Memoria Tecnica - DETALLE DE DISEÑO HIDROSANITARIO, CALCULO Y DISEÑO DE INSTALACIONES PDF

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MEMORIA DEL DISEÑOHIDROSANITARIORIOBAMBA – ECUADOR2020TÉCNICO RESPONSABLE: Ing. Armando Granizo LaraUBICACIÓN DEL PROYECTO:Calles Morona entre, Av. Luis Cordovéz yMonseñor Ulpiano PérezINGENIERO CIVIL DESCRIPCIÓN GENERAL...................................................................................

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MEMORIA DEL DISEÑO HIDROSANITARIO UBICACIÓN DEL PROYECTO: Calles Morona entre, Av. Luis Cordovéz y Monseñor Ulpiano Pérez

TÉCNICO RESPONSABLE: Ing. Armando Granizo Lara

RIOBAMBA – ECUADOR 2020

ARMANDO GRANIZO LARA INGENIERO CIVIL

ÍNDICE 1.

DESCRIPCIÓN GENERAL............................................................................................3

ANTECEDENTES Y UBICACIÓN DEL PROYECTO.......................................................3 FACTIBILIDAD EMITIDA POR LA EP-EMAPAR............................................................3 1.1.

Consideraciones especiales dadas por la EP-EMAPAR...............................................3

1.2.

Descripción general del proyecto.................................................................................4

1.3.

Metodología.................................................................................................................4

Fase 1: Recopilación de información..................................................................................4 Fase 2: Diseño de los sistemas Hidrosanitarios...................................................................4 2.

3.

MARCO TEÓRICO..........................................................................................................4 2.1.

Introducción.................................................................................................................4

2.2.

Ecuaciones fundamentales de la mecánica de Fluidos.................................................5

2.2.1.

Ecuación de Continuidad......................................................................................5

2.2.2.

Ecuación de la energía..........................................................................................5

TIPOS DE SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO EN EDIFICACIONES.................6 3.1.

Sistemas a presión directa desde la red pública...........................................................6

3.2.

Sistemas de abastecimiento a gravedad.......................................................................6

3.3.

Sistemas de abastecimiento a presión..........................................................................6

4. COMPONENTES DE UN SISTEMA DE ABASTECIMIENTO EN EDIFICACIONES....................................................................................................................7 4.1.

Acometida....................................................................................................................7

4.1.1. 4.2.

5.

6.

Cisterna.................................................................................................................7

Red interna de tuberías de abastecimiento...................................................................7

4.2.1.

Columnas..............................................................................................................7

4.2.2.

Ramales.................................................................................................................7

ESTIMACIÓN DE CAUDALES.....................................................................................7 5.1.

Método de simultaneidad.............................................................................................7

5.2.

Método de R. Hunter....................................................................................................8

PÉRDIDAS DE CARGA.................................................................................................10 6.1.

Fórmula de Hazen-Williams.......................................................................................11

6.2.

Fórmula de Flamant....................................................................................................11

6.3.

Fórmula de Darcy – Weisbach...................................................................................12

6.4.

Pérdidas localizadas...................................................................................................13

6.4.1.

Método de la longitud equivalente......................................................................13

PROYECTO HIDRISANITARIO

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ARMANDO GRANIZO LARA INGENIERO CIVIL 6.4.2. 7.

7.1. 8.

Pérdidas por velocidad........................................................................................14

FASE 1 RECOPILACIÓN DE LA INFORMACIÓN DEL PROYECTO.................15 COMPONENTES DEL PROYECTO........................................................................15

DISEÑO DE LOS SISTEMAS HIDROSANITARIOS................................................15 8.1.

Distribución de las piezas sanitarias...........................................................................16

8.2.

Componentes de los sistemas.....................................................................................16

8.3.

Sistema de distribución de agua potable....................................................................16

8.3.1.

Criterios de diseño..............................................................................................16

8.3.2.

Velocidad de las conducciones............................................................................16

8.3.3.

Presiones en los consumos..................................................................................16

8.3.4.

Materiales............................................................................................................17

8.3.5.

Pérdidas en la red................................................................................................17

8.3.6.

Condiciones del suministro.................................................................................17

8.3.7.

Simultaneidad de los consumos..........................................................................17

8.4.

Cálculo de depósitos...................................................................................................17

8.4.1.

Dimensionamiento de depósitos.........................................................................18

8.5.

Cálculo de pérdidas de carga......................................................................................18

8.6.

Potencia y dimensionamiento de la bomba................................................................28

8.7.

Dimensionamiento del tanque hidroneumático..........................................................30

9.- CÁLCULO DE COLUMNAS O BAJANTES................................................................31 9.1- CÁLCULO DE COLECTORES DE AGUAS NEGRAS..........................................31 9.2- INSTALACIONES PLUVIALES..............................................................................33 10.- ESPECIFICACIONES TECNICAS..............................................................................34 Tubería de PVC presión unión roscable................................................................................34 Norma....................................................................................................................................34 Instalaciones de redes de agua potable..................................................................................35 Instalaciones de redes de aguas servidas, aguas lluvias y ventilación..................................35 Cajas de revisión...................................................................................................................36 Descarga de alcantarillado.....................................................................................................36 11.- FIRMA DE RESPONSABILIDAD................................................................................37 ANEXO 1. DISEÑO DE RAMALES SANITARIO.............................................................38 ANEXO 2. DISEÑO DE RAMALES PLUVIAL..................................................................39

PROYECTO HIDRISANITARIO

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ARMANDO GRANIZO LARA INGENIERO CIVIL

MEMORIA TECNICA HIDROSANITARIA 1. DESCRIPCIÓN GENERAL ANTECEDENTES Y UBICACIÓN DEL PROYECTO El predio perteneciente a la familia “Villashagñay Calle”, se ubica en las calles Morona entre Av. Luis Cordovéz y Monseñor Ulpiano Pérez (la 35), el lote actualmente cuenta con una acometida de agua potable de ½” con número de cuenta 47426. Por tal motivo, el presente estudio se realiza con el objetivo de justificar la instalación del kit de medición de 1 ½” para el proyecto que se pretende realizar. OBJETIVO Calcular y diseñar la presurización y el abastecimiento de agua potable fría, sistema aguas lluvias y aguas servidas, ajustado a las normas que para el efecto se ha dictado: NEC-11, las bases dadas por la EP EMAPAR y códigos internacionales. FACTIBILIDAD EMITIDA POR LA EP-EMAPAR El sector donde se ubica el predio se encuentra contemplado dentro del área de aporte de la RED DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE “SAN MARTIN DE VERANILLO”, por la calle MORONA se encuentra colocada una TUBERÍA PVC DE DIÁMETRO DE 63mm de 0.63 MPa, se ha considerado el diseño de una cisterna y un tanque hidroneumático para mantener caudales y presiones permanentes para a cada uno de los niveles, atendiendo la demanda de consumo de todos los muebles e instalaciones hidrosanitarios, además de contar también con tanques elevados. El sistema de alcantarillado es de tipo COMBINADO: en la CALLE MORONA se encuentra instalada tubería PVC de diámetro de 400mm aproximadamente a una altura de 1.90m., este pozo que se encuentra ubicado en las calles Morona y Av. Cordovez. Las áreas del proyecto en el que se pretende construir el sistema hidrosanitario se detallan a continuación: Tabla 1. Áreas del proyecto

PROYECTO HIDRISANITARIO

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ARMANDO GRANIZO LARA INGENIERO CIVIL 1.1.

Consideraciones especiales dadas por la EP-EMAPAR

Para la realización de la presente memoria se han considerado tres parámetros dictados por la Empresa Pública de Agua potable y Alcantarillado de la ciudad de Riobamba: Informe emitido por la Ing. Adriana Bonifaz. Factibilidad de servicios Documentación entregada en CD con información y bases para el estudio

  

Es preciso recalcar que, en el sector donde se implantará el proyecto, no existe un sistema para el tratamiento de agua. 1.2.

Descripción general del proyecto

El proyecto en estudio se ha destinado para la creación de departamentos, para lo cual, se ha tomado como base las más estrictas normas del código nacional NEC-2011 capítulo 16, las bases dadas por la EP-EMAPAR y códigos internacionales. El agua potable proviene de la red pública de agua potable, la cual se dirige al cuadro de medidor general ubicado a la entrada de la edificación, este a su vez, abastece la cisterna y con la ayuda de un equipo de bombeo, se abastece de agua a toda la edificación. 1.3.

Metodología

Para el desarrollo del presente proyecto se prevé la ejecución de dos fases, se detallan a continuación: Fase 1: Recopilación de información  Esta fase tiene como objetivo analizar y clasificar toda la información bibliográfica, es decir, material teórico, estudios anteriores, normativas internacionales y todo lo referente a conocimientos previos al diseño hidrosanitario.  Esta fase también incluye la revisión de la zona donde se aplicará el estudio, lectura de planos, accesorios aplicables en el medio y determinación de caudales. Fase 2: Diseño de los sistemas Hidrosanitarios 



Una vez analizada, clasificada y recopilada la información pertinente, se procederá a diseñar las redes (distribución, evacuación) de los sistemas, considerando la demanda en cada nudo de consumo y cumpliendo las especificaciones técnicas de presión y velocidad. Para el cálculo de los caudales para abastecimiento de agua fría se considerará la utilización del método racional o español.

PROYECTO HIDRISANITARIO

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ARMANDO GRANIZO LARA INGENIERO CIVIL  

Para la determinación de las pérdidas por fricción del sistema de abastecimiento se aplicarán los métodos de Darcy-Weisbach, Flamant, y Hazen-Williams. Para el cálculo de las pérdidas por accesorios o localizadas se tomará como referencia el método de longitudes equivalentes.

2. MARCO TEÓRICO 2.1.

Introducción

El agua, para consumo humano y doméstico, es utilizada para beber, preparar alimentos, satisfacer las necesidades domésticas, individuales o colectivas, tales como higiene personal y limpieza en general. Ahora bien, este consumo genera descargas que son drenadas a través de sumideros, desagües y excusados, por lo que es ineludible disponer de un sistema hidrosanitario en el presente proyecto. Para el análisis y diseño de redes de abastecimiento en edificaciones, es relevante e imprescindible poseer conocimiento de principales conceptos, entre ellos, los principios fundamentales de la mecánica de fluidos e hidráulica de tuberías, mismos que se dan a conocer a continuación: 2.2.

Ecuaciones fundamentales de la mecánica de Fluidos

Los métodos de análisis consideran la capacidad de un flujo para transportar materia y la manera cómo cambia sus propiedades de un lugar a otro, para lo cual se debe establecer como axiomas que los fluidos cumplan los principios básicos de la mecánica, como: a) b) c) d)

Conservación de la materia Impulso y cantidad de movimiento Conservación de la energía Segunda ley de la termodinámica

2.2.1. Ecuación de Continuidad Del principio de conservación de la materia se deriva una de las principales ecuaciones para el análisis de fluidos, donde el caudal de un fluido es igual al producto de su velocidad por el área transversal del conducto que lo transporta. El caudal permanece constante a lo largo de su recorrido, de allí la ecuación de continuidad que se expresa de la siguiente manera: Q 1=Q2 A 1 xV 1= A 2 xV 2

Dónde: Q= caudal (m3/s) V1= Velocidad media de flujo m/s

PROYECTO HIDRISANITARIO

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ARMANDO GRANIZO LARA INGENIERO CIVIL A= Área transversal del conducto 2.2.2. Ecuación de la energía La ecuación de la energía está basada en la segunda ley de Newton, excluye los efectos termodinámicos y la extracción o adición de energía mecánica. Esta ecuación considera las fuerzas oponentes al movimiento, las cuales desarrollan un trabajo mecánico equivalente a la energía disipada al vencer dichas fuerzas. Una de las formas de la ecuación de conservación de energía para flujo en tuberías es la ecuación propuesta por el matemático, estadístico, físico y médico holandés-suizo, Daniel Bernoulli, en su obra Hidrodinámica (1738), donde las pérdidas de energía se manifiestan como pérdidas en la altura piezométrica, y asociada a la primera ley de la termodinámica, esta se define como: V2 P V 12 P1 + +Z 1=hf 1−2 + 2 + 2 +Z 2 2g ɣ 2g ɣ Dónde: -

ɣ: peso específico (ɣ / ρg). hf : pérdidas de fricción entre el fluido y la tubería. V : velocidad del fluido en la sección considerada. P: presión a lo largo de la línea de corriente. g : aceleración gravitatoria. z : altura en la dirección de la gravedad desde una cota de referencia los subíndices 1 y 2 indican si los valores están dados para el comienzo o el final del volumen de control respectivamente.

3. TIPOS DE SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO EN EDIFICACIONES 3.1.

Sistemas a presión directa desde la red pública

Estos sistemas se emplean generalmente en edificaciones unifamiliares y de pocos niveles. Se utilizan en edificaciones en las cuales la presión del agua proveniente de la red de abastecimiento pública satisface a todos los aparatos sanitarios proyectados. Los sistemas a presión no requieren de energía eléctrica para empujar el agua, motivo por el cual, son una opción prioritaria pues se convierten en los sistemas más económicos, tanto en su instalación como en su operación y mantenimiento. 3.2.

Sistemas de abastecimiento a gravedad

Se utilizan en lugares donde el suministro de agua es intermitente, y constan de un tanque elevado de reserva de agua, ubicado sobre la parte más alta de la edificación.

PROYECTO HIDRISANITARIO

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ARMANDO GRANIZO LARA INGENIERO CIVIL Este tanque de reserva, a más de almacenar el agua, abastece los aparatos sanitarios que se encuentran en los niveles inferiores. Si la presión de la red de suministro público no es lo suficientemente grande como para impulsar el agua al tanque elevado, se dispondrá de una cisterna en la parte baja de la edificación, donde se almacene el volumen de agua requerido para el consumo diario del edificio y conducir el agua mediante bombas hacia el tanque elevado. 3.3.

Sistemas de abastecimiento a presión

El abastecimiento desde la red pública se almacenará directamente en la cisterna o tanque bajo. Con la ayuda de un equipo de presión, el agua será impulsada con la presión adecuada para vencer la diferencia de niveles y satisfacer todos los aparatos sanitarios de la edificación. Gráfico 1. Sistema de abastecimiento a presión

4. COMPONENTES DE UN SISTEMA DE ABASTECIMIENTO EN EDIFICACIONES 4.1.

Acometida

Se denomina acometida a la derivación de agua de la tubería de abastecimiento público hacia la red interna de una edificación. Para el diseño de sistemas de abastecimiento de agua para edificaciones se mide la presión de la acometida en horas pico: Tabla 2. Cálculo de la acometida (Flamant) 8.00 horas V= 1.00 m/s

Tiempo Velocidad

PROYECTO HIDRISANITARIO

0.521 l/s 0.04 m

Caudal Pérdida (hv)

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ARMANDO GRANIZO LARA INGENIERO CIVIL 1 ½"

Diámetro

0.04 m/m

Pérdida de carga(j)

Hay que indicar que actualmente se encuentra instalada en el predio una acometida de agua potable de ½”, con número de cuenta 47426 a nombre del Sr. Olmedo Toapanta Chango. 4.1.1. Cisterna Las cisternas son reservorios que sirven para almacenar la cantidad de agua que se prevé se consumirá en la edificación durante un día, deben ser herméticas para evitar contaminación y contar con un continuo mantenimiento para asegurar la calidad del agua, se ubican debajo de los sótanos o parqueaderos de las edificaciones. 4.2.

Red interna de tuberías de abastecimiento

4.2.1. Columnas Se denominan columnas a las tuberías de alimentación principal, tienen sentido vertical y regularmente son las de mayor diámetro, pueden ser ascendentes o descendentes en su sentido dependiendo de la ubicación del abastecimiento principal. 4.2.2. Ramales Parten desde las columnas hasta los ambientes en los que haya consumo de agua (baños, cocina, patio, lavado, etc.). Son de un diámetro menor, y se los distribuye de tal manera que su mantenimiento no implique molestias a los usuarios. 4.3.

Red de gabinetes equipados contra incendios

4.3.1. Gabinetes. Se denomina gabinete de protección contra incendio al conjunto formado por el gabinete metálico, la válvula angular de seccionamiento, la porta manguera, la manguera con su chiflón, además de elementos complementarios como un hacha y un extintor. 5. ESTIMAC...