TRABJAO DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS

FRANCY CONTRERAS RODRIGUEZ

COD: 1120571824

ERIKA FERNANDA FUENTES VASQUEZ

COD: 1006567622

JUAN CAMILO GOMEZ NEIRA

COD: 1121842648

ROMARIO ZABALETA LOPEZ

COD: 1121335081

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA

FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA

PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL

PAMPLONA, NORTE DE SANTANDER

2014

TRABJAO DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS

FRANCY CONTRERAS RODRIGUEZ

COD: 1120571824

ERIKA FERNANDA FUENTES VASQUEZ

COD: 1006567622

JUAN CAMILO GOMEZ NEIRA

COD: 1121842648

ROMARIO ZABALETA LOPEZ

COD: 1121335081

Profesor:

ING. HUMBERTO JAIMES

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA

FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA

PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL

PAMPLONA, NORTE DE SANTANDER

2014

INTRODUCCION

El sistema de desagüe de las aguas servidas o aguas servidas o aguas sanitarias consiste en todo el conjunto de conductos y accesorios disponibles para la evacuación de las aguas servidas de una edificación, es decir, todas aquellas aguas a las cuales lya se le s ha dado un uso y son expulsadas o evacuadas de los aparatos sanitarios a los diferentes puntos de la red de aguas servidas o aguas sanitarias.

El desagüe de una edificación consiste en todo el conjunto de tubería, canales, accesorios y demás estructuras dispuestas de tal manera que evacuen las aguas servidas, y las aguas lluvias circulantes por una edificación, cuyo destino final serán las redes de alcantarillado del lugar, red de aguas sanitarias y red de aguas lluvias.

Las instalaciones de evacuación o desagüe tienen como principal misión recoger las aguas sucias de los sitios donde se originan y conducirlas fuera de la construcción para verterlas en el colector dispuesto por el acueducto.

OBJETIVOS

Este trabajo de consulta e investigación se realiza con el objetivo de:

Ganar conocimiento acerca del manejo que se le debe dar a las instalaciones hidráulicas y sanitarias en la construcción de cualquier obra civil.

Identificar los componentes principales de las instalaciones hidráulicas, como los de los desagües, Sistema Pluvial, Tubería de drenaje, entre otras.

1. DESAGÜE

1.1CONCEPTO

El desagüe de una edificación consiste en todo el conjunto de tuberías, canales, accesorios y demás estructuras dispuestas de tal manera que evacuen las aguas servidas y las aguas lluvias, hacia el sistema de alcantarillado del lugar.

Un desagüe está diseñado para drenar el exceso de lluvia y agua superficial desde calles pavimentadas, playas de estacionamiento, aceras y azoteas. Los desagües varían en diseño desde pequeños pozos secos residenciales a grandes sistemas municipales.

Ellos son alimentados por las cunetas que hay en la mayoría de las autopistas, carreteras y otros caminos muy transitados, como así también en poblaciones de áreas que experimentan lluvias fuertes, inundaciones y poblaciones costeras que experimentan tormentas frecuentes. Muchos sistemas de drenaje para tormentas están diseñados para drenar el agua de tormenta, sin tratar, hacia ríos o corrientes de agua.

1.2CLASIFICACIÓN

Los sistemas de desagüe se pueden clasificar en diferentes tipos, de acuerdo con el tipo u origen del agua que circulen asi:

Sanitario: Es aquel que recibe la descarga de todos los aparatos sanitarios dispuestos en una edificación. A la red que transporta este tipo de desagües se le conoce como red de aguas servidas o red de aguas sanitarias.

Pluvial: Es aquel que recibe el flujo proveniente de la escorrentía superficial producida por la lluvia.

El sistema de desagües pluviales es un aspecto diseñable y que como tal debe estar desde las primeras ideas, si bien en algunos casos será más condicionante que en otros, tanto los faldones de los techos inclinados como los planos y los patios requieren una solución para la evacuación del agua.

Una vez construido el edificio, todas las alternativas de reparación serán mucho más complicadas técnica y económicamente, mientras que si realizan en el momento oportuno serán más simples y económicas.

El destino del desagüe pluvial se da de la siguiente forma.

- En patios bajos y en subsuelos: Se colocará desagüe pluvial (distinto a la cloaca o a la calzada), interponiendo pileta de piso de 0,060m con desborde.

- En patios altos, terrazas y techos: Se deberá colocar obligatoriamente desagüe a calzada.

- En viviendas unifamiliares: Se admite caño de lluvia común circular o rectangular a la vista sin embutir hasta 8 m de altura con conformidad inserta en los planos.

Combinado: Es aquel que combina el sistema de desagüe sanitario y pluvial. Totalmente prohibido hoy por las normas sanitarias.

Industrial: Es aquel que transporta aguas que se originan de los desechos d procesos industriales o manufactureros; estas aguas deben tener un proceso de pretratamiento antes de vertirlas al alcantarillado del lugar, con el fin de evitar la contaminación de la fuente.

En el caso de las instalaciones sanitarias para edificaciones del tipo habitables o viviendas se dostinguirán los tipos de desagües sanitario y pluvial, aunque e general para el transporte de aguas servidas existan otros tipos, tales como el combinado y el idustrial mencionados anteriormente, dependiendo del tipo de edificación, razón por la cual nos enfocaremos en los dos primeros.

Los artefactos secundarios están destinados a la evacuación de los afluentes provenientes de las aguas de lavado o de higiene personal, estas son las llamadas aguas blancas o limpias. Estos elementos deben desaguar al sistema primario, mediante interposición de cierre hidráulico o sifón.

2. FLUJO DE TUBERIAS

2.1 CONCEPTO

Los flujos en tuberías son los flujos que quedan completamente limitados por superficies sólidas. Ej.: flujo interno en tuberías y en ductos. Considerando un flujo incompresible a través de un tubo de sección transversal circular, el flujo es uniforme a la entrada del tubo y su velocidad es igual a U0. En las paredes la velocidad vale cero debido al rozamiento y se desarrolla una capa límite sobre las paredes del tubo.

2.2 TAPONES DE INSPECCIÓN

Para facilitar las labores de inspección y mantenimiento de las tuberías horizontales y verticales, el sistema debe proveerse de tapones de inspección; y su instalación debe realizarse en áreas comunes que no interfieran con la individualidad de las unidades de vivienda o espacios privados de las mismas.

En general, los tapones deben ser instalados en los siguientes puntos:

1. Cambios de dirección mayores de 45°2. En la base de las bajantes3. En tuberías de diámetro menor o igual a 4” ( Uno cada 15m )4. En tuberías de diámetro mayor a 4” ( Uno cada 30m )

Los tapones de inspección, ademas de prever el acceso de tuberías horizontales y verticales, tienen funciones de inspección y mantenimiento debido a que impiden la colocación de mas tuberías; su colocación debe hacerse en areas comunes, para que no interfieran en el funcionamiento de las dependencias de la edificación.

El diámetro del tapón de inspección puede ser de la misma dimensión de la tuberia cuando ésta es menor a igual a 4”, en tuberías de mayor diámetro, el tapón puede ser de 4”.

Se considera indispensable la colocación de un tapón:

Cuando los cambios de dirección son mayores de 45°

En longitudes máximas de 15 m, en tuberías de 4” o menos de 30 cm, en tuberías mayores.

En la base de todas las tuberías.

Figura. Recomendaciones sobre instalación de diferentes tapones de inspección

2.3 DRENES DE PISO

Generalmente se colocan en lugares donde se encuentren aparatos que produzcan goteo, es decir, cuarto de bombas y equipos de aire acondicionado;

también se instalan para el lavado de pisos, y en las zonas de lavandería por medio de sifones conectados a la red de desagüe. Cada vez su utilización es menos frecuente debido a que por falta de uso se rompe el sello hidráulico y aparecen los malos olores.

2.4 TRAMPAS DE ACITE

Son interceptoras del aceite que eventualmente puede transportar el sistema y son necesarias en lugares donde el agua servida tenga componentes de aceite, gasolina, queroseno, parafina y cualquier otro líquido volátil que pueda crear riesgo de fuego o explosión.

2.5 TRAMPAS DE GRASAS

En el lavado o procesamiento de alimentos constantemente se están produciendo grasas, las cuales salen a flote en los drenajes de los vertederos comerciales; es obligatorio ubicar una trampa para las grasas, con el fin de que éstas no lleguen o no terminen en la tubería que conduce hacia la red del alcantarillado municipal.

Existen diferentes procedimientos recomendados por los autores para su diseño.

3. HIDRÁULICA DE DESAGÜES

3.1CONCEPTO

En el sistema de desagüe de las aguas servidas su transporte debe efectuarse mediante flujo a superficie libre, a través de conductos cerrados, cuya sección sea circular, y satisfaciendo las condiciones de descarga (caudal y velocidad) de todos los aparatos sanitarios de una edificación.

Es necesario que la conducción del agua se haga con una presión igual a la presión atmosférica y por las características de la red, a través de canales de sección circular y para el diseño, suponiendo condiciones uniformes de flujo.

Para conformar este sistema de evacuación, las aguas servidas son transportadas por tramos de tuberías con posiciones muy diferentes, esto es, ramales horizontales y tramos verticales o bajantes.

3.2FUERZA TRACTIVA

La fuerza tractiva, fuerza de corte o fuerza de arrastre, es la fuerza que produce un flujo de agua ya sea en un canal o en una tubería, en el fondo del canal o en la generatriz inferior de un tubo.

Esta fuerza tentará a arrastrar materiales que se encuentren eventualmente depositados en el fondo. El valor medio de la fuerza tractiva por unidad de área mojada, también llamada fuerza tractiva unitaria, 1 τ0 es igual a:

T0=w∗R∗S

donde:

w = peso del agua

R = radio hidráulico

S = pendiente del canal

4. FLUJO DE BAJANTES

4.1 COMPORTAMIENTO DEL FLUJO DE BAJANTE

El flujo de bajantes se da en toda tuberia orientada verticalmente para recibir la descarga de los aparatos localizados en los pisos superiores.

Para caudales pequeños el agua desciende adhiriéndose a las paredes de la tubería. Con el aumento del caudal la adherencia continua hasta un punto donde la fricción con el aire hace formar un pistón de agua que desciende hasta que el incremento de presión bajo el pistón lo rompe y se forma un anillo alrededor de la tubería con un cilindro de aire en el centro.

Este anillo se forma a corta distancia de la entrega, continua acelerándose hasta que la fuerza de fricción ejercida por las paredes de la tubería iguala a la fuerza de gravedad.

De este punto hacia abajo suponiendo que no hay mas descargas, la velocidad de la masa de agua prácticamente no cambia. A esta velocidad se denomina velocidad terminal y a la distancia que se produce se le llama longitud terminal.

Para la velocidad terminal se tiene la expresión:

Para la longitud terminal se tiene la expresión:

No es necesario limitar las alturas de las bajantes en los edificios altos puesto que no existiría velocidades excesivas y un deterioro en los diferentes accesorios.

La siguiente figura indica el comportamiento del flujo al descargar por una bajante.

4.2 CAPACIDAD DEL FLUJO DE BAJANTE

Dado que el flujo en la bajante es en forma de anillo, la capacidad de la misma estará dada por la relación entre la sección total y el área mojada.

Hunter encontró que tal capacidad está dada por la siguiente expresión:

q = 1.754xr^(5/3) xd^(8/3)

Donde:q = Capacidad de la bajante, l/s r = relación entre áreas, anillo de agua y tuberíad = diámetro de la bajante, pulg.

La Norma NTC 1500, recomienda que el flujo máximo permisible en una bajante dada se calcule tomando una relación r=7/24 en la ecuación.

Cuando un caudal muy grande es entregado a la bajante, el cilindro no se desarrolla, y el tubo se llena produciendo fluctuaciones de presión a lo largo de la columna y el ramal horizontal.

Con base en esto,el caudal conducido se limita para bajantes de más de tres pisos.

4.3 DIMENSIONAMIENTO DEL FLUJO DE BAJANTE

Deben realizarse sin desviaciones ni retranqueos y con diámetro uniforme en toda su altura excepto, en el caso de bajantes residuales, cuando existan obstáculos insalvables en su recorrido y cuando la presencia de inodoros exija un diámetro concreto desde los tramos superiores que no es superado en el resto de la bajante.

El diámetro no debe disminuir en el sentido de la corriente. Podrá disponerse un aumento de diámetro cuando acometan a la bajante caudales de magnitud mucho mayor que los del tramo situado aguas arriba.

4.4 CUÁNDO HAY CAMBIO DE DIRECCIÓN EN FUJO DE BAJANTE

Si el cambio de dirección es de 45° o menos respecto a la vertical, la bajante mantiene sudiámetro.Cuando el cambio de dirección es mayor de 45°, el tramo inclinado se calcula como unalcantarillado y con una capacidad máxima del 75% de su diámetro. Dejando una cámarade aire que evite las fluctuaciones de presión en el sistema.

5. BOMBAS Y EYECTORES

Las bombas son las encargadas de transferir energía a la corriente del fluido, impulsándolo desde un estado de baja presion estática a otro de mayor presión.

Las compone un elemento rotatorio denominado impusor. Debe tener una fuente continua de liquido disponible en el puerto de entrada para sumistrar el liquido al sistema. Cuando la presion en el puerto de entrada de la bomba es mas baja que la presion atmosférica local, la presión atmosférica que actua sobre el liquido en el deposito fuerza el liquido hacia la entrada de la bomba.

Si la bomba esta situada en un nivel mas bajo que el deposito, la fuerza de la gravedad complementa a la presión atmosférica sobre el depósito.

Los eyectores son equipos que permiten transportar, comprimir o mezclar gases, vapores, líquidos o sólidos con la ayuda de un fluido motriz gaseoso o líquido. Los eyectores convierten la energía potencial del fluido motriz en energía cinética, en unas toberas especialmente diseñadas para esto, creando al mismo tiempo un vacío en el fluido de aspiración. Son bombas sin elementos rotativos. Los eyectores se clasifican y denominan de acuerdo al tipo de fluido motriz o del fluido de aspiración.

6. DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE DESAGÜE

Para el dimensionamiento de los ramales de desagüe se consideran los siguientes criterios:

La pendiente de los ramales de aguas negras debe ser uniforme y no menor al 1 %. Cuando el diámetro de la tubería sea menor o igual al 3%, la pendiente debe ser del 2%.

Los ramales trabajan a sección llena, es decir al 100% de su capacidad.

El caudal se calcula en función de la ecuación de Manning considerando un régimen en lámina libre a sección parcialmente llena.

Las velocidades mínimas permitidas de acuerdo al tipo de material son las siguientes.

La normativa colombiana utiliza la tabla 1. para determinar el diámetro de los ramales de desagüe, la misma que considera el número total de unidades de descarga que aporta al ramal en el cálculo.

Tabla 1. Máximo diámetro para ramales

Para el dimensionamiento de las bajantes de desagüe se adoptan los siguientes criterios.

Número total de unidades de descarga de cada piso.

Número total de unidades de descarga que llegan a la base de la bajante.

Que el caudal ocupado por el agua no sea nunca superior a 1/3 de la sección transversal de la tubería.

La relación de áreas utilizada para determinar el diámetro de las bajantes es de 7/24.

La ecuación utilizada para determinar el caudal, diámetro de las bajantes; es la propuesta por los investigadores Dawson y Hunter.

Tabla 2. Máximo número de unidades por bajantes

7. UNIDAD DE DESCARGA

Para el dimensionamiento de la red de evacuación de aguas residuales es importante conocer el caudal que cada uno de los aparatos sanitarios descarga.

Tabla 3. Unidades de descarga de los diferentes aparatos Sanitarios

8. SISTEMA PLUVIAL

8.1 CAPACIDAD

La red de aguas lluvias se diseña para la evacuacion del caudal producido por la precipitacion en el momento en que ésta ocurre, ya que las áreas donde se recolecta son relativamente pequeñas y no se debe considerar la reducción de éste a causa del tiempo de concentración, infiltración o evaporación por medio del terreno en razón de que es una superficie impermeable.

8.2 VELOCIDAD DE FLUJO

Vector cuya componente en una dirección es el caudal que atraviesa la cantidad de superficie perpendicular a la dirección.

Está dada por la siguiente ecuación:

Donde, v=magnitud del vector

q=caudal que atraviesa el tubo

s=área de la sección transversal de dicho tubo.

8.3 AGUA DE INFILTRACIÓN

La infiltración ocurre cuando aguas procedentes de las precipitaciones o de almacenes superficiales (deshielo, ríos, lagos), inicia un movimiento descendente adentrándose en el subsuelo, pudiendo alcanzar diferentes profundidades en función de las condiciones.

En términos generales el valor del agua de infiltración no es constante, sino que, en los primeros momentos de las precipitaciones suele ser más alto, y disminuye con rapidez hasta alcanzar un valor constante más bajo que el inicial.

9. TUBERIA DE DRENAJE

9.1 TIPOS DE TUBERIA DE DRENAJE

Los dos tipos más comunes de tuberías de drenaje para las aplicaciones de drenaje son las tuberías corrugadas y las de alcantarilla y drenaje (interior liso).

Las tuberías corrugadas de interior sencillo son económicas, flexibles y fáciles de instalar, pero carecen de un interior liso que permita el uso de una serpiente de drenaje en caso de que se obstruyan.

La tubería corrugada de doble pared es más costosa y menos flexible, pero tiene una pared interior lisa. Debido a que todas las tuberías corrugadas están fabricadas con polietileno de alta densidad (HDPE), las conexiones de las tuberías tienen que ser enroscadas en vez de pegadas.

Las tuberías de alcantarilla y drenaje son más rígidas que las corrugadas, lo cual facilita mantener una pendiente continua en áreas críticas. Su interior liso le brinda características ideales para el flujo y permite el uso de una serpiente de drenaje cuando se obstruya. Las tuberías de alcantarilla y drenaje están fabricadas con cloruro de polivinilo (PVC), acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), estireno y polietileno.

Por consiguiente, las conexiones de las tuberías pueden pegarse mediante el uso de cemento de PVC o ABS.

Los sistemas de tuberías de alta presión “Schedule 40” (SCH 40) o para drenaje, desagüe y ventilación (DWV), rara vez se utilizan para recolectar el agua para los proyectos de drenaje, debido a su costo elevado.

Hay disponibles una variedad de adaptadores para conectar los sistemas de tuberías de DWV o SCH 40 a los sistemas de tuberías corrugadas o de alcantarilla y drenaje.

Las tuberías perforadas (con orificios o grietas) se utilizan para el drenaje de superficie y las tuberías sólidas se usan para transportar el agua desde los sistemas de drenaje de superficie y/o subterráneo hasta un punto de descarga.

9.2 MATERIALES FILTRANTES

Existen una gran cantidad de materiales para la filtración de agua, algunos de uso común como: la arena silica, antracita, granate y carbón activado, y otros que se han desarrollado con objetivos más específicos, como remoción de algún compuesto o para ser más resistentes, ligeros y durables que los de uso común.

Aplicaciones de materiales filtrantes

- Remoción de Sedimentos. - Remoción de Cloro - Remoción de Olor, Color y Sabor. - Remoción de Hierro y Manganeso. - Corrección de pH. - Remoción de compuestos

Materiales Filtrantes

Grava. Arena Silica. Antracita. Birm®. Calcita. Carbón de Concha de Coco. Carbón Mineral. Corosex®. Filter Ag®. Granate. Arena Verde (Green Sand®). KDF®. Pyrolox®. Turbidex®. Zeolita.

COCLUSIÓN

Del desarrollo de esta consulta se pudo determinar la importancia que tienen las instalaciones hidráulicas y sanitarias al momento de diseñar una edificación, en especial los componentes del desagüe, ya que independientemente del tipo de sistema que sea, todos cumplen la función de recolectar y evacuar las aguas a la red de alcantarillado.

BIBLIOGRAFÍA

Instalaciones Hidrosanitarias y de Gas para Edificaciones. Rafael Perez Carmona.

Agua, Desagüe y Gas para Edificaciones-Diseño y Construcción. Rafael Pérez Carmona.

Guía de Diseño e Instalación de Drenaje. NDS PRO NTC – 1500

INFOGRAFIA

http://www.osmofilt.com.mx/index.php?/materiales-filtrantes.html http://www.ndspro.com/images/stories/pdfs/drainage/principles-of-exterior-

drainage-quick-review-en-espanol.pdf https://sites.google.com/site/644desagues/tipos-de-desagues http://www.buscape.com.co/cprocura/agua-desagues-gas-edificaciones-

disea-construccion-rafael-perez-carmona-9586483932.html