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Exigencia Básica HS-4: suministro de agua En el séptimo artículo redactado por Paloma Arrué Burillo y Antonio Manuel Romero Sedó se explica el importante cambio normativo que ha supuesto la entrada en vigor de la exigencia HS-4 del Código Técnico de la Edificación. Sus autores analizan minuciosamente los apartados de esta exigencia y su ámbito de aplicación.

INTRODUCCIÓN

ÁMBITO DE APLICACIÓN

El Código Técnico de la Edificación (CTE) ha supuesto un cambio normativo importante en las instalaciones hidrosanitarias de suministro de agua.

La exigencia HS-4 es de aplicación en los edificios de nueva construcción y en ampliaciones, modificaciones, reformas o rehabilitaciones de las instalaciones existentes, cuando se amplía el número o capacidad de aparatos. Quedan excluidas las construcciones de sencillez técnica y escasa entidad constructiva que no tengan carácter residencial o público, de forma eventual o permanente, se desarrollen en una única planta y no afecten a la seguridad de las personas.

Anteriormente a la entrada en vigor de la exigencia HS-4, el predimensionamiento de las redes de suministro de agua potable se realizaba a través la Norma Básica para las Instalaciones Interiores de Suministro de Agua (NIA BOE 13-1-1976). En esta norma se contemplaban cinco tipos de suministro (A, B, C, D y E) según el caudal instalado, lo que facilitaba al proyectista y a los instaladores los valores mínimos a instalar como: diámetro de acometidas, montantes, derivaciones, batería de contadores, válvulas, etc., así como caudales de bomba en los grupos de sobreelevación. La exigencia HS-4 no contempla ninguna tipología de suministro, simplemente establece unos parámetros básicos de dimensionamiento, dejando al técnico la libertad de elegir la metodología de cálculo, criterios y justificación de las soluciones que considere adecuadas.

1. DISEÑO 1.1 Equipos de medida El CTE plantea dos formas de realizar la medición de los consumos o caudales en los edificios; a través de un contador general o mediante contadores divisionarios. Excluyéndose la medición por aforo que contemplaba la antigua norma NIA en su título 5º. A).- Contador general (Figura 1) Esta tipología realiza toda la contabilización del consumo de agua del edificio en una única lectura. Esto tiene como ventaja el reservar un único espacio (armario o cámara) para su

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Figura 1. Esquema de instalación con contador general

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instalación, evitando locales de mayores dimensiones para albergar baterías de contadores o armarios o cámaras en la entrada a cada vivienda. El coste del consumo total deberá ser asumido por todos los usuarios del edificio, dejando a criterio de la comunidad de vecinos el reparto acordado. El contador general se dispondrá en un armario o arqueta, en un plano paralelo al suelo que contendrá los siguientes elementos, en el sentido de circulación del agua: llave de corte general, filtro, contador con preinstalación de lectura a distancia, llave, grifo o racor de prueba, válvula de retención y llave de salida. Cabe destacar como novedad, la obligatoriedad de instalar el filtro en posición anterior al contador general. Este accesorio tiene como finalidad retener los residuos sólidos que procedan de la red general de abastecimiento (RGA) para evitar la obstrucción, deterioro e incluso la rotura del contador, bombas, valvulería, etc. Sin embargo, presenta un grave problema desde el punto de vista hidráulico ya que provoca una elevada pérdida de carga o de presión, mayor cuanto menor sea el mantenimiento previsto en la instalación, y cuya consecuencia es que para garantizar las presiones mínimas establecidas por el CTE, se obligue en numerosos edificios a tener que instalar un grupo de presión. B) Contadores divisionarios La tipología de contadores divisionarios obliga a instalar un contador por suministro ubicándolos a la entrada de cada vivienda o local (Figura 2). En el CTE no aparece especificada la batería de contadores, pero no por ello está prohibida (Figura 3). El contador divisionario se dispondrá en un armario o arqueta en un plano paralelo al suelo que contendrá una llave de corte, el contador con preinstalación de lectura a distancia, llave, grifo o racor de prueba y válvula de retención. Un aspecto a destacar en el CTE es que el armario o arqueta impermeabilizada dispondrá de desagüe en su parte inferior conectado a la red de saneamiento del edificio, que garantice la evacuación del caudal máximo previsto en la acometida, en el caso del contador general, o del que se pueda producir en el contador divisionario. El vertido se hará a la red del edificio, si es capaz de absorber dicho caudal y

Figura 2. Esquema de instalación con contadores divisionarios

Figura 3. Esquema de instalación con batería de contadores en caso contrario directamente a la red de alcantarillado público con acometida independiente. Analizando por una parte el caudal que se produciría en caso de una avería, dependiente de la presión en punto de instalación del contador

general o de los contadores divisionarios; y por otro lado el dimensionamiento de la red de saneamiento (bajantes y colectores) que evacuaría este caudal se han realizado cálculos hidráulicos cuyas gráficas se contemplan en las figuras 4, 5, y 6.

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Figura 4. Correlación entre el caudal máximo y el diámetro de la tubería en función de la presión de la red. (Ejemplo: D = 50 mm.; P = 20 m.c.a. Q 38,895 l/s)

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Si se conectase a la red general de saneamiento del edificio se debería justificar que el diámetro adoptado es capaz de evacuar ambos caudales simultáneamente y debido a que el método de cálculo del CTE en su exigencia HE-5 parte de unidades de descarga y no de caudales a evacuar de forma simultánea, deberá ser el técnico el que justifique adecuadamente el cálculo. Por estas razones, la disposición mediante contadores divisionarios por plantas puede llevar a soluciones constructivas más complejas y costosas que en el caso de centralización mediante batería de contadores, aunque ello conlleve la reserva de un espacio en el edificio para este fin. 1.2 Equipos de presión

Figura 5. Correlación entre el caudal máximo y diámetro del colector y = 50% ·D. Ejemplo: Q = 38,895 l/s; pendiente = 2%; material: PVC D = 204 mm.

La única ventaja de estos equipos es su bajo coste de inversión inicial, en cambio poseen un elevado coste en consumos de energía eléctrica. B).- Equipo de presión de accionamiento variable con conexión directa a la RGA (Figura 8). El grupo de presión trabaja a la velocidad variable, dentro de un rango de rendimientos máximos, aportando la presión y el caudal adaptados a las necesidades de demanda del edificio en cada momento, consiguiendo un ahorro muy considerable de energía eléctrica a lo largo del tiempo, aunque poseen un mayor coste de inversión y de mantenimiento. El prescindir del depósito de aspiración puede provocar desequilibrios en las bombas e incluso llegar a cavitar el

rodete a causa de bajadas de presión muy bruscas en la RGA. Las compañías suministradoras de agua potable no son partidarias de este tipo de instalación por los desequilibrios que provocan en la red general de abastecimiento(RGA) y a sus sistemas de regulación. C).- Equipo de presión de accionamiento variable con depósito de aspiración (Figura 9). Este sistema ofrece todas las ventajas del caso anterior B, pero además evita considerablemente la fatiga por cavitación, prolongando la vida de los equipos. Este sistema es el más adecuado de los tres tipos de equipos de presión que contempla el Código Técnico de la Edificación.

Los equipos de presión o de sobreelevación pueden ser: de tipo convencional y de accionamiento variable, pudiendo conectarse este último tipo de forma directa a la RGA si así lo permite la compañía suministradora o a través de un depósito de aspiración. A).- Equipo de presión convencional (Figura 7). Esta instalación está formada por: depósito de aspiración, grupo de presión (motor eléctrico – turbina), depósito de impulsión, accesorios, válvulas y sistemas de control. La velocidad de giro del grupo de presión es siempre constante y éste trabaja siempre en un punto fijo de la curva de funcionamiento (caudal – altura manométrica) con una potencia y rendimiento constante, con independencia de la demanda de caudal del edificio a lo largo del tiempo.

Figura 6. Correlación entre el caudal máximo y diámetro mínimo de la bajante. Ejemplo: Q = 38,895 l/s; material: PVC Dmínimo 173,5 mm.

CTE 1.3 Instalación de agua caliente sanitaria

Figura 7. Esquema con contador general y equipo de presión convencional a) Temperatura del agua fría inferior a 20ºC. b) Temperatura del agua en el acumulador de 60ºC. c) Temperatura del ACS de distribución y utilización entre 50 y 65ºC, excepto en viviendas donde la temperatura de utilización podrá ser de 45ºC. 1.4 Ahorro de energía La necesidad de ejecutar edificios de mayor eficiencia energética ha motivado la obligatoriedad de instalar sistemas que reduzcan el consumo de energía y del consumo innecesario de agua. Este ahorro se instrumenta con las siguientes premisas:

a) La producción de ACS vendrá favorecida por la aportación de energía a través de energía solar, HE-4. b) Se dispondrán tomas para equipos bitérmicos (lavadora, lavavajillas, etc.) que sustituyan parte del consumo de energía eléctrica (efecto Joule) por ACS procedente de la instalación de energía solar térmica. c) Se diseñará la red mallada cuando las longitudes superan los 15 m. aprovechando el calor residual. d) En los edificios de pública concurrencia se instalarán obligatoriamente dispositivos de ahorro como grifería con aireadores, termostática, con sensores de infrarrojos, con pulsador temporizador, fluxores o llaves de regulación.

Figura 8. Esquema con contador general y equipo de presión de accionamiento variable con conexión directa a la RGA

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El diseño de una red interior de agua puede ser de dos tipos, ramificada o tipo mallada. Las peculiaridades de cada una de ellas determinan que la red tipo mallada es más aconsejable debido, entre otras, a las siguientes razones: a) Mayor equilibrio hidráulico del sistema, obteniéndose menores pérdidas de carga y proporcionando mayores presiones en los puntos de consumo. b) Mejora la regulación de caudal ya que proporciona un suministro de caudal procedente de varias redes, disminuyendo los tiempos de respuesta en cada suministro. c) Mayor aprovechamiento de energía en las redes de agua caliente ya que permite el retorno al equipo de producción de agua caliente. d) Permite la sectorización de la red facilitando el mantenimiento sin anular el servicio. Todas estas ventajas han llevado a establecer la obligatoriedad del sistema de red mallada en las redes de edificios públicos y en aquellas en las que la longitud de la tubería de ida, desde el equipo de producción de ACS hasta el punto de consumo más alejado, sea igual o mayor de 15 m. Por otro lado, se deberá mantener un rango de temperaturas que garantice las condiciones de salubridad y prevención de la legionela.

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Figura 9. Esquema con contador general y equipo de presión de accionamiento variable con depósito de aspiración

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2. DIMENSIONAMIENTO DE LA INSTALACIÓN 2.1 Condiciones de suministro El CTE establece unos caudales instantáneos mínimos en los aparatos de consumo, actualizando y ampliando los existentes en la NIA ya derogada. La novedad más importante es que se fijan los caudales también para el ACS a la temperatura de utilización, incluyendo también equipos bitérmicos. Cabe destacar que el CTE no contempla qué criterio se debe establecer para obtener los caudales simultáneos de cada tramo de la instalación. El valor probabilístico de este caudal simultáneo es variable y obedece a parámetros tales como: costumbres de las personas, tipos de usos, frecuencia de la higiene sanitaria, escasez de agua, emplazamiento de la instalación, etc., que se deberían justificar, ya que esto puede crear una enorme diversidad de soluciones a criterio del técnico. Para técnicos no especialistas en esta disciplina de la hidráulica, con toda seguridad, la desproporcionalidad o tal vez la insuficiencia de las instalaciones está asegurada. 2.2 Dimensionamiento de las redes El diámetro de la tuberías se determinará teniendo en cuenta que el CTE recomienda un rango de velocidad de agua entre 0,5 y 2 m/s para las tuberías metálicas y de 0,5 a 3,5 m/s para las tuberías termoplásticas y multica-

pa. Se recomienda, a nivel personal, establecer velocidades comprendidas entre 0,6 a 1,5 m/s. La velocidad del agua en las instalaciones es una variable de gran importancia en el diseño y funcionamiento de cualquier instalación hidráulica. De su valor va a depender, en gran medida, la salud de las personas y la eficiencia de la instalación. Los parámetros más importantes que influyen son: a).- Calidad del agua (aguas duras y/o agresivas). En función de la calidad del agua se deberá elegir el tipo de material más adecuado, o como recurso en el caso de imponerse en la instalación un determinado material incompatible con la calidad del agua, habrá que tratarla químicamente en cabecera. b).- Velocidad de agua. Velocidades excesivamente lentas o tal vez nulas (puntos finales de una red ramificada) puede provocar la putrefacción del agua dando origen a enfermedades muy serias como el cólera, tifoidea o tifus abdominal, disentería, esquistomiasis o tenia y otras lombrices intestinales. c).- Contaminación acústica. Una mala elección del material con aguas excesivamente duras da origen a sedimentaciones de carbonato cálcico, cuya patología se convierte en una obstrucción muy considerable de la sección de la tubería, disminuyendo el caudal suministrado.

Para paliar este problema muchos profesionales optan por instalar grupos de presión sin tener en cuenta el origen del problema. Esta solución es una solución mala, costosa y desproporcionada ya que lo que se consigue es tener elevada pérdida de carga, fatiga en los materiales y una contaminación acústica considerable, ya que el nivel de ruido puede superar perfectamente los 60 dbA. d).- Elevada presión de suministro. Presiones de suministro en el interior de las viviendas superior a 30 metros de columna de agua (3 kp/cm2), acompañado de secciones pequeñas de tuberías, se convierten en patologías tales como ruidos y trepitaciones, traduciéndose en vibraciones muy molestas. El CTE establece que cuando la velocidad supera 1,5 m/s se dispondrían soportes antivibratorios en las tuberías y por encima de 2 m/s se interpondrá un elemento elástico entre la abrazadera y el tubo. e).- Pérdidas de presión. Con un mal diseño, acompañado de un deficiente cálculo, con una mala elección del material y una ejecución pésima, la instalación está condenada al fracaso desde su inicio. Esta patología puede observarse en multitud de instalaciones por la falta de presión en la vivienda, delegando el problema a las compañías de suministro de agua potable, a la cual hay que recurrir para que nos faciliten la presión mínima de suminis-

CTE tro y a partir de este dato realizar el diseño y los cálculos oportunos.

3. EJECUCIÓN 3.1 Materiales El CTE amplía el tipo de materiales que se pueden utilizar en las instalaciones de agua para el consumo humano, introduciendo los plásticos para agua caliente sanitaria y los multicapa, no contemplados en la NIA en su momento. Y por otro lado, prohíbe el uso de tuberías de aluminio y las que en su composición contengan plomo que aún venían siendo contemplados en la NIA. En las tuberías de plomo, el agua fría puede depositar una película de sales calcáreas y calco plúmbicas, que protege contra la corrosión, pero bajo la acción del agua caliente pueden ser peligrosas para la salud si son ingeridas, causando envenenamiento por saturnismo. 3.2 Condiciones de ejecución El CTE hace especial hincapié en la interacción entre los materiales y el fluido. En este aspecto no se deberán superar las concentraciones de sustancias nocivas indicadas en el RD 140 de 7 de febrero de 2003, ser compatibles y resistentes a la corrosión interna. En función del tipo de agua se indican las siguientes recomendaciones:

Figura 10. Comparativa del rango de trabajo del equipo de presión en el CTE y la NIA

a) El acero galvanizado es incompatible con aguas con más de 250 mg/l Cl. b) El cobre es incompatible con aguas dulces y ácidas de alto contenido en CO2. c) El acero inoxidable debe ser AISI 304 cuando el cloro disuelto sea inferior a 200 mg/l, y AISI 306 cuando sea mayor. En cuanto a las incompatibilidades entre materiales se establecen los siguientes criterios: a) Se evitará el acoplamiento de metales con diferente potencial electroquímico. b) Las tuberías de cobre no se colocarán antes de las conducciones de acero galvanizado, (ni en aparatos de producción de ACS). c) Excepcionalmente se admitirán manguitos dieléctricos, en la unión del cobre y el acero galvanizado. d) Se autoriza el acoplamiento de cobre después de acero galvanizado, montando una válvula de retención entre ambas tuberías. e) En las vainas pasamuros, se interpondrá un material plástico para evitar contactos inconvenientes entre distintos materiales. 3.3 Pruebas de servicio El CTE remite a las normas UNE para especificar la metodología a seguir en las pruebas de servicio, según el tipo de material. Se advierte al lector que descifrar el contenido de las normas UNE es costoso. También se podrá comprobar cómo a los materiales con menores características mecánicas se les somete a menores exigencias. RESUMEN Como resumen del artículo y sin abordar todas las partes y articulados que

contempla la exigencia HS-4, a continuación se exponen, a nuestro juicio, puntos de suma importancia que más tarde o temprano deberán ser abordados por el CTE o por otro tipo de normativa autonómica o estatal, como son: No aparece Administración Pública (autonómica o local) en temas de aprobación de proyectos, inspección, interrupción y/o puesta en servicio de la instalación. No se especifica cuándo es obligatorio el proyecto técnico visado por colegio profesional. No existe la figura de Director de Obra en las Pruebas de Servicio. La figura de instalador no aparece en el CTE. Las pruebas de servicio no están bien definidas y se propone repetir la prueba mecánica con la grifería ya instalada, durante un periodo de 2 horas a la presión de trabajo, lo cual es cuestionable. El CTE HS-4 aporta muy pocas variaciones técnicas significativas, ya que todas ellas son ya conocidas por los técnicos especialistas en esta disciplina; sin embargo, existen muchos vacíos normativos de carácter técnico y jurídico que deberán aclararse. Paloma Arrué Burillo Antonio Manuel Romero Sedó Univeridad Politécnica de Valencia

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2.3 Equipos de presión Según el CTE, el diseño de la instalación debe garantizar que se mantengan unas presiones residuales mínimas de 100kPa (10,19 mca) en grifos comunes ó 150kPa (15,29 mca) en fluxores o calentadores y una presión máxima de 500 kPa (50,97 mca). Esto determinará la necesidad de instalar equipos de presión al comparar la presión de servicio (Hs) suministrada por la red general de abastecimiento (RGA), con la necesaria en la instalación, teniendo en cuenta la cota geométrica de cada planta desde la RGA (h+Hg), las pérdidas de carga en la red (Hr) y la presión residual mínima a garantizar (Hresidual). (Figura 10). Comparando los criterios del CTE con los que establecía la norma NIA en su momento (que no contemplaba las pérdidas de carga de la instalación) se obtiene un criterio más realista y en consecuencia el dimensionamiento del equipo de presión más adecuado....