TRABJAO DE INSTALACIONES HIDRULICAS
FRANCY CONTRERAS RODRIGUEZCOD: 1120571824ERIKA FERNANDA FUENTES
VASQUEZCOD: 1006567622JUAN CAMILO GOMEZ NEIRACOD: 1121842648ROMARIO
ZABALETA LOPEZCOD: 1121335081
UNIVERSIDAD DE PAMPLONAFACULTAD DE INGENIERIAS Y
ARQUITECTURAPROGRAMA DE INGENIERIA CIVILPAMPLONA, NORTE DE
SANTANDER2014TRABJAO DE INSTALACIONES HIDRULICAS
UNIVERSIDAD DE PAMPLONAFACULTAD DE INGENIERIAS Y
ARQUITECTURAPROGRAMA DE INGENIERIA CIVILPAMPLONA, NORTE DE
SANTANDER2014INTRODUCCION
El sistema de desage de las aguas servidas o aguas servidas o
aguas sanitarias consiste en todo el conjunto de conductos y
accesorios disponibles para la evacuacin de las aguas servidas de
una edificacin, es decir, todas aquellas aguas a las cuales lya se
le s ha dado un uso y son expulsadas o evacuadas de los aparatos
sanitarios a los diferentes puntos de la red de aguas servidas o
aguas sanitarias.El desage de una edificacin consiste en todo el
conjunto de tubera, canales, accesorios y dems estructuras
dispuestas de tal manera que evacuen las aguas servidas, y las
aguas lluvias circulantes por una edificacin, cuyo destino final
sern las redes de alcantarillado del lugar, red de aguas sanitarias
y red de aguas lluvias.Las instalaciones de evacuacin o desage
tienen como principal misin recoger las aguas sucias de los sitios
donde se originan y conducirlas fuera de la construccin para
verterlas en el colector dispuesto por el acueducto.
OBJETIVOS
Este trabajo de consulta e investigacin se realiza con el
objetivo de:
Ganar conocimiento acerca del manejo que se le debe dar a las
instalaciones hidrulicas y sanitarias en la construccin de
cualquier obra civil.
Identificar los componentes principales de las instalaciones
hidrulicas, como los de los desages, Sistema Pluvial, Tubera de
drenaje, entre otras.
1. DESAGE
1.1 CONCEPTOEl desage de una edificacin consiste en todo el
conjunto de tuberas, canales, accesorios y dems estructuras
dispuestas de tal manera que evacuen las aguas servidas y las aguas
lluvias, hacia el sistema de alcantarillado del lugar.Undesage est
diseado para drenar el exceso delluvia yaguasuperficial desde
calles pavimentadas, playas de estacionamiento, aceras y azoteas.
Los desages varan en diseo desde pequeos pozos secos residenciales
a grandes sistemas municipales. Ellos son alimentados por las
cunetas que hay en la mayora de las autopistas, carreteras y otros
caminos muy transitados, como as tambin en poblaciones de reas que
experimentan lluvias fuertes, inundacionesy poblacionescosterasque
experimentantormentasfrecuentes. Muchos sistemas de drenaje para
tormentas estn diseados para drenar el agua de tormenta, sin
tratar, hacia ros o corrientes de agua.
1.2 CLASIFICACINLos sistemas de desage se pueden clasificar en
diferentes tipos, de acuerdo con el tipo u origen del agua que
circulen asi: Sanitario: Es aquel que recibe la descarga de todos
los aparatos sanitarios dispuestos en una edificacin. A la red que
transporta este tipo de desages se le conoce como red de aguas
servidas o red de aguas sanitarias.
Pluvial: Es aquel que recibe el flujo proveniente de la
escorrenta superficial producida por la lluvia.
El sistema de desages pluviales es un aspecto diseable y que
como tal debe estar desde las primeras ideas, si bien en algunos
casos ser ms condicionante que en otros, tanto los faldones de los
techos inclinados como los planos y los patios requieren una
solucin para la evacuacin del agua.Una vez construido el edificio,
todas las alternativas de reparacin sern mucho ms complicadas
tcnica y econmicamente, mientras que si realizan en el momento
oportuno sern ms simples y econmicas.
El destino del desage pluvial se da de la siguiente forma.
En patios bajos y en subsuelos: Se colocar desage pluvial
(distinto a la cloaca o a la calzada), interponiendo pileta de piso
de 0,060m con desborde.
En patios altos, terrazas y techos: Se deber colocar
obligatoriamente desage a calzada.
En viviendas unifamiliares: Se admite cao de lluvia comn
circular o rectangular a la vista sin embutir hasta 8 m de altura
con conformidad inserta en los planos.
Combinado: Es aquel que combina el sistema de desage sanitario y
pluvial. Totalmente prohibido hoy por las normas sanitarias.
Industrial: Es aquel que transporta aguas que se originan de los
desechos d procesos industriales o manufactureros; estas aguas
deben tener un proceso de pretratamiento antes de vertirlas al
alcantarillado del lugar, con el fin de evitar la contaminacin de
la fuente.
En el caso de las instalaciones sanitarias para edificaciones
del tipo habitables o viviendas se dostinguirn los tipos de desages
sanitario y pluvial, aunque e general para el transporte de aguas
servidas existan otros tipos, tales como el combinado y el
idustrial mencionados anteriormente, dependiendo del tipo de
edificacin, razn por la cual nos enfocaremos en los dos
primeros.Los artefactos secundarios estn destinados a la evacuacin
de los afluentes provenientes de las aguas de lavado o de higiene
personal, estas son las llamadas aguas blancas o limpias. Estos
elementos deben desaguar al sistema primario, mediante interposicin
de cierre hidrulico o sifn.
2. FLUJO DE TUBERIAS
2.1 CONCEPTOLos flujos en tuberas son los flujos que quedan
completamente limitados por superficies slidas. Ej.: flujo interno
en tuberas y en ductos. Considerando unflujo incompresible a travs
de un tubo de seccin transversal circular, el flujo es uniforme a
la entrada del tubo y su velocidad es igual a U0. En las paredes la
velocidad vale cero debido al rozamiento y se desarrolla una capa
lmite sobre las paredes del tubo.
2.2 TAPONES DE INSPECCIN
Para facilitar las labores de inspeccin y mantenimiento de las
tuberas horizontales y verticales, el sistema debe proveerse de
tapones de inspeccin; y su instalacin debe realizarse en reas
comunes que no interfieran con la individualidad de las unidades de
vivienda o espacios privados de las mismas.
En general, los tapones deben ser instalados en los siguientes
puntos:1. Cambios de direccin mayores de 452. En la base de las
bajantes3. En tuberas de dimetro menor o igual a 4 ( Uno cada 15m
)4. En tuberas de dimetro mayor a 4 ( Uno cada 30m )
Los tapones de inspeccin, ademas de prever el acceso de tuberas
horizontales y verticales, tienen funciones de inspeccin y
mantenimiento debido a que impiden la colocacin de mas tuberas; su
colocacin debe hacerse en areas comunes, para que no interfieran en
el funcionamiento de las dependencias de la edificacin.El dimetro
del tapn de inspeccin puede ser de la misma dimensin de la tuberia
cuando sta es menor a igual a 4, en tuberas de mayor dimetro, el
tapn puede ser de 4.Se considera indispensable la colocacin de un
tapn: Cuando los cambios de direccin son mayores de 45
En longitudes mximas de 15 m, en tuberas de 4 o menos de 30 cm,
en tuberas mayores.
En la base de todas las tuberas.
Figura. Recomendaciones sobre instalacin de diferentes tapones
de inspeccin
2.3 DRENES DE PISOGeneralmente se colocan en lugares donde se
encuentren aparatos que produzcan goteo, es decir, cuarto de bombas
y equipos de aire acondicionado; tambin se instalan para el lavado
de pisos, y en las zonas de lavandera por medio de sifones
conectados a la red de desage. Cada vez su utilizacin es menos
frecuente debido a que por falta de uso se rompe el sello hidrulico
y aparecen los malos olores.
2.4 TRAMPAS DE ACITESon interceptoras del aceite que
eventualmente puede transportar el sistema y son necesarias en
lugares donde el agua servida tenga componentes de aceite,
gasolina, queroseno, parafina y cualquier otro lquido voltil que
pueda crear riesgo de fuego o explosin.
2.5 TRAMPAS DE GRASASEn el lavado o procesamiento de alimentos
constantemente se estn produciendo grasas, las cuales salen a flote
en los drenajes de los vertederos comerciales; es obligatorio
ubicar una trampa para las grasas, con el fin de que stas no
lleguen o no terminen en la tubera que conduce hacia la red del
alcantarillado municipal.Existen diferentes procedimientos
recomendados por los autores para su diseo.
3. HIDRULICA DE DESAGES
3.1 CONCEPTOEn el sistema de desage de las aguas servidas su
transporte debe efectuarse mediante flujo a superficie libre, a
travs de conductos cerrados, cuya seccin sea circular, y
satisfaciendo las condiciones de descarga (caudal y velocidad) de
todos los aparatos sanitarios de una edificacin.Es necesario que la
conduccin del agua se haga con una presin igual a la presin
atmosfrica y por las caractersticas de la red, a travs de canales
de seccin circular y para el diseo, suponiendo condiciones
uniformes de flujo.Para conformar este sistema de evacuacin, las
aguas servidas son transportadas por tramos de tuberas con
posiciones muy diferentes, esto es, ramales horizontales y tramos
verticales o bajantes.
3.2 FUERZA TRACTIVALafuerza tractiva,fuerza de corteofuerza de
arrastre, es la fuerza que produce un flujo de agua ya sea en
uncanalo en unatubera, en el fondo del canal o en la generatriz
inferior de un tubo.
Esta fuerza tentar a arrastrar materiales que se encuentren
eventualmente depositados en el fondo. El valor medio de la fuerza
tractiva por unidad de rea mojada, tambin llamadafuerza tractiva
unitaria,10es igual a:
T0=wRS
donde:w= peso del aguaR= radio hidrulicoS= pendiente del
canal
4. FLUJO DE BAJANTES
4.1 COMPORTAMIENTO DEL FLUJO DE BAJANTEEl flujo de bajantes se
da en toda tuberia orientada verticalmente para recibir la descarga
de los aparatos localizados en los pisos superiores.Para caudales
pequeos el agua desciende adhirindose a las paredes 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 el pistn lo rompe
y se forma un anillo alrededor de la tubera con un cilindro de aire
en el centro.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 a la fuerza de gravedad. De este
punto hacia abajo suponiendo que no hay mas descargas, la velocidad
de la masa de agua prcticamente no cambia. A esta velocidad se
denomina velocidad terminal y a la distancia que se produce se le
llama longitud terminal.
Para la velocidad terminal se tiene la expresin:
Para la longitud terminal se tiene la expresin:
No es necesario limitar las alturas de las bajantes en los
edificios altos puesto que no existira velocidades excesivas y un
deterioro en los diferentes accesorios.
La siguiente figura indica el comportamiento del flujo al
descargar por una bajante.
4.2 CAPACIDAD DEL FLUJO DE BAJANTEDado que el flujo en la
bajante es en forma de anillo, la capacidad de la misma estar dada
por la relacin entre la seccin total y el rea mojada. Hunter
encontr que tal capacidad est dada por la siguiente expresin:q =
1.754xr^(5/3) xd^(8/3)Donde:q = Capacidad de la bajante, l/s r =
relacin entre reas, anillo de agua y tuberad = dimetro de la
bajante, pulg.
La Norma NTC 1500, recomienda que el flujo mximo permisible en
una bajante dada se calcule tomando una relacin r=7/24 en la
ecuacin. Cuando un caudal muy grande es entregado a la bajante, el
cilindro no se desarrolla, y el tubo se llena produciendo
fluctuaciones de presin a lo largo de la columna y el ramal
horizontal. Con base en esto,el caudal conducido se limita para
bajantes de ms de tres pisos.
4.3 DIMENSIONAMIENTO DEL FLUJO DE BAJANTEDeben realizarse sin
desviaciones ni retranqueos y con dimetro uniforme en toda su
altura excepto, en el caso de bajantes residuales, cuando existan
obstculos insalvables en su recorrido y cuando la presencia de
inodoros exija un dimetro concreto desde los tramos superiores que
no es superado en el resto de la bajante.El dimetro no debe
disminuir en el sentido de la corriente. Podr disponerse un aumento
de dimetro cuando acometan a la bajante caudales de magnitud mucho
mayor que los del tramo situado aguas arriba.
4.4 CUNDO HAY CAMBIO DE DIRECCIN EN FUJO DE BAJANTESi el cambio
de direccin es de 45 o menos respecto a la vertical, la bajante
mantiene sudimetro.Cuando el cambio de direccin es mayor de 45, el
tramo inclinado se calcula como unalcantarillado y con una
capacidad mxima del 75% de su dimetro. Dejando una cmarade aire que
evite las fluctuaciones de presin en el sistema.
5. BOMBAS Y EYECTORES
Las bombas son las encargadas de transferir energa a la
corriente del fluido, impulsndolo desde un estado de baja presion
esttica a otro de mayor presin.Las compone un elemento rotatorio
denominado impusor. Debe tener una fuente continua de liquido
disponible en el puerto de entrada para sumistrar el liquido al
sistema. Cuando la presion en el puerto de entrada de la bomba es
mas baja que la presion atmosfrica local, la presin atmosfrica que
actua sobre el liquido en el deposito fuerza el liquido hacia la
entrada de la bomba. Si la bomba esta situada en un nivel mas bajo
que el deposito, la fuerza de la gravedad complementa a la presin
atmosfrica sobre el depsito.
Los eyectores son equipos que permiten transportar, comprimir o
mezclar gases, vapores, lquidos o slidos con la ayuda de un fluido
motriz gaseoso o lquido. Los eyectores convierten la energa
potencial del fluido motriz en energa cintica,en unas toberas
especialmente diseadas para esto, creando al mismo tiempo un vaco
en el fluido de aspiracin. Son bombas sin elementos rotativos. Los
eyectores se clasifican y denominan de acuerdo al tipo de fluido
motriz o del fluido de aspiracin.6. DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE
DESAGE
Para el dimensionamiento de los ramales de desage se consideran
los siguientes criterios:
La pendiente de los ramales de aguas negras debe ser uniforme y
no menor al 1 %. Cuando el dimetro de la tubera sea menor o igual
al 3%, la pendiente debe ser del 2%.
Los ramales trabajan a seccin llena, es decir al 100% de su
capacidad.
El caudal se calcula en funcin de la ecuacin de Manning
considerando un rgimen en lmina libre a seccin parcialmente
llena.
Las velocidades mnimas permitidas de acuerdo al tipo de material
son las siguientes.La normativa colombiana utiliza la tabla 1. para
determinar el dimetro de los ramales de desage, la misma que
considera el nmero total de unidades de descarga que aporta al
ramal en el clculo.Tabla 1. Mximo dimetro para ramales
Para el dimensionamiento de las bajantes de desage se adoptan
los siguientes criterios.
Nmero total de unidades de descarga de cada piso.
Nmero total de unidades de descarga que llegan a la base de la
bajante.
Que el caudal ocupado por el agua no sea nunca superior a 1/3 de
la seccin transversal de la tubera.
La relacin de reas utilizada para determinar el dimetro de las
bajantes es de 7/24.
La ecuacin utilizada para determinar el caudal, dimetro de las
bajantes; es la propuesta por los investigadores Dawson y
Hunter.
Tabla 2. Mximo nmero de unidades por bajantes
7. UNIDAD DE DESCARGAPara el dimensionamiento de la red de
evacuacin de aguas residuales es importante conocer el caudal que
cada uno de los aparatos sanitarios descarga.Tabla 3. Unidades de
descarga de los diferentes aparatos Sanitarios
8. SISTEMA PLUVIAL8.1 CAPACIDADLa red de aguas lluvias se disea
para la evacuacion del caudal producido por la precipitacion en el
momento en que sta ocurre, ya que las reas donde se recolecta son
relativamente pequeas y no se debe considerar la reduccin de ste a
causa del tiempo de concentracin, infiltracin o evaporacin por
medio del terreno en razn de que es una superficie impermeable.
8.2 VELOCIDAD DE FLUJOVector cuya componente en una direccin es
el caudal que atraviesa la cantidad de superficie perpendicular a
la direccin.Est dada por la siguiente ecuacin:
Donde,v=magnitud del vectorq=caudal que atraviesa el tubos=rea
de la seccin transversal de dicho tubo. 8.3 AGUA DE INFILTRACINLa
infiltracin ocurre cuando aguas procedentes de las precipitaciones
o de almacenes superficiales (deshielo, ros, lagos), inicia un
movimiento descendente adentrndose en el subsuelo, pudiendo
alcanzar diferentes profundidades en funcin de las condiciones.En
trminos generales el valor del agua de infiltracin no es constante,
sino que, en los primeros momentos de las precipitaciones suele ser
ms alto, y disminuye con rapidez hasta alcanzar un valor constante
ms bajo que el inicial.
9. TUBERIA DE DRENAJE
9.1 TIPOS DE TUBERIA DE DRENAJELos dos tipos ms comunes de
tuberas de drenaje para las aplicaciones de drenaje son las tuberas
corrugadas y las de alcantarilla y drenaje (interior liso).Las
tuberas corrugadas de interior sencillo son econmicas, flexibles y
fciles de instalar, pero carecen de un interior liso que permita el
uso de una serpiente de drenaje en caso de que se obstruyan.
La tubera corrugada de doble pared es ms costosa y menos
flexible, pero tiene una pared interior lisa. Debido a que todas
las tuberas corrugadas estn fabricadas con polietileno de alta
densidad (HDPE), las conexiones de las tuberas tienen que ser
enroscadas en vez de pegadas.Las tuberas de alcantarilla y drenaje
son ms rgidas que las corrugadas, lo cual facilita mantener una
pendiente continua en reas crticas. Su interior liso le brinda
caractersticas ideales para el flujo y permite el uso de una
serpiente de drenaje cuando se obstruya. Las tuberas de
alcantarilla y drenaje estn fabricadas con cloruro de polivinilo
(PVC), acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), estireno y
polietileno. Por consiguiente, las conexiones de las tuberas pueden
pegarse mediante el uso de cemento de PVC o ABS.Los sistemas de
tuberas de alta presin Schedule 40 (SCH 40) o para drenaje, desage
y ventilacin (DWV), rara vez se utilizan para recolectar el agua
para los proyectos de drenaje, debido a su costo elevado. Hay
disponibles una variedad de adaptadores para conectar los sistemas
de tuberas de DWV o SCH 40 a los sistemas de tuberas corrugadas o
de alcantarilla y drenaje.Las tuberas perforadas (con orificios o
grietas) se utilizan para el drenaje de superficie y las tuberas
slidas se usan para transportar el agua desde los sistemas de
drenaje de superficie y/o subterrneo hasta un punto de
descarga.
9.2 MATERIALES FILTRANTESExisten una gran cantidad de materiales
para la filtracin de agua, algunos de uso comn como: la arena
silica, antracita, granate y carbn activado, y otros que se han
desarrollado con objetivos ms especficos, como remocin de algn
compuesto o para ser ms resistentes, ligeros y durables que los de
uso comn.Aplicaciones de materiales filtrantes - Remocin de
Sedimentos. - Remocin de Cloro - Remocin de Olor, Color y Sabor. -
Remocin de Hierro y Manganeso. - Correccin de pH. - Remocin de
compuestosMateriales Filtrantes Grava. Arena Silica. Antracita.
Birm. Calcita. Carbn de Concha de Coco. Carbn Mineral. Corosex.
Filter Ag. Granate. Arena Verde (Green Sand). KDF. Pyrolox.
Turbidex. Zeolita.
COCLUSIN
Del desarrollo de esta consulta se pudo determinar la
importancia que tienen las instalaciones hidrulicas y sanitarias al
momento de disear una edificacin, en especial los componentes del
desage, ya que independientemente del tipo de sistema que sea,
todos cumplen la funcin de recolectar y evacuar las aguas a la red
de alcantarillado.
BIBLIOGRAFA
Instalaciones Hidrosanitarias y de Gas para Edificaciones.
Rafael Perez Carmona. Agua, Desage y Gas para Edificaciones-Diseo y
Construccin. Rafael Prez Carmona. Gua de Diseo e Instalacin de
Drenaje. NDS PRO NTC 1500
INFOGRAFIA
http://www.osmofilt.com.mx/index.php?/materiales-filtrantes.html
http://www.ndspro.com/images/stories/pdfs/drainage/principles-of-exterior-drainage-quick-review-en-espanol.pdf
https://sites.google.com/site/644desagues/tipos-de-desagues
http://www.buscape.com.co/cprocura/agua-desagues-gas-edificaciones-disea-construccion-rafael-perez-carmona-9586483932.html
