones de consumos./

Permite que los presostatos funciones correctamente, por la razón expuesta en el punto anterior (amortigua las variaciones de presión)

Principio de funcionamiento El sistema se llena por primera vez y repone agua desde una bajada exclusiva del tanque de reserva. Comenzamos llenando el tanque hasta que se llegue a la presión máxima de trabajo (el presostato de máxima corta el funcionamiento de las bombas), En esta situación el sistema queda a la espera de un



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consumo. Cuando se abre una canilla, el consumo inicial es abastecido por el agua presurizada en el tanque. Comienza a bajar la presión dentro del tanque. Si se suspende el consumo (pequeño consumo) la presión no bajo al valor mínimo y el sistema queda a la espera del próximo consumo SI SE MANTIENE EL CONSUMO la presión baja hasta que se llega al valor de presión mínima (presostato de mínima). Esto hace arrancar las bombas y, ellas son las que siguen abasteciendo el consumo hasta que se suspende el consumo. Las bombas siguen funcionando para llenar nuevamente el tanque y llevar la presión del sistema a su valor máximo elegido. Una vez logrado este valor (lo detecta el presostato de máxima) las bombas se detienen, y todo el sistema queda a la espera del próximo consumo. /

PROVISION INDIRECTA

1) TANQUE DE RESERVA SIN BOMBEO Suministro directo. Solo para viviendas unifamiliares o un máximo de 6 viviendas y si la presión mínima sobre nivel de acera (H MÍN.ACERA) es menor o igual a 8 metros. Si H MÍN.ACERA es mayor a 8 m, a) la altura del tanque puede ser hasta 4 m sobre la H MÍN.ACERA

HTANQUE ≤ H MÍN. ACERA + 4 m ↔ HTANQUE < H MÁX. ACERA b) si el tanque está ubicado a más de 4 m sobre la H MÍN.ACERA , debe estar por debajo de la H MÁX. ACERA menos 5 m

HTANQUE > H MÍN. ACERA + 4 m ↔ HTANQUE < H MÁX. ACERA - 5 m



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2) TANQUE DE RESERVA CON BOMBEO DIRECTO DE RED Se permite realizar COMO EXCEPCIÓN. (Edificación de una sola planta y como máximo 6 unidades de vivienda, o edificios existentes SIN LUGAR para tanque de bombeo). La bomba debe estar a una altura mínima de 10 m sobre el nivel de acera; sino, en la cañería de aspiración se debe colocar una válvula reguladora de presión (H MÍN.= 2,5 m) de corte automático y precintada por la empresa distribuidora de agua./ 3) TANQUE DE RESERVA CON TANQUE DE BOMBEO El tanque de bombeo recibe el agua directamente de la red, regulando su entrada a través de un flotante mecánico (válvula a flotante), y el agua es elevada al tanque de reserva por medio de:

cañería de aspiración (que debe salir del fondo del tanque)

equipo de bombeo (ver detalle)

cañería de impulsión Si el tanque de bombeo se encuentra por debajo del nivel de la vereda, y el diámetro de la conexión es igual o mayor a 0.032 m, la alimentación se debe realizar intercalando un sifón invertido o cierre hidráulico (altura 2,50 m) con válvula de aireación (VA). Esto es necesario porque la entrada de agua al edificio tiene menos resistencia hidráulica que la de las casas vecinas, y esto provoca una baja en el suministro de agua de dichas casas. La altura del sifón invertido es de 2,50 m para asegurar la provisión de agua en ducha en P.B. de las casa vecinas.



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TIPOS DE TANQUES PREFABRICADOS : a) HORMIGON COMPRIMIDO

b) ACERO INOXIDABLE c) PLASTICO REFORZADO c) FIBROCEMENTO EN OBRA : HORMIGÓN o mampostería reforzada

(SEGÚN CAPACIDAD) Características de los tanques:

Ser impermeable

No se pueden construir con material que se pudra (material imputrescible)

Ser inoxidables

Conservar condiciones de salubridad para el agua que almacena

No pueden estar apoyados contra muros que del otro lado estén en contacto

con la tierra.-

No pueden estar apoyados contra medianeras de sótanos, aunque del otro lado haya otro sótano.- Deben estar separados 50 cm de la pared para permitir la circulación a su alrededor. Pueden sí estar apoyados sobre un tabique del propio sótano.

No pueden estar enterrados.

Ser herméticos

Posibilidad de limpiarse por dentro

Accesibles en todo su perímetro( Perímetro libre de 60 cm)

Espacio inferior (acceso al colector de salida) mínimo recomendable 80 cm

Ser estructuralmente resistentes a la presión y al peso./

Fondo con pendiente 1:10 y un chanfle de 20 cm a 45˚

Debe contar con válvula de limpieza

Debe contar con tapas de acceso al interior (mayor de 1000 litros debe contar con tapas en su lateral ubicadas en el último tercio inferior de 50cm x 50 cm)

Tapas de inspección (mínimo de 25cm x 25 cm) montadas sobre un cuello./

SUBDIVISION Se debe subdividir cuando el volumen total del tanque es superior a 4000 litros. Se debe dividir en dos partes iguales, ambas partes tienen que poder funcionar en forma independiente (ventilación, tapas de acceso e inspección. Se debe realizar doble entrada (una a cada división) si el tabique divisorio llega hasta arriba)

Ventilación Se debe materializar con caño de 1” y debe termina en una “U” invertida, con malla metálica. Para tanque de reserva la altura mínima debe ser de 30 cm. Para tanque de Bombeo será de 30 cm si la entrada no hay sifón, en el caso de que haya sifón deberá ser de 2,5 m

Flotantes ./ Pueden ser de dos tipos

Mecánicos : VALVULAS A FLOTANTE ./se coloca siempre en la entrada de agua al tanque que recibe la red. Tanque de reserva en provisión directa o Tanque de bombeo en provisión indirecta

AUTOMATICOS: INTERRUPTOR A FLOTANTE; se utilizan para comandar el arranque y parada del equipo de bombeo./ Lleva uno el tanque de bombeo y otro el tanque de reserva



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COLOCACION DEL TANQUE DE RESERVA Requisitos por Altura de columna de agua por carga (presión) del artefacto más alto Valores mínimos Para artefactos y calefones 4 m Para válvulas de limpieza de inodoros 2,5 m (ver cada fabricante) Para baño completo sin calefón 2 m Para un artefacto ( I˚ o B˚ ) 1,5 m Para caldera ver fabricante (se recomienda mínimo de 8m) Valores Máximos 45 mca Por los valores que soportan los elementos y/o sistemas utilizados. / Si la altura de las columnas que alimentan artefactos es similar a 45 m o mayor se implementan soluciones como Tanques intermedios, válvulas reductoras de presión, o sistemas de presurización desde tanque intermedio (sacando el tanque de reserva superior)

Reserva de Incendio En el caso de ser necesaria una reserva de agua destinada a extinguir un incendio, se puede almacenar de dos formas Reserva MIXTA: en este caso en el tanque de reserva (llamado en este caso tanque

mixto) para uso sanitario, también se almacena la de incendio. Las bajadas de incendio se realizan desde el colector en la parte inferior del tanque y las bajadas para uso sanitario se realizan desde un colector colocado luego de un sifón invertido. Este sifón invertido garantiza una reserva dinámica de incendio (el volumen se mantiene pero el agua se renueva)

Reserva Separada : La reserva de incendio se almacena en un tanque separado del tanque de reserva. Generalmente el tanque de incendio se alimenta desde el tanque de reserva, por lo cual el tanque de incendio debe estar por debajo del de reserva. Desde el tanque de incendio se alimentan algunos servicios comunes (baños de garaje, canillas de servicio, etc.) para renovar el agua. /

Valores de reserva de incendio:

Volumen mínimo : 10000 litros ( 10 m3 )

Hasta los 4000 m2 a partir del valor mínimo se incrementa en 10 litros / m2

Entre 4000 m2 y los 10000 m2 se mantiene en 40000 litros

Mayor a 10000 m2 y hasta 20000 m2 se incrementa a razón de 4 litros / m2

Que tipo de tanque y la cantidad de tanques se deberá estudiar en cada caso, analizando el peso que representa el tanque vacío Y EL TANQUE LLENO, la posibilidad de limpieza de los mismos, la estética, las posibilidades de ejecución y de instalación en obra, etc. Deberá tenerse en cuenta, si el tanque es de fibrocemento, que se deberá realizar un análisis periódico del agua con más frecuencia que con los otros materiales. .CAPACIDAD DE LOS TANQUES Son función de : CONSUMO DIARIO (reserva total diaria RTD) TIPO DE PROVISIÓN AL TANQUE (Directo o Bombeo) Es obvio que el volumen del tanque de reserva con provisión directa de red es mayor que el volumen del tanque de reserva con tanque de bombeo (ya que se toma como total de reserva la suma de los volúmenes de los dos tanques). El volumen mínimo del tanque de bombeo es de 1/5 de la reserva total diaria (RTD)



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El volumen mínimo del tanque de reserva es de 1/3 de la reserva total diaria Recordar que siempre se debe tener dentro del edificio,(la suma del volumen de agua del tanque de bombeo y el del tanque de reserva) toda la reserva diaria, es decir, si se toma como volumen de bombeo 1/5 de la RTD , entonces en volumen de reserva será de 4/5 de la RTD./ VALORES PARA CALCULAR CAPACIDAD DE RESERVA DIARIA (VIVIENDA Y OFICINA) VIVIENDA : DIRECTO 850 L (1 Baño ppal. + 1 Toil. + 1 Coc. compl.. + Lav. s/lavarropas Automát.). Si hay más artefactos se toma el 50 % de los valores para oficinas. BOMBEO 650 L OFICICNA : BAÑO Dir. 350 L Bomb. 250 L MING. Dir. 250 L Bomb. 150 L LAV. Dir: 150 L Bomb. 100 L Con estos datos se obtiene el Vol.TOTAL de reserva diaria necesario. El volumen mínimo para el T. Bomb. es de 1/5 del volumen total necesario y el volumen mínimo para el T. Reserva es de 1/3 del volumen total necesario. EQUIPO DE BOMBEO Este equipo es el que permite elevar el agua desde el tanque de bombeo (también se lo suele llamar cisterna) hasta el tanque de reserva, es decir: TANQUE DE BOMBEO→EQUIPO DE BOMBEO→TANQUE DE RESERVA El equipo de bombeo consta de dos bombas iguales (funcionan en forma alternada) del tipo centrífuga, montadas sobre una base antivibratoria. Se utilizan en general bombas centrifugas, por lo cual se deben usar válvulas de retención (VR) para retener la columna de agua en la cañería de impulsión una vez que la bomba ha dejado de funcionar (ha llenado el tanque de reserva) Básicamente hay de dos tipos

Monoblock : Son las más económicas./Pequeñas potencias, poco caudal y elevan poca altura con respecto a las necesidades en un edificio./

Motor separado : son las más utilizadas en edificios , por su caudal y la posibilidad de elevar una columna importante de agua./

La potencia surge del caudal ( en litros / hora) a mover y la presión manométrica (en metros de columna de agua) a vencer. Más adelante veremos como calcular la potencia eléctrica de las bombas



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CÁLCULO DE CAÑERÍAS 1.- Entrada de agua desde red 2.- Aspiración (T. B. → bombas) 3.- Impulsión (Bombas → T.R.) Se puede hacer

por Pérdidas calculadas.

por Tablas según Reglamento. Para aplicar el reglamento, se puede utilizar el CUADRO 3-III (Instalaciones Sanitarias-QUADRI) En función de la presión disponible (H) y el caudal necesario(Q) se determina el diámetro de la cañería. CAÑERÍA DE ENTRADA Esta cañería es la que va desde la red hasta el tanque de bombeo. Para determinar el diámetro se debe conocer el volumen del tanque de bombeo y el tiempo de llenado, que es de 1 hs a 3 hs, (generalmente se considera 1 hora).Luego se determinan el caudal del tanque de bombeo (QT.BOMB) en l/seg. Con este dato (QT.BOMB) y la presión disponible o altura de columna de agua disponible Hdisponible en mca Hdisponible =(HMÍN.ACERA – hARTEF +ALTO USO FRECUENTE (NO EN AZOTEA)) se dimensiona la cañería, cuyo diámetro no debe ser menor a 0,013 m. HMÍN.ACERA= nivel piezómetro mínimo (es un dato que se pide en la distribuidora, ej: AYSA) CAÑERÍA DE ASPIRACIÓN de la BOMBA Esta cañería va desde el tanque de bombeo hasta las bombas. El diámetro depende de la bomba seleccionada .En el caso de adoptar un valor, en general se toma el mismo diámetro de la cañería de entrada CAÑERÍA DE IMPULSIÓN Se adopta en general un rango mayor a la cañería de aspiración. SE DEBE VERIFICAR con la tabla del CUADRO 3-III el DIÁMETRO DE LA CAÑERÍA, teniendo en cuenta : VOLUM. T.R.

Q = TIEMPO DE LLENADO TIEMPO DE LLENADO: SE ESTIMA ENTRE 1 a 4 horas

PRESIÓN = hgeométrica + 30% de perdidas (mca) Se estima en un 30 % las pérdidas , pero el valor correcto de pérdidas de presión se obtiene calculando LA LONGITUD EQUIVALENTE DE CAÑERIA considerando dos conceptos

por rozamiento a lo largo de toda la cañería ( se calcula a partir del material ,diámetro de la cañería y la velocidad o el caudal a transportar; con una tabla ESPECIFICA) EJEMPLO : un caño de latón de 1-1/4” (0.032 m) y una velocidad comprendida entre 1 m/s a 1,5 m/s, tiene una Long equiv de pérdidas de 45 mmca /m (0,045 mca/m), esto quiere decir que por cada metro de cañería utilizada con las características citadas, hay que agregarle 45



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mm, si fueran 40 m de Long de cañería , la ;Long equivalente seria de 0.045 mca/m x 40 m = 1.8 mca , por esto en total la bomba “vería “ por este efecto que tiene que vencer una longitud total de 41,8 mca

por accesorios (codos, válvulas, etc.) . por medio de una tabla se obtiene los valores de Long equiv. de los distintos artefactos; por ejemplo codo de 90 (C90) de 1-1/4 equivale a 1mca ; válvula de retención (VR) equivale a 4 mca, válvula esclusa (VE) a 0,6 mca. Por ejemplo si para la log de 40 m anterior , consideramos 1VR+ 5 C90 +1VE = 1 x 4mca + 5 x 1mca + 1 x 0,6 mca = 9.6 mca

POTENCIA DE LAS BOMBAS DE IMPULSIÓN Con Q (CAUDAL de la Cañería de Impulsión) y PRESIÓN MANOMÉTRICA se calcula, también, la potencia de las bombas de impulsión: P(HP) ≥ PRESIÓN (mca) x Q (l/h) x 1 Kgf/l 3600 seg/h x 75 x 0,6 75 : factor de conversión de unidades (de Kgfm/ seg a HP ) 0,6 rendimiento estimado de la bomba centrifuga./ Este es un valor de potencia de la bomba es aproximado. El valor correcto habría que obtenerlo a partir de las tablas del fabricante (entrando con el caudal y la presión a vencer por la bomba) COLUMNAS DE BAJADA Las bajadas proveen agua a las cañerías de distribución. • Además de las de provisión de agua fría, se suele hacer bajadas especiales para alimentar el equipo que genera el agua caliente y, si hay, para válvulas de limpieza de inodoro. • Su diámetro se calcula en función de lo que alimentan • Llevan llave de cierre. • Si alimentan “artefactos peligrosos” deben tener “RUPTOR DE VACÍO”. La siguiente tabla la puede llevar a Excel y completarla

Agua Fría

planilla de cálculo de bajadas bajada

piso local sección teórica Ramal de Piso

sección acumulada diámetro Numero

Nro. designación cm2 material

Diam (m) cm2 teórico comercial material Nro.

Recuerde que se suman secciones y no diametros



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LAS LLAVES DE CIERRE En cada bajada se debe colocar una llave de cierre inmediatamente después de su comienzo para poder sacarla de servicio sin afectar el funcionamiento de las demás bajadas. • Las normas indican que sea tipo esclusa, pero en general se usa esférica. • Si para entrar en el edificio deben atravesar la cubierta, cuidar la impermeabilidad. RUPTORES DE VACÍO Son cañerías de ventilación cuya colocación es obligatoria en las bajadas de agua que abastecen “artefactos peligrosos” y también otros artefactos sanitarios ubicados en un nivel inferior. • Es “peligroso” todo artefacto cuya entrada de agua pueda quedar sumergida en agua ya utilizada (bidets, lavarropas, etc.) EXPLICACION: El riesgo en una bajada de este tipo es, haber cerrado la llave de la columna de bajada en el colector, y que la entrada de agua del artefacto peligroso este sumergida en agua servida. Al abrirse una canilla de un piso por debajo del artefacto (alimentado por la misma columna que está cerrada) podría producirse un vacío que absorbería el agua servida y la haga salir por la canilla abierta en el piso inferior.- Entonces LA FUNCION DEL RUPTOR DE VACIO, es justamente no permitir que se forme ese vacío y siempre la cañería tenga presión atmosférica, a pesar que la llave de bajada este cerrada.- MATERIALES DE CAÑERIAS Los materiales para cañerías de agua (fría y caliente) los podemos dividir en la siguiente clasificación Materiales NO Ferrosos Materiales Ferrosos Materiales Plásticos Materiales NO Ferrosos para cañerías son básicamente

PLOMO , en total desuso,

BRONCE (aleación de cobre y estaño entre un 5y 20 %) . en gral es un material que actualmente solo se utiliza para colectores grandes, accesorios de conexión, piezas de grifería, partes de equipos (bombas, etc.)

COBRE / LATON Básicamente está formado por Cobre y estaño (igual que el bronce) pero tiene otros elementos Zinc (reemplaza al estaño) y plomo en muy baja proporción que son más económicos y le dan más posibilidad de mecanizarlo y sella los poros típicos del bronce./

MATERIALES FERROSOS Estos materiales prácticamente no se usan en agua fría y/o caliente (salvo el acero inoxidable). Los materiales son:

Hierro/ acero galvanizado ; Son tubos recubiertos por un baño de zinc (para agua potable se debe hacer el galvanizado por inmersión en caliente y no por electrólisis) . Este proceso les da el color gris-plateado y fundamentalmente los protege de la corrosión Están en desuso, salvo casos muy particulares ./

Hierro Negro : no se usan para agua, se usan para calefacción y gas



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Acero inoxidable: Son tubos de acero con aleación de cromo y níquel y otros componentes en menor medida. Tienen paredes muy lisas, por lo cual prácticamente no tiene ningún tipo de adherencia (evita incrustaciones y formación de sarro) . Ventajas : bajo coeficiente de dilatación (con respecto a los de material plástico), por lo cual son muy recomendable para tramos rectos de gran longitud. Grandes colectores. Instalaciones de agua caliente y calefacción (con la debida aislación térmica). Por su rigidez, se los puede usar en instalaciones de alta presión, instalaciones para extinción de incendio, instalaciones industriales, etc./ En general no es atacado por los materiales de la construcción (cales, cementos, etc.) pero tiene grandes problemas con los acelerantes de fragüe (cloruros) Tiene muy buena resistencia a los rayos solares (rayos UV) y a los agentes atmosféricos (lluvia acida – niebla salina) Desventajas : son de alto costo. La forma de unión es con herramientas especiales sistema de unión por apriete HHC (hight hidraulic compresión) con un valor de trabajo de 700 Kgf/cm2 ./ . Los afectan los líquidos cloacales, el amoniaco y en gral el agua de mar./ Materiales Plásticos Estos materiales son derivados del petróleo (se utilizan los gases de la destilación: etileno, propeno, estireno, cloruro de vinilo, etc.) son los llamados Monómeros./ La unión de estos de distintas formas y en combinación con aditivos, forman los POLIMEROS./

Se pueden dividir en

TERMORIGIDOS: PIERDEN LA PLASTICIDAD FRENTE AL CALOR, LA RADIACION VISIBLE (LUZ) y UV ; Y NO LA RECUPERAN. Se utilizan en tendidos de redes urbanas de agua, gas, cañerías industriales.

TERMOPLASTICOS : SE DEFORMAN FRENTE AL CALOR , PERO EL PROCESO ES REVERSIBLE, es decir, AL TERMINAR EL PROCESO, RECUPERAN EN GRAN MEDIDA SU ESTADO ORIGINAL ./ La gran mayoría de las cañerías utilizadas para instalaciones domiciliarias son de este tipo./ son caños sin costura (se fabrican por inyección o por extrusión)

Ventajas frente a los otros materiales

Superficie interna muy lisa (no se producen incrustaciones)

No pueden corroerse

Mejor aislación acústica

Mejor aislación térmica

Son mucho más fáciles de manejar y de mecanizar./

Desventajas frente a los otros materiales

Tienen un elevado coeficiente de dilatación térmica

Tienen muy baja resistencia a la acción de rayos ultravioletas (UV)



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A continuación se presenta un cuadro comparando todo lo dicho sobre cañerías./

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