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34
3 3
.1 Hierro galvanizado
2.2
PVC
y
CPVC
Cloruro de Polivinilo y Cloruro de
Polvnilo
Clorado
31
MATERIALES
y
ACCESORIOS UTILIZADOS EN LA CONSTRUCCIN DE
INSTALACIONES HlDRULICAS y SANITARIAS EN REDES INTERIORES
2
Funcionamiento
bsico
de los aparatos sanitarios, de sus
dispositivos y de materiales utilizados en su construccin
7
1.2.1 Sifn
y
sifones de piso 7
1.2.2
Vlvulas de fluxrnetro
9
1.2.3 Inodoros 11
1.2.4
Orinales
18
1.2.5 Lavaplatos 19
1.2.6
Lavaderos
20
1.2.7 Lavamanos
1.2.8
Tinas
22
1.2.9 Duchas 23
1.2.10
Bidets
24
1.2.11
Bebederos
25
1.2.12 Calentadores 26
1.2.13 Llave de jardn 27
1.2.14
Cajas
de inspeccin 28
1.3 Condiciones bsicas de funcionamiento para los aparatos
sanitarios
8
4
5
6
Evolucin histrica
Sucesos ms importantes en la evolucin
del
sistema
de inodoro desde
2500
a.e. hasta
1980
de nuestra era
Origen
1.1.1
1.1.1.1
1.1
1
PARATOS SANITARIOS
ONTENI O
2
.or -
/\.. . _/ .
\.
~
~
Impresin
Digiprint Editores
ISBN 958 -8060-49A
Prohibida la reproduccin total o parcial de esta o~ra, por cualq~e~ medio, sin autorizacin
escrita de la Escuela Colombiana de Ingeniera.
Impreso en Colombia- Printed
Colombia
iseos hidral icos sani tarios
y
d e g a s e n e d if ic a ci on es
Primera edicin:mayo de 2005
Hctor AlfonsoRodrguez Daz, 2005
Escuela
Colombiana
de Ingeniera
Avenida 13
N
205-59
AutopistaNorte kilmetro 13,costado occidental
F ax : 5 7- 1 6 76 23 40
Bogot
www.escuelaing.edu.co
Editorial Escuela Colombiana de Ingeniera
Telefax:
57 -1 6 76 2 6 5 5
editor@escuelaing.edu.co
Direccin Editorial
[mena Lemoine Garzn
Coordinacin Editorial
Jorge
Caas
Seplveda
Diseo de portada
.LuisaFernanda Manrique Riao
Pre-prensa digital
Ase rco lo r L tda,
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8 5
8 5
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87
88
88
88
88
89
9
9
9
9
6
Caractersticas de la red hidrulica
6.2
Trazado de
la
red
6.2.1 Trazado en planta
6.2.2 Vista
isomtrica
de la red
6.3 Estimacin de los caudales circulantes
6.3.1
Definiciones
6.3.1.1
Caudal mximo posible
6.3.1.2
Caudal mximo probable
6.3.1.3 Caudal de consumo diario
6.3.1.4
Unidades
de
abastecimiento o de consumo
6.4 Predmensonamiento
hidrulico de la red
6.4.1
Mtodo del factor de simultaneidad
6.4.2 Casos de certeza total
6.4.3
Mtodo de presuncin del gasto vivienda
8 3
78
78
78
78
78
79
79
79
8
8
8
8
8
ETAPAS DE DIS ENO DEL S ISTEMA DE AGUA POTABLE
PARA UNA EDIFICACIN
5.1 Edificaciones tipo caractersticas de la alimentacin
de una red de agua potable en una edificacin
5.1.1
Viviendas unifamiliares casas individuales
5.1.2
Conjuntos residenciales de casas
5.1.3
Viviendas multifamiliares apartamentos
5.1.4
Centros comerciales
5.1.5
Planteles educacionales
5.1.6 Edificios no habitables oficinas
5.2
Tipos de alimentacin de una red
5.2.1 Sistema de alimentacin directa
5.2.2 Sistema de alimentacin indirecta
5.2.2.1
Tanque elevado
5.2.2.2 Sistemas hidroneumticos
5.2.2.3 Sistemas de presin constante
75
ISENO DE UNA I NS TALACI N DE AGUA P OTABLE
NORMA ICONTElC
1500 71
3.3.3
Procedimiento de clculo en canales de tipo circular
y rectangular
68
3.3.3.1
Clculo del flujo crtico y del flujo uniforme
68
65
65
66
66
67
67
54
55
5 8
59
6 3
53
53
4 9
51
51
5
51
5
52
52
52
52
36
36
36
36
38
39
4
41
42
43
44
45
46
47
48
ix
ONTENIDO
HI DR U LI CA D E LO S S IS TEM AS A P RES I N A S UP ERF ICl E LI BRE
EN EL D IS ENO D E LA S I NS TA LA Cr lJ NE S H ni R uLI cA s y S AN IT ARI AS
3;1 Conceptos fundamentales de la hidrulica
3.1.1
Fluido
3.1.2 Propiedades de los fluidos
3.1.2.1 Densidad p
3.1.2.2
Peso especfico y
3.1.2.3
Densidad relativa S
3.1.2.4 Presin P
3.1.2.5 Viscosidad absoluta 1 1
3.1.2.6 Viscosidad cinemtica v
3.2
Hidrulica bsica de los sistemas a presin til en el
diseo de las instalaciones hidrulicas y sanitarias
3.2.1 Ecuacin de energa
3.2.2
Prdidas de energa en un sistema a presin de un
flujo incompresible .
3.2.2.1 Clculo de las prdidas por
friccin
3.2.2.2 Prdidas locales o por
accesorios
3.2.2.2.1 Prdida de carga en medidores
3.2.2.3
Longitud equivalente
3.3
Hidrulica
bsica
de los sistemas a superficie libre
til
en el diseo de las instalaciones hidrulicas
y
sanitarias
3.3.1
Ecuacin de energa
3.3.1
Conceptos fundamen
tales
3.3.2.1
Flujo crtico
3.3.2.2 Flujo uniforme
3.3.2.3 Flujo gradualmente variado
2.3 Cobre
2.4 Vlvulas
2.4.1 Tipos de vlvulas
2.4.1.1 Vlvulas de cheque o retencin
2.4.1.2 Vlvulas reductoras y reguladoras de presin
2.4.1.3 Vlvula de seguridad o alivio
2.4.1.4 Vlvula de paso
2.4.1.5 Vlvula de globo
2.4.1.6 Vlvula de compuerta
2.5
Medidores
2.5.1 Medidores inferenciales o de velocidad
2.5.1.1
Contador para agua, chorro nico mecnico
2.5.1.2
Contadores de agua de chorro mltiple
2.5.2
Medidores de volumen
2.5.3 Medidores combinados
DISEOS HIDRULICOS, SANITARIOS OE GAS EN EDIFICACIONES
viii
8/10/2019 Disenos Hidraulicos Sanitarios y de Gas en Edificaciones - Hector Alonso Rodriguez.pdf
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EJEMPLOS DISEO
165
1 1 Ejemplo 1 167
Mtodo del factor de simultaneidad. Predimensionarniento 173
Mtodo de Hunter modificado. Predmensonamiento 174
Determinacin de la energa mnima necesaria, en el medidor,
para
el adecuado funcionamiento del aparato sanitario ms
desfavorable 175
Clculo de caudales en la tubera vertical de la edificacin 179
Clculo mediante el factor de simultaneidad 179
Mtodo de certeza total 182
INSTALACIONES DE GAS
143
9 1
Caractersticas tcnicas 147
9.2
Caractersticas de una red de gas domiciliaria
149
9.2.1 Dispositivos de corte. Vlvulas 153
9.2.1.1 Vlvula de acometida 153
9.2.1.2 Dispositivo de corte 153
9.2.1.3 Vlvula de medidor 153
9.2.1.4 Vlvula de conexin de aparato 154
9.3 Diseo de una red de gas domiciliaria 154
9.3.1 Datos iniciales 154
9.3.1 Clculo de la instalacin 155
9.3.1.1 Clculo del caudal
y
potencia simultnea 155
9 3 1 2 Instalacin multifamiliar 155
9.3.1.3 Instalaciones de uso comercial o colectivo 156
9.3.1.4 Determinacin de la prdida de energa por
transporte del gas 157
9.3.1.5 Determinacin de la velocidad 161
9.4 Ejemplo 162
8 3 Sistema de desage pluvial Aguas lluvias 139
8.3.1 Parmetros de diseo 139
8.3.2 Mtodo racional 139
8.3.2.1 Coeficiente de escorrenta C 140
8 322 rea de drenaje A 140
832 3 Intensidad de la lluvia 1 140
8.3.3 Capacidad de la red 140
138
138
139
Trampas de aceite
Trampa de grasas
Drenes de piso
8.2.6.2
8.2.6.3
826 4
137
137
136
124
124
124
125
125
129
130
130
131
131
132
133
134
134
134
826
8.2.4.4.2 Ventilacin comn
8.2.4.4.3 Ventilacin hmeda
8.2.4.4.4 Ventilacin en circuito
8 244 5 Ventilacin en anillo
8.2.4.5 Trazado de la red
8.2.5 Requisitos generales para el diseo de un sistema
de desage de acuerdo con la norma Icontec 1500
Accesorios utilizados comnmente en el sistema
de desage sanitario. Aguas servidas
8261
Tapones de inspeccin
Caractersticas del sistema
Estimacin de los caudales circulantes
Unidades de descarga
Redes que conforman un sistema de evacuacin
de aguas servidas
Hidrulica de los desages
Ramales horizontales
Bajantes
Sistemas de ventilacin
Flujo de aire en ramales horizontales
Flujo de aire en bajantes
Terminales de columnas de ventilacin
Ventilacin de los aparatos sanitarios
Ventilacin individual
8.2.3.1
8.2.3.1.1
8.2.3.1.2
8 2 4
8.2.4.1
8.2.4.2
8.2.4.3
8.2.4.4
8.2.4.4.1
Sistema de desage sanitario. Aguas servidas aguas negras 122
122
123
123
8.2.1
8.2.2
8.2.2.1
8.2.3
121
81
Clasificacin de los sistemas de desage
8.2
119
SISTEMAS
DE
DESAGE
7.1 Evolucin de los sistemas de alimentacin para instalaciones
hidrulicas en edificaciones 99
7.1.1 Sistemas depsitos bajo-alto 99
7.1.2 Sistemas de velocidad variable 102
7.1.3 Sistemas de velocidad constante 103
7.1.3.1 Equipo hidroneumtico 103
.7.1.3.1.1 Componentes del sistema hdroneumtico 105
71 32 Equipo hidroneumtico con dos, tres y cuatro bombas 106
97
93
93
93
SISTEMAS HlDRONEUM TICOS
Mtodo de Hunter original
Unidad de consumo
Mtodo de Hunter modificado norma Icontec 1500
644
6.4.4.1
645
xiONTENIDO
DISEOS HIDRULICOS S NIT RIOS y DE G S EN EDIFIC CIONES
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p r tos s n t r os
C P TUL
221
NDICES
1 . .
. .
223
225
229
ndice de tablas
ndice de
figuras
ndice analtico
BIBLIOGRAFA
217
ANEXOS
2 5
Anexo 1 Tuboaistemas presin Pavco Agua fria 2 7
Anexo 2 Diagrama de Moody 2 9
Anexo 3 21
A
Clculo de las longitudes equivalentes 21
B
Tabla resumen de las longitudes equivalentes calculadas
de los accesorios para los diferentes dimetros 215
Anexo 4 Grfico para
crtico y
normal 216
1 2 Ejemplo 2 183
Diseo de la canaleta que receje la escorrenta superficial
y
entrega a las bajantes 183
Diseo de la
j nte
185
1 3 Ejemplo 3 186
Clculo del sistema de ventilacin 192
1 4 Ejemplo 4 193
Mtodo del factor de simultaneidad Predmensionamiento 194
Mtodo de Hunter modificado Predimensionarniento 195
Determinacin de la energa mnima necesaria para el
funcionamiento adecuado del aparato sanitario ms
desfavorable 196
DISENOS HIDRULICOS S NIT RIOS DE G S EN EDIFIC CIONES
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1. Terminologa de otros pa ses de habla hispana, en d esuso en Colombia.
os aparatos sanitarios se pueden definir como instrumentos o
dispositivos generalmente mecnicos, compuestos de diferen
tes piezas combinadas, que tienen como objetivo el aseo perso
evacuacin de las aguas servidas o aguas lluvias, limpieza de
objetos, y otras funciones especiales.
Cumplen con una doble funcin: de terminales del suministro de agua
y de origen del sistema de evacuacin. Esto permite definir la canti
dad de agua que debe abastecerse y, mismo tiempo, elvolumen de
aguas servidas que se ha de evacuar; tales condiciones de funciona
miento son la base para definir las caractersticas de los dispositivos
que hay que instalar y de sus sistemas auxiliares.
Serecomienda ubicar los aparatos sanitarios en lugare s c on muy bue
na ventilacin e i luminacin, ya sea natural o artificial, con el fin de
evitar la contaminacin del agua potable y con el criterio del buen
diseador, para facilitar su instalacin y mantenimiento, as comopara
garantizar su adecuada utilizacin y buen funcionamiento.
Para conseguir comodidad, economa un buen funcionamiento es
necesario realizar u n est udio del nmero y disposicin de los apara
tos, d los tipos elegidos y de sus caractersticas normalizadas.
En general, los aparatos sanitarios p ueden clasificarse,segn su fina
lidad, de la.siguiente manera:
Aparatos sanitarios de evacuacin
- Sifn de piso
- .Inodoros sanitarios,
w c
retretes)
- Orinales mingitorios )
- .Vertederos
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Losinodoros en los que las personas pudieran sentarse aparecieron en
la historia humana muy temprano. En los recuerdos de la civilizacin
Harappa en la India, en un lugar llamado Lothar (62 de la dudad
de Ahmedabad, en eloeste de la India) en el ao 2500a.Clas perso
nas teman inodoros con agua en cada casa estaban enlazados con
drenajes cubiertos con ladrillos de arcilla quemada. Para facilitarope
racionesymantenimiento, el orificioutilizado era cubierto.Era lamejor
obra de ingeniera sanitaria. Pero con eldecaimiento de la civilizacin
india del valle, la cienciade la ingeniera sanitaria desapareci en esta
regin. Desde entonces, los inodoros en la India volvieron a ser pr
mitivos y la defecacin al aire libre volvi a s er una prctica normal.
Deigual manera, otras civilizacionesbuscaron la forma de evacuar las
necesidades fisiolgicas.Algunas excavacionesarqueolgicasrealiza
das en Egipto dan cuenta de su existencia desde el ao 2100a.C, En
ese entonces, su uso y f orma tambin fueron bastante similares a los
actuales, pero mucho ms rudimentarios que el hind.
Los romanos usaron un sistema que an hoyes comn encontrar en
los baos pblicos de distintas ciudades en Europa: constaba de un
agujero en el piso, con un flujo continuo de agua corriendo debajo.
Evolucin histrica
puestas
as mismo se ingeni varios dispositivos , entre los que se
pueden mencionar una especie de orinal, que limpiaban el servido o
losesclavos;inodoros que sobresalan del suelo de la casao del cast-
1 1
y dispositivos de desperdicios en las orillas de los ros, o inodoros
comunes con orificios arriba y ros circulantes o arroyuelos que pasa
ban por debajo: as mismo, la forma de evacuar los residuos fisiolgi
cosse diferencipor laclasesocial:mientras los ricosusaban lujuriosos
inodoros otazas cerradas, losde lasclasesbajas defecaban en lacarre-
tera, en el monte o a la orilla de Jos ros. .
Sin embargo, estas soluciones planteadas no resolvieron adecuada
mente el problema de los olores de las enfermedades, exceptocuan
do setena un canal con flujocontinuo que recoga
y
transportaba los
desechos, pero sin marcar trascendencia; fue sloen el sigloXVIcuan
do un avance tecnolgico permiti que el ser humano pudiera dispo
ner de inodoros en las casas. Estos avances no se presentaron fcil
mente y la raza humana tuvo que soportar lascondiciones negativas
generadas por el cuerpo y vivir situaciones poco sanitarias por miles
de aos.
P R TOS S NIT RIOS
Cuando el hombre era nmada, realizaba sus necesidades fisiolgicas
donde se sintiera cmodo; con el paso del t iempo, cuando comenz a
vivir en un mismo sitio, utilizaba lugares cercanos a su hogar para
finalmente encontrar un lugar dentro de l. Cuando esto ocurri, se
convirtien un reto vivir conlosolores y sus consecuencias, tales como
las enfermedades, que no daban tregua a los apurados humanos. Con
el paso del tiempo, el hombre se vio en la obligacin de inventar
construir un sistema que pudiera evacuar dentro de la casasus nece
sidades fisiolgicasal instante, de talmanera que garantizara su total
aislamiento para mantenerla limpia. Elhombre desarroll varias p1 o-
Desde la aparicin del hombre, tomando en cuenta su evolucin has
ta elque hoy en da se conoce como hombre racional, se ha tenido la
obligacinnatural de expulsar las necesidades fisiolgicasproducidas
por el cuerpo, y sin importar la poc a o el momento se han conocido
diversas maneras en las que elhombre manejaba o manipulaba aque
lla situacin, tanto para el hecho como para laconsecuencia,es decir,
laforma en que evacuaban losdesechos. Seconsidera que a travs del
tiempo la invencin del inodoro fue un proceso evolutivo y,adems,
objeto decisivo tambin para la invencin de los sistemas sanitarios,
es decir, las hoy conocidas bateras o cuartos de baos, ya sean pbli
cos oprivados.
Por tener tanta trascendencia a lo largo de la historia, el inodoro se
tomar como referencia para la descripcin del origen de los aparatos
sanitarios.
ORIGEN
Otros aparatos sanitarios
- Calentador (elctricoy de gas)
- Llave de jardn
- Cajas de inspeccin
Aparatos sanitarios para la higiene personal
- Lavamanos (lavabos )
- Tinas (baeras)
- Duchas
- Bidets (adaptados al inodoro)
- Bebederos
Aparatos sanitarios para la limpieza de objetos
- Lavaplatos
(fregaderos )
- Lavaderos y lavadoras
DIsoNes HIDRULICOS S NIT R IOS y OEG S EN EOIFIC CIONES
8/10/2019 Disenos Hidraulicos Sanitarios y de Gas en Edificaciones - Hector Alonso Rodriguez.pdf
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Cada aparato sanitario debe estar provisto de su correspondiente si-
fn, con excepcin de la ducha, cuyo si fn est ubicado al nivel del
piso para evacuar el agua proveniente de sta.
Con el n de prevenir los malos olores de la red de aguas servidas, el
sifn consta de un sello hidrulico que permite el flujo sin obstruccio-
nes.
Esta parte del desage domiciliario sepuede definir como un disposi-
tivo que recibe una descarga de todas las bajantes de inodoros, du-
chas, lavamanos y dems aparatos sanitarios de una vivienda o edifi-
cacin, y las conduce hacia la red de alcantarillado del lugar; tiene la
misin de aislar el medio ambiente de la red de las aguas servidas.
Los sifones se deben instalar en lugares accesibles para el caso de
avera.
2 Si f n y sifones de piso
Semencionarn a continuacin las caractersticas ms importantes para
el funcionamiento adecuado de los aparatos sanitarios, incluyendo el
tipo y las condiciones de alimentacin (agua caliente o agua fra) y sus
dimensiones; igualmente, en este captulo se hablar de los materiales
ms usados para la construccin de stos. Las condiciones de funciona-
miento, tales como dimetros de la tubera de entrada, presiones mni-
mas caudales recomendados, se indicarn en el siguiente numeral.
1 2
FUNCIONAMIENTOBSICO DE LOS APARATOS SANITARIOS
DE SUS DISPOSITIVOS
MATERIALES UTILIZADOS EN SU
CONSTRUCCiN
1214
d C
Primeras construcciones de inodoros pblicos en Europa.
1596. J.D. Harrington inventa. el wa te r closei
1668. Mediante un edicto, la comisin de polica de Pars ordena
construir inodoros en todas las casas.
1739. Los primeros baos separados para hombre y mujer apare-
cieron en un baile en Pars.
o 1824. Thomas Tuviferd construye el primer inodoro de cermica
para la reina Victoria.
1859.Tratamiento de aguas servidas por primera vez en el mundo.
1959. Desaparecen todos los inodoros superficiales.
19 8 Instalacin de autocontrol en los inodoros pblicos.
PARATOS SANITARIOS
11 11 Sucesos ms importantes en la evolucin del sistema
de inodoro desde 25 a Chasta 198 de nuestra era
25 a e
En Mhenjodaro, existe un alto desarrollo de un sistema
de drenaje que saca el agua con desperdicios a un drenaje principal.
1 ae En la isla Bahrein, en el golfo Prsico, se invent el inodo-
ro con bajado.
. 69 de Vespasiano (imperio Otto) cobra impuestos por el inodoro
por primera vez.
Pero a la llegada de la edad media el empleo de los inodoros y su sola
mencin pasaron a convertirse en una seal de mal gusto. Envuelta
en el misticismo religioso, Europa .se pobl de santos y la proliferacin
de su estilo de vida puso a los monjes ante un problema menor, pero
estorboso. Para evitar responder a preguntas indiscretas sobre las necesi-
dades fs icas de los canonizados, decidieron divulgar la versin ms
sim-
ple, que sin embargo hizo del uso de los inodoros un verdadero tab.
Dijeron que un verdadero santo no necesitaba acudir jams al bao.
A
pesar de este despropsito , la naturaleza humana continu necesi-
tndolos. En Francia, en el edificio municipal, una delegacin lleg
incluso a protestar. Europa vivi una poca de enfermedades y peste,
poca de dificultades extremas.
El inodoro conocido por nosotros lo invent ohnHarrington apenas
en 1596, pero se adopt 182 aos. despus, demora que se atribuye a
las creencias culturales de la poca. Sin embargo, en los primeros ino-
doros se utilizaba tierra ~n vez de agua, lo cual hizo perdurar el pro-
blema de limpieza durante varios aos.
Con l nombre de
angrez
los inodoros se comenzaron a utilizar en
Francia lentamente. Alexander Cunnings tuvo la brillante idea, en 1775,
de incluir una reserva permanente de agua. El bao con el sistema
que se conoce en la actualidad qued diseado slo en 1870.A princi-
pios de este siglo, debido
su adecuado funcionamiento, tom n-
fasis el lado esttico de este aparato.
Por supuesto, en Grecia estos tipos de aparatos tambin existieron, de
acuerdo con las evidencias histricas, aunque en este caso ellos no los
tenan en las casas, sino amera. Pero exista otra diferencia: la liberada
polis griega no tema la mnima vergenza a la hora de cumplir con sus
necesidades. Era frecuente ver en cenas opparas a los esclavos traer
bacinillas de plata, que los miembros de la realeza usaban a la par que
atendan a sus invitados.
DISEOS HIDRULICOS SANITARIOS DE GAS EN EOIFICACIONES
8/10/2019 Disenos Hidraulicos Sanitarios y de Gas en Edificaciones - Hector Alonso Rodriguez.pdf
11/124
Se encuentran en inodoros y orinales de servicio pblico buscando
as la rapidez en el uso del aparato sanitario. Recientemente se han
incorporado a todos los aparatos sanitarios de uso pblico con el fin
de contar con un funcionamiento automtico rnediante un sensor y
as ahorrar agua.
Permiten disponer en un corto tiempo del agua necesaria para laeva-
cuacin o utilizacin del aparato sanitario y una vez realizada la des-
carga el dispositivo se encuentra nuevamente listo para suministrar
otra vez agua al aparato sise requiere su descarga o uso.
En el cuerpo principal de estas vlvulas se distinguen varias partes:
122 Vlvulas de fluxmetro
Figura 13 Autosfonamiento
Au to str ona m ient o
aa
C ond icin final
ondici6n in ici a l
luf o
~ Fun cionam iento
r
C ~ ~
~ ~---
cuando cesa el efectoel agua retorna a su posicin inicialper-
diendo una pequea cantidad por efecto del balanceode la en-
trada y lasalida del sifn. Seha establecidopara presiones posi-
tivas que el valor de estas presiones no supere la mitad de la
altura del sello.Se recomienda no sobrepasar 25 cm columna
de agua tanto para presiones positivas como para presiones ne-
gativas.
Autosijonam ien to Es cuando por accin del propio aparato se
produce la prdida parcial del seno; este fenmeno se presenta
frecuentemente en aparatos sanitarios cuando el aire entra en
la tubera causando problemas.al inicio de la red de desage y
cambios menores de presin en ste.
9
PARATOS SANITARIOS
Figura 12 Sifonamiento inducido
A
Acera re conpos ib lesnona m en ro
_ \.;/ - InCluc dopor el apa rato A
Slrcnarniento inducmo
Altura lotal
de sello
hidnluU oo L_~~~@
Pa
a
~
pa
C ond ic i n f in alond ic in inici al
Func ionamientod e algn aparato Q ueobt ig l J
a l c a m b ie d e presin en un o de los d o s
jade s de l sifn
Sifonamiento. Se denomina as la prdida momentnea o definiti-
va del sello hidrulico la cual ocurre de dos maneras:
Sifonam ento inducido En un sistema en reposo se tienen ambas
caras del sello hidrulico a presin atmosfrica; cuando ocurre
un flujo por alguna parte del sistema se tendrn fluctuaciones
de presin. Es importante que lascondiciones de funcionamien-
to ms especficamente la presin sean las recomendables y
las requeridas para que no haya excesosque obliguen a la co-
lumna de agua a subir en un extremo hasta equilibrar el sistema
o defecto en la succin causando la prdida parcial del sello;
En el funcionamiento del sifn es importante tener en cuenta las si-
guientes definicionesque permiten comprender la forma como se
desarrolla la evacuacin de las aguas servidas en los aparatos sani-
tarios:
Figura 1.1 Sifn para aparatos sanitarios
Alturadel sello
hidrulico
Flujo
OISENOS HIDRULICOS SANITARIOS y DE GAS EN EDIFICACIONES
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Los inodoros o sanitarios constan de dos partes principales: la taza o
cubeta
y
eltanque de descarga, ubicado a un nivel superior de lataza.
En su parte interna, la taza lleva un reborde superior acanalado que
se encarga dedistribuir el agua que proviene del tanque de descarga
o del dispositivo de almacenamiento; dicho reborde est dispuesto de
manera tal, que en cada descarga por medio de un tanque de 15 a 25
litros o de un fluxmetro se lave toda la superficie interior dela taza.
Posee una alimentacin de agua fra con su respectiva grifera.
De acuerdo con el dispositivo de descarga, los inodoros se pue-
den clasificar de la siguiente manera figura 1.5):
23 Inodoros
Si se realiza el accionamiento de la palanca 2), la cual impulsar me-
cnicamente el vstago en ladireccin vertical al accionar el pistn 3)
y a su vez obligar al selloa levantarse de su asiento, stepermitir el
paso de agua de lacmara inferior a la superior accin de descarga),
aliviando de este modo las presiones en la cmara superior y conec-
tando la red de suministro con el aparato sanitario. Este proceso se
realiza durante un intervalo corto de tiempo y culmina su operacin
en el momento en que el agua a presin va llenando lacmara supe-
rior a travs del canal de comunicacin de las cmaras y empuja el
diafragma hacia abajo al mismo tiempo que el sello, quedando de
nuevo lista la vlvula para su uso. La funcin principal del tornillo
regulador de flujo es la determinacin del tiempo de descarga y la
del interruptor de vacos es obstaculizar la toma de aire en el mo-
mento de la descarga para evitar que el agua a presin se escape
fuera del aparato; adems, se obligaa que el agua caigapor efecto de
la gravedad.
Elaccionamiento de la barra del fluxmetro debe garantizar elvolu-
men de agua adecuado en el tiempo preciso para una operacin efi-
ciente. Igualmente, el diseo del fluxmetro debe garantizar que se
pueda regular y evitar la formacin de bolsas de aireque puedan po-
ner en peligro la red
y
contaminar la linea de agua potable.
debido a que el sellose encuentra en laparte inferior del cuerpo cen-
tral de la vlvula, interrumpiendo el canal de comunicacin entre las
cmaras.
11
PARATOS SANITARIOS
Cuando la vlvula est en posicin cerrada, el diafragma 1)divide la
cmara en dos partes; por consiguiente, la condicin inicial es que
tanto la cmara superior como la inferior estn llenas de agua, es de-
cl~ambas se encuentran a la misma presin; adems, no hay flujo
Figura 1 4 Vlvula de uxmetro
Posic in 3 CI.e)
Posicin 2 lSuministro al Aparato)
~rifiCiO
~11- .
~
~~
Poste Ion 1 lAbertura)
El cuerpo central de la vlvula es el cuerpo propiamente dicho de
la misma. Consta de una cmara superior de volumen variable,
sostenida por un disco de caucho flexible, el cual est prensado
directamente a la vlvula mediante un diafragma, que a la vez po-
see un canal de comunicacin por medio del cual pasa el agua que
viene de lared de suministro a travs de una cmara inferior y est
conectado a la palanca de accionamiento mediante un vstago ver-
tical.
La entrada de agua, lacual viene de la red de suministro y a l avez
es controlada por un tornillo regulador de flujo.
o
La palanca de accionamiento y el ruptor de vaco, ubicados en la
parte inferior de la vlvula.
DISEOS HIDRULICOS SANITARIOS y DE S EN EDIFICACIONES
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igur
9
Arrastre inverso.
S if on am ie n to p o r v rt ic e Su principio es el mismo del sifonarniento por
chorro, sin que haya propiamente un chorro principal en una perfo-
racin cerca del fondo; losagujeros, en elborde superior, estn locali-
zados diagonalmente.
r r as tr e i n ve r so figura 1.9 Tieneel mismo funcionamiento del sifona-
miento por chorro, con ladiferencia de que eltamao es ms peque-
o en todos sus componentes: superficie del agua, sello hidrulico
canal de salida. Consecuentemente, se requiere menos cantidad de
agua en cada descarga. Su operacin se realiza utilizando un tanque
bajo o una vlvula de fluxmetro.
igur 1.8 Sifonamiento por chorro.
15
PARATOS
SANITAfUOS
S if on am i en to p o r c ho rr o figura 1.8 .En este caso, el agua proveniente
del tanque llega a travs de pequeos orificios,que se encuentran en
el reborde superior acanalado, y de un chorro principal que entra por
una perforacin cerca del fondo. Estohace que el caudal de entrada
sea mayor que el de salida, iniciando un efecto sifnico debido a que
elchorro principal se dirigehacia elcanalde salida, donde seproduce
lasuccin.Estaaccinde evacuacin hace que elcaudal de salidavaya
disminuyendo a medida que el tanque se desocupa; elagua que con-
tina entrando desde el tanque remplaza el sello hidrulico, hasta
obtener una profundidad mnima que caracteriza una condicin de
estanqueidad adecuada. Esimportante mencionar que ste esel siste-
ma ms utilizado debido a su simplicidad, efectividad y buen funcio-
namiento.
igur 1.7 F otador de pistn.
DISEOS HIDRUliCOS SANITARIOS DE GAS EN EOIFICACIONES
4
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Figura 1 12 Inodoro Dimensiones de montaje
0.15
Pared
te rm in
Losinodoros suelen fabricarsecon porcelana vidriada, no expuesta a
descascarillarse, con el sifn fundido en un solocuerpo con el vaso y
con el borde; los tanques se hacen de porcelana.
Las tazas estn dotadas de asiento y tapa, que suelen ser de madera
barnizada o pintura al duco; con todo, tambin pueden construirse
de celuloide o de material plstico. El asiento descansa sobre la taza
por medio de unos botones de goma. Conviene que este asiento sea
llamado automtico , es decir, que se levante por la accin de unos
muelles,pues de este modo permite que seutilice la taza comourina-
rio o para verter aguas sin peligro de ensuciarlo.
Elinodoro denominado a la turca consiste simplemente en una pla-
ca de fundicin esmaltada o de loza, que tiene un orificiode 15 a 20
cmde dimetro y dos siluetas enforma de plantillas estriadas para no
resbalar,sobre las que se apoyan los pies.
Enla figura 1.12 se presentan las dimensiones estndar para el mon-
taje adecuado de un inodoro.
17
PARATOS SANI TARI OS
Figura
11 Sifonamento por succn
r r s z
i fo n m i e nt o p o r s u cc i n figura 1 11 En aquellos sitiosen los que exis-
te concentracin de uso de aparatos se recomienda este tipo de
sifonamiento, en razn de que el canal de descarga facilitala evacua-
cin. Para su funcionamiento eficiente es necesario disponer de altas
presiones,motivo por elcual su alimentacindebe efectuarsemediante
un fluxmetro.
Figura 1 1 Sifonamiento por arrastre
i fo n m e nt o p or r r st re figura UD). En este aparato sanitario lasu-
perficielibreesmuy pequea porque ladescargaest en laparte frontal
de la taza, produciendo un efecto sifnco debido a la posicin del
chorro con respecto a la descarga.
16
~D~I S~E~O~s~H~I ~D~RA~ U~1l ~CO~S~ ~S~AN~1 ~A~RI =OS~Y=OE~G~AS~EN~Eo ~I F~I C~A~C~IO~NE=S
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Figu ra 1 14 Lavaplatos Dimensiones de montaje
-1- r-
o
1 1
ll
- 1--- - - -
~
s
O
1
~
Para un correcto funcionamiento de este aparato sanitario el fondo
debe estar provisto de una ligera pendiente hacia el iniciode la red de
desage situada en la parte central del fondo del lavaplatos; all se
encuentra ubicada una rejilla cuya funcin esimpedir
el
paso de par
tculas que puedan producirle obstrucciones al flujo. Los lavaplatos
estn equipados con un escurreplatos estriado dispuesto con cierta
inclinacin con el fin de que el agua procedente del lavado de los
utensilios de cocina vaya a parar al fondo del lavaplatos.
En los lavaplatos se usan dos grifos unidos mediante un mezclador:
uno para agua fria y otro para agua caliente.Siel lavaplatos es de dos
cubetas no hay necesidad de tener dos juegos de griferams bien se
utiliza un elemento giratorio situado entre las dos cubetas que per
mite enviar el agua a una u otra cubeta por medio de la grifera.
Los materiales empleados para su fabricacin son granito gres por
celana vitrificada fundicin esmaltada
y
gres aporcelanado. General
mente se construyen de fundicin esmaltada de una manera tan per
fecta que el esmalte resiste laaccin de los cidos de las frutas y hor
talizas.Sinembargo el esmalte sepuede saltar por efecto de un golpe
fuerte. Se fabrican fregaderos de metal monel aleacin 1/3de cobrey
Se instalan por lo general empotrados en el mesn de la cocina
y
dependiendo del espacio que ste tenga es comn encontrarlos de
una o dos cubetas.
1 25 avaplatos
19
PARATOS SANITARIOS
Figura 113 Orinal Dimensiones d e montaje
~
~
0135
r
124 rinales
Los orinales estn destinados exclusivamente a servicios higinicos
masculinos pblicos. Sedistinguen tres tipos: el de grifera sencillae l
de vlvula de fluxmetro y el de sensor de movimiento. Estos tres
tipos de alimentacin proveen al aparato del agua fria necesaria para
las evacuaciones
y
limpieza de lasmismas.
Losde gr ifer sen c ill son aquellos en losque se ~ontrola el sum IDstro
de agua por medio de una llavereguladora. Al igual que las vlvulas
de fluxmetro cuentan con un ruptor de vacos.
Los de vl vu l d e f lu x m e tr o seinstalan tambin en el muro; losde pe
destal ya no tan comunes hoy en da recurren a este tipo de vlvula.
Finalmente los de
se n sores de
mo vim ien tos al igual que los anteriores
tambin son de pared; escomn encontrarlos hoy en da en las ~difi
cacones modernas a las cuales concurre mucha gente. Su funciona
miento se basa en la deteccin delmovimiento de la persona cuando
.va a usarlo
y
luego cuando se retira despus de utilizarlo.
Deben ser tambin de porcelana vidriada y de una pieza s in juntas y
con todas sus superficies aparentes perfectamente lisas.
Enla figura 1.13se presentan las dimensionespara sucorrectomontaje.
DISEOS HIDRULICOS SANITARIOS y oe GAS EN EDIFICACIONES
18
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Figura 116 Lavamanos Dimensiones de montaje
so
I fmjn~do
ise le rm l lado
O~e
OH
~
TAFAe
Pueden suspenderse de la pared con cartelas especiales, apoyarse en
elsuelo de un pedestal esmaltado, o estar provistos de patas anterio
res de metal esmaltado o no esmaltado, y sujetos a la pared por su
parte trasera.
En la figura 1.16se indican dimensiones para su correcto montaje.
Como su nombre lo indica, es un aparato sanitario destinado para el
.lavado de la cara y de las manos. Pueden ser rectangulares -los ms
corrientes-, semicirculares u ovalados; pueden estar apoyados sobre
un pedestal, estar suspendidos sobre lapared, estar ubicadosen elme
sn o en el mueble del cuarto de baila. Generalmente en las fbricas,
escuelas,colegios,cuarteles,lospodemos encontrar en forma colectiva.
Pueden tener uno o dos grifos, unidos por un mezclador: uno para
agua fra y otro para agua caliente.
Cuando su uso es pblico, se pueden evitar los consumos excesivos
de agua con lainstalacin de grifosde cierre automtico, que funcio
nan mientras la mano hace presin sobre la palanca o el botn ubica
do sobre el grifo;su nica desventaja es que no se pueden evitar los
golpes de ariete, dado que su cierrees instantneo.
Sefabrican,generalmente,en loza,porcelana vitrificadao de hierro es
maltado, siendo stos los ms empleados por su menor costo
y
por su
durabilidad. .
27 Lavamanos
21
PARATOS SANITARIOS
Figura 115 Lavadero
Aunque hoy en da es muy comn encontrar aparatos comola lava
dora de ropa en vez del lavadero, no deja de ser relevante el uso de
los lavaderos debido al cuidado que se lespuede dar a las prendas.
Se construyen de fundicin esmaltada, loza vidriada, esteatita
y
piza
rra. Los dos ltimos materiales tienen el inconveniente de que entre
lasdistintas piezas hay juntas, donde se depositan grasa y polvo. Los
de loza son ms costosos
y
los de fundicin esmaltada resultan ser los
ms prcticos; tambin pueden fabricarse en gres aporcelanado, mr
mol, porcelana vitrificada, hormign armado, entre otros materiales.
Su forma es la de un recipiente rectangular que lleva en su parte su
perior un plano inclinado con estras, sobre el que sefrota y g olpea la
ropa al lavarla. Consta de una pozeta, destinada para el almacena
miento de agua; su alimentacin es de tipo para agua fra, luego el
agua que se va a almacenar esfra figura 1.15.
Antes se instalaban los lavaderos multifamiliares, pero en la actuali
dad cada vivienda posee su lavadero, el cual se encuentra localizado
generalmente en el patio de la casa, gracias a l a ventilacin que tiene
.esta zona.
1 2 6 Lavaderos
2/3de nquel, y de acero inoxidable al cromo-nquel. El recipiente se
hace de una sola pieza de chapa de metal y la parte trasera, los bordes
y los cubrejuntas se sueldan al recipiente con juntas invisibles.
El escurreplatos es, por regular, del mismo material del lavaplatos.
En la figura1.14se muestran lasdimensionespara su correctomontaje.
DISEOS HIDRULICOS SANITARIOS OE GAS EN EDIFICACIONES
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Piso terminado
PVC
aPVC
y
imensiones m in im s Plaata
Figura 1.18 Ducha. Dimensiones del montaje.
ACCPVC
Tu beria CPVC Yo 2
_
ia __
N
m
A.C
A F
Te e Y o 2
f Tub ti
I==AF
Tuber
Codo 11 , 12 1
Consisten en un pulverizador situado ms alto que la cabeza, que des-
carga una lluvia fina sobre el que la utiliza. Pueden montarse sobre la
baera o.sobre un receptculo o recipiente especial impermeable, dis-
puesto en el suelo con el objetode recoger elagua vertida y as poder
descargarla al sifn situado a nivel del piso, que habitualmente es de
forma cuadrada o rectangular. El sitio ocupado por la persona debe
estar rodeado de una cortina o de una divisin, por lo general en
acrlico,para impedir que el agua caiga fuera del recipiente mencio-
nado anteriormente.
29 Duchas
PARATOS SANITARIOS
Figura 1.17Tina.
o
Este aparato sanitario figura 1.17,destinado para el aseo de todo el
cuerpo, consiste en un recipiente de gran tamao y de acuerdo consu
ubicacin puede estar apoyado sobre unas patas, donde la tina est
ubicada por fuera del recipiente de la ducha, o puede estar empotra-
do dentro de ste. Suele llevar conectada una ducha de brazo flexible,
que es una adaptacin extra en la parte lateral de la tina. Las tinas
disponen de un grifo para agua friay otro para agua caliente si hay
ducha acoplada, se pueden colocar dos grifospara la baera y otros
dos para la ducha. Generalmente, se instalan slo dos grifos y un
transfusor para enviar el agua a
la
baera o hacia laducha. Otro dis-
positivo instalado frecuentemente es el hidromezclador, el cual per-
mite usar agua fra, caliente o bien una mezcla de ambas, consiguien-
do la temperatura deseada.
Se construyen en fundicin esmaltada o gres aporcelanado, por su
servicio poco severo y porque su tamao es demasiado grande para
prestarse afabricarlas de loza.Lasbaeras no empotradas, que se apo-
yan sobre patas o sobre un zcalo continuo de fundicin, no estn
unidas a las paredes nial suelo y dejan unos espacios de pared y suelo
difcilesde limpiar.Las empotradas se apoyan directamente en el sue-
lo, sin patas, y quedan adosadas a las paredes por detrs y por uno o
por ambos extremos.
28 Tinas
DISENOS HIDRULICOS SANITARIOS DE GAS EN EOlflCACIONES
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Figura 1.20 Bebedero. Dimensiones de montaje.
2 cm mn. 5cm mx
ared
terminada
40 cm mino
Aparatos sanitarios dispuestos en diversos lugares, tales como clubes
deportivos, universidades, parques, etc., y cuya funcin principal es
surtir de agua al usuario para que la ingiera directamente. Alusuario
de estos aparatos le basta con oprimir un botn, situado en la parte
superior del bebedero, para que instantneamente obtenga agua y as
pueda calmarsu sed. Tienen un suministro de agua fra, por lo que es
ms comn hallarlos en lugares donde el clima sea clido.
Deben cumplir lossiguientes requerimientos:
Teneruna presinregulada paragarantizarlapermanenciadel chorro.
Contar con una llave de cierre automtico que pueda accionarse
fcilmente.
Tenerprotegido el orificiode salidadel chorro para impedir elcon-
tacto directo con los labios.
La salida del chorro debe tener un ngulo de inclinacin aproxi-
mado de 45grados.
La lnea de alimentacin de la fuente, al igual que en todos los
aparatos sanitarios, debe poseer una cmara de aire para amorti-
guar elgolpe de ariete.
En lafigura 1.20se presentan recomendaciones sobrelasmedidas para
su correcta instalacin.
2 Bebederos
5
PARATOS SANITARIOS
Figura 1.19 Bidet
Estos aparatos sanitarios figura 1.19 se destinan para la higiene nti-
ma femenina y los ms sofisticadosvienen con ducha vaginal. La ali-
mentacin de agua se efecta por el interior del borde y tambin por
la ducha que tiene la cubeta enel fondo, en los modelos de lujo. Enlos
corrientes, la entrada de agua se realiza exclusivamente por el borde.
Tambinpueden llevar dos grifos uno para agua fra.yotro para agua
caliente y un transfusor, que permite dirigir el agua al reborde o a la
ducha vaginal.
Hoy en da es comn encontrarlos adaptados al tanque del inodoro,
en el otro extremo de la palanca de descarga, siendo sta una forma
econmica de obtener dos aparatos sanitarios en uno solo, instalado
en forma de manguera para mayor facilidad de manejo.
1 2 1
Bdets
Enlasduchas aisladasla griferaes idntica a la de las duchas conecta-
das con las tinas,o sea, un grifopara agua fra, otropara agua caliente
un mezclador.
Elextremo oregadera esuna piezaredonda que anteriormente era de
latn cromado o niquelado y hoy enda esde plstico,tiene aproxima-
damente 10cm de dimetro
est perforada con agujeros.
Se pueden instalar duchas en cabinas con revestimiento de mrmol,
azulejos, cemento o pizarra, en las paredes
y
el suelo.
En la figura 1.18se dan las dimensiones para su instalacin.
Dls.os H DRULlCOS SANITARIOS y DE GAS EN EDIFICACIONES
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2 3 Llave de jardn
En la parte final de un tra mo de tubera de la red de agua potable se
coloca un grifo que permite su conexin a una manguera o tubera
flexible; puede instalarse en el jardn o en el interior antejardn,
empotrada a la pared a unos 25 c m d el piso. Este aparato permite el
riego de las plantas del jardn
y
la limpieza del exterior de la casa, as
c omo de bicicletas,autos motos figura 1.22).
Su funcionamiento bsicoconsiste en el suministro de agua fraa tra-
v s de un serpentn, para garant izar el suministro continuo de agua
caliente cuando es demandada por un aparato sanitario.Por tal razn
no necesita acumular agua en ningn depsito, si no que el calenta-
miento del agua se realiza tan pronto como l a solicita el aparato sani-
tario, resultando un aparato muyeconmico
y
eficiente.
Figura 28 Detalle e la instalacin
y
delas conexiones deun calentador de gas
d pt dor
m cho
~ Bulbu
T
me tlica ~
Tu bo de dr enaje :
CPVC ~
p
O.talle
11
PARATOS SANITARIOS
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Materiales
accesorios
utilizados en la construccin
de instalaciones hidrulicas
sanitarias en redes inferiores
PTULO
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Est a t ub era es de hi erro y para evi tar su o xi daci n se somet e a u n
proceso de galvanizacin, el cual consiste en revestir el hierro, inte-
rior
exteriormente, con una capa de zincfundido.
Su montaje puede resultar engorroso debido a que sus extremosson
roscados
es necesarioque elaccesoriode empalme no permita fugas.
Algunos accesorios comunes en este material son codos de 90
45
muy poco o casi nunca utilizados), de reduccin, tees cruces, unio-
nes universales, reducciones macho de copa, tapones, adaptadores
macho hembra, etc.
Su principal desventaja en accesorios tuberas, como se mencio-
n, es su poca resistencia a la corrosin, ocasionando obstrucciones
al flujo, desde el punto de vista de su colocacin, elpeso tambin
llega a ser un factor importante.
2 H IERRO GALVAN IZADO
nterormente las redes de tuberas en edificaciones seconstruan
en hi er ro g al va ni zad o: e st o ha v eni do ca mbi an do, y a q ue es te
t.. ,j~i .~material a medida que pasa el tiempo va creando obstruccio-
n es d ebi do a s u p oc a r es is te nc ia a l a c or ros in , r ed uc ie ndo s u s ec ci n
efectiva dificultando as el paso del flujo.En su instalacinalgunas
veces resulta difcil garantizar que el sistema quede totalmente her-
mtico.
Hoy en da elmaterial ms utilizado, teniendo en cuenta subajocosto
y la facilidad en su instalacin, esel PVC cloruro de polivinlo) enlas
redes de tuberas de agua fra y elCPVC clorurode polivinilo clarado)
en las redes de tuberas de agua caliente. Iambin esfrecuente encon-
trar tuberas de cobre para agua caliente, gracias a su conductividad.
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Ver Anexo 01,
Ca t a lo g o Pa o c o
sistemasde tuberas
y
accesorios de presin
y
sanitaria..
Figura 2.1 Transicin de tuberas de PVCa tuberas de otros materiales.
T u bo A .C .
existente
_ Adaptador
PVCA.C.
v [O
ubo A.C.
existente
~
Unin A.C.
Registro
T~ ~~.~
L a c a : V
- .__ Tubera PVC
L l av e d e b r on ce
/ Adap lador hembra PVC
[U J
-.__ Tubera PVC
A d ap ta d or m a ch o P V C
..
La unin de tuberas PVCo CPVCse realiza con un accesoriode em
palme y soldadura lquida, tcnicaque facilitala instalacin y evita las
uniones roscadas. Enel casode un empalme detubera PVCcon otros
materiales, como un registro o una llave de hierro galvanizado, se
utilizan adaptadores macho o hembra, disponibles tambin de acuer
do con las necesidades. Estosaccesoriospermiten soldar el adaptador
a la tubera PVC y enroscar eldispositivo de control talcomo semues
tra en lafigura 2.1.
estas normas se hace una clasificacinsegn los dimetros y presio
nes nominales de trabajo para as asignar una nomenclatura. Una de
las empresas fabricantes de este tipo de tuberas y accesorioses Pavco
S.A.
Algunas tuberas Pavco para instalaciones de agua potable fra
disponibles en el mercado se identifican como RDE9,RDE 11,RDE
13.5,RDE21,RDE26, RDE32.5,RDE41, que corresponden a preso
riesde trabajo de 3,44,2,76,2,17,1,38,1,10,0,86Y0,69Mpa, respectiva
mente, a 23 C.Para agua caliente, tubera y accesoriosRDE 11,con
0,69Mpa de presin de trabajo a 82
o
LaRDE,relacin dimetro-espesor, muestra -como su nombre lo in
dica-la relacinentre el dimetro del tuboy el espesor de la pared del
mismo.
35ATERIALES y ACCESORiOS UTILIZADOS ENLA CONSTRUCCiN DE INST L C IONESHIDRULICAS...
Deun tiempo para ac ha sido elmaterial ms utilizado en las instala
ciones hidrulicas y sanitarias debido a sus facilidades de construc
cin, ventajas
y
propiedades en su uso
y
mantenimiento. Su empleo
se restringe a redes interiores en los diversos tipos de edificaciones
pero no cuando estas redes se encuentran a la intemperie, en cuyo
caso se hace necesario recubrir la tubera. Entre sus ventajas ms im
portantes se encuentran:
R es is te nc ia a l a c o r ro si n
Una de sus propiedades qumicas ms m-
portantes, ya sea interior o exteriora la tubera o accesorio, consis
te en resistir el ataque qumico de sustancias causantes de corro
sin, y en el casode tuberas sanitarias, resistirla accin de produc
tos qumicos usados para limpieza o para destapar caera. Algu
nos de los principales causantes de corrosin interna son los ci
dos, lcalis, sales, compuestos orgnicos como alcoholes e hidro
carburos alifticos,
y
de corrosin externa, como gases industria
les, humedad, agua salada, condiciones climticas o condiciones
de subsuelo. En el caso de tubera hidrulica, lquidos corrosivos
de los sistemas de desage.
R es is te nc ia a l a e le ct r lis is Graciasa esta propiedad se pueden utili
zar tuberas y accesorios PVCbajo tierra, sumergidos y en presen
cia o contacto con metales.
Pa r e d es l is a s Sereducen las prdidas de energa debidas a la fric
cin, dndole al material una vida t ms larga y eficiente.
Re s is t en c ia m e c n ic a Debido al material de fabricacin PVC,poli
cloruro de vinilo, y CPVC,policloruro de vinilo dorado), pueden
soportar presiones considerablemente altas.
P eso
Comparada conlas tuberasmetlicaso lasde asbesto-cemento,
la tubera PVC es mucho ms liviana y manejable, facilitando las
labores de instalacin y almacenamiento.
R ig idez Por su rigidez, no es necesario colocar muchos soportes
para evitar movimientos longitudinales en largas conexiones de
este tipo de tubera o accesorios.
Inodoro, insaboro y no txico.
No combustible.
A gua c alien te Seevitan las prdidas de calor al transportar el agua
caliente, dndole eficiencia al sistema CPVC).
Lafabricacinde la tubera deagua fra estregida por lanorma NTC-
382de 1970,
y
de losaccesoriospor la norma NTC-1339.La tubera de
agua caliente se fabrica de acuerdo conla norma ASTMD2846-82.En
PVC CPVC CLORURO DE POLIVINILO CLORURO DE
POLlVINILO CLORADO
DiSEOS HOf lUlIC OS S NIT R IOSy DE G S
EN
EOlf IC C ONlS
8/10/2019 Disenos Hidraulicos Sanitarios y de Gas en Edificaciones - Hector Alonso Rodriguez.pdf
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Figura 2 28 Partesde una vlvula decheque
escripcin
Cuerpo
2 Tapa
3 Pistn
4. Asiento
5. Junta
6 T om i ll o o b ir lo 7 t ue rc a
7 Placa de identificacin
Retencin
Los materiales ms utilizados en su fabricacin son el acero forjado,
bronce, hierro fundido y latn. Para los dimetros pequeos dime-
tro
1pulgada , se acostumbra usar el PVC Nominalmente se iden-
tfcan por eldimetro del tubo en elque se van a instalar.
En instalaciones hidrulicas de edificaciones, es comn hallar estas
vlvulas despus del medidor en la conexindomiciliaria, en el tan-
que dereserva para que ste entreautomticamente en serviciocuan-
do no hay alimentacin directa de la red municipal, en la tubera de
succin vlvula de retencin
y
en la tubera de descarga vlvula de
h k
o cheque del sistema de bombeo, que alimenta un equipo
hidroneumtico o un tanque elevado.
Parasu instalacin se debe tener en cuenta elsentido de la flecha que
seencuentra en elcuerpo de lavlvula, de tal manera que elflujo
la
flecha coincidan.
Figura 2 2A Vlvulas de chequeo retencin
37
ATERIALES y ACCESORIOS UTILIZADOS ENLA CONSTRUCCiN DE INSTALACIONES HIDRULICAS
2 4 Vlvulas de cheque o retencin
Este tipo de vlvula figura 2.2A se emplea para evitar el retorno del
agua por una tubera, es decir,sloel flujo es posible en un solosenti-
do. Estcompuesta por una clapeta fijaa un eje horizontal o vertical
figura2.2B quese abre alpaso del fluido
y
en casode que ste quiera
devolverse seproduce su cierrecontra un asiento,cerrando totalmente
la tubera.
Las principales vlvulas utilizadas en lasinstalaciones hidrulicas de
edificaciones son:
2 4 1Tipos de vlvulas
, Son accesorios empleados para controlar,proteger y aislar parte o la
totalidad de la red y los aparatos sanitarios o batera de aparatos sani-
tarios. Estosaccesoriosson dispositivosmecnicos quese pueden ope-
rar manual o automticamente.
4
VLVULAS
Esmuy comn su uso en instalaciones para agua calientedebido a la
mayor presencia de agentes oxidantes en el agua caliente y a sus pro-
piedades como buen conductor de calor.
Hoy en da es comn encontrarla en las instalaciones de agua caliente
para edificacionesen las cuales los tramos son muy largos y donde es
muy importante que el transporte de agua caliente se haga con la ma-
yoreficienciay conla menor prdida de temperatura posibles,comoen
el casode hospitales. Su costopuede resultar elevado.
Su uso ha venido disminuyendo debido a la aparicin del CPVC,que
resulta ms econmico.No se pueden desconocer sus grandes venta-
jas para instalarlo, como su suavidad doblado, al igual que subuena
resistencia a la corrosin.
3 COBRE
DISEOS HIORULICOS SANITARIOS y Oc GAS EN EDIFICACIONES
6
:::.~ .
8/10/2019 Disenos Hidraulicos Sanitarios y de Gas en Edificaciones - Hector Alonso Rodriguez.pdf
26/124
Lashay de dos tipos: las de resorte figuras2.4Ay2.4B,se utilizan en
las instalaciones hidrulicas, son sensibles a la presin dejan escapar
el fluido por un orificio,hasta cuando la red alcanza la presin fijada
para llegar de nuevo a la presin de seguridad. Las de tapn fusible
son comunes en equipos de refrigeracin y son sensibles a la tempe-
ratura. En stas el tapn es expulsado cuando el fluido alcanza la tem-
peratura lmite de calibracin.
Seusa principalmente en la salida de agua caliente de los calentado-
res elctricos.
2 4 3 Vlvula de seguridad
alivio
Estetipo de vlvula se acciona para dejarescapar un volumen deagua
con el cual es posible reducir los excesos de presin que se puedan
presentar en una instalacin hidrulica. Liberado el exceso de pre-
sin, se cierra de manera automtica.
Estas variaciones de presin pueden ocurrir por:
Encendido y apagado de los aparatos hidroneumtcos.
Presin en las redes del acueducto.
Uso simultneo de varios aparatos
Diferencia de niveles en edificaciones de gran altura.
Las vlvulas reguladoras de presin se operan automticamente, re-
gulando el caudal de salida para la presin preestablecida.
Su principio de funcionamiento se basa en un juego de fuerzas y de
palancas en que la alta presin a la entrada de la vlvula acta sobre
un disco y la baja presin de salida acta sobre otro disco de mayor
rea, los cuales estn conectados pormedio de una palanca; luego las
fuerzas sobre el disco de salida a travs de la palanca tratarn de ce-
rrar el disco en la entrada, lo que permitir calibrar vlvula median-
te un clculo adecuado de reas de los discos
de las longitudes de
los brazos de la palanca.
Existenvarios tipos de vlvulasreductoras
y
reguladoras, pero lasms
comunes son de mbolo, diafragma, resorte y de diafragma con con-
trapeso tubo balanceado.
39ATERIALES ACCESORIOS UTILIZADOS EN LA CONSTRUCCiN DE INSTALACIONES HIDRULICAS.
Figura 2.3 Partes de una vlvu a reductora de presin.
n
Resorte de
regulacin
_--- Volante
24 2 Vlvulas reductoras
reguladoras de presin
La diferencia entre estos dos tipos de vlvulas es que las primeras
figura 2.3 reducen a lasalida de las mismas la presin en un cierto
valor prdidas de energa producidas por la vlvula constante , mien-
tras que las segundas fijan el valor de la presin a la salida, indepen-
dientemente del valor dela presin a su entrada prdidas de energa
producidas por la vlvula variable.Obviamente la presin de entrada
debe ser siempre mayor que la de salida .
Estas vlvulas se instalan antes del medidor, en la acometida, cuando
lapresin de la red municipal es muy alta, y se calibran de tal manera
que se obtenga siempre la presin deseada a la salida. Sirven para
controlar las variaciones y el exceso de presin en el tramo aguas
abajo de la red en la cual est instalada, con el fin de prevenir daos
en sta y en los aparatos sanitarios que alimenta. Tambin es fre-
cuente instalar estos dispositivos en los pisos bajos de un edificio
alimentado con equipo hidroneumtico, debido a las altas presiones
en estos puntos.
DISEOS HIDRULICOS SANITARIOS D EGAS EN EDIFICACIONES
8/10/2019 Disenos Hidraulicos Sanitarios y de Gas en Edificaciones - Hector Alonso Rodriguez.pdf
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24 5 Vlvula de globo
Esta vlvula figura 2.6),usada para propsitos de regulacin de cau-
dales, est diseada para abrir
y
cerrar rpida
y
eficientemente. Se
puede operar por largos perodos con un mnimo de mantenimiento.
Figura 2.59 Dimensiones de una vlvula de paso.
e
15
49
95
36 4
~l
2
55
95
45
30
1
25 65 115
50
30
1Y o
32
57
25
r
76,5
2
Figura 2.SA Vlvulasde paso.
Est compuesta por el cuerpo figura 2.56), generalmente de latn,
una bola de latn con bao en cromo plateado endurecido perforada
con un orificio
un vstago de latn con manija de aluminio plastifi-
cada
y
barnizada; se puede cambiar l amanija por una mariposa para
efectuar el cierre y la apertura, pero esto es opcional.
Puede instalarse debajo del lavamanos, tanques de inodoros, calenta-
dores de agua, lavaderos, etc.
Conocida comercialmente como vlvula del tipo de paso recto o de
paso completo, es comn encontrarla en el rango de 1/2 hasta 2: de
dimetro.
41
ATERIALES
ACCESORIOS UTILIZADOS EN LAC ONSTRUCCiN DE INSTAlJ\CiONES HIDRUllCAS ...
2 4 4 Vlvula depaso
Esta vlvula figura 2..5A)se recomienda para todas aquellas aplica-
ciones en las cuales se requieren una prdida de carga mnima
un
corte rpido del flujo. Su uso es adecuado en instalaciones hidruli-
cas, neumticas y de calentamiento, para manejo y control del agua,
vapor
otros fluidos.
Figura 2.4B Partes deunavlvula de seguridad o alivio.
Resorle
Figura 2.4A Vlvu la de seguridad o alivio.
Dls::os
HIDRULICOS SANITARIOS
y
O GAS EN EDIFICACIONES
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Sufuncin es contabilizar el volumen de agua consumido en un pe
rodo de tiempo, es decir, el t iempo transcurrido entre dos lecturas.
Se pueden instalar dentro o fuera de la edificacin; hoy en da es co
mn encontrarlos fuera de la edificacin, en los andenes o en los co
rredores ll o de la entrada principal de cada apartamento u ofici
na, o en un sitio accesible y fcilde apreciar en los stanos, para el
caso de centros comercialeso grandes edificaciones.
El agua que les llega es suministrada por la red municipal a travs de .
la conexin domiciliaria. Sufuncionamiento y mantenimiento son res
ponsabilidad de la empresa encargada. Por ejemplo, si llega~~a ~~u
rrir un dao despus del medidor, en la red interna de la edificacin,
es responsabilidad del dueo y no de la empresa encargada.
Por lo regular estn ubicados dentro de una cajapequea de concreto
ometlica para su proteccin, con ciertas dimensiones para su coloca-
5
M I OR S
Estas vlvulas pueden instalarse en cualquier posicin, horizontal o
vertical, en direccin ascendente o descendente.
FIgura 2 7 Vlvulade compuerta
43
ATERIALES ACCESORIOS UTILlZAOOS EN lA CONSTRUCCiN OE INSTALACIONES HIDRULICAS
24 6 Vlvula de compuerta
Estavlvula figura 2.7),usada por lo generalen la posicin totalmen
te abierta o totalmente cerrada, permite el flujo lleno sin restricciones,
con mnimas prdidas de energa; adems, no permite fugas o esca
pes cuando est totalmente cerrada.
Comnmente se llaman registros
comercialmente se encuentran en
dimetros desde 4 hasta 4
Figura 2 6 Vlvula de globo
Comercialmente se les encuentra convenientes para transportar agua,
vapor, petrleo, aire
y
gases.
Sus dametros dependen del dimetro del tubo en el que se van a
instalar. Losdimetros en que se pueden encontrar estas vlvulas van
desde 1/4de pulgada hasta 4 pulgadas
sus dimensiones varan, de
pendiendo de la referenciay de sus fabricantes; su peso oscila entre
0,2y 15kg, dependiendo del tipo y del fabricante.
Lasvlvulas de globo estn disponibles comercialmente con discos de
metal y discos renovables no metlicos.
Los discos de metal se ajustan mejor para las altas temperaturas; los
discos no metlicos, en su composicin, tienen la ventaja de ser de un
material mssuave,
y
de este modo puedan compensar cualquier des
igualdad ensu asiento, que puede originarse a travs del desgaste o
dao.
DISENOS HIOAUlICOS SANITARIOS DE GAS EN EOIFICACIONES
42
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Su funcionamiento consiste en que el agua, al entrar a la cmara de
medida, desplaza un gran disco provisto de un vstago cada vez que
se llena un volumen unitario previamente determinado; al igual que
en los anteriores, por medio de un mecanismo de relojera de preci-
sin registrar el nmero de veces que pase el volumen unitario para
Figura 2.11 Medidor de volumen catlogo Coltavira medidores).
5 Medidores de volumen
Figura 2.10 Contador de agua de chorr o mltiple catlogo Coltavira medidores).
25 4
7 2
7 2
15 2
3 5
3 5
Calibre mm):
Caudal mximo m
/h):
Caudal mnimo m /h):
Datos de acuerdo con Coltavira:
47
ATERIALES ACCESORIOS UTILIZADOS EN LA CONSTR UC CiN D E INSTALACIONES H,DRULICAS...
Su cuerpo est fabricado en fundicin de latn, tambin segn la nor-
ma DIN 1709;cmara de inyeccin fabricada en material plstico tc-
nico, transmisin magntica y relojera de precisin, totalizador seco
cerrado al vaco con lectura mixta por agujas tambores numerados,
tapa opaca antichoque. regulacin exterior por tornillo, y puede lle-
var acoplada una vlvula antirretorno enla boquilla de salida. Para su
instalacin se recomienda colocar el plano de la esfera en posicin
horizontal
y
orientada hada arriba.
Las normas para su uso y mantenimiento son dadas por el fabricante
Coltavira
y
se recomienda la revisin peridica de los contadores.
r c teristics
25 2 Contadores de agua de chorro mltiple
Su principio de funcionamiento est basado enlapenetracin del agua
a la cmara de medida a travs de sus mltiples orificios,producin-
dose el movimiento de la turbina por empuje de los chorros; este
movimiento se transmite mediante un tren de imanes al totalizador
en el cual se realiza la lectura. Las aplicaciones ms habituales son el
control del consumo divisionario de agua en calibres 15 20 mm, as
or o el consumo general en viviendas multifamiliares y bloques de
apartamentos en calibres de 25,30Y40 mm.
Figura 2.9 Contado r para agua chorro nico mecnico
catlogo Coltavira medidores).
DISEOS H ID RULICOS, SANITARIOS
DE GAS EN EOIFICACIONES
6
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Hidrulica de los sistemas
a
presin superficie libre en
el diseo de las instalaciones
hidrulicas y sanitarias
3
PTULO
Los contadores combinados estn formados por la unin de los de
volumen y los de velocidad. Tienen las ventajas de los anteriores.
Nota: En el captulo 3 se presentan en detalle las ecuaciones para eva
luar las prdidas de energa en los medidores de volumen y veloci
dad, de acuerdo con el dimetro de la tubera
y
el caudal de diseo
del sistema.
53 Medidores combinados
La diferencia entre uno y otro sistemas .est en la mayor precisin de
los de volumen respecto a los de velocidad yen contrapartida, una
mayor resistencia mecnica de los de velocidad sobre los de volumen.
Datos tcnicos:
Tamao: 15 mm-l/2 15 mmlf2 20 mm-3/4 25 mm-t
Caudal mximo m
/tl:
5
7
Prdida de carga bar : 1
Presin d e trabajo bar : 10
10 10 10
Consta de un cuerpo de diseo cnico, un totalizador mecnico tipo
contador ubicado en la ventana del cuerpo, y en la direccin del flujo
un pistn ranurado que, junto con las paredes estacionarias, crea un
pequeo flujo, el cual hace que las partculas en suspensin salgan y
reduzcan el riesgo de que se pare el medidor por taponamiento; una
cmara de medicin, una vlvula antrretorno cuerpo sellado del ani
llo
y
un filtro para detener partculas en suspensin
y
prevenir daos
a la cmara de trabajo y al pistn.
r c terstics
as realizar la lectura de unidades de volumen. Son los ms emplea
dos en instalaciones corrientes.
ise os HI DR U lIC O S S NIT R IO S y O ~ G S E N E D I FI C C IO NE S
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Tal
corn o
se presenta en la figura 3.1del planteamiento de la ecuacin
de energa, se tiene que:
P
P 2
_ V- _ 2. z
Z 1
+ - +
l -- - Z 2
+ -
r (1. 2 -- ordidas ,
2g Y 2g
r
Donde:
ETl energa total disponible en el punto inicial.
u = energa total disponible en el punto final,
Eordid.,
=
sumatoria de las prdidas de energa producidas por frie
cn y
localzadas entre los puntos inicial
y
final del planteamiento de
la ecuacin de energa.
Donde z es la altura de la partcula medida con respecto a un nivelde
referencia arbitrario, lfll2g se denomina su altura de velocidad
y
P/y
es el valor de la presin.
Del planteamiento de la ecuacin de energa para un tubo de corrien
te de fluido real incompresible que se mueve entre dos puntos de un
sistema se obtiene, teniendo en cuenta que se desarrollan prdidas de
energa, que:
v
l
Z - -
cte
2g y
Esta ecuacin est expresada en unidades de longitud (m).
Por otra parte, de acuerdo con la ecuacin de Bernoulli se establece
que esta energa total en un punto es constante para un flujo perma
nente, es decir:
En hidrulica, la energa total de un fluido incompresible en movi
miento puede representarse por la suma de las energas potencial,
cintica
y
de presin,
y
se puede expresar de acuerdo con la siguiente
ecuacin:
3.2.1 Ecuacin de energa
3.2 HIDRULICA BSICA DE LOS SISTEMAS A PRESiN TIL EN EL
DISEO DE LAS INSTALACIONESHIDRULICAS y SANITARIAS
53IDRULICA DE l OS SISTEMAS A PRESiN ( A SUPERFiCiE LIBRE ..
Propiedad
Smbolo
Agua Aire
Densidad (Kg/m3
p 999,1 2,39
Peso especfico (N/m)
9798,0 23,44
Viscosidad absoluta (N5/m2)
l
1,14E-03 2,00E05
Viscosidad cinemtica (m /s)
v
1,14E-06 1,50E-05
1.Para el agua a 5 C.
Tabla 3.1
Propiedades de los fluidos utilizados en.instalaciones hidrulicas y sanitarias
a 15C (agua y aire)
3.1.2.6 Viscosidad cinemtica (v)
Es la viscosidad absoluta dividida entre la densidad, con el fin de ob
tener unidades de longitud al cuadrado sobre tiempo.
fI2 ] o [~]
e LT
Es una propiedad del fluido
y
expresa la resistencia al corte ofrecida
por el fluido cuando se mueve. Las unidades de la viscosidad absolu
ta son de fuerza por tiempo sobre longitud al cuadrado o de masa
sobre longitud por tiempo.
3.1.2.5 Viscosidad absoluta Il
[ ~ J
Es una fuerza por unidad de rea.
3.1.2.4 Presin P
Relacinexistente entre el peso de un fluido y el peso de un volumen
igual de agua. Es un parmetro adimensonal,
3.1.2.3 Densidad relativa 5
DISEOS HIDRULICOS, SANITARIOS y D EGAS ENEOIFICACIONES
52
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h :: 0,1622 (NR
-0,189) .
: V
2
f D g
L V
2
hf=f__
D 2g
La
expresin anterior tiene la ventaja de que se puede incorporar a la
ecuacin de Darcy-Weisbach y permite obtener una expresin directa
para el clculo de las prdidas de energa debidas a la friccin. Corno
se trata de instalaciones hidrulicas
se
puede tornar
v =
1,141E-06 m
corno valor de la viscosidad cinemtica para una temperatura media
de
15 C ,
con lo cual:
vlido en el rango de
4. 000
Re
10 7,
expresin que puede usarse, tal
como se mencion previamente, en el caso de una tubera lisa corno la
de PVc.
f
= 0,162 2
(NR
-0.189 )
La ecuacin anterior sigue teniendo el problema de no dar una solu
cin directa para el valor de
Sin embargo, el autor ha realizado un
ajuste y ha obtenido una ecuacin explcita (frmula Rodrguez Daz)
mediante un ajuste a una ecuacin potencial
R = = 0 ,99 7) ,
quedando
expresado el coeficiente de friccin de
la
siguiente manera:
1 ( 2,51
J
=21g
J Re Jf
Para propsitos de diseo de instalaciones hidrulicas en edificacio
nes es prcticamente imposible utilizar flujos laminares (NR
4.000 ),
que son los que se trabajan en este
tipo
de diseos hidrulicos. Esta ecuacin tiene el inconveniente de que
para calcular
es necesario desarrollar un pequeo proceso iterativo,
el ~ual no pre~enta ninguna dificultad teniendo en cuenta la disponi
bilidad y facilidad de los equipos de clculo para este tipo de trabajo.
En el anexo 2 se presenta el diagrama de Moody, con el cual es posible
calcular el valor de
1
E
2,51 )
J = = 2 .Iog 3 71D +
Re .
.J I
~?rminos prcticos, para el clculo de
se utiliza ampliamente la
frmula de Colebrook-White:
Tipo de
TIpode
Frmula
Autor
tubera flujo
Tubos lisos
f = 64
o rugosos
Zona laminar Polseuille
Re
Tubos lisos, Zona de transicin
_ _ = LOG Y o ~ ~
o rugosos o turbulenta
37 1 . Re
ColebrookWhite
Tubos lisos Zona de transicin
PVC o turbulenta
f =O 1 6 22 N R < l lS 9
Rodrguez Oiaz
Tabla 3.2
Frmulas para calcular el coeficiente de friccin
El coeficiente de rozamiento es variable y depende de la zeomettfa
de la tubera, el nmero de Reynolds y la rugosidad absoluta de la
misma. Existen muchas frmulas para el clculo de este factor, algu
nas de las cuales son:
Donde:
son las prdidas por friccin (m),
es el coeficiente de friccin del
tramo (adimensional), L es la longitud del tramo (m), D el dimetro
efectivo de la tubera (m), la velocidad media (m/s)
y
la aceleracin
de la gravedad 9 ,80 6 m/s ).
OISENOS HIDRULICOS, SANITARIOS
y
DE GAS EN EDIFICACIONES
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Donde:
Qd= caudal de diseo lis).
Qn= caudal nominal lis).
=
m ea
J
prdida de carga m.c.a.).
donde
h in
es laprdida de carga en
m.e,
a.,
Q
es caudal en
l.p.m,
y Des
el dimetro nominal en pulgadas. Para mayor precisin se recomien
da emplear lasgrficas suministradas por los fabricantes.
Otra manera simple de calcular la prdida de carga en los medidores
es en funcin de la relacin entre el caudal nominal, el cual se define
como el caudal en flujo uniforme con una mxima prdida de carga
de 10m.c.a., y el caudal de diseo. La prdida de energa queda ex
presada de la siguiente manera:
Para el caso de los medidores de disco se puede utilizar la siguiente
expresin/ tomada de la informacin general suministrada por los fa
bricantes:
. V2
h K
2g
3.2.2.2. 1
Prdida de carga en medidores
La prdida de carga en un medidor depende del tpo de medidor
-volumtrico de disco) o de velocidad-, razn por la cual los fabri
cantes de estos aparatos deben suministrar los catlogos pertinentes
contal informacin. La prdida en el medidor se considera una prdi
da localizada
y
como tal, puede expresarse de la siguiente manera:
59
IDRUI.ICA DE LOS SISTEMAS A PRESiN y A SUPERFICie LiaRE ...
3
rdids loc les
por ccesorios
Es la prdida de e:,erg~/,diferentede laprdida por friccin, produci
da en una pe~uena regin cercana al sitiodonde se presenta cambio
en la geometra del conducto o cambio en la direccin del flujo,quese
trad~ce en u~a alteracin de las condiciones de flujo. Las prdidas
localizadas mas comunes en el diseo de instalaciones son:
Prdidas por ampliacin de seccin.
o Prdidas por cambio de direccin.
Prdidas por reduccin de seccin.
Prdidas por entrada o por salida.
Prdidas por vlvulas o sistemas de control.
Prdidas por bifurcacin.
Prdidas por dispositivos de control de flujo medidor).
Estasprdidas de energa en general se expresan como un coeficiente
multiplicado por la altura de velocidad. En la tabla 3.3Ase presentan
valores caractersticospara estos coeficientes de prdida.
h V1,81 y019
S f =:
_ _ _ _
0,0083~
L D1,19
V
I,8
1 6 27 /75 S f D
1,19
V 58 6 S f 0,552 . DO,657
Donde:
V velocidad media del flujo
mis .
v :::::viscosidad cinemtica del fluido segn su temperatura m
2
/s .
D dimetro de la tubera m).
g aceleracin de la gravedad ee
98 6
mls
La frmula Rodrguez Daz puede transformarse y utilizarse de dife
rentes maneras/ segn la variable que se desee calcular.
Si h l pendiente de la lnea de energa, se obtiene que:
V
I,811 VO,189
h = 0/0811 .L frmula Rodrguez Daz
118 9g
DISEOS HIORUUCOS SANITARIOS y DE GAS EN EDIACACIONES
8
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Medidores de volumen disco
Para el casode este tipo de medidores, los ajustes realizados por el
autor permiten plantear la siguiente expresin para calcular la prdi-
da de energa localizada:
Donde:
V velocidad (mis),
D
=
dimetro del medidor (pulg).
hm prdidas de carga (m.c.a.).
En la figura 3.2 se presenta la solucin grfica de la ecuacin.
056 6
V1.8357
hm DO 1394
Donde:
hm = prdidas de carga (m.c.a.).
Q caudal (lps),
D
=
dimetro de la tubera de alimentacin (pulg).
La prdida de energa expresada en trminos de la velocidad es:
Medidores de velocidad
Para las prdidas de carga en los medidores de velocidad el autor ob-
tuvo la siguiente expresin, en funcin del dimetro
y
del caudal del
sistema:
encontrar ecuaciones de prdidas de carga en medidores de volumen
y
de velocidad, en funcin del dimetro
y
el caudal de diseo del sis-
tema. Los resultados obtenidos son los que se muestran en la figura
3.2A.
61
IDRULICA OE L OS SISTEMAS A PRESiN y A SUPERFICIE L IBRE ...
Igualmente, las prdidas de energa son funcin del dimetro que ali-
menta almeclidor
y
se recomienda que stas no superen los 10m.c.a.,
en cuyo caso es necesario seleccionar el medidor con un dimetro
mayor.
La recopilacin de diferentes cartas que evalan prdidas de energa
en medidores permiti autor realizar una correlacin mltiple para
Dimetro Caudal mximo
Caudal mximo
entrada recomendable recomendable
mm
m /h
Ips
15 3 0,833331
20
5 1,388885
30 10
2,77777
40 20 5,55554
50 30 8,33331
Si se desea calcular con ms precisin las prdidas de energa en
P edidores de velocidad o de volumen, de acuerdo con la informacin
de los fabricantes, esnecesario tener en cuenta que los caudales mxi-
mos que pueden medir los contadores dependen del dimetro de la
tubera de alimentacin del mismo, Como regla general, se recomien-
dan los siguientes valores:
Figura 3.2 Prdida de carga de unmedidor,
1 1 1 1
Caudal de diseo (1 /5)
--O=Z
--0=3
::;
0=1
i
_. _ . o =
y
---0=
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Donde LYD son constantes para una tubera y f es adimensional, las
prdidas sern iguales a una constante por el producto de la altura
de velocidad v 2 g K esun coeficiente propio de cada accesorio, como
ya se haba mencionado, y es adimensional.
L
v
hf=-
D 2g
Como ya se ha mencionado, la prdida de carga a lo largo de una
tubera se puede determinar por la frmula de Darcy-Weisbach:
Consiste en expresar las prdidas locales en funcin de una longitud
de tubo equivalente (L e) de igual dimetro para cadauno de los acce
sorios del sistema,es decir, se busca que se produzca la misma prdi
da entre el accesorio en cuestin
y
el tramo recto de cierta longitud
y
del mismo dimetro.
3 3
ongitud equiv lente
Donde:
V velocidad mis).
D = = dimetro del medidor pulg).
hon = prdidas de carga m.c.a.).
h = = 0,5318 Vl,9959
m
DO,254
Donde:
Q
caudal lps).
D dimetro del medidor pulg).
hm prdidas de carga m.c.a.).
HIDRULICA DE LOS Sisre:MAS A PRESiNy A SUPERFICiE LiaRe.
A
c:
III
o
C
o
~
ij
C
1
J u
7
; E
.
DO
DO
. .
. .
.. .
Figura 3.2A Prdidas de energa en medidores. Resultadosobtenidos.
Prdidas de carga en metros m.e.a.
1 - - : - - . .. . , 1
n m i 1 t r - - - . . . . . ~
,
e,7
. . . . . . . .~
; ; . : . . . . . . .
~ M
. . . . . .
c;
III
E
::l
O
:>
n
~
. . .
. . . . .
~
~ . J ~
. . . . r - - . . .
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3.3.1 Ecuacin de energa
A diferencia del flujo en conductos a presin, la ecuacin de energa
para una seccin determinada de un canal est representada por la
suma de las alturas de elevacin del fondo del canal con respecto a un
nivel de referencia z, de velocidad
1f 2 2 g
y la profundidad de lalmina
de agua en dicha seccin del canal esdecir:
Su principal caracterstica es que la superficie libre debe estar someti
da a la presin atmosfrica de manera directa.
Se pueden encontrar diversos tipos de canales abiertos, tales como
trapezoidal, circular,rectangular, triangular, etc. Para el caso del dise
o de las instalaciones hidrulicas y sanitarias, se utilizarn los de tipo
circular
y
rectangular.
HIDRULICA BSICA DE LOS SISTEMAS
SUPERFICIE
LIBRE
TIL EN EL DISEO DE LAS iNSTALACIONESHIDRULICAS
Y
SANITARIAS
Lo que quiere decir que L e es directamente proporcional a
y
a D, e
inversamente proporcional al coeficiente de rozamiento f
Esfundamental tomar en cuenta estas prdidas en tramos de tuberas
cortos y en especial cuando se tienen accesorios;en nuestro caso, para
las instalaciones hidrulicas en edificaciones, son muy importantes.
En el anexo 3 se dan los valores correspondientes a longitudes equi
valentes, dependiendo del accesorio. Esta tabla sirve para hallar la
prdida de cada accesorio codos, tees, vlvulas,etc. , sin necesidad
de aplicar Kv 2g obteniendo este valor en metros de longitud equi-
valente.
D
Le -
f
Las prdidas locales se pueden expresar en funcin de una longitud
rectilnea de tubera. Al despejar L e se obtiene:
hf f Le v K v
D 2g 2g
65
HIDRULICA DE lOS SISTEMAS' PRESiN
y
A SUPERFICIE LIBRE .
Tablas 3.38.1 Y 3 .38.2
Contraccin brusca
Ensanchamiento gradual ;araun nsulo de:
dl/d2
4 10
15 20
30 50
60
1,2
0,08
0,02 0,04
0,09 0,16
0,25 0,35
0,37
1,4 0,17 0,03
0.06
0,12
0,23 0,36 0,50 0,53
1,6 0.26 0,03 0,07 0,14 0,26 0,42 0,57 0,61
1,8 0,34 0,04 0,07 0,15 0,28
0,44
0,61 0,65
2,0 0,37 0,04 0,07
0,16 0,29 0,46 0,63 0,68
2,5 0,41 0,04 0,08 0,16
0,30 0,48 0,65 0,70
3,0 0,43 0,04 0,08 0,16 0,31 0,48 0,66 0,71
4,0 0,45 0.04 0,08 0,16 0,31 0,49 0,67
0,72
5,0
0,46
0,04 0,08
0,16
0,31
0,50 0,67
0,72
~
~
'de compuerta (abierta) aprox. 0,25
'de cierre rpido K aprox,
7,7
'de check aprox. - 2,5
9. VLVULAS
~
L.J
1,5
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3 3 2 3 Flujo gradualmente variado
Esun flujo permanente en donde la profundidad de la lmina de agua
vara de manera gradual a lo largo de la longi tud del canal, En el flujo
permanente, para cada seccin, las caractersticas hidrulicas del flujo
permanecen c
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