Diseño Inst. Sanitarias tanque, cisterna

A.- Dimensionamiento del Tanque Cisterna.

Capacidad de Tanque Cisterna = 3/4 x Dotación Diaria(lt/día).

Capacidad de Tanque Cisterna = 3/4 2100 lt/día = 1575 lt/día

Es decir el tanque cisterna debe tener un volumen útil mínimo de 1.575 m3 porque el volumen reallógicamente va a ser mayor.

Como en el proyecto hemos asignado a las dimensiones del tanque cisterna las medidas de:Para residencias o edificios de poca altura se recomienda :

Donde :Altura utilAltura libre

b = Area de la baseA = Ancho de la baseL = Largo de la base

Largo = 2.00 mAncho = 1.25 m

Entonces vamos a calcular la profundidad útil del tanque cisterna.

Volumen Util Área Sección

1.5752.5

0.63 m

Sin embargo a modo de asegurar el abastecimiento de agua adoptaremos una altura de 0.75m. Entonces tendremos en definitiva las siguientes dimensiones para el tanque cisterna. esta altura le adicionamos un borde libre de 0.40m y una altura de agua que no debe baja, igual a 0.20 m por lo que tenemos que la altura total del tanque cisterna será de 1.35 m.

Largo = 2.00Ancho = 1.25Prof. Bruta = 1.35Prof. Util = 0.75

Luego la capacidad útil de la CISTERNA será de : 2 1.25 0.75 = 1.88 Capacidad Util = 1.8 m3 = 1800 litros/día

En realidad este volumen es mayor que el requerido (1575 lts) pero es muy razonable dotar al tanque cisterna de un margen de exceso para cualquier eventualidad futura.

Otros detalles se pueden ver en el plano del tanque cisterna del presente proyecto.

VC = b x HU

VC = A x L x HU

HU =HL =

Hútil =

Hútil =

Hútil =

x

m3

m2

m

mmmm

x x m3

A

L

HU

HL

B.- Cálculo de la tubería de alimentación de la red pública hasta la Cisterna (Acometida).

Del plano tenemos:20.00 m

2.00

Datos:

Presión en la red pública : 20Presión mínima de agua a la salida de la Cisterna : 2 mDesnivel entre la red pública y el punto deentrga a la cisterna: 1 mLongitud de la linea de servicio : 20 mVolumen de la cisterna : 1.88Accesorios a utilizar :

- 2 valvulas compuertas- 4 codos de 90º

Cálculo del gasto de entrada (Q) :

Q =T = 4

T

Q =187514400

Q = 0.130

Cálculo de la carga disponible (H) :

H =

Presión en la red.Presión de salida.Altura de red - cisterna.

H = 20 2 1.42 1 1.42

H = 15.74

Selección del medidor :Siendo la máxima pérdida de carga en el medidor el 50% de la cargadisponible.

0.5 15.74

7.87

lb/pul2

m3

V cisterna

PR - PS - HT

PR =PS =HT =

lb/pul2

Hmedidor = lb/pul2

Hmedidor = lb/pul2

CisternaM

Matriz pública

Acometida

m

horas

lit.seg.

lit/seg

- ( )x x+

x

Para entrar al ábaco de medidores necesitamos el gasto en gal./min.

Q = 2.064 gal./min.

Del ábaco de medidores tenemos:

Diámetro Pérdida de carga5/8" 10.5 7.43/4" 3.8 2.71" 1.7 1.2

3/4"

Porque : 3.8 < 7.87

Como el medidor ocaciona una pérdida de carga de : 3.8 entonces la nueva cargadisponible será :

H = 15.74 3.8 H = 11.94 = 8.4 m

1/2"

Longitud equivalente por accesorios :

Elemento Cant. L. E.(m) L. parc.Valvulas compuertas 2 0.1 0.20

Codos de 90º 4 0.4 1.60total 1.80

Luego la longitud total: 20 1.80

21.8 m

Aplicando la fórmula de Hazen :

Q = 0.13021 lit./seg.1/2" 0.0125 m

L = 21.8 m C = 140

S =Q 1.85

S = 0.13437

H = L x S H = 2.929 m

2.929 < 8.4

Por lo tanto el diámetro de 1/2" es lo correcto.

\ El diámetro del medidor es : 3/4"

** Seleccionamos : f =

lb/pul2 lb/pul2

Selección del f de la tubería :

lb/pul2

lb/pul2

Asumiendo un : f =

LT =

LT =

f =

0.2785 x C x D2.63

lb/pulg.2

lb/pulg.2

lb/pulg.2

mmm

-

+

El diámero de la tubería es : 1/2"

B.- Dimensionamiento del Tanque Elevado

Por lo expuesto anteriormente:

Capacidad Tanque Elevado = 1/3 x Dotación Diaria

Capacidad Tanque Elevado = 1/3 x 2100 lt/día Capacidad Tanque Elevado = 700 lt/día

Sin embargo según el reglamento las capacidades mínimas de los tanques elevados debe ser de 1000 litros, por lo que adoptaremos este volumen como volumen útil del tanque elevado.Nuestro tanque elevado estará ubicado encima del baño de servicio de la azotea y tiene las siguientes medidas:

Para residencias o edificios de poca altura:

Donde :

Altura utilAltura libre

b = Area de la basea = Valor asumido.

Largo = 1.45 mAncho = 1.45 m

La profundidad la calculamos de la misma forma que para el tanque cisterna, así tenemos:

Volumen Util Area Sección

1.001.45 1.45

0.48 m

Sin embargo redondeando este valor adoptaremos una altura útil de 0.50 m

Para conocer las medidas totales de la profundidad del Tanque Elevado debemos adicionarle 0.45 m de borde libre y una altura muerta en el fondo de 0.30 m por lo que la profundidad total del T.E. será de 1.25 m. Luego resumiendo tenemos que las medidas del tanque elevado son:

Largo = 1.45 mAncho = 1.45 mProfundidad Util = 0.50 mProfundidad Bruta = 1.25 m

VTE = b x HU

VTE = a2 x HU

HU =HL =

Hútil =

Hútil =

Hútil =

m3

m mx

a

a

HU

HL

Mayores detalles del T.E. se tienen en su respectivo plano de detalles que figuran en el presente proyecto.

3.1.3.- Cálculo de la Máxima Demanda Simultánea

La máxima demanda simultánea resulta de dividir la dotación entre el tiempo probable de uso diario de todos los aparatos. Consideraremos que como promedio se usan los aparatos sanitarios un tiempo de 2 horas por día porque es ilógico pensar que los aparatos van a usarse las 24 horas del día.

2100 21000.292 lt/seg por día

2 7200 seg.

Máxima Demanda Simultánea = 0.292 lts/seg por día.

3.1.4.- Cálculo del Equipo de Bombeo para Consumo.

a) Capacidad de cada uno de los equipos

Capacidad del Tanque Cisterna : Requerida = 1275 lts Asumida = 1800 lts

Capacidad del Tanque Elevado : Requerida = 1000 lts Asumida = 1005 lts

b)Cálculo del diámetro de las tuberías de Impulsión y Succión.

El diámetro de la tubería de impulsión se calcula en función del caudal de bombeo, que a su vez se define de la siguiente manera:

Volumen del T.E. Tiempo de llenado

A este respecto el RNC en su numeral S.222.5.06 dice:

S.222.5.06.- La capacidad del equipo de bombeo debe ser equivalente a la máxima demanda simultánea de la edificación y en ningún caso inferior a la necesaria para llenar el tanque elevado en dos horas. Si el equipo es doble cada bomba podrá tener la mitad de la capacidad necesaria, siempreque puedan funcionar ambas bombas simultáneamente en forma automática, cuando lo exija la demanda.El tiempo de llenado según el reglamento no puede ser mayor de 2 horas, por lo que adoptaremos a nuestro caso un tiempo de llenado de 1 hora.

Entonces:

1005 lts0.279 lts/seg

3600 seg

Por definición para calcular el diámetro de la tubería de impulsión deberíamos usar la fórmula:

Donde: Qb = Caudal de bombeo, en lts/seg

V = Velocidad de flujo, en m/seg

MDS =

Qb =

Qb = Qb =

Qb = Atubería V

Atubería = Area de la Tubería, en m²

lt/dia horas

= lt/dia =

Sin embargo el RNC en el anexo No 5 de la Normas S.200 para Instalaciones Sanitarias en Edificaciones presenta una tabla que nos da el diámetro de la tubería de impulsión directamente en función del gasto de bombeo. Esta tabla es:

Diámetros de las tuberías de impulsión en función del gasto de bombeo.

Gasto de Bombeo Diámetro de la tubería de ( lts/seg ) impulsión

Hasta 0.50 20 mm (3/4") " 1.00 25 mm (1") " 1.60 32 mm (1 1/4") " 3.00 40 mm (1 1/2") " 5.00 50 mm (2") " 8.00 65 mm (2 1/2")

" 15.00 75 mm (3") " 25.00 100 mm (4")

Según esta tabla para nuestro gasto de 0.32 lts/seg le corresponde un diámetro de tubería de impulsión de 3/4" (20 mm)

Para el diámetro de la tubería de succión se considera el diámetro inmediatamente superior aldiámetro de la tubería de impulsión. En este caso le corresponde a la tubería de succión un diámetro de 1" que es el inmediatamente superior a 3/4".

Por lo tanto tenemos que:

Diámetro de Tubería de Impulsión = 3/4"Diámetro de Tubería de Succión = 1"

c) Cálculo de la Altura Dinámica

La altura dinámica viene a ser la altura que debe vencer el agua para poder llegar desde el nivelmínimo del tanque cisterna hasta el máximo nivel del tanque elevado. La altura dinámica se define por :

HD = Donde : HD = Altura dinámicaHs = Altura de succiónHi = Altura de impulsión

Pérdida de carga totalPérdida de carga de succiónPérdida de carga de impulsión

Remplazando datos:

Hs = 5.00 mHi = 12.00 mC = 140 (tubería PVC)Ls = 7.00 mLi = 15.00 m

Ss x Ls x 1.10 (consideramos 10% más por longitud equivalente).

Qs = 0.279 lit./seg.1" 0.025 m

Hs + Hi + HfT

HfT = Hfs + Hfi

HfT =Hfs =Hfi =

Hfs =

fs =

Ls = 7.0 m C = 140

Ss =Q 1.85

Ss = 0.0189

Ls x Ss x 1.10 0.146 m

Si x Li x 1.25 (consideramos 25% más por longitud equivalente).

Qi = 0.279 lit./seg.3/4" 0.01875 m

Li = 15.0 m C = 140

Si =Q 1.85

Si = 0.07661

Li x Si x 1.10 1.436 m

1.582 m

Por lo tanto :

HD =

HD = 18.582 m

d) Cálculo de la Potencia de la Bomba:

La fórmula de cálculo de la potencia de la bomba es:

HD.Q HP

75 .η

Consideraremos un rendimiento de 65% (0.65).

Entonces reemplazando datos:

18.582 0.279HP

75 0.65

0.106 HP

Para el caso escogeremos una bomba monofásica de 0.33 HP por ser este el menor caballaje comercial pues no existen en el mercado bombas de 0.12 HP.Según las tablas de especificaciones técnicas de bombas "Hidrostal" para una bomba de 0.33 HP de 60 ciclos y un caudal de bombeo de 0.32 HP se tiene un rendimiento de 19.80 m. Es decir esta bomba puede impulsar un caudal de 0.32 lts/seg hasta una altura máxima de 19.80 metros.Comparando con el valor que tenemos, 17.61 m, vemos que este valor es menor al valor que ofrece la bomba escogida por lo que se considera satisfactoria la elección.Luego Potencia del Motor = 0.33 H.P.

0.2785 x C x D2.63

Hfs = Hfs =

Hfi =

fi =

0.2785 x C x D2.63

Hfi = Hfi =

HfT = Hfs + Hfi

HfT =

Hs + Hi + HfT

P.B. =

P.B. =

P.B. =

xx

CALCULO DE ALIMENTADORES PARA UN SISTEMA INDIRECTO:

0.50

1.00

2.60

B.C.

L.R.2.60

B.C. B.C.

B.C.

2.80

L.C. M.B.

M.B. L.R. ( II )

2 2 4 6 1

U. H.M.B. Medio baño 4B.C. Baño completo 6L.C. Lavadero de cocina 3L.R. lavarropa 3

A

B C D

E F

HG

M

I

K LJ

0.5046

3.0019 16

2.603

6 16

32.6016 6

6 6

610 4

2.80

4 7

3 4

4 3 ( II )

2 2 4.68 9.00 1

A nivel del piso de azotea :

Alimentador ( I ) = 19Alimentador ( II ) = 16

35 ( U. H.)

En la tabla de gastos probables para la aplicación del método de Hunter :

Con 46 ( U. H.) = 1.03 lt/seg

respecto al tanque elevado.

Considerando una presión mínima de salida de 3.50 m en H

= - PsH

= 6.20 - 3.50

= 2.70 m

Se tiene el punto I como el más desfaborable por ser el más alejado y tener menor altura estatica con

Alt.disponible Hestat.

Alt.disponible

Alt.disponible Hallando la pendiente máxima ( Smáx. )

A

B C D

E F

HG

M

I

K LJ

= Le = 17.16Le

Le = 17.16 m

= 0.157

Calculando tramo AB ( 46 U.H.)

Q = 1.03

C = 100

= 0.157

D =Q 0.38

D = 0.03024 m

Escogemos un diámetro comercial :

D = 0.025 m = 1"

=Q 1.85

= 0.394

=

Le = Le = 4.2 m

= 1.66 m

Presión en BPB = -

PB = 1.84 m

Calculando tramo BG ( 16 U.H.)

Q = 0.46

C = 100

= 0.157

D =Q 0.38

Smáx. Alt.disponible

Smáx.

x 10-3 m3/seg

Smáx.

0.2785 x C x S0.54

Hallando la pendiente real ( Sreal )

Sreal 0.2785 x C x D2.63

Sreal

hf AB

hf AB Le x Sreal

1.2 x LAC

hf AB

Hestat. hf AB

x 10-3 m3/seg

Smáx.

D =

D = 0.02226 m


D = 0.025 m = 1"

=Q 1.85

= 0.089

hfBG

hf BG =

Le = Le = 3.24 m

hf BG = 0.29 m

Presión en DPG = - -

PG = 4.26 m

Calculando tramo GH ( 8 U.H.)

Q = 0.29

C = 100

= 0.157

D =Q 0.38

D = 0.01868 m


D = 0.019 m = 3/4 "

=Q 1.85

= 0.144

0.2785 x C x S0.54


Sreal 0.2785 x C x D2.63

Sreal

Le x Sreal

1.2 x LCD

Hestat. hf AC hf AC

x 10-3 m3/seg

Smáx.

0.2785 x C x S0.54


Sreal 0.2785 x C x D2.63

Sreal

hf GH

=

Le = Le = 9.72 m

= 1.40 m

Presión en H= - hfAB - hf BG - hf GH

= 2.86 m

Calculando tramo GI ( 8 U.H.)

Q = 0.29

C = 100

Ad = PG + A piso - 3.5 Ad

= 1.044

D =Q 0.38

D = 0.01267 m


D = 0.019 m = 3/4 "

V =

=Q 1.85

= 0.144

hf GI =

Le = Le = 3.6 m

= 0.52 m

Presión en I= PG + 3 +

= 3.74 m

hf GH Le x Sreal

1.2 x LDH

hf GH

PH Hestat.

PH

x 10-3 m3/seg

Smáx.

0.2785 x C x S0.54


Sreal 0.2785 x C x D2.63

Sreal

hf HI

Le x Sreal

1.2 x LHI

hf GI

PI hf HI

PI

Calculando tramo IJ ( 8 U.H.)

Q = 0.29

C = 100

= PI + - PsM

= 3.74 + 0.00 - 2

= 1.74 m

= Le = 1.2 x IJLe

Le = 3.6 m

= 0.483

D =Q 0.38

D = 0.01484 m


D = 0.0125 m = 1/2"

=Q 1.85

= 1.102

=

Le = Le = 3.36 m

= 3.70 m

Presión en M= + -

= 1.96 m

Presión en C= -

x 10-3 m3/seg

Alt.disponible Hestat.

Alt.disponible


Smáx. Alt.disponible

Smáx.

0.2785 x C x S0.54


Sreal 0.2785 x C x D2.63

Sreal

hf HM

hf HM Le x Sreal

1.2 x LHM

hf HM

PM PH Alt.HM hf HM

PM

PC Hestat. hf AC

= 1.84 m

Calculando tramo CB ( 19 U.H.)

Q = 0.52

C = 140

= + - PsE

= 1.84 + 2.60 - 2

= 2.44 m

= Le =Le

Le = 11.136 m

= 0.220

D =Q 0.38

D = 0.01917 m


D = 0.025 m = 1"

=Q 1.85

= 0.060

=

Le = Le = 5.616 m

= 0.34 m

Presión en B= -

= 1.51 m

Calculando tramo BF ( 19 U.H.)

Q = 0.52

PC

x 10-3 m3/seg

Alt.disponible PC Hestat.

Alt.disponible


Smáx. Alt.disponible 1.2 x LHM

Smáx.

0.2785 x C x S0.54


Sreal 0.2785 x C x D2.63

Sreal

hf CB

hf CB Le x Sreal

1.2 x LCB

hf CB

PB PC hf CB

PB

x 10-3 m3/seg

C = 140

= 0.220

D =Q 0.38

D = 0.01917 m


D = 0.025 m = 1"

=Q 1.85

= 0.060

=

Le = Le = 3.12 m

= 0.19 m

Presión en F= + -

= 2.41 m

Calculando tramo FE ( 3 U.H.)

Q = 0.12

C = 140

= 0.220

D =Q 0.38

D = 0.01098 m


D = 0.0125 m = 1/2"

Smáx.

0.2785 x C x S0.54


Sreal 0.2785 x C x D2.63

Sreal

hf BF

hf BF Le x Sreal

1.2 x LBF

hf BF

PF PB Hestat. hf BF

PF

x 10-3 m3/seg

Smáx.

0.2785 x C x S0.54

=Q 1.85

= 0.116

=

Le = Le = 2.4 m

= 0.28 m

Presión en E= -

= 2.14 m

Calculando tramo FG ( 16 U.H.)

Q = 0.46

C = 140

= + - PsJ

= 2.41 + 5.40 - 2

= 5.81 m

= Le =Le

Le = 11.28 m

= 0.515

D =Q 0.38

D = 0.01536 m


D = 0.019 m = 3/4"


Sreal 0.2785 x C x D2.63

Sreal

hf FE

hf FE Le x Sreal

1.2 x LFE

hf FE

PE PF hf FE

PE

x 10-3 m3/seg

Alt.disponible PF Hestat.

Alt.disponible


Smáx. Alt.disponible 1.2 x LHM

Smáx.

0.2785 x C x S0.54


=Q 1.85

= 0.181

=

Le = Le = 3.12 m

= 0.56 m

Presión en G= + -

= 4.45 m

Calculando tramo GL ( 10 U.H.)

Q = 0.34

C = 140

= 0.515

D =Q 0.38

D = 0.01369 m


D = 0.019 m = 3/4"

=Q 1.85

= 0.103

=

Le = Le = 3.36 m

= 0.35 m

Sreal 0.2785 x C x D2.63

Sreal

hf FG

hf FG Le x Sreal

1.2 x LFG

hf FG

PG PF Alt.FG hf FG

PG

x 10-3 m3/seg

Smáx.

0.2785 x C x S0.54


Sreal 0.2785 x C x D2.63

Sreal

hf GL

hf GL Le x Sreal

1.2 x LLG

hf GL

Presión en L= + -

= 5.47 m

Calculando tramo LK ( 7 U.H.)

Q = 0.28

C = 140

= 0.515

D =Q 0.38

D = 0.01272 m


D = 0.019 m = 3/4"

=Q 1.85

= 0.072

=

Le = Le = 2.4 m

= 0.17 m

Presión en K= -

= 5.29 m

Calculando tramo KJ ( 4 U.H.)

Q = 0.16

C = 140

= 0.515

D =Q 0.38

PL PG Alt.GL hf GL

PL

x 10-3 m3/seg

Smáx.

0.2785 x C x S0.54


Sreal 0.2785 x C x D2.63

Sreal

hf LK

hf LK Le x Sreal

1.2 x LLG

hf LK

PK PL hf LK

PK

x 10-3 m3/seg

Smáx.

D =

D = 0.01028 m


D = 0.0125 m = 1/2"

=Q 1.85

= 0.197

=

Le = Le = 2.4 m

= 0.47 m

Presión en J= -

= 4.82 m

0.2785 x C x S0.54


Sreal 0.2785 x C x D2.63

Sreal

hf KJ

hf KJ Le x Sreal

1.2 x LKJ

hf KJ

PJ PK hf KJ

PJ

SISTEMA DE AGUA CALIENTE :

Usos:

USOTemperatura

ºCHigiene corporal 45º - 55ºLavado de ropa 60º - 70º

Para fines medicinales 90º - 100º

Dotación:RESIDENCIAS UNIFAMILIARES

Número de dormitorios Dotación diariapor vivienda (lts)

1 1202 2503 3904 4205 450

* > 5 dormitorios a razón de 8 lts./día/dormitorio adicional.

Selección del equipo y tanque de almacenamiento:

Capacidad del tanque de Capacidad horaria del equipo

Tipo de Edificaciónalmcenamiento en relación de producción de agua caliente

con la dotación diaria (lts) en relación con la dotacion

diaria (lrs).

Residencias unifamiliares1/5 1/7y multifamiliares

Hoteles y pensiones 1/7 1/10

Restaurantes 1/5 1/10

Gimnacios 2/5 1/7

Hospitales, Clinicas, 2/5 1/6

Consultorios y similares 2/5 1/6

Cálculo de la capacidad del equipo de producción y del tanque de almacenamiento

PISO Nº DE DORMITORIOS DOTACION/DORMITORIO(Lts / día)

1º Piso 0 02º Piso 4 3903º Piso 1 120

Total = 510

Capacidad del Tanque de almacenamiento = 1/5 510 = 102 lts.

Capacidad del Calentador = 1/7 510 = 72.86 lts/hora

SISTEMA DE DESAGÜE Y VENTILACION

TERCER PISO 2

2

4

8

SEGUNDO PISO2

2

4

8

2 2

16 44

2 2

x

x

PRIMER PISO

= 3.76

3.6327802

CUADRO DE RESUMEN

TRAMO L (m) Le(m) U. H.

AC 1.50 1.80 35CD 6.00 7.20 16DH 5.20 6.24 16HI 1.00 1.20 6HM 2.80 3.36 4CB 4.00 4.80 19BF 2.60 3.12 6FE 2.00 2.40 9FG 2.60 3.12 6GL 2.80 3.36 3LK 2.00 2.40 30

KJ 2.00 2.40 24

CUADRO DE RESUMEN

Q (Lt/s) Smax. DIAMET.(Pulg.) V (m/s) S REAL hf (m.) PRESION (m).

1.78 0.151 1 1/2" 1.56 0.14 0.672 3.3280.85 0.151 1 1/4" 1.07 0.086 0.619 2.7090.85 0.151 1 1/4" 1.07 0.086 0.279 5.130.61 1.2 1" 1.2 0.138 0.828 4.3020.5 1" 1" 0.99 0.096 0.311 6.691

0.38 1.95 3/4" 1.34 0.237 0.768 8.6230.25 2.6 3/4" 0.88 0.109 0.353 10.970.32 1.402 3/4" 1.13 0.13 0.421 7.620.25 2.105 3/4" 0.88 0.109 0.353 10.0450.12 2.853 1/2" 0.95 0.19 0.616 12.130.75 0.81 1 1/4" 0.94 0.068 0.22 5.808

0.61 1.575 1" 1.2 0.138 0.447 8.061

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