Ccuta Agosto 11 de 1

HERNANDO HUMBERTO RINCN JAIME

INGENIERO CIVIL

M.P. 54202-091471 NTS

MEMORIAS DE CALCULO HIDROSANITARIAS

OBRA: VIVIENDA UNIFAMILIARUBICACIN

La edificacin se ubicar en la Av. 17 N 11-42 del Barrio Cundinamarca del Municipio de Ccuta. Los servicios de acueducto y alcantarillado los prestar Aguas Kapital.CALCULOS INSTALACION HIDRAULICAAGUA FRIA

La distribucin de las redes debe hacerse buscando la ruta ms directa y con el menor nmero de accesorios que sea posible entre la fuente y los aparatos. Se debe procurar que el ramal sea localizado de tal forma que pase por el centro de gravedad del grupo de aparatos a servir; lo cual produce recorridos y dimetros menores.

Hecho el esquema de distribucin de la red, es necesario localizar el aparato crtico y numerar los accesorios de la ruta crtica, esto es, del aparato critico hasta la fuente de suministro.

En edificios de cierta altura, donde la presin de la red es insuficiente para abastecer cada uno de los servicios proyectados, es necesario elevar el agua mediante bombas, equipos hidroneumticos, hidrofl, presin constante, etc. La distribucin puede ser directa a cada uno de los aparatos mediante los equipos mencionados o por descarga del tanque elevado.

No es prctica la distribucin directa mediante la bomba a las redes de distribucin del edificio, porque la misma estara sometida a variaciones muy grandes de gastos y presin.

No es aconsejable ni permitido instalar bombas a las redes de servicio pblico, por lo tanto cuando fuere necesario es recomendable proyectar depsitos bajos y/o elevados.

El abastecimiento directo al tanque alto se utilizara para edificaciones de mximo tres pisos supeditado a la presin disponible de la red pblica.

En algunos casos cuando la presin lo permite se puede implementar acometida directa al tanque alto con paso directo (by-pass) a suministro por gravedad.

El volumen del tanque alto debe tener una disponibilidad para 24 horas

El sistema debe garantizar la renovacin del agua del tanque alto. Se debe prever un cheque para aprovechar la presin de la red pblica.

La altura del tanque debe garantizar el adecuado funcionamiento del aparato crtico.

Es necesario conocer las caractersticas requeridas de presin de la grifera.

Se considerara sistema de By-Pass (Paso Directo) con el fin de permitir el aprovechamiento de la presin del acueducto.La distribucin hidrulica se har en material P.V.C de presin que cumpla con las normas de INCONTEC, en los dimetros y pendientes que aparecen en los planos.

Para el buen funcionamiento de la instalacin se debe utilizar la relacin dimetro espesor

As:

1/2" = RDE 9 3/4" = RDE 11 1 = RDE 13.5

Los dimetros mayores a 1 sern RDE 21CALCULO DE LA RED PRINCIPAL.El clculo hidrulico se hizo segn las frmulas de FLAMMANT y HAZEN WILLIANS:

FLAMMANT

Q = AVHAZEN WILLIANS

CARACTERISTICAS DE LA VIVIENDASe trata de dos Vivienda Unifamiliares de dos niveles cada una, ambas con diseo tipo que consta de: PRIMER PISO: Un estudio, un bao social, Sala, Comedor, Cocina, Garaje, zona de servicios y patio de ropas.

SEGUNDO PISO: Alcoba Principal con bao privado y vestier, dos alcobas auxiliares cada una de ellas con closet y un bao compartido.CALCULO DOTACION O CONSUMO DIARIO TOTAL (CDT)

Consumo Humano:El nmero total de personas que se consideran ser de cuatro, es decir dos por habitacin segn lo indicado por las normas.APARATOCONSUMOUNIDAD

DUCHA55Lt/Hab/da

SANITARIO40Lt/Hab/da

PREPARACION ALIMENTOS6Lt/Hab/da

LAVADO ROPAS9Lt/Hab/da

LAVADO DE MANOS4Lt/Hab/da

LAVADO DE PISOS4Lt/Hab/da

RIEGO JARDIN3Lt/Hab/da

LAVADO CARROS3Lt/Hab/da

Total124Lt/Hab/da

CONSUMO DIARIO TOTAL2 habit x 2 pers/habitac= 4 personas 4 pers x 124 L/pers/da= 496 L/daCDT= 496 Lt/Hab/daTIPO DE ABASTECIMIENTO DE AGUAEl sistema de Abastecimiento a emplear para esta vivienda ser: PARA TANQUE ALTO Se utiliza para edificaciones de mximo tres pisos supeditado a la presin disponible de la red pblica. El volumen del tanque alto con disponibilidad para 24 horas con el 100% del CDT.

Acometida directa al tanque alto con paso directo a suministro por gravedad. El sistema debe garantizar la renovacin del agua del tanque alto. Se debe preveer un cheque para aprovechar la presin de la red pblica. La altura del tanque debe garantizar el adecuado funcionamiento del aparato crtico.

Es necesario conocer las caractersticas de presin de la grifera.

En el sistema de distribucin interior se puede distinguir tres funciones en las tuberas: El distribuidor, las derivaciones y los ramales.

VOLUMEN DE RESERVA

Volumen de reserva= CDT x Das de corte en el servicio de acueducto

Volumen de Reserva= 496 L/da x 2 das= 992 L

Volumen de Diseo= 1.000 L para 24 horas= 1 MDISEO DEL TANQUEEl volumen de este tanque es igual al 100% del consumo diario y se empleara tanque de Pvc doble capa.DISEO VOLUMEN TANQUE Y DIAMETRO ACOMETIDA SISTEMA MIXTO:En este caso el agua va simultneamente a la red y al tanque elevado; el volumen a consumir en 24 horas debe suministrarse al tanque entre 2 y 4 horas, estimando una velocidad entre 1.0 y 1.5 m/seg.Para este caso se toma:

T= 3 horas= 10.800 segundos

V= 1.000 Litros

DETERMINACION CAUDAL MAXIMO PROBABLEMETODO HUNTER PARA COLOMBIAAPARATOCANTIDADUNIDADESPARCIAL UNIDADES

DUCHA22.04.0

SANITARIO33.09.0

LAVAMANOS31.03.0

LAVADERO12.02.0

LAVADORA12.02.0

LAVAPLATOS12.02.0

LLAVE DE CHORRO GARAJE13.03.0

LLAVE DE CHORRO TERRAZA13.03.0

TANQUE PVC 1.000 LTS13.03.0

Total Unidades Apartamento 31.0

Para este Caudal de 31.0 Unidades corresponde un caudal en l.p.s. de 0.41, para el cual en las Tablas de Flammant para una velocidad promedio de 1.5 m/s tenemos:Material Q(l/s) V(m/s) hv(m) j(m/m)

PVC 0.41 1.435 0.105 0.107 3/4DISEO DEL MEDIDOR

El medidor debe quedar instalado dentro de una caja con dimensiones para su colocacin y mantenimiento, provisto de una tapa protectora que permita la fcil lectura, debe poseer un orificio de ventilacin y un tubo de drenaje. En los conjuntos residenciales donde normalmente se instalan los medidores en los andenes su identificacin se har de oriente a occidente y de norte a sur.Las caractersticas hidrulicas de los medidores varan de acuerdo a las normas por las cuales son fabricados.

La escogencia de un medidor apropiado depende principalmente de las caractersticas del caudal a ser medido y no del dimetro de la tubera que ste atraviesa.

Los datos ms importantes son: El flujo mnimo, la carga de funcionamiento, horario, diario o mensual y los mximos para cortos periodos.

Para asegurar una larga duracin a l medidor, se debe verificar si los consumos reales no exceden los admisibles.Con frecuencia acontece que se escoge un medidor de dimetro menor que el dimetro de la tubera diseada, esto porque la capacidad nominal de los mismos es elevada, comparada con la de las redes, teniendo en cuenta la limitante de velocidad.

CAUDAL NOMINAL

Es el caudal en flujo uniforme expresado en m/h o l/seg con prdida de carga en el aparato de 10 m.c.a. y que indica la capacidad del medidor.

PERDIDA DE CARGA

La variacin de las prdidas de carga de los medidores pueden ser observados independientemente de las curvas y las tablas de perdida de carga dadas, puede calcularse cualquier punto de la curva de la perdida de carga de un medidor cualquiera utilizando los respectivos caudales nominales indicados en la tabla y utilizando las siguiente formula:J= (Qd/Qn).H

Qd = Caudal de diseo

Qn = Caudal nominal

H = 10 m.c.a.

J = Perdida en m.c.a.

En nuestro caso tenemos un caudal de diseo Qd = 0.41 l/seg, se podr utilizar un medidor de 1/2, caudal nominal Qn= 0.92 l/seg., con una perdida J= 2.00 m.c.a. y trabajando con el 45 % de su capacidad nominal.Nota: Por informacin del propietario del proyecto actualmente existe una cuenta que puede ser usada para uno de los dos apartamentos.ASIGNACION DE CAUDALES POR APARATO Y DIAMETRO DE DISEOLa vivienda tiene una distribucin segn como se observa en los planos Hidro-Sanitarios que se anexan. El sistema tendr la doble funcin de trabajar por presin de la red de acueducto y por gravedad.El anlisis por gravedad se realizar siguiendo la ruta que inicia desde el aparato crtico que corresponde a la ducha del bao compartido en el segundo piso identificado como P22A. A dicho aparato se le asigna una presin mnima de 1.16 mca con el fin de conservar la misma altura del tanque empleada en el anlisis por presin. Se sigue por esta ruta pasando del punto P22A a los puntos P22, P21, P20, P19, P11, P12, P13, P14, P15 y P17 donde obtenemos una presin de 0.00 mca que corresponde cuando el tanque esta con su mnima lmina de agua.

Se contina de esta manera para el resto de los aparatos del segundo piso como del primer piso, obteniendo de esta forma presiones satisfactorias para los requerimientos de acuerdo al tipo de vivienda.

El anlisis por presin se realiza partiendo desde el punto P1 que corresponde al medidor ubicado sobre el andn, tomando como presin inicial 15.0 mca suministrada por la empresa de acueducto de la ciudad. De esta forma se procede para toda la red interna hasta llegar al punto de llenado del tanque areo a una altura aproximada de 9.20 mts. Que corresponde al punto P16 para el cual se obtuvo una presin de 1.23 mca.Para el anlisis en ambos sentidos se emple los mismos dimetros pero teniendo en cuenta el diferente comportamiento del flujo.

SISTEMA RECOLECCION DE AGUAS NEGRAS

Es el conjunto de tuberas y equipos empleados para captar y conducir las aguas provenientes de piezas sanitarias y de la lluvia que se producen en una edificacin hasta el sitio de su disposicin final.Desage domiciliario es el conjunto de conductos y estructuras que recibe las descargas de todas las bajantes de evacuacin de inodoros, duchas, lavamanos, desperdicios, etc, de una edificacin y la conduce a la red de alcantarillado del lugar. La red domiciliaria puede ser subterrnea o estar sostenida del cielo raso del stano de la edificacin.

CLASIFICACION DE LOS DESAGUES

Sanitario

Pluvial

Combinado

Industrial

Sanitario: Este tipo de desage recibe la descarga producto de las actividades fisiolgicas humanas, desperdicios domsticos y en general las aguas negras o grises.

Pluvial: Recibe el agua llovida

Combinado: Recibe tanto las aguas negras como las llovidas; en la actualidad es poco usual dadas las reglamentaciones de salubridad en cuanto a separacin de sistemas de alcantarillado sanitario y pluvial.

Industrial: Recibe la descarga de tipo industrial que algunas veces es de naturaleza acida inconveniente. Debe descargarse en un rea colectora que no est unida al sistema sanitario para su tratamiento y as evitar la contaminacin de las fuentes.El material de las tuberas debe ser tal que sea impermeable al agua, gas y aire, duradero y que resista la accin corrosiva de las aguas vertidas en las mismas.

En los desages podemos distinguir:

Sifones

Tuberas de evacuacin

Tuberas de ventilacin

En la estructura de las tuberas de evacuacin podemos distinguir:

Derivaciones

Bajantes

Colectores

Los desages finales en tierra, se colocaran en lnea recta, y los cambios de direccin o de pendiente se harn por medio de cajas de inspeccin. Los empalmes de los ramales colgantes de desage se harn con ngulo no mayor de 45.

La pendiente de los ramales de desage ser uniforme y no menor del 1% si el dimetro es igual a 3.

Domiciliaria: Es el tramo de tubera comprendido entre la caja final de inspeccin de una edificacin y el alcantarillado.DEFINICIONES DE FLUJO EN TUBERIAS

Sifn: Es un accesorio que prev un sello hidrulico para evitar que los malos olores de las tuberas de desage penetren al interior de las edificaciones, permitiendo el flujo sin obstruccione.

Tapn de Inspeccin: Con este accesorio se prev el acceso a las tuberas horizontales y verticales para inspeccin y mantenimiento. El dimetro del tapn puede ser igual al de la tubera cuando esta es menor o igual a 4. Para tuberas de mayor dimetro, el tapn puede ser de 4.Los tapones se ubican en reas comunes que no interfieran el funcionamiento de ninguna dependencia de la edificacin.

Se requiere instalar el tapn en:

Cambios de direcciones mayores de 45

En la base de todas las bajantes

En longitudes mximas de 15 m en tuberas de 4 o menos de 30 m en tuberas de mayor dimetroSe debe dejar un espacio alrededor del tapn para el uso de equipos y herramientas.

Cuando los aparatos sean de fcil remocin o desmonte, se pueden utilizar como bocas de inspeccin.

Drenes de Piso: Se hace mediante sifones conectados a la red de desage. Se instalan para lavado de pisos, en cuarto de bombas, equipos de aire acondicionado y aparatos en general que produzcan goteo.

Trampa de Grasa: Se implementan paras separar las grasas que se producen en el lavado o procesamiento de alimentosHIDRAULICA DE LOS DESAGUES

Las tuberas de desages deben funcionar a flujo libre o canales y en condiciones uniformes. El flujo a tubo lleno produce fluctuaciones de presin que pueden destruir los sellos hidrulicos. Se recomienda que la tubera funcione al 50% de su profundidad y en casos extremos al 75%.Fuerza Tractiva: Este criterio se debe tener en cuenta en el diseo de alcantarillados, para esto se toma en consideracin la forma y rea mojada del ducto. Su aplicacin permite el control de la erosin, sedimentacin y presencia de sulfatos. Se expresa as:

F= .R.S

F= Fuerza de traccin en Kg/m = Peso especfico del agua en Kg/m

R = Radio hidrulico en m

S = Pendiente en m/m

Se considera que la resistencia al avance opuesta por las paredes de un canal, es similar al efecto de la friccin en un cuerpo que se desliza por un plano inclinado. Si consideramos la traslacin de un volumen de lquido de superficie lateral unitaria, la fuerza de traccin, igual y opuesta a la resistencia ser:

F= .R.S

= 1000 Kg/m

R = /4

F = 250..S

Para efectos de diseo, la mnima fuerza tractiva es de 0.15 Kg/m

FLUJO EN BAJAJNTES

La bajante funciona verticalmente y recibe las aguas servidas de los aparatos instalados en baos, cocinas, patios de ropa etc.

La conexin de un ramal a una bajante se hace por medio de una tee o de una yee, esta ltima da mejor componente vertical de la velocidad que la tee, lo que aumenta la capacidad de la tubera pero tienen la tendencia a producir sifonamiento en los sellos conectados al ramal horizontal.

Comportamiento del Flujo en Bajantes: Para caudales pequeos el agua baja pegada a la pared interior de la tubera. Con el aumento del caudal, la adherencia continua hasta un punto donde la friccin con el aire hace formar un pistn de agua que desciende hasta que el incremento de presin bajo del pistn lo rompe y se forma un anillo alrededor de la tubera con un cilindro de aire en el centro.Este fenmeno aparece cuando el flujo que est aumentando alcanza de 1/4 a 1/3 de la seccin y se manifiesta con fluctuaciones de presin. Ms all de estos valores, se pueden presentar variaciones mayores de 2.5 cm columna de agua, que puedan romper los sellos.

Este anillo se forma a corta distancia de la entrega, continua acelerndose hasta que la fuerza de friccin ejercida por las paredes de la tubera iguala la fuerza de la gravedad. De este punto hacia abajo suponiendo que no haya ms descargas, la velocidad de la masa de agua prcticamente no cambia. A esta velocidad se le llama velocidad terminal y a la distancia que se produce se le llama longitud terminal.Para la velocidad terminal se tiene la expresin:

Vt= 2.76.(q/d)^0.4

Para la longitud terminal:

Lt= 0.17 (Vt)

Vt= Velocidad en m/s

Lt= Longitud terminal desde el punto de entrega en m

q = Caudal en l/s

d = Dimetro de la bajante en pulgadas.

Por medio de esta expresin se comprueba que la velocidad en la base de una bajante de 100 pisos es ligeramente mayor que la velocidad en una bajante de 3 pisos.

Capacidad de las Bajantes: El caudal que puede desaguar una bajante es funcin de la relacin del rea del anillo de agua pegado a las paredes y el rea total de la seccin.Cuando dicha relacin esta entre 1/4 y 1/3 no se producen fluctuaciones de presin peligrosas para sifonamiento. La capacidad se expresa asi:

Q= 1.754.r^(5/3).d^(8/3) donde;

Q= Capacidad en l/s

r = Relacin de reas

d = Dimetro en pulgadas

En la mayora de los casos se adopta r= 1/4 7/24

Dimensionamiento de Bajantes: El caudal mximo de bajantes, est dado por la expresin:

Q= 1.754.r^(5/3).d^(8/3), para r= 7/24 Cuando una bajante recibe de ms de tres pisos, se limita la entrega de los ramales por pisos o intervalo. La razn es que caudales muy grandes llenaran la bajante y producirn fluctuaciones de presin a travs de la columna y ramal horizontal. Cuando se superan los valores, es necesario aumentar el dimetro de la bajante.Procedimiento para dimensionar:

1. Determinacin del dimetro de los ramales

2. De acuerdo al nmero total de unidades que recibe, se entra a la tabla teniendo en cuenta el nmero de pisos.

3. Se chequea el valor de las unidades por ramal teniendo en cuenta el valor de 2.4 m o intervalos.

4. La bajante se disea para el total de unidades que llegan a su base y el dimetro se mantendr constante hasta la cubierta.

La recoleccin de las aguas negras se har en material P.V.C. que cumpla con las normas ICONTEC respetando los dimetros, pendientes y recorridos estipulados en los planos.

El nivel para las profundidades de cajas est relacionado con los niveles del terreno y el nivel del fondo del colector principal, y las cotas que aparecen en las cajas es cota de batea.

CLCULO TUBERIAS DE AGUAS NEGRASPara el clculo de la red sanitaria se emple la frmula de Manning y las unidades de descarga de Hunter.

FORMULA DE MANNING = 4V = 9.60 m/seg

Q = 77.84 l/seg

Ft = 250 S Kg/m2 n = 0.009SISTEMA RECOLECCIONAGUAS LLUVIAS

Las aguas lluvias se recogern desde la cubierta por medio de bajantes P.V.C tipo aguas lluvias, en los dimetros que aparecen en los planos, para ser arrojadas a la calzada de las vas.

No se permitir combinar las aguas negras y lluvias dentro de la edificacin. Se disean y construyen los colectores separadamente hasta la caja de inspeccin.

Las bajantes de A.LL. en sistemas combinados deben llevar en su base un sifn o sello de agua que impida el ingreso de malos olores del colector a la edificacin, este sello tambin se puede hacer en las cajas de inspeccin.

Los colectores de agua lluvia pueden fluir a tubo lleno ya que no se requiere mantener presiones especificas; tampoco se requiere ventilacin. No es permitido usar las redes pluviales como bajante o ventilacin de las sanitarias.

CAPACIDAD

La red de aguas lluvias se disea para evacuar todo el caudal de la precipitacin instantnea, debido a que las reas de recoleccin son relativamente pequeas y no se puede considerar reduccin por tiempo de concentracin, infiltracin, evaporacin a travs del terreno ya que se trata de superficies impermeables.La intensidad comnmente usada es de 100 mm/hora/m = 0.0278 Lt/seg/m, lo que corresponde en Colombia segn datos estadsticos a una intensidad de una frecuencia de 5 aos.

El caudal total ser el producto del rea protegida horizontalmente por el caudal unitario de 0.0278 l/s/m.

Los muros verticales adyacentes a las cubiertas tambin contribuyen al porcentaje de precipitacin, de acuerdo a la inclinacin que tome por accin del viento. Se recomienda entre un 35% y 50% segn la ubicacin de los muros, en lnea o en ngulo.

Dimensionamiento: Se hace aplicando el dimensionamiento para el flujo en bajantes, el agua est ocupando aproximadamente 1/3 del rea total, dejando el resto para el cilindro de aire que se forma en el centro.Para los colectores horizontales se utilizan las tablas de Manning.

Velocidad de Flujo: Para desages pluviales se ha encontrado que la velocidad mnima a tubo lleno para arrastrar las pequeas partculas en suspensin y evitar que se decanten es de 0.8 m/seg siendo deseable de 1.0 m/seg. Sin embargo es preferible calcular la fuerza tractiva igual o superior a 0.15 Kg/m.

Caudales: Los techos entregan el agua a canales semicircular o rectangular. La capacidad de flujo depende de la pendiente que se deje hacia el bajante. El agua ocupa el 70% de la profundidad y el 30% como borde libre.

CLCULO BAJANTES AGUAS LLUVIAS

Para el clculo de los caudales se tendr en cuenta el rea a drenar y la intensidad de las lluvias:

Q= Caudal en l/s

C= Coeficiente de impermeabilidad

I = Intensidad de la Lluvia en mm/h/m

A=rea de proyeccin de la cubierta en m

En nuestro medio se toman: 100mm; 3600 segundo: un metro cuadrado (m).

Para una frecuencia de 5 aos:

I= 100 mm/3600 m

I= 0.0278mm/s/m

B.A.LL 1A = 60.8 m

A mx. = 200 m

C = 0.0278Q = 1.69 l/s

= 3

SISTEMA DE VENTILACIONSe ventilan las tuberas de aguas negras para proteger los sellos hidrulicos y para airear los drenajes. Con el anterior propsito se mantiene la presin atmosfrica dentro del sistema y se evitan cuando menos tres grandes problemas que son: Perdida de los sellos en los sifones, retraso del flujo y deterioro de los materiales.Uno de los problemas ms frecuente en los sistemas de desage es la prdida del sello en los sifones, esta falla puede atribuirse directamente a ventilacin inadecuada de los sifones y a las presiones negativas o positivas, se pueden sealar cinco formas:1. Auto-sifonamiento

a) Accin directa

b) Accin indirecta

2. Contrapresin

3. Evaporacin

4. Atraccin capilar

5. Efecto del viento

Mtodos de ventilacin de Aparatos: Para controlar el fenmeno de sifonamiento ya sea por accin del propio aparato o por la entrega de otros aparatos en el mismo ramal, existen los siguientes mtodos:

1. Ventilacin hmeda

2. Columnas de ventilacin

3. Circuito y malla de ventilacin

4. Desage y ventilacin combinados

__________________________________HERNANDO HUMBERTO RINCON JAIMEINGENIERO CIVIL

C.C. 13.501.792 DE CUCUTA

BIBLIOGRAFIA

Prez Carmona Rafael. Agua, desages y gas para edificaciones, ECOE Ediciones. Bogot 2005

Norma Tcnica I.S. 010. Instalaciones Sanitarias pata Edificaciones

Norma Tcnica Colombiana NTC 1500 Cdigo Colombiano de Fontanera ICONTEC

Reglamento Tcnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Bsico- RAS 2000

Melguizo Bermdez Samuel. Fundamentos de Hidrulica e Instalaciones de Abasto en las edificaciones, Centro de Publicaciones Universidad Nacional de Medelln MEMORIAS HIDROSANITARIAS

VIVIENDA UNIFAMILIAR UBICADA EN LA AV. 17 N 11.42

BARRIO CUNDINAMARCA

MUNICIPIO DE CUCUTA

SAN JOSE DE CUCUTA

NOVIEMBRE DE 2014AVENIDA 4 No 6-52 Br. SAN LUIS SAN JOSE DE CUCUTA N. DE S.

TELS. (097)5766404-3108629152

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