UNIVERSIDAD CATÓLICA LOS ÁNGELES
DE CHIMBOTE
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
INFORME
DISEÑO DE SISTEMA INDIRECTO EN
UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR
INSTALACIONES SANITARIAS
Ing. Quiñones Lucero Juan Manuel
ESTUDIANTES:
Amaranto Cueva Carlos Enrique
Minaya Tamani Carol Pamela
Polo Fernández Mauro Cesar
Terrones Guarnís Ángel
Chimbote-Perú
2014
DISEÑO DE SISTEMA INDIRECTO PARA UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR 2
D
I
ESCUELA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA CIVIL
¿DONDE SE USA?
En zonas donde el suministro de agua es solo por algunas horas al día será necesario
dotar a la vivienda de un tanque o reservorio elevado. Este sistema se llama indirecto
por que el agua de la red pública llega primero al reservorio y de allí es distribuida ,en
forma indirecta a los aparatos sanitarios.
OBJETIVOS:
OBJETIVO GENERAL
El trabajo tiene por finalidad determinar el diámetro de tubería, caudal presión y
la perdida de carga del agua potable en el punto mas critico de de una vivienda
multifamiliar.
SISTEMA INDIRECTO
DISEÑO DE SISTEMA INDIRECTO PARA UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR 3
D
I
ESCUELA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA CIVIL
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Analizar de manera que las tuberías sean las más recomendadas para su
utilización en los puntos.
Determinar con exactitud en que ambiente se dará la perdida de carga
Determinar las presiones de agua, con la finalidad que se puedan
abastecer los ambientes de manera favorable.
EL TANQUE ELEVADO Y LA CISTERNA
Son elementos estructurales que sirven para el almacenamiento de líquidos en nuestra
vivienda, para los diferentes usos
La cisterna y el tanque elevado son elementos estructurales que sirven para el
almacenamiento de líquidos en nuestro caso de agua potable para los diversos usos de la
edificación.
TANQUES ELEVADOS DE AGUA POTABLE:
Se puede definir como la estructura necesaria en el proceso de distribución del agua
potable, y es así a partir de ellos que se puede llegar a regular o controlar el volumen y
las reservas de agua para las horas de mayor consumo o cuando se requieran en
situación de emergencia como incendios.
COMPOSICION Y FUNCIONAMIENTO
Un tanque elevado esta compuesto por los siguientes componentes:
CISTERNA
Se encuentra debajo del nivel del terreno que sirve para el almacenamiento de agua.
ESTRUCTURA DE SOPORTE
Generalmente esta conformado por vigas y columnas.
CASETA DE MAQUINA
Que esta instalado sobre la cisterna donde se encuentra el equipo de maquina
TANQUE ELEVADO
Que para el almacenamiento del agua, su nivel tiene que estar por encima de los
S.S.H.H para garantizar una presión en los aparatos sanitarios.
DISEÑO DE SISTEMA INDIRECTO PARA UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR 4
D
I
ESCUELA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA CIVIL
EQUIPO ELECTRÓNICO MECÁNICO
Que consiste en una o más electro bombas, tubería de impulsión, tubería de
succión. Finalmente conformado por otros accesorios por sensor de niveles,
reboses, tubería.
1. Proveer una reserva de agua que minimice interrupciones por fallas en la
transmisión, el bombeo u otros equipos.
2. Mantener presión uniforme, y actuar como válvula.
De acuerdo a la norma IS.010, las dotaciones para los edificios multifamiliares será de
acuerdo al número de dormitorios de cada departamento, según nuestra arquitectura
tenemos 3 dormitorios por departamento, y un departamento por cada piso, por lo cual
DISEÑO ESTRUCTURAL
El diseño estructural de tanques de almacenamientos de agua potable es un proceso que
se debe hacer teniendo en cuenta todas los probables tipos de fallas, los cuales pueden
surgir por distintos eventos, como los generadores por fuerzas de cargas muertas y
vivas, movimientos oscilatorio de la estructura si son tanques elevados debido a
desplazamiento horizontales a razón de sismos de grandes magnitudes
TANQUES-ELEVADOS
Los tanques elevados generalmente son estructuras hidráulicas. Por su función, se
clasifican:
De almacenamiento: para satisfacer las necesidades de agua de la población en donde
no se podrá disponer de un flujo de agua constante para mantener la demanda de la
población.
De Regulación: para satisfacer las necesidades de la población debido al cambio de la
demanda durante el día. Recordemos que cada población tiene una caudal medio diario
de consumo, pero además existe un caudal máximo diario, que es mayor que el caudal
medio diario, y el caudal máximo horario que se experimenta en la hora de mayor
consumo.
DISEÑO DE SISTEMA INDIRECTO PARA UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR 5
D
I
ESCUELA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA CIVIL
GENERALIDADES
Como sabemos las alternativas de diseño del sistema de agua, en un edificio o vivienda
puede tener un sistema de agua directo , en cuyo caso no requiere ni cisterna, ni tanque
elevado pero para que esto pueda ocurrir es necesario cumplir dos condiciones:
a. Que la red pública de agua tenga presión suficiente en todo momento para que el agua
pueda llegar al aparato más desfavorable con presión mínima a la salida de 5lbs/pulg, y
b. Que la empresa de agua pueda proporcionarnos la conexión domiciliaria del diámetro
que se requiere para esta instalación, diámetros que en muchos casos son bastantes
grandes.
SISTEMA DE BOMBEO A BOMBEO
Este sistema consiste en que un tanque elevado en la azotea del edificio, con
una altura que permita la presión del agua establecida según las normas sobre la
pieza mas desfavorable
DISEÑO DE SISTEMA INDIRECTO PARA UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR 6
D
I
ESCUELA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA CIVIL Desde el tanque elevado se hace descender una tubería vertical de la cual
surgiría para cada piso, una ramificación a los ambientes correspondientes al
mismo dándose de esta forma el suministro por gravedad.
Este sistema requiere el estudio de las presiones de cada piso, asegurándose con
que este que las mismas no sobrepasen los valores adecuados.
En la parte inferior de la edificacion existe un tanque, el cual puede ser
superficial, semi sub terraneo o subterráneo, y en el que se almacenera el agua
que llegara del abastecimiento publico. Desde ese tanque habrá una bomba
establecida en ese lugar conectadas en paralelo con la finalidad que impulse el
agua al tanque elevado.
Consideraciones generales para el cálculo
El sistema de bombeo de tanque a tanque requiere dos pasos previos
- Del calculo de la dotación del agua (y caudal del bombeo)
- Y de la carga dinámica total del bombeo.
Sin embargo se hace necesario la coordinación de algunos parámetros, lo cuales
explican en los párrafos siguientes.
- Cuando fuese necesario emplear una combinación de tanque bajo, bomba de
elevación y es tanque elevado, debido a la presión insuficiente en el acuerdo
publico, y las interrupciones de servicio frecuentes, el volumen utilizable del
estanque no será menor de las dos terceras partes de dotación de agua diaria y el
volumen utilizable del estanquen elevado no será menor a la tercera parte de
dicha dotación.
- La tubería de aducción desde el abastecimiento publico hasta los estanques de
almacenamiento, deberá calcularse para suministrar el consumo total diario de la
edificacion en un tiempo no mayor de cuatro horas diarias, teniendo como base
la presión suministro, diámetro y recorrido de la aducción.
- La tubería de bombeo entre un estanque bajo y elevado deberá ser independiente
de la tubería de distribución, calculándose el diámetro para que pueda llenar el
DISEÑO DE SISTEMA INDIRECTO PARA UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR 7
D
I
ESCUELA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA CIVIL
Estanque elevado en un máximo de dos horas, previendo en esta que velocidad
este comprendida entre 0.6y 3 m/seg.
- Los diámetros de tubería de impulsión de la bomba se determinara en función
del gasto del bombeo, pudiendo seleccionarse conforme a la siguiente tabla.
- Puede estimarse el diámetro de la tubería de succión, igual al diámetro
inmediatamente superior al de la tubería de impulsión, indicada en la tabla
anterior.
- En la tubería de impulsión e inmediatamente despues de la bomba, deberán
instalarse una válvula de retención y una llave de compuerta.
- En el caso de que la tubería de succión no trabaje bajo carga (succión
negativa), deberá instalarse a una válvula de pie en su extremo, para prevenir el
descebado de la bomba.
- La capacidad del sistema de bombeo deberá ser diseñado e manera tal que
permita el llenar el estanque elevado en un tiempo no mayor a dos horas
DISEÑO DE SISTEMA INDIRECTO PARA UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR 8
D
I
ESCUELA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA CIVIL
Nota
La selección de equipos de bombeo deberá hacerse en base a las curvas
características de los mismos y de acuerdo a las condiciones del sistema de
distribución.
DIMENSIONAMIENTO DE LA BOMBA Y MOTORES
La potencia de la bomba se puede calcular de la siguiente formula
Donde
- Cv = potencia de la bomba en caballos de vapor (para caballos de fuerza
usar una constante de 76 en lugar de 75)
- Q= capacidad de la bomba.
- ADT= carga total de la bomba.
- N= rendimiento de la bomba, que a los efectos del calculo teórico se estima
en 60%.
Los motores eléctricos que accionan las bombas deberán tener un margen de
seguridad que las permita cierta tolerancia a la sobrecarga y deberá preverse de
los siguientes pasos:
- 50% aprox para potencia de la bomba hasta unos 2HP.
- 30% aprox para potencia de la bomba hasta unos 2 a 5 HP.
- 20% aprox para potencia de la bomba hasta unos 5a 10 HP.
- 15% aprox para potencia de la bomba hasta unos 10 a 20 HP.
- 10% aprox para potencia de la bomba superior a 20 HP.
Estos márgenes son meramente teóricos e indicativos y pueden ser variados según la
curva de funcionamiento de la bomba o según las características especifica del motor
aplicado.
DISEÑO DE SISTEMA INDIRECTO PARA UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR 9
D
I
ESCUELA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA CIVIL MATERIALES
Se utilizara tuberías con diámetro de……… Se utilizara una tubería de ventilacion para el tanque elevado y serán de PVC
SAL, de 2’’. Se utilizara pegamento PVC, para todos los empalmes para asegurar buen
acoplamiento Se utilizaran Codos de 45. Se utilizara lija N° 80
EQUIPOS DE GABINETE
Computador Escuadras. Escalimetro. Lápiz.
METODO DE TRABAJO
se ploteo el plano de arquitectura de vivienda.
Se determino los diámetros de la tubería
Se determino cuantas tuberías se utilizará.
Se determino el tipo de bomba.
Se determino el volumen del tanque elevado.
Se determino la pérdida de carga más desfavorable en el ambiente.
DISEÑO DE SISTEMA INDIRECTO PARA UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR 10
D
I
ESCUELA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA CIVIL
Dotación de agua:
850L x 3 Dpto. = 2550 l/d.
550L x 1 Dpto. = 500 l/d.
Volúmen de cisterna:
Vc = 3050 x 3 /4
Vc = 2287.5 litros.
Volúmen del tanque elevado
VTE = 3050 x 1/3
VTE = 1016.7 litros.
N° DORMITORIO / DPTO. DOT. POR DPTO L /D
1 500
2 850
CÁLCULOS DE SISTEMA INDIRECTO
Para una vivienda unifamiliar
Vc = 2.27m3
VTE= 1.01m3
DOTACIÓN: 3050 l/d
DISEÑO DE SISTEMA INDIRECTO PARA UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR 11
D
I
ESCUELA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA CIVIL
Tubería de alimentación de la red pública para la cisterna
DATOS VALOR UNIDAD
Presión de la red publica 10 m
Presión mínima de agua 2 m
Desnivel entre la red 1 m
Longitud de línea de 20.90 m
Tiempo de llenado de la cisterna 2 Hr
Capacidad de la cisterna 2.27 M3
a) Calculo de gasto de entrada
b) Carga disponible
H = PR – PS – HT
H = 10 – 2 – 1
Donde:
H = carga disponible
PR = presión de la red.
PS = presión de salida.
HT = altura de red a cisterna.
H = 7.0 m
DISEÑO DE SISTEMA INDIRECTO PARA UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR 12
D
I
ESCUELA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA CIVIL c) Medidor
Hf = 0.5 x H.
Hf = 0.5 x 7m
H: Carga disponible
d) Diámetro de tubería
Carga disponible para tubería de Alimentador
H – Hf (3/4)
Asumiendo un diámetro de ¾’’ para la tubería de alimentación
LONGITUD EQUIVALENTE POR ACCESORIOS
1 válvula de paso de ¾’’ 4.318
1 válvula compuerta de ¾’’ 4.318
3 codos ¾’’ x 90 2.16
DIÁMETRO PÉRDIDA DE CARGA
½ ‘’ 7.15m
¾ ‘’ 2.66
1 ‘’ 1.18
Hf = 3.5m
4.38 m
El medidor será de 1’’
MAXIMA DEMANDA SIMULTANEA (unidades)
SEGÚN R.N I.S 0.10 ANEX N°1
1 PISO
DORMITORIO COCINA BAÑO LAVADERO
Gasto
probable Lts.
Gasto
probable Lts.
Gasto
probable Lts. Gasto probable Lts.
9 0.32 3 0.12 4 0.16 3 0.12
2 PISO
BAÑO COMPLETO COCINA 1 COCINA 2 BAÑO LAVANDERIA
Gasto
probable Lts.
Gasto
probable Lts.
Gasto
Probable Lts.
Gasto
probable Lts.
Gasto
Probable Lts.
6 0.25 3 0.12 3 0.12 9 0.32 3 0.12
3 PISO
BAÑO LAVANDERIA
Gasto probable Lts. Gasto probable Lts.
9 0.32 3 0.12
DISEÑO DE SISTEMA INDIRECTO PARA UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR 14
D
I
ESCUELA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA CIVIL
Total de unidad de hunter
Caudal de llenado
Donde:
Tiempo de llenado = 2 horas
Volumen del tanque elevado = 1.01 m3
Q = 0.00014 lps.
Q m ds = 1.88 lps.
Caudal de bombeo
Qb = Q + Qm ds
Qb = 0.00014+ 1.88
Altura dinámica total
55 UH = 2.09 lps
Qb = 1.88 lps
ADT = Hg + Ps + Hf succión + Hf impulsión
DISEÑO DE SISTEMA INDIRECTO PARA UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR 15
D
I
ESCUELA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA CIVIL
Hg = altura geométrica del edificio
Ps = 2
H f = (tubería de impulsión) 5% Hg = 0.59
Potencia de la bomba
Qb = 1.48
N = 0.7 70 % Eficiencia del motor.
Pot = Qb x ADT
75 X n
Pot = 3 (11.80 + 0.59)
75 X 0.70
Tubería de impulsión o de descarga
Formulas utilizadas
Qb = VTE/ T
Qb = AxT = π x d² / 4Xv
Qb = 1M3 / 2h = 0.5
=0.8
Pot = 0.67 = ¾
HP
Hg = 10 + 1.80 = 11.80m
DISEÑO DE SISTEMA INDIRECTO PARA UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR 16
D
I
ESCUELA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA CIVIL
UNIDADES DE HUNTER
1
PISO
DORMITORIO COCINA BAÑO LAVADERO
Gasto
probable Lts.
Gasto
probable Lts.
Gasto
probable Lts. Gasto probable Lts.
9 0.32 3 0.12 4 0.16 3 0.12
2
PISO
BAÑO
COMPLETO COCINA 1 COCINA 2 BAÑO LAVANDERIA
Gasto
probable Lts.
Gasto
probable Lts.
Gasto
Probable Lts.
Gasto
probable Lts.
Gasto
Probable Lts.
6 0.25 3 0.12 3 0.12 9 0.32 3 0.12
3
PISO
BAÑO LAVANDERIA
Gasto probable Lts. Gasto probable Lts.
9 0.32 3 0.12
Consumo Máximo Simultaneo Posible :
DISEÑO DE SISTEMA INDIRECTO PARA UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR 17
D
I
ESCUELA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA CIVIL
Primer Piso:
Segundo Piso:
Tercer Piso:
LAVADERO
3/4” ½
”
½
” 3/4”
1”
DORMITORIO COCINA BAÑO
½
” ½
”
½
”
½
” ½
”
½
”
½
”
½
”
LAVANDERIA
½
”
½
”
½
”
LAVADERO
3/4” ½
”
½
” 3/4”
1”
DORMITORIO COCINA BAÑO SIMPLE
½
” ½
”
½
”
½
” ½
”
½
”
½
”
½
”
3/4”
3/4”
DORMITORIO
½
” ½
”
½
”
½
”
LAVANDERIA
½
”
½
”
DISEÑO DE SISTEMA INDIRECTO PARA UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR 18
D
I
ESCUELA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA CIVIL
Solución
Calculamos la descarga desde el punto más desfavorable hacia abajo hasta el 1°
nivel.
Cálculo Hidráulico: Hallar el ф Tubo, Control de velocidad, Calcular las
perdidas y presiones
Punto más desfavorable: Pto. J
Tramo JD: asumimos un ф ½”
PJ: 2m es como mínimo que se puede considerar
PD: PJ + hf (hf: perdida de carga (m).
C= 140
Tramo JD:
QJD= 0.32 lts/seg. = 0.32 x 10-3
m3/seg. Φ= ¾”= 0.75*0.025=0.01875= 0.019
L=6.1
S=0.09
hf=0.55m
PD= 2m +0.55m=2.55m
DISEÑO DE SISTEMA INDIRECTO PARA UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR 19
D
I
ESCUELA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA CIVIL
Tramo DF:
QDF= 0.44 lts/seg. = 0.44 x 10-3
m3/seg. Φ= 1”= 1*0.025=0.025
LDF=3
S=0.04
hf=0.12m
PF= P D +hf+TDF=2.55m PD= 2.55m +0.12m + 3M =5.67m
Tramo FI:
QFI= 1.37 lts/seg. = 1.37 x 10-3
m3/seg. Φ= 1”= 1*0.025=0.025
LDF=3
S=0.36
hf=1.08m
PI= P F +hf+TIF=2.55m PI= 5.67m +1.08m + 3M = 9.75 m
Presión que debe tener este punto para q la presión en el punto más crítico.
DISEÑO DE SISTEMA INDIRECTO PARA UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR 20
D
I
ESCUELA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA CIVIL
C
M
M
J
A’
A
BC
BC
LR
LR
BC
LR
LP
LP
BC
LP
BS
1 PISO
2 PISO
3 PISO
1.8 m
3.95 m
9
3
9
3 3
3
6
9
3
4
4
D
K
L
M N
Ñ
D
P
Q
R
S
I
F
1”
1”
1”
ISOMÉTRICO DE SISTEMA INDIRECTO
Tubería de alimentación
DISEÑO DE SISTEMA INDIRECTO PARA UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR
21
ESCUELA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA CIVIL
RECOMENDACIONES
Es importante contar con el diámetro de mejor para así tener una buena presión
en los ambientes y no tener ningún inconveniente.
Se debe contar siempre con un buen equipo de bombeo, con la finalidad que no
tenga ningún inconveniente al momento de realizar el trabajo.
En este tipo de sistema siempre se debe tener una buena capacidad de
almacenamiento (cisterna).
Es recomendable que el tanque de almacenamiento (cisterna) este un lugar
adecuado.
Es recomendable utiliza un método convencional o indirecto.
Es recomendable que el tanque elevado tenga entre la losa aligerada del tercer
piso una distancia de 1.50m
Siempre se debe contar con llaves de paso en caso de emergencia.
Es importante analizar el ambiente donde se encuentra la perdida de carga mas
critica con la finalidad que se empiece por ahí para alimentar el agua de manera
eficiente.
Es importante que la presión de agua llegue en buenas maneras y de forma
regular para todos los ambientes de la vivienda.
Siempre se debería hacer los isométricos correspondientes con la finalidad de
poder determinar el tipo de diámetro de tubería a seleccionar para el diseño.
Se debe contar como mínimo un tanque de almacenamiento de 1100 litros de
preferencia.
DISEÑO DE SISTEMA INDIRECTO PARA UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR
22
ESCUELA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA CIVIL
ANEXO
PLANO De vivienda unifamiliar
DISEÑO DE SISTEMA INDIRECTO PARA UNA VIVIENDA UNIFAMILIAR
23
ESCUELA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA CIVIL
