MEMORIA DE CÁLCULO PARA EL DISEÑO DE SANITARIAS EN VIVIENDA UNIFAMILIAR

La vivienda consta de las siguientes características:

Area total del lote: 147 m²

APARATOS SANITARIOSNivel Inodoro Lavatorio Ducha Lav. Cocina Lav. Ropa1er Psio 2 2 1 1 -2do Piso 2 2 2 - -Azotea 1 1 1 - 1

Altura de Cisterna no mayor a 2.5m.

A continuación, realizaremos los estudios pertinentes para determinar:

Cálculo de dotación de Agua del edificioCálculo de máxima Demanda Simultánea Cálculo de dimensiones de Cisterna y Tanque elevadoCálculo de la red de alimentación

INSTALACIONES SANITARIAS-1-

Cálculo de dotación de Agua del edificio (Vivienda Unifamiliar)

Según RNE, las dotaciones de agua para viviendas Unifamiliares estarán de acuerdo con el área del lote según la siguiente tabla

Según lo cual tomamos, área de lote 147 m², corresponde una dotación de :

Dotacion o consumo Diario de agua : 1500 l/dia =1.5 m³/dia = 0.017 l/seg

INSTALACIONES SANITARIAS-2-

CÁLCULO DE MÁXIMA DEMANDA SIMULTANEA

Nivel Nº 01

Aparatos Sanitarios

Inodoro Lavatorio Ducha Lavatoriococina

Lavadero de ropa

2 2 1 1 -

Nivel Nº 02

Aparatos Sanitarios

Inodoro Lavatorio Ducha Lavatoriococina

Lavadero de ropa

2 2 2 - -

Nivel Nº 03(Azotea)

Aparatos Sanitarios

Inodoro Lavatorio Ducha Lavatoriococina

Lavadero de ropa

1 1 1 - 1

INSTALACIONES SANITARIAS-3-

Tabla de Unidades de Gasto

U. G.

Aparato

Nivel Nº 1 Nivel Nº 2 Nivel Nº 3 (Azotea)

# Aparatos

U. G.

# Aparatos

U. G.

# Aparatos

U. G.

3 Inodoro 2 6 2 6 1 3

1 Lavatorio

2 2 2 2 1 1

2 Ducha 1 2 2 4 1 2

3 Lav cocina

1 3 0 0 0 0

3 Lav. ropa 0 0 0 0 1 3Tota

l 13 12 8

Gastos probables para aplicación del Método de Hunter:

# de unidades de gasto Gasto Probable13 Qa = 0.4112 Qb = 0.388 Qc = 0.29

M. D. S. = Qt: ∑ Total (Qa + Qb + Qc + Qd)

M. D. S. = (0.41 + 0.38 +0.29) lts. /seg

M. D. S. = 1.08 lts. /seg.

INSTALACIONES SANITARIAS-4-

Cálculo de dimensiones de Tanque Cisterna y Tanque elevado

CÁLCULO DE DIMENSIONES DE CISTERNA

Considerando que el R.N.E. recomienda que el volumen que se debe almacenar en la cisterna sea de 3/4 del volumen del consumo diario. Tenemos:

Dotación diaria de Agua: 1.5 m3

Volumen Útil de Tanque Cisterna = 3/4 x Dotación Diaria

Entonces: Volumen Útil de Tanque Cisterna = (3/4 x 1.5 ) m3

Volumen Útil de T. C. = 1.125 m3 ó Vc: 1125 ltSe recomienda la siguiente relación:

A : 2 ; HL = 0.5m B 3

Despejando A:A: (2/3) B

Ht = HL + HU Grafica Cisterna

2 m = 0.5 m + HU

HU = 1.5 m

Volumen cisterna = A X B X HU…………… (*)Vc = (2/3) B X B X HU

1.125 = (2/3) B2 X 1.5 mB2 = (1.125 x 3/ (2x1.5)) B = 1.125 mA = (2/3) X 1.125A = 0.75 m

Prediseñando:

A = 0.75 mB = 1.15 mHu = 1.5 m

Según el RNE

Volumen Diametro (pulg)500-5000 2

INSTALACIONES SANITARIAS-5-

5001-12000 312000-30000 4>30000 6

Entonces asumimos un Diametro de rebose de 2 pulgadas

CÁLCULO DE DIMENSIONES DE TANQUE ELEVADO

Considerando que el R.N.E. recomienda que el volumen que se debe almacenar en la cisterna sea de 1/3 del volumen útil de Cisterna. Tenemos:

Dotacion Diaria de Agua : 1.5 m3

Volumen Útil de Tanque Cisterna = 1/3 x Dotacion Diaria de Agua

Entonces: Volumen Útil de Tanque Elevado = (1/3 x 1.5)m3

Volumen Útil de T. E. = 0.5 m3 ó 500 lt

Según R. N. E. tenemos la siguiente tabla:

Volumen Diametro (pulg)500-5000 25001-12000 312000-30000 4>30000 6

Entonces asumimos que el diámetro de rebose equivale a: 2 pulg.

INSTALACIONES SANITARIAS-6-

Cálculo de la red de alimentación

A. CÁLCULO DEL CAUDAL DE ENTRADA (Q):

T = 4 horas

Q = (3750 lit.) / 4 x 3600 seg.

Q = 0.26 lit / seg = 0.00026 m3 / seg

B. CÁLCULO DE LA CARGA DISPONIBLE:

H: Carga disponible

PR: Presión en la Red Pública : 20lb. / pul2

PS: Presión mínima de agua a la salida : 5lb. / pul2

HT: Desnivel entre la red matriz y la tubería de Ingreso : 0.35 m

H = 20 – (5 + 0.35 x 1.42)Hmedidor = 20 – (5 + 0.35 x 1.42)Hmedidor = (14.50lb. / pul2) / 1.42 Hmedidor = 10.21m

C. S ELECCIÓN DEL MEDIDOR:

INSTALACIONES SANITARIAS-7-

Siendo la máxima perdida de carga en el medidor el 50% d la carga disponible.

Hmedidor = 0.5 x (14.50lb. / pul2)

Hmedidor = 7.25 lb./pul2

Diámetro Perdida de Carga5/8 ‘’ 10.5 lb. / pul2

¾’’ 3.8 lb. / pul2

1’’ 1.7 lb. / pul2

Según el R. N. E. una tubería de ¾ pulg. Tiene capacidad hasta de 8.19, entonces 7.25 es menor que esta cantidad.

Hmedidor = 14.50 – 3.8 = 10.7 lb / pul2 Hmedidor = 10.7lb. / pul2

Hmedidor = 7.54m

INSTALACIONES SANITARIAS-8-

Selección del Diametro dela Tuberia:

Asumiendo un: Ø = 1”

Longitud de tubería = 12.6 m

Accesorios a utilizar y longitud equivalente por accesorios:

Elemento Cant. L. E. (m) L. ParcialValvulas Compuertas 1 0.22 0.22Valvula de ampliacion de 1 " a 3/4" 1 0.20 0.20Valvual de Reduccion de 3/4" a 1 1 0.21 0.21Codos de 90 2 0.68 1.36

TOTAL 1.99

Luego la longitud total: Lt = 12.6 + 0.35 + 1.99 Lt = 14.85 m

Perdida de Carga

hf= Q1.85× L0.09414×C1.85×D 4.87

Q = 0,00026 m³ / segØ = 1” = 0,0254 mL = 14.88 m C= 140

Hf = 0.23

7.54 > 0.23 ….ok

Calculo del Diametro de las tuberías de Impulsion y Succion

Caudal de Bombeo (Qb)

INSTALACIONES SANITARIAS-9-

Qb = Volumen de TE / Tiempo de Llenado

Qb = 0.5 / 3600 = 1.4 x 10-4 m³ / seg = 0.14 lt/seg

Gasto de bombeo (lt/s) Ø Tuberia de ImpulsionHasta 0.50 3/4 "Hasta 1.00 1 "Hasta 1.60 1 1/4"Hasta 3.00 1 1/2 "Hasta 5.00 2 "Hasta 8.00 2 1/2 "Hasta 15.00 3 "Hasta 25.00 4 "

Diametro de Tuberia de Succion = 1“ Diametro de Tuberia de Impulsion = 3/4”

Calculo de Potencia de Bomba

a) Volumen consumo diario = 1.5 m3 /día

b) Volumen del tanque elevado = 0.5 m3 /día

INSTALACIONES SANITARIAS-10-

c) Caudal de bombeo (Tiempo de llenado 1 horas)

QB = VTE / 1X3600seg QB = 0.5 / 1X3600seg QB = 1.4 x 10-4 m3/ seg ó QB

= 0.14 lt/ seg

d) Hallar perdida en tubería de succión: Hfs

S = (Q / 0.2785 X C X

D2.63)1.85…………. (*)

C: Coeficiente de rugosidad del material PVC = 140D: Diámetro de la tubería de succión en metros = 0.03mQ: Caudal de bombeo = 1.4 x 10-4 m3/ seg S: Relacion HL/LReemplazando valores en (*) tenemos:

S = (1.4 x 10-4 / 0.2785X140X0.032.63)1.85

S = 0.0021m

Hfs = S x Ls

Hfs = 0.0021 x 3 x 1.1

Hfs = 0.007m

e) Hallar perdida en tubería de impulsión: Hfi

S = (Q / 0.2785 X C X

D2.63)1.85…………. (*)

C: Coeficiente de rugosidad del material PVC = 140D: Diámetro de la tubería de impulsion en metros = 0.02mQ: Caudal de bombeo = 1.4 x 10-4m3/ seg S: Relacion HL/L

INSTALACIONES SANITARIAS-11-

Reemplazando valores en (*) tenemos:

S = (1.4 x 10-4/ 0.2785X140X0.022.63)1.85

S = 0.01m

Hfi = S x Ls

Hfi = 0.01 x 10 x 1.25

Hfi = 0.125 m

f) Calculo de altura dinámica total:

HDT = Hs + Hi + Hfi + HfsHDT = 3 + 10 + 0.125 + 0.007HDT = 13.13 m

g) Calculo de la potencia de la bomba:

P = (Qb x HDT)/75nP = (0.14 x 13.13)/75x0.65P = 0.03HPP = ½ HP

Calculo de Alimentadores

Diagrama de Alimentadores

INSTALACIONES SANITARIAS-12-

A

A’ CB

34

2.8

3.2

Long. EG = 11 m Long. EG’= 10.5 m

Punto mas desfavorable

`l

De la figura se observa que el punto mas desfavorable es G, teniendo en cuenta que la presión mínima para arapatos con tanque es 3.5 m (RNE) y las velocidades max. Según el diámetro de tubería

Se procede a calcular las presiones en puntos de interés.

Calculo de la Gradiente Hidraulica

INSTALACIONES SANITARIAS-13-

D

J

EF G G’

I

K L

H

6

6

6

3

6

1 6

Unidades de Gasto

2.8

2.8

smax=Hd¿ = 3.2+2.8−3.5(3.2+2+2.8+11)∗1.2

=0.1

Donde :

Hd = Altura disponibleLe = Longitud equivalente

Tramo A A’ (l=3 .2) Ø = 1 ” Q = 34 UG = 0.82 l/sC = 140

s=( Q0.2785∗C∗D2.63 )

1.85

Donde:Q = (m³/s)D = (m)

Resolviendo S = 0.13

Calculado la perdida de carga de A a A’

Hf=s∗l=0.13∗3.2∗1.2=0.5

Presion en A’:

PA '=H−Hf=3.2−0.5=2.7m

Tramo A’C (l=2)

Ø = ¾ ” Q = 16 UG = 0.46 l/sC = 140

s=( Q0.2785∗C∗D2.63 )

1.85

Donde:Q = (m³/s)D = (m)

INSTALACIONES SANITARIAS-14-

Resolviendo S = 0.18

Hf=s∗l=0.18∗2∗1.2=0.432

PC=PA−Hf=2.7−0 .432=2.3m

Tramo C E (l=2.8)

Ø = ¾ ” Q = 16 UG = 0.46 l/sC = 140

s=( Q0.2785∗C∗D2.63 )

1.85

Donde:Q = (m³/s)D = (m)

Resolviendo S = 0.18

Hf=s∗l=0.18∗2.8∗1.2=0.6

PE=PC+H−Hf=2.3+2.8−0.6=4 .5m

Tramo EF (l=8)

Ø = ¾ ” Q = 16 UG = 0.46 l/sC = 140

s=( Q0.2785∗C∗D2.63 )

1.85

Donde:Q = (m³/s)D = (m)

Resolviendo S = 0.18

INSTALACIONES SANITARIAS-15-

Hf=s∗l=0.18∗8∗1.2=1.72

PF=PE+H−Hf=4.5−1.72=2.8m

Tramo FG (l=3)

Ø = ¾ ” Q = 10 UG = 0.43 l/sC = 140

s=( Q0.2785∗C∗D2.63 )

1.85

Donde:Q = (m³/s)D = (m)

Resolviendo S = 0.16

Hf=s∗l=0.16∗3∗1.2=0.5

PG=PF+H−Hf=2.8−0.5=2.3m >= 2.0 m (min según RNE)…ok

Tramo FG ’ (l=2.5)

Ø = ¾ ” Q = 10 UG = 0.43 l/sC = 140

s=( Q0.2785∗C∗D2.63 )

1.85

Donde:Q = (m³/s)D = (m)

Resolviendo S = 0.15

INSTALACIONES SANITARIAS-16-

Hf=s∗l=0.15∗2.5∗1.2=0.45

PG'=PF+H−Hf=2.8−0. 45=2. 35m

Presiones A Partir De G

Tramo GK (l=5.6)

Ø = ¾ ” Q = 7 UG = 0.28 l/sC = 140

s=( Q0.2785∗C∗D2.63 )

1.85

Donde:Q = (m³/s)D = (m)

Resolviendo S = 0.07

Hf=s∗l=0.07∗5.6∗1.2=0.47

PK=PG+H−Hf=2 .35+5.6−0.47=7. 48m

Tramo KL (l=7)

Ø = ½ ” Q = 6 UG = 0.25 l/sC = 140

s=( Q0.2785∗C∗D2.63 )

1.85

Donde:Q = (m³/s)D = (m)

INSTALACIONES SANITARIAS-17-

Resolviendo S = 0.4

Hf=s∗l=0.4∗7∗1.2=3.36

PL=PK+H−Hf=7. 43−3.36=4.m

Presiones A Partir De G’

Tramo G’I (l=2.8)

Ø = ½ ” Q = 6 UG = 0.25 l/sC = 140

s=( Q0.2785∗C∗D2.63 )

1.85

Donde:Q = (m³/s)D = (m)

Resolviendo S = 0.4

Hf=s∗l=0.4∗2.8∗1.2=1.3

PI=PG'+H−Hf=2.05+2.8−1.3=3.55m

Calculo de Presiones B,D,H,J

Calculo de Gradiente Hidraulica (A-D)

smax=Hd¿ = 3.2+2.8−3.5(3 .2+1+2.8 )∗1.2

=0.29

Partimos de A’ , PA = 2.7 m

INSTALACIONES SANITARIAS-18-

Tramo A’B (l=1)

Ø = ¾ ” Q = 18 UG = 0.50 l/sC = 140

s=( Q0.2785∗C∗D2.63 )

1.85

Donde:Q = (m³/s)D = (m)

Resolviendo S = 0.2

Hf=s∗l=0.2∗1∗1.2=0.24

PB=P A'+H−Hf=2.7−0.24=2.46m

Tramo BD (l=2.8)

Ø = ¾ ” Q = 18 UG = 0.50 l/sC = 140

s=( Q0.2785∗C∗D2.63 )

1.85

Donde:Q = (m³/s)D = (m)

Resolviendo S = 0.2

Hf=s∗l=0.2∗2.8∗1.2=0.67

PD=PB+H−Hf=2. 46+2.8−0 .67=4.6m

Tramo DH (l=2.8)

Ø = ½ ”

INSTALACIONES SANITARIAS-19-

Q = 12 UG = 0.38 l/sC = 140

s=( Q0.2785∗C∗D2.63 )

1.85

Donde:Q = (m³/s)D = (m)

Resolviendo S = 0.9

Hf=s∗l=0.9∗2.8∗1.2=3.0

PH=PD+H−Hf=4.6+2.8−3=4. 4m

Tramo HJ (l=2.8)

Ø = ½ ” Q = 6 UG = 0.25 l/sC = 140

s=( Q0.2785∗C∗D2.63 )

1.85

Donde:Q = (m³/s)D = (m)

Resolviendo S = 0.4

Hf=s∗l=0.4∗2.8∗1.2=1.3

PJ=PH+H−Hf=4.4+2.8−1.3=5.9m

INSTALACIONES SANITARIAS-20-

CUADRO FINAL DE DIAMETROS Y PRESIONES EN ALIMENTADORESTramo L Δ H Le UG Q Smax Ø Ø(mm) S real Hf real Presion Vel.AA' 3.20 3.20 3.84 34 0.82 0.025 1 " 0.0254 0.128 0.493 2.70 1.62A'C 2.00 0.00 2.40 16 0.46 0.025 3/4" 0.0190 0.181 0.434 2.27 1.62CE 2.80 2.80 3.36 16 0.46 0.025 3/4" 0.0190 0.181 0.608 4.46 1.62EF 8.00 0.00 9.60 16 0.46 0.025 3/4" 0.0190 0.181 1.737 2.72 1.62FG 3.00 0.00 3.60 10 0.43 0.025 3/4" 0.0190 0.160 0.575 2.15 1.52FG' 2.50 0.00 3.00 10 0.43 0.025 3/4" 0.0190 0.160 0.479 2.24 1.52GK 5.60 5.60 6.72 7 0.28 0.860 3/4" 0.0190 0.072 0.485 7.26 0.99KL 7.00 0.00 8.40 6 0.25 0.380 1/2" 0.0127 0.416 3.493 3.77 1.97G'I 2.80 2.80 3.36 6 0.25 0.900 1/2" 0.0127 0.416 1.397 3.64 1.97A'B 1.00 0.00 1.20 18 0.5 0.080 3/4" 0.0190 0.211 0.253 2.45 1.76BD 2.80 2.80 3.36 18 0.5 0.080 3/4" 0.0190 0.211 0.709 4.54 1.76DH 2.80 2.80 3.36 12 0.38 0.900 1/2" 0.0127 0.902 3.031 4.31 3.00HJ 2.80 2.80 3.36 6 0.25 1.270 1/2" 0.0127 0.416 1.397 5.71 1.97

Cálculo de Montante de Desagüe

Nivel Nº 01

Aparatos Sanitarios

Inodoro Lavatorio Ducha Lavatoriococina

Lavadero de ropa

2 2 1 1 -Unidad de

descarga2x4=8 2x2=4 1x2=2 1x2=2

INSTALACIONES SANITARIAS-21-

∑ Total U.D. = 16 U.D.

Nivel Nº 02

Aparatos Sanitarios

Inodoro Lavatorio Ducha Lavatoriococina

Lavadero de ropa

2 2 2 - -Unidad de

descarga2x4=8 2x2=4 2x2=4

∑ Total U.D. = 16 U.D.

Nivel Nº 03(Azotea)

Aparatos Sanitarios

Inodoro Lavatorio Ducha Lavatoriococina

Lavadero de ropa

1 1 1 - 1Unidad de

descarga1x4=4 1x2=2 1x2=2 1x2=2

∑ Total U.D. = 10 U.D.

SUMATORIA DE UNIDADES DE DESCARGA:

Nivel Nº 1 = 16 U.D.

Nivel Nº 2 = 16 U.D.

Nivel Nº 3 (Azotea) = 10 U.D.

42 U.D.

INSTALACIONES SANITARIAS-22-

Cálculo de tuberías de ventilación

Nivel Nº 1 = 2 inod.

Nivel Nº 2 = 2 inod.

Nivel Nº 3(Azotea) = 1 inod.

5 inodoros

C/inodoro 4 U.D. = 4 U.D./inodoros x 5 inodoros = 20 U.D.

SEGÚN LA TABLA “DIMENSIONES DE LOS TUBOS DE VENTILACION PRINCIPAL”

2” 20 U.D.

La tubería de ventilación para 20 U.D. será: Ø 2”

Sdf Sdf Sdfsd f

INSTALACIONES SANITARIAS-23-