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UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA La Universidad Católica de Loja

UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

1

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE

LOJA

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

MONITOREO, REDISEÑO Y OPTIMIZACIÓN DE LA RED DE AGUA

POTABLE, ALCANTARILLADO Y DISEÑO HIDROSANITARIO DE

LA UTPL EXTENSIÓN ZAMORA Y CARIAMANGA Y REALIZAR EL

MANUAL PARA INSTALACIONES HIDROSANITARIAS

Tesis Previa a la Obtención del

Título de Ingeniero Civil

Autor: Ángel Cristian Capa Valle

Director: Holger Manuel Benavides Muñoz

LOJA – ECUADOR

2009



2

Holger Manuel Benavides Muñoz

CATEDRÁTICO DE LA UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA Y

DIRECTOR DE TESIS.

CERTIFICO:

Haber dirigido, revisado y aprobado, la tesis previa a la obtención del título de Ingeniero Civil presentada por el señor Angel Cristian Capa Valle titulada:

“MONITOREO, REDISEÑO Y OPTIMIZACIÓN DE LA RED DE AGUA

POTABLE, ALCANTARILLADO Y DISEÑO HIDROSANITARIO DE

LA UTPL EXTENSIÓN ZAMORA Y CARIAMANGA Y REALIZAR EL

MANUAL PARA INSTALACIONES HIDROSANITARIAS”; la misma que

tiene la suficiente validez técnica, así como el cumplimiento de la reglamentación requerida por parte de la Escuela de Ingeniería Civil; por lo que, se autoriza su presentación.

............................................................

Holger Manuel Benavides Muñoz

DIRECTOR DE TESIS



3

ii

AUTORÍA

La investigación, procesamiento de información y la obtención de resultados,

conclusiones y recomendaciones que se exponen en la presente Tesis, son de

responsabilidad exclusiva del autor.

...............................................

Ángel Cristian Capa Valle



4

iii

AGRADECIMIENTO

Dejo constancia de mi agradecimiento a todos quienes de una u otra manera

colaboraron en la elaboración del presente proyecto de tesis, de manera especial a

los Ingenieros: Mireya Lapo y Holger Benavides por el asesoramiento, colaboración

desinteresada y valioso aporte para el desarrollo del presente proyecto.

A la UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA, a la Escuela de Ingeniería

Civil y a todos los catedráticos quienes de manera acertada impartieron la

información y preparación técnica necesarios para mi formación profesional.

El Autor.



5

iv

CESIÓN DE DERECHOS

Yo, Ángel Cristian Capa Valle, declaro ser autor del presente trabajo y eximo

expresamente a la Universidad Técnica Particular de Loja y a sus representantes

legales de posibles reclamos o acciones legales.

Adicionalmente declaro conocer y aceptar la disposición del Art. 67 del Estatuto

Orgánico de la Universidad Técnica Particular de Loja que su parte pertinente

textualmente dice: “Forman parte del parte del patrimonio de la Universidad la

propiedad intelectual de investigaciones, trabajos científicos o técnicos y tesis de

grado que se realicen a través, o con el apoyo financiero, académico o institucional

operativo de la universidad”.

……..................................



6

Ángel Cristian Capa Valle

v

DEDICATORIA:

A Dios por su apoyo incondicional. A mis padres y especialmente a mi madre por que gracias a su esfuerzo logró darme la oportunidad de superarme y ser un hombre de bien. A mis hermanos y a la memoria quienes ya no se encuentran con nosotros quienes me han dado la fuerza para lograr terminar con éxito este proyecto, A mis mejores amigos quienes me han brindado su ayuda de manera desinteresada. Angel Cristian Capa Valle



7

vi

Í N D I C E

Certificación................................................................................................................ i

Autoría........................................................................................................................ ii

Agradecimiento.......................................................................................................... iii

Dedicatoria................................................................................................................. iv

Cesión de derechos................................................................................................... v

CAPÍTULO 1: GENERALIDADES.

1.1 Introducción…………............................................................................... 1

1.2 Objetivo general….….............................................................................. 2

1.3 Objetivos específicos………………………………………………………... 2

1.4 Tareas propuestas…………………………………………………………… 2

1.5 Cronograma…………………………………………………………………... 5

CAPÍTULO 2: INVENTARIO DE REDES AGUA POTABLE Y



8

ALCANTARILLADO SANITARIO EXTENSIONES DE ZAMORA Y

CARIAMANGA.

2.1 Inv

entario extensión Zamora.....................................................................6

2.1.1 Inventario de red de agua potable……........................................6

2.1.2 Inventario de red de alcantarillado sanitario y pluvial…..............7

2.2 Inventario extensión Cariamanga….........................................................11

2.2.1 Inventario de red de agua potable...….......................................11

2.2.2 Inventario de red de alcantarillado sanitario y pluvial................13

CAPÍTULO 3: DISEÑO DE LAS REDES DE AGUA POTABLE,

ALCANTARILLADO SANITARIO, ALCANTARILLADO PLUVIAL

3.1 Dis

eño de la red de agua potable………………………......................... 19

3.1.1 Cálculo de población.………...................................................... 19

3.1.1.1 Métodos de cálculo de la población futura...………… 19

3.1.2 Período de diseño...…………..................................................... 22

3.1.3 Red de distribución…………...................................................... 22

3.1.3.1 Diseño hidráulico de red de distribución………………. 23

3.1.4 Caudales de diseño……….. ….………...................................... 23

3.1.5 Cálculo de velocidades y presiones…………………………….. 26

3.2 Diseño de la Red de alcantarillado sanitario……………………............ 26


3.2.2 Determinación de caudales....…………..................................... 28

3.2.2.1 Caudales de diseño………………………………………. 28



9

3.2.3 Cálculo de velocidades……….................................................... 31

3.2.4 Cálculo de pendientes...………………………………………….. 32

3.3 Cálculo de la red de alcantarillado pluvial………………………..…....... 33


3.3.2 Determinación de caudales……………...................................... 35

3.3.3 Cálculo de velocidades……….................................................... 39

3.3.4 Cálculo de pendientes...…………………………………………… 40

CAPÍTULO 4: MANUAL PARA DISEÑO HIDROSANITARIO

4.1 Introducción al manual de diseño hidrosanitario................................... 42

4.2 Criterios para el diseño del sistema de abastecimiento de agua……. 42

4.2.1 Estimación del diámetro de la acometida................................... 42

4.2.2 Redes de distribución………...................................................... 43

4.2.3 Estimación de diámetro de la red de distribución...................... 44

4.2.4 Estimación de presiones……..................................................... 45

4.2.5 Estimación de caudales…………………………………………… 46

4.2.6 Regulación de velocidades………………………………………. 50

4.2.7 Pérdidas…………………………………………………………….. 50

4.2.7.1 Pérdidas por fricción…………………………………. 50

4.2.7.2 Pérdidas locales………………………………………. 54

4.2.7.3 Pérdidas por velocidad………………………………. 57

4.3 Sistema contra incendios…………………………...…............................ 57

4.4 Criterios para el diseño de los sistemas sanitarios…............................ 58

4.4.1 Trazado de redes de desagüe................................................... 58

4.4.2 Estimación de caudales…………………………………………... 59

4.4.3 Estimación de diámetros de ramales de desagüe..................... 61

4.4.4 Estimación de diámetros de columnas de desagüe................... 62

4.4.5 Estimación de diámetros de colectores de desagüe.................. 63

4.4.6 Regulación de pendientes……………………………………….. 64

4.4.7 Dimensionamiento de cajas de revisión………..………………. 64



10

4.5 Criterios para el diseño de los sistemas de ventilación......................... 65

4.6 Criterios para el diseño de los sistemas de aguas lluvias..................... 66

4.6.1 Estimación del caudal de evacuación de aguas lluvias…......... 67

4.6.2 Dimensionamiento de canalones de aguas lluvias…...…........ 67

4.6.3 Estimación de diámetros de las bajantes de aguas lluvias....... 69

4.6.4 Estimación de velocidad de caída……………………………… 70

4.6.5 Estimación de diámetros de los colectores de aguas

lluvias………………………………………………………………. 71

4.7 Estimación de diámetros desagües combinados………....................... 72

4.8 Sistema de bombeo……………………………………………………….. 73

4.8.1 Cálculo de la altura de impulsión……………………………........ 73

4.8.2 Cálculo de la succión………………………………….…...…........73

4.8.3 Cálculo de la altura de succión positiva (NPSH)……………...... 74

4.8.4 Cálculo de la altura máxima de succión (AMS)………………… 75

4.8.5 Cálculo de la altura dinámica total (ADT)……...………………... 76

4.8.6 Cálculo de la potencia de la bomba…….……...…………………76

4.8.7 Cálculo del tanque hidro-acumulador.………...………………… 77

CAPÍTULO 5: PRESUPUESTO

5.1 Presupuesto general extensión Zamora…………................................. 80

5.1.1 Presupuesto referencial red de agua potable……..................... 81

5.1.2 Presupuesto referencial alcantarillado sanitario.........................81

5.1.3 Presupuesto referencial alcantarillado pluvial............................ 81

5.1.4 Presupuesto referencial diseño hidrosanitario........................... 82

5.2 Presupuesto general extensión Cariamanga……................................. 83

5.2.1 Presupuesto referencial red agua potable…….......................... 84

5.2.2 Presupuesto referencial alcantarillado sanitario.........................84

5.2.3 Presupuesto referencial alcantarillado pluvial............................ 84

5.2.4 Presupuesto referencial diseño hidrosanitario........................... 85



11

CAPÍTULO 6: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

6.1 Conclusiones......................................................................................... 86

6.2 Recomendaciones................................................................................. 88

BIBLIOGRAFÍA.

PÉREZ CARMONA, Rafael. 2005. Diseño de instalaciones hidrosanitarias y

de gas para edificaciones, 5 ed. Bogotá – Colombia. Ecoe, ediciones.

RODRÍGUEZ Avial Mariano. 1987. Instalaciones sanitarias para edificios, 5

ed. Madrid – España. Bellisco, editorial.

SILVA SALAZAR, Milton. 1996 Instalaciones hidráulicas y sanitarias en

edificios. Quito - Ecuador.

RIVADA, María. 2004. Manual para diagnóstico, mantenimiento y reparación

de sistemas hidráulicos y sanitarios en edificaciones y viviendas. La Habana –

Cuba.

LÓPEZ CUALLA, Ricardo. 1995. Elementos de diseño para acueductos y

alcantarillados. Bogotá – Colombia. Editorial Escuela Colombiana de



12

Ingeniería.

RODRÍGUEZ, Luis. 1999. Lluvias Intensas. Instituto Ecuatoriano de

Meteorología e Hidrología (INAMHI). Quito – Ecuador.

GARCÍA Luis, TORRES Gina. 2004. Tesis automatización del diseño

hidrosanitario en edificios. Loja - Ecuador.

SAAVEDRA, Marco. 2001. Estudios preliminares para abastecimiento de

agua potable. Cochabamba – Bolivia.

ILUSTRE MUNICIPIO DE LOJA, Reglamento local de construcciones y ornato

del Cantón Loja. Sección C.Instalaciones hidráulicas y sanitarias. Loja –

Ecuador.

INSTITUTO ECUATORIANO DE OBRAS SANITARIAS (EX – IEOS), Normas

Técnicas de diseño para los sistemas de agua potable y eliminación de

residuos líquidos.



13

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.

”1 SAAVEDRA, Marco. Estudios preliminares para abastecimiento de agua potable.

Pág. 33.34.

”2 LÓPEZ CUALLA, Ricardo. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados.

Pág. 238, 240.


Pág. 295.


Pág. 295.

”5 JARAMILLO, Pedro. Apuntes de clase. Proyectos sanitarios. 2007.

”6 PÉREZ CARMONA, Rafael. Diseño de instalaciones hidrosanitarias y de gas para

edificaciones. Pág.101.

”7 Reglamento local de construcciones y ornato del cantón Loja. Sección C.

Instalaciones hidráulicas y sanitarias.

”8 SILVA, Milton. Instalaciones hidráulicas y sanitarias en edificios. Pág 29.

”9 Reglamento local de construcciones y ornato del cantón Loja. Sección C.

Instalaciones hidráulicas y sanitarias.







14

GENERALIDADES

1.1 Introducción

El incremento de la población en núcleos cada vez mayores trae consigo innegables

ventajas como el mejoramiento económico, social y cultural pero también por esta

causa se han generado varios problemas tales como: la contaminación atmosférica,

el transporte, disposición de desechos líquidos, sólidos y el abastecimiento de agua

para consumo humano. El agua es indispensable para la vida, es por ello que el

hombre ha procurado tener cerca una fuente de abastecimiento de agua, es por ello

que surgió la idea de conducir el agua a lugares apartados, ya sea diseñando obras

o ideando procedimientos que permitan la consecución del líquido vital. La reunión

de las diversas obras que tienen por objeto suministrar agua a una población en

cantidad suficiente, calidad adecuada, presión necesaria y en forma continua;

además contar con una adecuada disposición sanitaria de las aguas servidas y una

eficiente disposición de las aguas lluvias.

Así mismo, en la actualidad debido a la elevada demanda de edificaciones grandes,

éstas deben contar con un adecuado funcionamiento en sus instalaciones

hidráulicas y sanitarias debido a que deben satisfacer las necesidades básicas del

ser humano.

Es por ello que la Universidad Técnica Particular de Loja, dentro del nuevo enfoque

que ha dado para una mejor preparación de sus profesionales en formación y

prestar mejor servicios a los usuarios, ha implementado la ejecución del Proyecto de

Sanitario en los centros universitarios del cantón Cariamanga y la Provincia de

Zamora Chinchipe, para lo cual es necesario contar con la información necesaria

para la ejecución de dicho proyecto.



15

1.2 Objetivo principal

Realizar el monitoreo, rediseño y optimización de la red de agua potable,

alcantarillado y diseño hidrosanitario de la UTPL extensión Zamora y Cariamanga y

realizar el manual para instalaciones hidrosanitarias.

1.3 Objetivos específicos

Contar con un inventario de instalaciones de agua potable, alcantarillado

sanitario e instalaciones hidro-sanitarias de los centros de Cariamanga y

Zamora de UTPL.

Generar una base de datos en cuanto a cobertura de agua potable,

alcantarillado sanitario e instalaciones hidro-sanitarias de los centros de

estudio.

Rediseñar todas la redes de agua potable, alcantarillado sanitario y diseño

hidrosanitario.

Modelar y simular cada uno de los sistemas de agua, alcantarillado y

diseño hidrosanitario de los centros con todos sus accesorios.

Optimizar las redes de agua potable, alcantarillado sanitario y diseño

hidrosanitario.

Elaborar un manual para diseño hidrosanitario.

1.4 Tareas propuestas

Para cumplir con los objetivos propuestos se han definido las siguientes etapas:

Etapa 1. Recopilación de información e inventario:

Se realizará un reconocimiento de los lugares de estudio y se recopilará toda la

información necesaria, la misma que nos ayudará a desarrollar el tema propuesto

como: población, índices de crecimiento estudiantil, datos topográficos, dotaciones,

presiones en las acometidas de agua potable, diámetros y longitudes de tuberías

existentes, ubicación de toda la red de agua potable, alcantarillado sanitario e



16

instalaciones hidrosanitarias de los centros universitarios, de las redes actuales.

Etapa 2. Base de datos:

Con toda la información recopilada en los centros de estudios de Zamora y

Cariamanga se formará una base de datos la misma que nos sirve para realizar una

actualización de datos existentes en las redes de agua potable, alcantarillado

sanitario e instalaciones hidrosanitarias de los centros mencionados.

Etapa 3. Rediseño y optimización de la redes de agua potable, alcantarillado e

instalaciones hidrosanitarias:

Se realizará un rediseño de todas las redes de: agua potable, alcantarillado

sanitario, alcantarillado pluvial e instalaciones hidrosanitarias de las extensiones de

Zamora y Cariamanga de la Universidad Técnica Particular de Loja.

Etapa 4. Modelación, cálculo y aplicación de software:

Se realizará una modelación de acuerdo a las instalaciones de agua potable,

alcantarillado sanitario, alcantarillado pluvial e instalaciones hidrosanitarias

rediseñadas los mismos que serán simulados con la ayuda de los siguientes

software: CYPECAD para agua potable, hoja electrónica EXCEL para alcantarillado

sanitario, SWMM 5VE para alcantarillado pluvial y UN SOFTWARE APROPIADO

para el diseño hidrosanitario.

Etapa 5. Elaboración del manual para diseño hidrosanitario:

Elaboración del manual para instalaciones hidrosanitarias usando estándares

propuestos por el EX – IEOS, las normas Colombianas y Reglamento local de

construcciones y ornato del cantón Loja. Sección C. Instalaciones hidráulicas y

sanitarias.



17

Etapa 6. Revisión final y entrega del proyecto:

Dentro de esta etapa se realizarán las correcciones pertinentes, impresión y entrega

del proyecto final.



18

1.5 Cronograma

ACTIVIDADES Feb-08

Mar-08

Abr-08

May-08

Jun-08

Jul-08

Ago-08

Sep-08

Oct-08

Nov-08

Dic-08

Ene-09

Feb-09

Mar-09

1. Recopilación de información e inventario

2. Base de datos

3. Rediseño y optimización de las redes de agua potable, alcantarillado

y diseño hidrosanitario

4. Modelación, cálculo y aplicación de software

5. Elaboración y verificación del manual para diseño hidrosanitario

6. Revisión final y entrega del proyecto



19

INVENTARIO DE REDES AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO SANITARIO EXTENSIONES DE ZAMORA Y CARIAMNAGA

2.1 Inventario extensión Zamora

La Extensión de la Universidad Técnica se encuentra ubicada en la provincia

de Zamora Chinchipe; limita al Norte con la provincia de Morona Santiago, al

Sur y Este con la República del Perú y al Oeste con la provincia de Loja.

El cantón Zamora se localiza en la parte Este de la Provincia de Loja, a una

distancia aproximada de 60 Km. La localidad en estudio se encuentra ubicada

a una altitud promedio de 934 m.s.n.m. Sus coordenadas relativas son:

COORDENADA NORTE : N - 9550695

COORDENADA ESTE : E - 0727706

2.1.1 Inventario de red de agua potable

La red de agua potable es un conjunto de tuberías cuya función es la de

suministrar el agua potable a los consumidores de la localidad.

La unión entre la red de distribución interna y la acometida se la realiza

mediante una tubería denominada línea matriz la cual conduce el agua hasta

los puntos de entrada a cada edificio de los centros de estudio.

En el centro de estudios de Zamora en la presente consultoría constan el

número de accesorios, longitud de tubería de PVC y tubería de polietileno de

baja densidad. Para el inventario se ha considerado edificio administración y

edificio de aulas.

Los resultados obtenidos del inventario de la red de agua potable en este

centro de estudios se detallan en los siguientes cuadros:



20

Cuadro 1. Edificio administración

INVENTARIO AGUA POTABLE

DESCRIPCIÓN DIÁMETRO NÚMERO LONGITUD

(m)

Tee presión PVC 1/2" 14

Codo presión 90º PVC 1/2" 26

Válvula de compuerta HG 1/2" 9

Tubería presión PVC 1/2" 14.89

Tubería polietileno de baja densidad 1/2" 19.38

Fuente: El Autor. Febrero 2008.

Cuadro 2. Edificio aulas



(m)




Tapones HG 1/2" 2


Tubería polietileno de baja densidad 1/2" 145.65


2.1.2 Inventario de red de alcantarillado sanitario y pluvial El sistema de alcantarillado consiste en una serie de tuberías y obras

complementarias, necesarias para recibir y evacuar las aguas residuales de la

población y escorrentía superficial producida por la lluvia. De no existir estas

redes de recolección de aguas, se pondría en peligro la salud de las personas

debido al riesgo de enfermedades epidemiológicas.



21

En el presente inventario constan el número de accesorios, longitud de tubería

de PVC, tubería de polietileno de baja densidad, tubería de cemento, cajas y

pozos de revisión tanto de aguas servidas como de aguas lluvias. Se ha

considerado edificio de administración y edificio de aulas tal como se detallan

a continuación:

La nomenclatura adoptada para drenaje se muestra en el siguiente cuadro:

Cuadro 3. Nomenclatura adoptada

NOMENCLATURA

D1 Drenaje 1

D2 Drenaje 2


Los resultados obtenidos del inventario de las redes de alcantarillado sanitario

y alcantarillado pluvial de los dos edificios considerados en este centro de

estudio se detallan en los siguientes cuadros:

ACCESORIOS Y TUBERÍAS:


INVENTARIO RED AASS Y AALL


(m)

Yee reducción desagüe PVC 4" - 3" 2



Codo desagüe 90º PVC 4" 12



Tubería desagüe PVC 4" 47.27



Sigue…



22

…Viene

INVENTARIO RED AASS Y AALL


(m)

Tubería Cemento 20" 23.85






INVENTARIO RED AASS Y AAL


(m)




Yee desagüe PVC 4" 4










Cuadro 6. Drenaje

INVENTARIO RED AGUAS DRENAJE


(m)

Sumidero

1


Tubería desagüe PVC 4”

39.50

Tubería de Cemento 20”

23.85



23

Fuente: El Autor. Febrero 2008. CAJAS DE REVISIÓN:




ESPESOR LARGO ANCHO DIÁMETRO PROFUNDIDAD

TAPA

LARGO ANCHO ESPESOR

(m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m)

CAJA 1 0.12 0.80 0.85 0.29 Sin tapa Sin tapa Sin tapa

CAJA 2 0.13 2.06 0.86 1.09 1.05 0.86 0.055

1.101 0.86 0.055

CAJA 3 0.12 1.45 1.45 1.50 1.50 1.50 0.06

POZO 1 0.10 0.75 0.84 0.85 0.85 0.05



TAPA

LARGO ANCHO ESPESOR

(m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m)

CAJA 1 0.12 0.79 0.87 0.86 0.87 0.77 0.05

CAJA 4 0.12 0.85 0.63 0.35 0.85 0.63 0.05

CAJA 5 0.12 0.85 0.85 0.29 0.85 0.85 0.05

POZO 1 0.10 0.60 3.20 0.70 0.70 0.05

POZO 2 0.10 0.60 2.90 Sin tapa Sin tapa Sin tapa


POZO 4 0.10 0.55 1.90 0.65 0.65 0.08



24

Cuadro 9. Drenaje

ESPESOR LARGO ANCHO PROFUNDIDAD

TAPA

LARGO ANCHO ESPESOR

(m) (m) (m) (m) (m) (m) (m)

CAJA 1 D1 0.12 0.87 0.87 0.50 0.87 0.87 0.06

CAJA2 D1 0.12 0.87 0.87 0.50 0.87 0.87 0.06

CAJA1 D2 0.13 1.17 0.70 2.50 1.17 0.70 0.12


2.2 Inventario extensión Cariamanga La extensión Cariamanga de la Universidad Técnica Particular de Loja se

encuentra ubicada en el cantón Calvas cabecera cantonal Cariamanga

perteneciente a la provincia de Loja; limita al Norte con el cantón Paltas y el

cantón Gonzanamá, al Sur con la República del Perú, al Este con el cantón

Quilanga y el cantón Espíndola y al Oeste con el cantón Sozoranga.

El cantón Calvas se localiza en la parte Oeste del cantón de Loja, a una

distancia aproximada de 111 Km.

La localidad en estudio se halla ubicada a una altitud promedio de 1882

m.s.n.m.

Las coordenadas relativas al sitio de ubicación de la extensión Cariamanga

son:

COORDENADA NORTE : N - 9522132

COORDENADA ESTE : E - 0660237

2.2.1 Inventario de red de agua potable



25

La red de agua potable es un conjunto de tuberías cuya función es la de

suministrar el agua potable a los consumidores de la localidad.

La unión entre la red de distribución interna y la acometida se la realiza

mediante una tubería denominada línea matriz la cual conduce el agua hasta

los puntos de entrada a cada edificio de los centros de estudio.

En la presente investigación constan el número de accesorios, longitud de

tubería de PVC, tubería polietileno de baja densidad, cajas y pozos de revisión.

Para el inventario correspondiente la infraestructura civil se ha divido en

bloques tal como se detallan a continuación:

Cuadro 10. Distribución de bloques

BLOQUE 1 Edificio administración casa guardián muro (drenaje)

BLOQUE 2 Baterías sanitarias edificio de aulas cancha (drenaje)

Fuente: El Autor. Febrero 2008. Los resultados obtenidos del inventario de la red de agua potable de los

diferentes bloques del centro de estudio Cariamanga se detallan en los

siguientes cuadros:

BLOQUE 1




(m)







26

Tubería polietileno baja densidad 1/2" 41.36


Cuadro 12. Casa guardián



(m)







BLOQUE 2

Cuadro 13. Baterías sanitarias



(m)




Tapones HG 1/2" 3




2.2.2 Inventario de red de alcantarillado sanitario y pluvial



27

En el presente inventario constan el número de accesorios, longitud de tubería

de PVC, tubería de polietileno de baja densidad tanto de aguas residuales

como de aguas lluvias, cajas y pozos de revisión de aguas servidas.

Al igual que en el caso de agua potable para el inventario correspondiente se

ha divido en bloques tal como se detallan a continuación:

Cuadro 14. Distribución de bloques

BLOQUE 1

Edificio administración

Casa guardián

Muro (drenaje)

BLOQUE 2

Baterías sanitarias

Edificio de aulas

Cancha (drenaje)


Se adoptó la nomenclatura de acuerdo al siguiente cuadro:

Cuadro 15. Nomenclatura adoptada

NOMENCLATURA

EA Edificio administración

CG Casa guardián

D1 Drenaje bloque 1

D2 Drenaje bloque 2

B1 Bloque 1

B2 Bloque 2




28

Los resultados obtenidos del inventario de las redes de alcantarillado sanitario

y alcantarillado pluvial de los diferentes bloques de los centros de estudio se

detallan en los siguientes cuadros:

ACCESORIOS Y TUBERÍAS:

BLOQUE 1


INVENTARIO RED AASS Y AALL EA B1


(m)




Tee desagüe PVC 4" 3








Tubería de cemento 8" 42.77



INVENTARIO RED AASS CG B1


(m)












29



Cuadro 18. Drenaje

INVENTARIO AALL D1 B1


(m)

Tubería desagüe PVC 6" 16,76



BLOQUE 2


INVENTARIO RED AASS B2


(m)



Tee desagüe PVC 3" 2











Cuadro 20. Drenaje

INVENTARIO AALL D2 B2


(m)

Codo desagüe PVC 4” 1




30



CAJAS DE REVISIÓN BLOQUE 1



TAPA

LARGO ANCHO ESPESOR

(m) (m) (m) (m) (m) (m) (m)

CAJA 1 0.11 0.73 0.56 0.54 0.83 0.61 0.05

CAJA2 0.11 0.63 0.45 0.69 0.80 0.50 0.05

CAJA 3 0.11 0.61 1 0.99 0.61 1 0.09

CAJA 4 0.11 0.62 1 1.40 0.62 1 0.09




TAPA

LARGO ANCHO ESPESOR

(m) (m) (m) (m) (m) (m) (m)

CAJA 1 0.13 0.74 0.70 0.39 0.74 0.70 0.05

CAJA2 0.13 0.70 0.73 0.59 0.74 0.74 0.05

CAJA 3 0.13 0.62 0.62 0.48 0.80 0.80 0.06

CAJA 4 0.12 Variable Variable 0.43 0.80 0.99 0.085


Cuadro 23. Drenaje


TAPA

LARGO ANCHO ESPESOR

(m) (m) (m) (m) (m) (m) (m)

CAJA 1 D1 0.11 0.97 1.02 0.84 1.02 1.02 0.06

CAJA2 D1 0.11 0.62 1 Variable 0.62 1 0.06




31

CAJAS DE REVISIÓN BLOQUE 2



TAPA

LARGO ANCHO ESPESOR

(m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m)

CAJA 1 0.13 0.63 0.64 0.52 0.52 0.52 0.05

CAJA2 0.13 0.82 0.82 0.74 0.65 0.65 0.05





POZO2 0.23 0.97 0.64 Sin tapa Sin tapa Sin tapa


Cuadro 25. Drenaje


ESPESOR LARGO ANCHO PROFUNDIDAD TAPA

LARGO ANCHO ESPESOR

(m) (m) (m) (m) (m) (m) (m)

CAJA 1 D2 0.06 0.55 0.55 1.24 0.48 0.59 0.08

CAJA2 D2 0.11 0.62 0.62 0.38 0.65 0.63 0.06



32

DISEÑO DE LAS REDES DE AGUA POTABLE,

ALCANTARILLADO SANITARIO Y ALCANTARILLADO PLUVIAL 3.1 Diseño de la red de agua potable 3.1.1 Cálculo de la población La determinación del número de habitantes para los cuales ha de diseñarse las

redes es un parámetro básico en el cálculo del caudal de diseño para la

comunidad. Con el fin de estimar la población futura es necesario estudiar las

características sociales, culturales y económicas de sus habitantes en el

pasado, el presente y hacer proyecciones a futuro.

3.1.1.1 Métodos de cálculo Existen varios métodos de proyectar la población, sin embargo, se presenta a

continuación los métodos cuya aplicación es más generalizada.

a) Método geométrico “El crecimiento será geométrico si el aumento de la población es proporcional

al tamaño de ésta y se expresa por la siguiente fórmula:

(1)

Pf - Población futura (hab.)

Po - Población inicial de referencia (hab.)

i - Índice de crecimiento anual (%)

t - Periodo de diseño (años)



33

b) Método exponencial

(2)



i - Índice de crecimiento (%)


e - Base de los logaritmos neperianos

c) Método Ine

(3)



r - Tasa anual de crecimiento (%)


d) Método Wappaus

(4)


Pa - Población inicial de referencia (hab.)





34

e) Método aritmético

(5)




t - Periodo de diseño (años)” 1

La población estudiantil inicial (Pa, Po) estimada para el presente proyecto es

de 320 estudiantes, información proporcionada por la secretaria de la extensión

de Zamora ya que es la mayor población estudiantil que se registra en periodo

Octubre –Febrero ya que en el periodo Abril – Agosto se reduce del 10 % de la

población estudiantil.

Para el presente proyecto se eligió calcular la población futura mediante los

métodos: exponencial, Ine y Wappaus tal como se indica a continuación:

Cuadro 26. Cálculo de la población futura

Método exponencial

Método Ine Método Wappaus



35

Fuente: El autor. Febrero 2008.

Se adopta una población futura = 411 estudiantes.

1 RESUMIDO: SAAVEDRA, Marco. Estudios preliminares para abastecimiento de agua potable. Pág. 33.34.

3.1.2 Período de diseño Se entiende por periodo de diseño, en cualquier obra civil, el número de años

durante los cuales una obra determinada ha de prestar con eficiencia el servicio

para el cual fue diseñada.

Los factores que intervienen en la selección del período de diseño son:

La vida útil de las estructuras y equipos.

Ampliaciones futuras y planeación de las etapas de construcción del

proyecto.

Cambios en el desarrollo social y económico de la población.

Comportamiento hidráulico de las obras cuando éstas no tengan un

funcionamiento óptimo.

3.1.3 Red de distribución Se le da el nombre de red de distribución al conjunto de tuberías cuya función

es la de suministrar el agua potable a los consumidores de la localidad.

La unión entre el tanque de almacenamiento y la red de distribución se realiza

mediante una tubería denominada línea matriz, la cual conduce el agua a los

puntos de entrada a la red de distribución; su diseño depende de las



36

condiciones de operación de la red de distribución tales como trazado, caudal y

presiones de servicio.

La red de distribución está conformada por tuberías principales y secundarias.

La red principal es la que distribuye el agua en las diferentes zonas de la

población, mientras que mediante las tuberías secundarias se realizan las

conexiones domiciliarias. El diseño o cálculo de la red de distribución se hace

de acuerdo a las normas del EX-IEOS.

La norma propuesta por el EX - IEOS recomienda: Para poblaciones de diseño

de hasta 3000 habitantes el diámetro será de 50 mm como valor mínimo para

tuberías principales y para las tuberías secundarias la mitad del diámetro de la

tubería principal y no debe ser menor o igual a 25 mm.

Para poblaciones futuras menor o igual a 20000 habitantes y mayor o igual

3000 habitantes el diámetro mínimo será de 75 mm en tuberías principales y

para las tuberías secundarias la mitad del diámetro de la tubería principal y no

debe ser menor o igual a 50 mm.

3.1.3.1 Diseño hidráulico de la red de distribución

Establecida la población y los puntos de servicio, se elabora el esquema para

la simulación matemática considerando las directrices de diseño de la red de

distribución del lugar donde se encuentran ubicados los centros de estudios

tanto de la extensión de Zamora como la extensión de Cariamanga; y se

determina el caudal en cada nudo de la red interna de los centro de estudios,

de acuerdo a la demanda que necesita cada edificación, su resultado en el

Anexo 1.

Con las cotas de cada nudo tomadas del levantamiento topográfico en los

centro de estudio y con los valores de las longitud, diámetro y coeficiente de



37

rugosidad para cada tramo de la red, se realizó el diseño hidráulico mediante la

utilización del software: Cypecad y hoja electrónica.

En nuestro caso no se prevé la instalación de hidrante alguno debido a que el

presente proyecto, se encuentra dentro del área de cobertura de los hidrantes

del sector.

3.1.4 Caudales de diseño

Es el caudal estimado con el cual se diseñan los equipos, dispositivos y

estructuras de un sistema determinado.

Para obtener el caudal de diseño se calcula previamente los caudales que se

detalla a continuación:

a) Dotación media futura (DMF): Es el caudal ideal de agua que se

adjudica a una población para satisfacer su demanda o consumo futuro.

b) Caudal medio diario (Qmd): Es el consumo durante las 24 horas

obtenido como promedio de los consumos diarios en un año y se

expresa en L/s; se lo obtiene multiplicando la dotación futura por la

población al final del periodo de diseño y por el factor de pérdidas.

(6)

Qmd - Caudal medio diario (L/s)

f - Pérdidas

Pf - Población futura (hab)

DMF - Dotación media futura (L/hab/día)

c) Caudal máximo diario (QMD): Es el consumo durante las 24 horas

observado en el periodo de un año. Lo obtenemos multiplicando el

consumo medio diario por un factor pico que se llama coeficiente de

consumo máximo diario y se representa como (KMD).



38

KMD se estima entre los rangos de (1.3 a 1.5).

(7)

QMD - Caudal máximo diario (L/s)


KMD - Coeficiente de consumo máximo diario

d) Caudal máximo horario (QMH): Es el consumo máximo en una hora

observado en el periodo de un año. Lo obtenemos multiplicando el

consumo medio diario por un factor pico que se llama coeficiente de

consumo máximo horario y se representa como (KMH).

KMH se estima entre los rangos de (2 a 2.3).

(8)

QMH - Caudal máximo horario (L/s)


KMD - Coeficiente de consumo máximo horario

Para poblaciones < 1000 hab, KMH se estima 2

Para poblaciones > 1000 hab, KMH se estima 2.3

e) Caudal de incendios (Qi): En este caso el diseñador debe justificar si la

protección contra incendio se considera necesaria. Sin embargo, la

presión requerida para la protección contra incendios puede obtenerse

mediante el sistema de bombas del equipo del cuerpo de bomberos y no

necesariamente de la presión en la red de distribución.

Los caudales necesarios para cubrir esta demanda variarán con el tamaño de

la población, se adoptan de acuerdo al cuadro 27:



39

Cuadro 27. Caudales contra incendios

Población futura miles de habitantes

Hidrantes en uso simultáneo L/s

Hipótesis de diseño

10 a 20 uno de 12

20 a 40 uno de 24 Uno en el centro

40 a 60 dos de 24 Uno en el centro y otro periférico

60 a 120 tres de 24 Dos en el centro y otro periférico

> 120 cuatro de 24 Dos en el centro y dos periféricos

FUENTE: Normas del EX - IEOS

Según la norma del EX – IEOS el espaciamiento entre hidrantes entre 200 m y

300 m. Para poblaciones con menos de 10000 habitantes, se utilizará en lugar

de los hidrantes, bocas de fuego con capacidad de 5 L/s con un diámetro

mínimo de 50 mm y se las proveerá de rosca adaptable a las mangueras para

incendios.

El volumen de reserva para incendios, en este caso, se calculará en base al

caudal de 5 L/s para un tiempo de 2 horas.

3.1.5 Cálculo de velocidades y presiones En la simulación matemática de la red de distribución se consideró los

diámetros internos de cada una de las tuberías, obteniendo cierto valor como

margen de seguridad para el diseño.

Para las condiciones de diseño antes señaladas las velocidades y presiones

de servicio (presiones dinámicas) se ha tratado de mantener dentro de los

límites recomendados por las normas técnicas correspondientes y sus

resultados se presentan en el Anexo 1.

“Se consideran velocidades entre 0.50 m/s a 2.50 m/s, como presión 10 mc.a. y

como presión máxima 50 mc.a. en la red de distribución”2.

3.2 Diseño de la red de alcantarillado sanitario 3.2.1 Red de distribución



40

La red de distribución consiste en una serie de tuberías y obras

complementarias, necesarias para recibir y evacuar las aguas residuales de la

población.

El diseño de un sistema de alcantarillado requiere el conocimiento de los

principios de hidráulica que se aplican al escurrimiento de los líquidos en

conductos sin presión sean estas redes cerradas o abiertas. Sin embargo, en

algunos casos y dependiendo de las condiciones topográficas pueden utilizarse

eventualmente sistemas a presión por tramos cortos.

2 RESUMIDO: LÓPEZ CUALLA, Ricardo. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados. Pág. 238, 240.

Ricardo López Cualla considera como principales factores que afectan al flujo

de aguas residuales los siguientes:

Pendiente del tubo

Área de la sección transversal de la tubería.

Rugosidad de la superficie interior de la tubería de conducción.

Condiciones de flujo. (parcialmente lleno, permanente)

Naturaleza, peso específico y viscosidad del líquido.

La red de alcantarillado, además de los colectores o tuberías está constituida

por otras estructuras hidráulicas diseñadas para permitir el correcto

funcionamiento de los sistemas.

Entre otros elementos que forman la red de alcantarillado se pueden mencionar

las siguientes:

Pozos de inspección.

Cámara de caída.

Aliviaderos frontales o laterales.

Sifones invertidos.

Sumideros y rejillas.



41

Conexiones domiciliarias.

Para el diseño de la red de alcantarillado sanitario de los centros de estudio

tanto de Zamora como de Cariamanga se escogió tubería de PVC de diámetro

de 200 mm ya que es el diámetro mínimo para diseño de acuerdo a las normas

establecidas por el EX – IEOS para alcantarillado sanitario.

La determinación de los caudales en cada tramo de la red interna se realizó de

acuerdo a las descargas del mueble sanitario instalado en los diferentes

colectores de cada edificio al igual que en las redes de agua potable los de

cálculo hidráulicos se adjuntan en el Anexo 1.

Con las cotas de cada nudo tomadas del levantamiento topográfico de cada

centro de estudio, y con los valores de las longitudes, diámetros y coeficientes

de rugosidad para cada tramo de la red; se realizó el diseño hidráulico

mediante la utilización de hoja electrónica de Excel.

3.2.2 Determinación de caudales Para realizar el cálculo del caudal a tubo lleno de la red externa se la realizó

mediante la ecuación de continuidad:

(9)

Q - Caudal (m3/s)

A - Área de la sección circula (m2).

V - Velocidad (m/s)

3.2.2.1 Caudales de diseño



42

Para obtener el caudal de diseño se suma del caudal máximo horario (aporte

doméstico, industrial, comercial e institucional), el caudal de infiltración y el

caudal de conexiones erradas.

a) Caudal medio diario de aguas residuales (qmd): Es el aporte medio

diario al alcantarillado sanitario, se lo calcula mediante la siguiente

expresión:

(10)

qmd - Caudal medio diario de aguas residuales (L/s)

Po - Población inicial (hab.)

Dot - Dotación (L/hab/día)

b) Caudal máximo horario de aguas residuales (QMH): Este caudal se

determina a partir de factores de mayoración del caudal medio diario.

(11)

QMH - Caudal máximo horario de aguas residuales (L/s)

K - Coeficiente de mayoración. Por norma se considera 4

qmd - Caudal medio diario (L/s)

c) “Caudal comercial (Qc): Para sectores comerciales se adopta un

aporte medio diario de 2 L/s/ha, pero es necesario ponderar este valor

en zonas mixtas, comerciales y residenciales.

(12)



43

Qc - Caudal comercial (L/s)

A - Área total del proyecto (ha)

d) Caudal industrial (Qind): Este aporte de aguas residuales debe ser

evaluado para cada caso en particular, ya que varía de acuerdo al tipo o

el tamaño de la industria.

Para pequeñas industrias puede tomarse un aporte medio de 1.50

L/s/ha.

(13)

Qind - Caudal industrial (L/s)


e) Caudal institucional (Qins): Como en el caso del aporte industrial, el

aporte institucional varía de acuerdo con el tipo y el tamaño de la

institución por lo que debe considerarse cada caso en particular. Sin

embargo para instituciones pequeñas localizadas en zonas

residenciales, puede tomarse un valor de aporte medio diario de 0.80

L/s/ha.

(14)

Qins - Caudal institucional (L/s)




44

f) Caudal de infiltración (Qi): Este aporte adicional se estima en base de

las características de permeabilidad del suelo en el que se ha de

construir el alcantarillado sanitario. Este aporte puede estimarse en un

valor de 14 m3/ha/día, puede expresarse por metro de tubería o por su

equivalente en hectáreas de área drenada.

En el cuadro 28 se presentan algunos valores de infiltración por longitud

de tubería:

Cuadro 28. Valores de infiltración por longitud de tubería

Condiciones Infiltración (L/s/Km)

Alta Media Baja

Tuberías existentes 4 3 2

Tuberías nuevas unión cemento 3 2 1

Tuberías nuevas unión caucho 1.5 1 0.5

Fuente: LÓPEZ CUALLA, Ricardo. Elementos de diseño para acueductos y

alcantarillados, 1 ed Bogotá – Colombia. Pág. 296

g) Caudal de conexiones erradas (Qe): Este aporte proviene

principalmente de conexiones que equivocadamente se hacen de las

aguas lluvias, domiciliarias y clandestinas; se puede estimar este valor

en un 20% del caudal máximo horario.

(15)

Qe - Caudal conexiones erradas (L/s)


Po - Población inicial (hab)

O también:



45

(16)

QMH - Caudal máximo horario de aguas residuales (L/s)”3.

3.2.2 Cálculo de velocidades Para realizar el cálculo de la velocidad se la ha efectuó mediante la ecuación

de Manning:

(17)

V - Velocidad (m/s)

R - Radio hidráulico (m)

J - Pendiente (m/m)

n - Coeficiente de rugosidad de Manning

El coeficiente de rugosidad de Manning (n) se estima de acuerdo al cuadro 29

que se muestra a continuación:

3 RESUMIDO: LÓPEZ CUALLA, Ricardo. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados. Pág. 295.

Cuadro 29. Coeficiente de rugosidad de Manning

Material n

Tubos de concreto simple 0.013

Tubos de PVC 0.010

Tubos de polietileno 0.086 - 0.009

Tubos de arcilla vitrificada 0.013

Tubos de asbesto cemento 0.013

Tubos de hierro fundido 0.012

Canales de mampostería de ladrillo 0.015

Canales de mampostería de piedra cortada 0.017

Canales de tierra 0.025

Acero remachado 0.016

Acero galvanizado 0.016

Madera 0.012



46

Superficie de cemento limpia y lisa 0.011

Mezcla de cemento 0.013 - 0.020

Conducciones de tierra 0.025



“Los alcantarillados sanitarios que transportan aguas residuales domésticas

deben cumplir con una velocidad mínima de 0.6 m/s; la velocidad máxima

cualquiera que sea el material de la tubería no debe sobrepasar el límite de 5

m/s para evitar la abrasión de la tubería”4.

3.2.4 Cálculo de pendientes El objeto de establecer límites mínimos y máximos de los valores de

pendientes, es para evitar hasta donde sea posible, la obstrucción y la erosión

de las tuberías.

Las pendientes de las tuberías, deberán seguir hasta donde sea posible el

perfil del terreno, con objeto de contar con excavaciones mínimas tomando en

cuenta las restricciones de velocidad, tirantes mínimos, la ubicación y

topografía de los sitios a los que se darán servicio.

4 RESUMIDO: LÓPEZ CUALLA, Ricardo. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados. Pág. 295.

En el cuadro 30 se muestras las pendientes mínimas y máximas

recomendadas para los diferentes tipos de tuberías, que podrán modificarse en

casos especiales previo análisis particular y justificación en cada caso.

Cuadro 30. Pendientes mínimas y máximas

Pendiente en milésimas

Diámetro de tubo en mm Mínima Máxima

200 5 91

250 3 85

315 1.5 63

355 0.8 54



47

400 0.7 46

450 0.6 39

500 0.5 34

630 0.4 25

Fuente: Lineamientos Técnicos. Factibilidad, SIAPA

Para el diseño de alcantarillado sanitario de los diferentes centros de estudios

se ha consideró una pendiente mínima de 5 ‰ y máxima de 91 ‰; y un

diámetro de 200 mm que es el diámetro mínimo para alcantarillado sanitario

adoptado de acuerdo a las normas de EX – IEOS.

3.3 Cálculo de la red de alcantarillado pluvial 3.3.1 Red de distribución

Al igual que la red de alcantarillado sanitario el alcantarillado pluvial está

conformado por el conjunto de colectores y canales necesarios para evacuar la

escorrentía superficial producida por la lluvia. Inicialmente el agua es captada a

través de sumideros en las calles y conexiones domiciliarias, y llevada a una

red de tuberías que van aumentando su sección transversal a medida que

aumenta el área de drenaje.

Los sistemas de recolección y evacuación de aguas pluviales pueden ser

proyectados y construidos para:

Permitir una rápida evacuación de la escorrentía pluvial de las vías

públicas.

Evitar la generación de caudales excesivos en las calzadas.

Evitar la invasión de aguas pluviales a propiedades públicas y

privadas.

Evitar la acumulación de aguas en vías de tránsito.



48

Evitar la paralización del tráfico vehicular y peatonal durante un

evento fuerte de precipitación.

Mitigar efectos nocivos a cuerpos de agua receptores por

contaminación de escorrentía pluvial urbana.

Los siguientes son algunos de los factores que deben ser considerados en el

estudio de los problemas de recolección y evacuación de aguas pluviales en

áreas urbanas:

Tráfico peatonal y vehicular.

Valor de las propiedades sujetas a daños por inundaciones.

Análisis de soluciones con canales abiertos o conductos cerrados.

Profundidad de los colectores.

Para el diseño de la red de alcantarillado pluvial de los centros de estudio se

consideró una tubería de PVC con diámetro de 250 mm que es el diámetro

mínimo de acuerdo a las normas establecidas por el EX – IEOS para

alcantarillado pluvial.

La determinación de los caudales en cada tramo de la red interna se realizó de

acuerdo a las áreas de aporte tanto de edificaciones como de áreas verdes

que descargan las aguas lluvias en los diferentes colectores. Los cuadros de

cálculo de la red de alcantarillado pluvial se adjunta en el Anexo 1.

Con las cotas de los nudos tomadas del levantamiento topográfico de cada

centro de estudio, los valores de las longitudes, diámetros y coeficientes de

rugosidad de los diferentes tramos de la red se realizo el diseño hidráulico

mediante la utilización del software SWMM 5VE y hoja electrónica.

3.3.2 Determinación de caudales



49

Para realizar el cálculo del caudal a tubo lleno de la red de alcantarillado

pluvial se la ha empleado la ecuación (9) mostrada anteriormente.

Para la estimación del caudal de diseño se aplicó el método racional, que

calcula el caudal pico de aguas lluvias con base en la intensidad media del

evento de precipitación con una duración igual al tiempo de concentración del

área de drenaje y un coeficiente de escorrentía.

La ecuación del método racional es:

(18)

Q - Caudal (m3/s).

I - Intensidad de lluvia (mm/h).

C - Coeficiente de escorrentía (adimensional).

A - Área tributaria (ha).

a) Coeficiente de

escorrentía (C): El coeficiente de escorrentía tiene un significado similar

al coeficiente de retorno del alcantarillado sanitario. No toda el agua

lluvia precipitada llega al sistema de alcantarillado, parte se pierde por

factores tales como: evaporación, intercepción vegetal, detención

superficial de cunetas, zanjas o depresiones y por infiltración. De todos

los factores anteriores, el de mayor importancia es la infiltración, que

está en función de la impermeabilidad del terreno.

Se presenta a continuación los cuadros 31a y 31b para la selección del

coeficiente de escorrentía C según el tipo de zona y superficie:

Cuadros 31a. Coeficiente C de acuerdo al tipo de zona

Tipo de zona C

Zonas centrales densamente construidas 0.70 - 0.90



50

con vías y calzadas pavimentadas

Zonas adyacentes al centro y de menor 0.70

densidad de población y vías pavimentadas

Zonas medianamente pobladas 0.55 - 0.65

Zonas comerciales o industriales 0.60 - 0.95

Zonas residenciales con baja densidad 0.35 - 0.55

Poblacional

Parques, campos de deporte y aéreas 0.10 - 0.20

sin pavimentar

Fuente: Normas EX - IEOS

Cuadro 31b. Coeficiente C de acuerdo al tipo de superficie

Tipo de superficie C

Cubierta metálica o teja vidriada 0.95

Cubierta ordinaria o impermeabilizada 0.90

Pavimentos asfalticos en buenas condiciones 0.85 - 0.90

Pavimentos de hormigón 0.80 - 0.85

Empedrados con juntas pequeñas 0.75 - 0.80

Empedrados con juntas ordinarias 0.40 - 0.50

Superficies no pavimentadas 0.10 - 0.30

Parques y jardines 0.05 - 0.25

Vías adoquinadas 0.70 - 0.85

Laderas sin vegetación 0.60

Laderas con vegetación 0.30

Fuente: Normas EX - IEOS

Para áreas de drenaje que incluyan subáreas con coeficiente de

escorrentía diferente, el valor de C representativo del área debe

calcularse como el promedio ponderado de las respectivas áreas.

(19)

A - Área tributaria (ha)

AT - Área total (ha)

C - Coeficiente de escorrentía (adimensional).



51

Intensidad de lluvia (I): Este valor es obtenido a través de un estudio

hidrológico y de acuerdo a la zona donde se encuentran ubicados de los

centros de estudio de Zamora y Cariamanga.

Se utilizó las siguientes expresiones propuestas por el INAMHI de acuerdo a la

ubicación en el que se encuentra ubicado cada centro y para un periodo de

retorno de 25 años:

Intensidad de lluvia extensión Zamora:

(20)

I - Intensidad de lluvia (mm/h)

t - Tiempo de concentración (minutos)

IdTR - Zona de ubicación según INAMHI

Intensidad de lluvia extensión Cariamanga:

(21)

I - Intensidad de lluvia (mm/h)

t - Tiempo de concentración (minutos)

IdTR - Zona de ubicación según INAMHI

b) “Tiempo de concentración (Tc): Es el tiempo que tarda el agua en

llegar desde el punto de captación hasta el colector, o en otros términos



52

es el tiempo requerido desde el inicio de la lluvia para que toda el área

esté contribuyendo al colector en cuestión.

El tiempo de concentración puede ser dividido en dos:

El tiempo de concentración inicial: Es considerado como aquel de

recorrido en terreno plano, cunetas, zanjas y depresiones.

El tiempo de recorrido en el colector: Depende de la velocidad y

longitud del colector entre pozos.

El tiempo de concentración inicial se determina mediante la siguiente

expresión:

(22)

t - Tiempo de concentración inicial (minutos).

n - Coeficiente que está en función del tipo de suelo.

g - Aceleración de la gravedad (m/s2).

S - Pendiente (%).

L - Distancia al punto más alejado (m)”5.

Para estimar el valor de n se considera los valores mostrados en el cuadro 32:

5 RESUMIDO: JARAMILLO, Fernando. Apuntes de clase. Proyectos sanitarios. 2007. U.T.P.L. Loja.

Cuadro 32. Valores de n en función del tipo de suelo



53

Tipo de superficie n

Superficies impermeables 0.020

Suelos compactos y lisos 0.10

Césped 0.20

Suelos rugosos 0.20

Terrenos arborizados 0.70

Pastizales 0.80



Si las calles tienen un terminado compacto y permeable con presencia de

áreas verdes como pequeños parques se recomienda:

Utilizar como tiempo de concentración inicial t1 = 10 min para sectores

poblados.

t1 - 15 min para sectores donde se tenga parques y áreas de servicios

varios.

t1 - 25 min para zonas y áreas donde se hayan planificado zonas de

reserva, césped, pastizales, árboles.

Para el diseño se ha considerado un tiempo de concentración inicial de 15

minutos ya que los sitios de estudio tanto de Zamora y Cariamanga se ajustan

a las características de éste tipo.

3.3.3 Cálculo de velocidades Al igual que en la red de alcantarillado sanitario para realizar el cálculo de la

velocidad se empleo la ecuación (17).

La velocidad mínima para el diseño del alcantarillado pluvial se ha considerado

igual a 0.9 m/s y una velocidad máxima de 6 m/s.

Pero también se puede estimar la velocidad máxima en función del material de

la tubería como se indica en el cuadro 33:



54

Cuadro 33. Velocidades máximas de acuerdo al tipo de material

Tipo de material Velocidad

m/s

Ladrillo común 3

Ladrillo vitrificado y gres 5

Concreto 5

PVC 10



3.3.4 Cálculo de pendientes Para determinar las pendientes en el alcantarillado pluvial tanto mínima como

máxima se adopta el mismo criterio que en el alcantarillado sanitario con la

diferencia de que se adopta un diámetro mayor.

En el cuadro 34 que se muestras a continuación se muestran las pendientes

mínimas y máximas recomendadas para los diferentes tipos de tuberías.

Cuadro 34. Pendientes mínimas y máximas

Pendiente en milésimas

Diámetro de tubo en mm Mínima Máxima

200 5 91

250 3 85

315 1.5 63

355 0.8 54

400 0.7 46

450 0.6 39

500 0.5 34

630 0.4 25

Fuente: Lineamientos Técnicos. Factibilidad, SIAPA



55

Para el diseño de alcantarillado pluvial de los diferentes centros de estudios se

ha considerado una pendiente mínima de 5 ‰ y como máxima 85 ‰, y el

diámetro adoptado es de 250 mm.



56

MANUAL PARA DISEÑO HIDROSANITARIO 4.1 Introducción al manual de diseño hidrosanitario El presente manual tiene como objetivo principal servir de guía para el personal

que proyecta, construye y se encarga del mantenimiento, construcción y

reparación de los sistemas hidráulicos y sanitarios en las edificaciones. Para

cualquier edificación el suministro de agua potable y la evacuación de las

aguas pluviales y servidas, representa uno de los problemas más importantes

que el diseñador y constructor deben tomar en consideración; pues siempre

será indispensable un buen sistema de dotación y distribución de agua al igual

que contar con un sistema de evacuación de las aguas negras y pluviales,

seguro, eficiente y adaptable a las condiciones arquitectónicas y de servicio del

edificio.

Como en las principales ciudades del país, Loja también se desarrolla

progresivamente en todos los ámbitos, lo que hace que cada vez sea común la

construcción de edificios de considerable altura, en los cuales se exige el

diseño de instalaciones hidráulico – sanitarias, ya sea realizado de una forma

manual o con la utilización de un programa computacional que es lo más

empleado hoy en día, pero para ello es necesario contar con una guía que sirva

de ayuda para determinar el diámetro de tuberías, controlar presiones,

velocidades y demás parámetros dentro del diseño.

4.2 Criterios para el diseño del sistema de abastecimiento de agua

4.2.1 Estimación del diámetro de la acometida Con el objeto de establecer la presión dinámica existente en la red de

distribución, el proyectista en forma previa a la determinación del diámetro de la

acometida domiciliaria de agua potable, debe tomar varias presiones



57

manométricas por ocho días y en las horas pico que podrían ser: 06h00, 12h00

y 18h00, en el sector donde se ubicará la edificación.

Una vez obtenidas las presiones manométricas en la acometida de la

edificación, se asume una presión promedio de éstas; “luego se procede a

realizar el cálculo del volumen del tanque o la cisterna asumiendo el tiempo de

abastecimiento de agua de la cisterna entre 4 horas y 6 horas”6; o también se

puede asumir el tiempo de abastecimiento hacia la cisterna para las

condiciones más críticas que se presentarán en las épocas de estiaje en donde

el tiempo de servicio máximo de agua potable será de 16 horas/día, es decir

desde las 06h00 hasta las 22h00.

Para determinar el diámetro de la acometida se recomienda utilizar la ecuación

(9) y considerando valores de velocidad entre 1 m/s y 1.5 m/s.

4.2.2 Redes de distribución

En los planos arquitectónicos se ubican las columnas de abastecimiento de

agua potable a los diferentes pisos de la edificación, luego se realiza el trazado

de las redes de distribución de cada piso buscando la ruta más directa y con el

menor número de accesorios que sea posible entre la fuente de abastecimiento

de agua y los aparatos sanitarios.

Es necesario localizar el aparato sanitario más crítico que constituye el aparato

más alejado y más elevado a la fuente de abastecimiento de agua.

Considerándose como fuente de abastecimiento de agua a la derivación desde

la columna de alimentación de agua, la acometida o la cisterna.

Se utilizará como primera opción, el sistema de abastecimiento directo (sin

incremento de presión ni reserva) de la tubería, pues brinda mayor economía y

garantía para mantener la calidad del agua, le seguirá el sistema directo a



58

tanques elevados y el indirecto con presión a tanques elevados, en orden de

prioridad (de acuerdo a las condiciones del lugar).

6 RESUMIDO: PÉREZ CARMONA, Rafael. Diseño de instalaciones hidrosanitarias y de gas para edificaciones.

Pág.101.

4.2.3 Estimación del diámetro de la red de distribución Para estimar el diámetro de las tuberías de la red de distribución de agua

potable, se tomará en consideración el caudal máximo que deberá transportar y

la velocidad con la que se llevará el agua por las tuberías.

“El diámetro nominal de la acometida de suministro de agua a cualquier

aparato sanitario de acuerdo al reglamento local debe ser mínimo de 1.50 cm

(1/2")”7 y se estimarán los diámetros de las tuberías de acuerdo al cuadro 35

que se presenta a continuación:

Cuadro 35. Diámetros para redes de distribución

Accesorios Diámetro nominal

cm pulg

Tina 1.50 ½

Combinación de fregadero y lavadero 1.50 ½

Fuente de beber 1.50 ½

Máquina de lavaplatos (doméstica) 1.50 ½

Fregadero de cocina (doméstica) 1.50 ½

Lavaplatos (restaurant) 1.50 ½ - ¾

Lavamanos 1.50 ½

Bidé 1.50 ½

Lavandería 1.50 ½

Ducha (una boquilla) 1.50 ½

Fregadero (servicio inclinado) 1.50 ½

Sigue…



59

7 RESUMIDO: Reglamento local de construcciones y ornato del cantón Loja. Sección C. Instalaciones hidráulicas y

sanitarias.

…Viene

Accesorios Diámetro nominal

cm pulg

Fregadero (con válvula de limpieza automática) 2 ¾

Orinal con fluxómetro 2.50 ¾ - 1

Orinal con llave 1.50 ½

Vertederos 1.50 ½

Orinal tanque 1.50 ½

Inodoro con tanque 1.50 ½

Inodoro con fluxómetro 2.50 1

Grifo para manguera 1.50 ½

Fuente: PÉREZ CARMONA, Rafael. 2005. Diseño de instalaciones hidrosanitarias y de gas

para edificaciones, 5 ed. Bogotá – Colombia. Pág. 5. Adoptado también por UMAPAL en el

reglamento local de construcciones del cantón Loja. Sección C. Instalaciones hidráulicas y

sanitarias.

4.2.4 Estimación de presiones Según el reglamento local de construcciones y ornato del cantón Loja se

considera como:

Presión mínima dinámica 10 mc.a.

Presión máxima dinámica 50 mc.a.

Presión máxima estática 70 mc.a.

Si la presión de un aparato es mayor 50 mc.a. (500 KPa), deben

disponerse válvulas de reducción de presión.



60

En el cuadro 36 se presentan las presiones mínimas y máximas recomendadas

de acuerdo a los diferentes aparatos sanitarios, esta tabla permitirá adoptar

adecuadamente la presión del aparato crítico.

Cuadro 36. Presiones mínimas y recomendadas de cada aparato sanitario

Aparato sanitario Recomendada Mínima

mc.a Kg/cm2 lb/pulg

2 mc.a Kg/cm

2 lb/pulg

2

Inodoro fluxómetro 10.33 1.03 14.69 7.70 0.77 10.95

Inodoro de tanque 7.00 0.70 9.95 2.80 0.28 3.98

Orinal de fluxómetro 10.33 1.03 14.69 7.70 0.77 10.95

Orinal con llave 7.00 0.70 9.95 2.80 0.28 3.98

Vertederos 3.50 0.35 4.98 2.00 0.20 2.84

Duchas 10.33 1.03 14.69 2.00 0.20 2.84

Lavamanos 5.00 0.50 7.11 2.00 0.20 2.84

Lavadoras 7.00 0.70 9.95 2.80 0.28 3.98

Bidé 5.00 0.50 7.11 2.00 0.20 2.84

Lavadero 4.00 0.40 5.69 2.00 0.20 2.84

Lavaplatos 2.00 0.20 2.84 2.00 0.20 2.84


para edificaciones, 5 ed. Bogotá – Colombia. Pág. 5

4.2.5 Estimación de caudales

El caudal máximo simultáneo es la demanda máxima instantánea producida

durante las horas pico (máximo consumo). Los caudales se pueden determinar

mediante varios métodos, entre los cuales se han escogido los siguientes:

Método de simultaneidad

Método de Roy B. Hunter



61

Se escogió los métodos mencionados anteriormente debido a las variaciones

máximas de consumo que se dan en el conjunto de instalaciones sanitarias; las

mismas que tienen que ver con la probabilidad de uso de varias piezas

sanitarias al mismo tiempo.

a) Método de simultaneidad

El caudal máximo probable (Qp) se obtiene considerando que algunos de los

aparatos sanitarios de la instalación están funcionando al mismo tiempo, se

suman los caudales de cada tramo y se los afecta por un coeficiente de

simultaneidad (K).

(23)

K - Coeficiente de simultaneidad. 0.20<K<1 (adimensional).

n - Número de aparatos instalados.

Considerando el factor de simultaneidad se determina el caudal, aplicando la

siguiente expresión:

(24)

Qp - Caudal del tramo (L/s).

qmín - Caudal de descarga de cada aparato sanitario (L/s).

De acuerdo al cuadro 37 se estima los caudales (qmín) de cada aparato

sanitario:

Cuadro 37. Caudales de descarga de aparatos sanitarios

Aparato sanitario Gasto



62

L/s

Lavamanos 0.10

Ducha – bañera 0.20

Fregadero de vivienda 0.15

Fregadero de restaurant 0.30

Inodoro con depósito 0.10

Inodoro con fluxómetro 2.00

Grifo 0.10

Lavandería 0.20

Lavadora eléctrica 0.10

Fuente: Normas Españolas. SILVA Milton. 1996 Instalaciones hidráulicas y sanitarias en

edificios. Escuela Politécnica Nacional, Facultad de Ingeniería Civil. Pág 29.

b) Método de Roy Hunter

Se fundamenta en el tiempo de uso y el caudal que utiliza cada aparato. Para

la determinación de caudal se deberá obtener la unidad de mueble (UM) de

cada aparato sanitario considerando para el cálculo del caudal que pasa por

cada tramo de tubería la sumatoria de las unidades mueble de los aparatos a

los que servirá dicho tramo.

Este método nos muestra las siguientes expresiones:

“Para edificios en los cuales predominan aparatos con fluxómetro: Para: 300 ≤ (ΣUM) ≤ 900

(25)

Para: 20 ≤ (ΣUM) ≤ 300

(26)

Para edificios en los que predominan aparatos de tanque y válvula, para (ΣUM) ≤ 900



63

(27)

(28)

Q - Caudal del tramo (L/s)

UM - Unidad de mueble”8

En el presente manual se considera edificios en los que predominan aparatos

de tanque y válvula, para (ΣUM) ≤ 900 y se calcula el caudal máximo con la

ecuación (28).

8 RESUMIDO: SILVA, Milton. Instalaciones hidráulicas y sanitarias en edificios. Pág 29.

En el cuadro 38 se indica las unidades mueble (UM) de los principales aparatos

sanitarios los cuales han sido clasificados en públicos y privados.

Cuadro 38. Unidades de mueble sanitario (UM)

Mueble sanitario Servicio Control

UM

Lavabo Privado Llave 1

Tina Privado Mezcladora 2

Bidé Privado Llave 2

Ducha (regadera) Privado Mezcladora 2

Fregadero Privado Llave 2

Lavandería Privado Llave 3

Lavadora Privado Llave 3

Inodoro Privado Tanque 3

Inodoro Privado Válvula 6

Grupo Baño Privado Tanque 6

Grupo Baño Privado Válvula 6

Llave de riego Público Llave 1

Lavabo Público Llave 2

Vertedero Público Llave 3

Urinario Pared Público Tanque 3

Tina Público Llave 4



64

Ducha (regadera) Público Mezcladora 4

Fregadero Público Llave 4

Urinario Pared Público Válvula 5

Inodoro Público Tanque 5

Inodoro Público Válvula 10

Urinario Pedestal Público Válvula 10

Fuente: SILVA Milton. 1996 Instalaciones hidráulicas y sanitarias en edificios. Escuela

Politécnica Nacional, Facultad de Ingeniería Civil. Pág 29.

En este manual, el caudal máximo simultáneo ha sido calculado mediante los

dos métodos descritos anteriormente y los resultados se presentan

posteriormente en el Anexo 1.

4.2.6 Regulación de velocidades

La velocidad se determina mediante la ecuación (9). “Para cada tramo se

considera como velocidad mínima un valor de 0.6 m/s y una velocidad máxima

un valor de 2.5 m/s”9.

4.2.7 Pérdidas

En el cálculo de las pérdidas se debe considerar parámetros como: longitudes,

tipos de tubería, accesorios y velocidad; las pérdidas producidas dentro de la

red de distribución son:

Pérdidas por fricción

Pérdidas locales

Pérdidas por velocidad

4.2.7.1 Pérdidas por fricción



65

Existen varios métodos para calcular pérdidas por fricción, entre los más

empleados se puede mencionar:

Método de Darcy -Weisbach; C-W

Método de Flamant

Método de Hazen Williams

a) Método de Darcy – Weisbach

Las pérdidas por fricción mediante el método de Darcy Weisbach se las

determinan mediante la siguiente expresión:

9 RESUMIDO: Reglamento local de construcciones y ornato del cantón Loja. Sección C. Instalaciones hidráulicas y

sanitarias.

(29)

j - Pérdida por fricción (m).

f - Factor de fricción de Darcy (adimensional).

Q - Caudal (m3/s).

D - Diámetro de la tubería (m)


El factor de fricción f se lo determinará considerando:

Régimen laminar, número de Reynolds menor a 2300:

(30)

Dónde:

(31) Re - Número de Reynolds



66

V - Velocidad (m/s).

D - Diámetro tubería (m).

- Viscosidad cinemática (m2 /s).

El valor de la viscosidad cinemática para el agua se determina utilizando el

cuadro 39:

Cuadro 39. Viscosidad cinemática = Valor de la tabla x 10-6

Temperatura Vis. Cinemática

°C m2/s

5 1.519

10 1.308

15 1.141

20 1.007

25 0.897

30 0.804

35 0.727

40 0.661

Sigue…

… Viene

Temperatura Vis. Cinemática

45 0.605

50 0.556

55 0.513

60 0.477

65 0.444

70 0.415

75 0.39

80 0.367

85 0.347

90 0.328

95 0.311

100 0.296

Fuente: Hidráulica de tuberías. SALDARRIAGA, Juan. Colombia. 2000. Pág. 521.

Cuando el régimen es turbulento el cálculo del coeficiente de fricción se lo

determinará mediante tanteos con la ecuación propuesta por Colebrook –

White, cuya expresión es la siguiente:



67

(32)

f - Coeficiente de fricción

ℰ - Rugosidad absoluta

D - Diámetro de la tubería (m).

b) Método de Flamant

Las pérdidas por fricción se calculan mediante fórmulas desarrolladas

empíricamente para diámetros de tubería menores a 2”:

(33)

j - Pérdida de carga (m/m)

C - Coeficiente de fricción

V - Velocidad (m/s)


El coeficiente de fricción C se estima de acuerdo al cuadro 40:

Cuadro 40. Coeficiente de fricción Flamant

Material C

Hierro fundido 0.00031

Hierro galvanizado 0.00023

Acero 0.00018

Cobre 0.00012

P.V.C 0.00010


para edificaciones, 5 ed. Bogotá – Colombia.

c) Método de Hazen - Williams



68

La expresión de Hazen - Williams para el cálculo de las pérdidas por fricción

está en función del coeficiente C, el mismo que depende de la textura interna

de la tubería y del tipo de material. La expresión desarrollada por Hazen -

Williams es aplicada para agua a una temperatura de 15ºC, o para agua de

diferentes temperaturas siempre y cuando la variación de la viscosidad

cinemática no sea significativa.

Siendo su expresión matemática la siguiente:

(34)

j - Pérdida de carga (m/m)

Q - Caudal (m3/s)

C - Coeficiente de fricción


El coeficiente de fricción C de Hazen - Williams se lo obtiene mediante el

cuadro 41 que se muestra a continuación:

Cuadro 41. Coeficiente de fricción Hazen - Williams

Tubería C

Hierro fundido 120

Hierro galvanizado 100

Acero nuevo 130

Cobre 140

PVC 150


para edificaciones, 5 ed. Bogotá – Colombia. Pág. 47.

4.2.7.1 Pérdidas locales



69

El cálculo de pérdidas locales se considera accesorios y cambios de sección

de cada tramo de la red de distribución.

El método empleado para calcular pérdidas locales es el de longitudes

equivalentes.

La expresión para determinar las longitudes equivalentes de los accesorios

está basada en la fórmula de Darcy – Weisbach y en base al coeficiente de

fricción de Hazen - Williams:

(35)

Le - Longitud equivalente (m)

K - Valor que está en función del accesorio (adimensional)

C - Coeficiente de fricción basado en Hazen - Williams (adimensional).

D - Diámetro tubería (m)

Según consta en el texto de Rafael Pérez Carmona y considerando la

expresión anterior las longitudes equivalentes para los diferentes accesorios se

los calculan mediante las siguientes expresiones como se muestra en el cuadro

42:

Cuadro 42. Longitudes equivalentes de accesorios

Accesorio

Longitud equivalente

“Codo radio largo 90º

Codo radio medio de 90º



70

Codo radio corto 90º

Codo de 45º

Curva 90º R/D = 1 ½”

Curva 90º R/D = 1”

Curva de 45º

Entrada normal

Entrada de borda

Válvula de compuerta abierta

Válvula de globo abierta

Siguiente…

…Viene

Accesorio

Longitud equivalente

Válvula de ángulo abierta

Tee de paso directo normal

Tee paso de lado y salida bilateral



71

Válvula de pie con coladera

Salida de tubería

Válvula de retención tipo liviano

Válvula de retención tipo pesado

Reducción

Ampliación

Fuente: GARCÍA Luis, TORRES Gina. Tesis automatización del diseño hidrosanitario en

edificios. Pág. 17, 18, 19.

4.2.7.2 Pérdidas por velocidad Las pérdidas por velocidad se las determina mediante la siguiente ecuación:

(36)

hv - Pérdidas por velocidad (m).

V - Velocidad del tramo (m/s)


4.3 Sistema contra incendios



72

Es de primordial importancia contar con un sistema contra incendios en

edificios altos con el fin proteger tanto a los bienes inmuebles como la vida de

las personas que utilizan dichas edificaciones.

El sistema contra incendios, de acuerdo a lo previsto por el proyectista, estará

constituido, por los siguientes elementos de diseño:

Columnas

Toma siamesa

Redes de ingreso a los gabinetes

Gabinetes contra incendios

El cuerpo de bomberos determina que para edificaciones mayores a cinco

plantas, se debe exigir el diseño y construcción del sistema contra incendios,

por lo tanto para el presente estudio no esta considerado el diseño contra

incendios ya que en los edificios existentes en los centros de estudio son de

dos pantas; pero se considera un gabinete contra incendios con las

herramientas básica para mitigar el fuego tal como se muestra en la figura 1.

Fig. 1. Gabinete contra incendios

HACHA

BOTIQUÍN EXTINTOR

Fuente: El autor.



73

4.4 Criterios para el diseño de los sistemas sanitarios

4.4.1 Trazado de redes de desagüe Los sistemas de desagüe de aguas negras deben diseñarse y construirse de

manera que permitan un rápido escurrimiento de los residuos líquidos, eviten

obstrucciones, impidan el paso de gases de la red pública al interior de las

edificaciones. La red debe estar lo más lineal y corta posible, y debe poseer la

menor cantidad de accesorios posibles los cuales deben ser bien conectados y

perfectamente impermeables.

Desde el punto de vista constructivo María Rivada en su texto diagnóstico,

mantenimiento y reparación de sistemas hidráulicos y sanitarios, considera

algunos aspectos tales como:

Cuando las tuberías atraviesen paredes éstas lo hagan de forma

perpendicular a la misma, evitando que la tubería quede empotrada

debajo de ésta.

Las tuberías podrán atravesar los elementos estructurales de la

edificación en la parte del elemento estructural que trabaje a flexión sin

tocar ni cortar el acero de refuerzo, y con una holgura de 20mm, como

mínimo.

En cambios de dirección obligatoria de la red se deberá realizar con dos

codos de 45º.

Las conexiones de los ramales a los colectores, se instalarán con codos

de 45º en el sentido del flujo.

El espacio mínimo entre los bordes de los aparatos sanitarios no debe

ser menor de 10 cm y con respecto a la pared 35 cm.

Considerar la altura de desagüe para urinarios entre 80 y 100 cm y

para lavabos entre 60 y 80 cm desde el nivel del suelo.



74

Pueden usarse para desagües de aguas negras, tuberías y accesorios

en hierro fundido (HF), asbesto cemento (AC), PVC y gres.

4.4.2 Estimación de caudales Para calcular el caudal de evacuación lo primero que se debe determinar es la

unidad de descarga o desagüe de cada aparato sanitario instalado en el ramal

de análisis. La unidad de descarga que se considera como base es de 28

L/min, que corresponde aproximadamente al desagüe de un lavabo.

UD = 28 L/min.

UD = 0.47 L/s

UD = 4.7 10 –4 m3 /s

La estimación de las unidades de descarga de cada aparato sanitario se

presenta a continuación en los cuadros 43 y 43a:

Cuadro 43. Unidades de descarga de cada aparatos sanitario

Aparato sanitario Unidades de

descarga

Bañera o tina 2 - 3

Bidé 1

Ducha 2

Ducha pública 3

Fregaderos 2

Inodoro 1 - 3

Inodoro con fluxómetro 8

Lavaplatos 2

Lavadora 2

Lavandería 3

Lavaplatos con triturador 3

Fuente de agua potable 1 - 2



75

Lavamanos 1 - 2

Orinal 2

Orinal con fluxómetro 8

Orinal de pared 2

Baño completo 3

Baño con fluxómetro 6



Cuadro 43a. Unidades de descarga de cada aparatos sanitario

Aparato sanitario Unidades de

descarga

Inodoro 4

Lavamanos 1

Lavaplatos 2


Orinal lavado continuo y controlado 2

Orinal de fluxómetro 8

Inodoro de fluxómetro 8

Ducha pública 2

Ducha o tina 2

Bidet 3

Fuente: Reglamento local de construcciones del Cantón Loja. Sección C. Instalaciones

hidráulicas y sanitarias.

4.4.3 Estimación de diámetros de ramales de desagüe Una vez determinado el número total de unidades de descarga de los aparatos

a los que sirve el ramal de análisis, a este valor se le multiplica el equivalente a

una unidad de descarga indicado anteriormente, obteniendo así el caudal a

evacuarse.

Para determinar el diámetro de la tubería de los ramales se lo realiza mediante

dos métodos:

Con la ecuación de Manning, considerando que la tubería funcione al 50

% de su profundidad y en casos extremos funcione al 75 % de su

profundidad para evitar fluctuaciones de presión que pueden destruir los

sellos hidráulicos.



76

(37)

D - Diámetro de la tubería calculado (m)

Q - Caudal de descarga (m3/s)

n - Rugosidad del material (adimensional)

S - Pendiente ramal (m/m)

Considerando los cuadros 44 y 44a:

Cuadro 44. Diámetros ramales desagüe

Aparato sanitario Diámetro

pulg

Bañera o tina 1 - ½ - 2

Bidé 1 - ½

Ducha 2

Ducha pública 2

Fregaderos 1 - ½

Inodoro 3 - 4

Inodoro con fluxómetro 4

Lavaplatos 2

Lavadora 2

Sigue…

…Viene


pulg


Fuente de agua potable 1

Lavamanos 1 - ½ - 2½

Orinal 1 - ½

Orinal con fluxómetro 3

Orinal de pared 2

Baño completo 4

Baño con fluxómetro 4



77



Cuadro 44a. Diámetros ramales desagüe


pulg

Inodoro 4

Lavamanos 1½ -- 2

Lavaplatos 2


Orinal lavado continuo y controlado 2

Orinal de fluxómetro 3

Inodoro de fluxómetro 4

Ducha pública 2

Ducha o tina 1½ -- 2

Bidet 2

Fuente: Reglamento local de construcciones del Cantón Loja. Sección C. Instalaciones

hidráulicas y sanitarias.

4.4.4 Estimación de diámetros de columnas de desagüe

Para diseñar el diámetro de las columnas de desagüe se considera los

siguientes criterios según la norma colombiana:

Número total de unidades de descarga que llegan en la base de la

columna.

Número de unidades de descarga que en cada piso.

La columna de desagüe que se diseña en la base de la columna se

mantiene constante hasta la cubierta.

Para la estimación de diámetros de las columnas de desagüe se considera el

cuadro 45 que está en función del máximo número de unidades de descarga de

los aparatos sanitaros que descargan en la columna de desagüe.

Cuadro 45. Diámetros columnas desagüe



78

Bajante Más de 3 pisos

Ø (plg) Hasta 3 pisos Total por bajante Total por piso

3 30 60 16

4 240 500 90

6 960 1900 350

8 2200 3600 600

10 3800 5600 1000

12 6000 8400 1500



4.4.5 Estimación de diámetros de colectores de desagüe

El cálculo de los colectores se lo realiza en forma similar al de los ramales de

desagüe, utilizando la ecuación (37) y los cuadros 44 y 44a. Pero se debe

considerar además otros factores tales como: El número total de unidades de

descarga recogidas, la pendiente de la tubería y la velocidad de la tubería.

El diámetro del colector no será nunca inferior, al diámetro diseñado en la base

de la columna de desagüe. “Igualmente se considera que la tubería funcione al

50 % de su profundidad y casos extremos funcione al 75 % de su profundidad

para evitar fluctuaciones de presión que pueden destruir los sellos

hidráulicos”10. Los colectores en los pisos superiores son colgantes y van

sujetos al cielo raso del sótano o en paralelo a la losa.


Pág.138.

De acuerdo a la normativa española se considera una segunda manera de

determinar el diámetro de los colectores tal como se muestra en el cuadro 46:

Cuadro 46. Diámetros del colector de desagüe

Diámetro del Máximo número de unidades de descarga

colector en mm Pendiente 1 % Pendiente 2 % Pendiente 3 %

35 1 1 1

40 2 2 3



79

50 7 9 12

70 17 21 27

80 27 36 48

100 114 150 210

125 270 370 540

150 510 720 1050

200 1290 1860 2640

250 2520 3600 5250

300 4390 6300 9300

Fuente: RODRÍGUEZ Avial Mariano. Madrid, España. Instalaciones sanitarias para edificios

1987. Pág. 192

4.4.6 Regulación de pendientes María Rivada especifica en su texto de diagnóstico, mantenimiento y

reparación de sistemas hidráulicos y sanitarios que la pendiente en cada tramo

ya sea de ramal de desagüe y colectores no debe ser menor del 1% y no debe

exceder del 2%, cuando las redes contienen materias sólidas; mientras que

aquellas que transportan solo líquidos pueden llegar hasta el 4%.

4.4.7 Dimensionamiento de las cajas de revisión

Las cajas de revisión son aquellas que nos permiten verificar el buen

funcionamiento de los colectores tanto de agua lluvia como de agua residual,

las mismas que deben ser ubicadas a cada a cada 6 m y debe tener una

profundidad máxima de 1.70 m de acuerdo al criterio del diseñador, ya que

pasada dicha profundidad ya se lo considera como un pozo de revisión. Las

cajas de revisión se dimensionan de acuerdo al cuadro 47:

Cuadro 47. Dimensiones de cajas de revisión

Largo Ancho Profundidad

m m m

0.50 0.50 0.50



80

Fuente: Apuntes de clase.

4.5 Criterios para el diseño de los sistemas ventilación

Las redes de ventilación están constituidas por una serie de tuberías que

acometen a la red de desagüe cerca de los sifones, estableciendo una

comunicación con el aire exterior. El reglamento local de construcciones y

ornato del cantón Loja recomienda: Las tuberías de ventilación deben tener una

pendiente hacia el tubo de desagüe o bajante no menor del 0.5%, en el

extremo inferior de la columna se deben enlazar con las bajantes o colectores

de la red de desagüe con una inclinación mínima de 45º, antes de conectarse

al tramo vertical deben llevarse hasta una altura no menor de 15 cm del nivel

de rebose de las piezas a las cuales ventilan, las columnas de ventilación

deberán tener el mismo diámetro en toda la altura y debe considerarse como

mínimo un diámetro de 2”.

La columna de ventilación debe sobresalir sobre la cubierta al menos 2 m y

debe estar protegida en su parte superior para evitar el ingreso agua, insectos

y objetos que puedan llegar a obstruir la tubería.

El cálculo del diámetro del ramal de ventilación está en función del número de

unidades de descarga, según el cuadro 48:

Cuadro 48. Ramal de ventilación de varios aparatos

0.6 0.6 0.6

0.8 0.8 0.8

0.9 0.9 0.90

1.50 1.50 1.50



81

Grupo de aparatos sin retrete Grupo de aparatos con retrete

Unidades de Ramal de Unidades de Ramal de

desagüe Ventilación

mm desagüe

ventilación mm

1 35 hasta 17 50

2 a 8 40 18 a 36 60

9 a 18 50 37 a 60 70

19 a 36 60

Fuente: SILVA Milton. Instalaciones Hidráulicas en Edificios. Escuela Politécnica Nacional.

1996.

Para adoptar el diámetro de un sistema de ventilación de un solo aparato, se lo

realiza de acuerdo al cuadro 48a:

Cuadro 48a. Ramal de ventilación de varios aparatos

Aparato sanitario Ramal de ventilación

mm

Lavabo 35

Bidé 35

Bañeras 40

Retrete 50

Retrete a la turca 50

Fregadera 40

Fregadera de hotel 50

Pila 50

Ducha 40

Urinario colgado 40

Urinario de pared vertical 50

Sumidero de pavimento 40

Fuente 25

Lavapies 40

Fuente: SILVA Milton. Instalaciones Hidráulicas en Edificios. Escuela Politécnica Nacional.

1996.

4.6 Criterios para el diseño de los sistemas de aguas lluvias



82

Para realizar la evacuación de las agua lluvias en el caso de que se presenten

cubiertas planas, patios, terrazas, piscinas, naves se puede hacer mediante

sumideros y canaletas, los mismos que deberán estar provistos de un elemento

filtrante (rejilla) que impida la entrada objetos dentro de la red de evacuación.

Las aguas lluvias que son evacuadas de cubiertas inclinadas tal como es el

caso de tejados, éstas deben ser recogidas mediante canalones circulares,

trapezoidales o de otros perfiles sean simétricos o no.

4.6.1 Estimación del caudal de evacuación de aguas lluvias

Para determinar el caudal de aguas lluvias se efectúa mediante el método

racional el mismo que utiliza la siguiente expresión:

(38)

Q - Caudal de evacuación (L/s).

C - Coeficiente de escurrimiento (adimensional).

I - Intensidad de lluvia (mm/h).

A - Área de aporte de cubierta (ha).

Para obtener el coeficiente de escurrimiento C se puede adoptar entre os

valores de 0.85 y 0.95 ya que el área de aporte de la cubierta en muchos de los

casos es impermeable. Valores que son tomados del cuadro 31b del capítulo

III.

4.6.2 Dimensionamiento de canalones de aguas lluvias

Los canalones son aquellos que permiten evacuar las aguas lluvias que se

precipitan sobre un área determinada. Las cubiertas de las edificaciones deben

tener un diseño adecuado de la pendiente de modo tal que permita una óptima

evacuación de las aguas lluvias. Los canalones son instalados horizontalmente,



83

pero necesita una pendiente mínima de 1% para efectos de autolimpieza. En el

dimensionamiento de los canalones se debe considerar parámetros tales como:

Área drenada, intensidad de lluvia y la pendiente de la cubierta.

Según las normas colombianas se pueden estimar los diámetros de canalones

semicirculares en base al cuadro 49:

Cuadro 49. Diámetro de canalones semicirculares

Ф " Máxima área de proyección (m

2)

0.50% 1% 2% 4%

3 16 22 32 45

4 34 47 67 95

5 58 82 116 164

6 89 126 178 257

7 128 181 256 362

8 185 260 370 520

10 344 474 668 730



Considerando normas españolas se adoptan los diámetros de canalones

semicirculares de acuerdo al cuadro 49a:

Cuadro 49a. Diámetro de canalones semicirculares

Diámetro del Superficie de cubierta

canalón (proyección horizontal)

mm m2

80 Hasta 8

100 9 a 25

125 26 a 75

150 76 a 170

200 171 a 335

250

336 a 500

501 a 1000

Fuente: RODRÍGUEZ Avial Mariano. Instalaciones sanitarias para edificios Madrid, España.

1987.



84

Para el caso de diseñar canalones rectangulares se lo realiza mediante

tanteos; igualando las áreas tanto del canalón semicircular como del canalón

rectangular de la siguiente manera:

El área del canalón rectangular es (39) y el área del canalón

semicircular es (40), entonces:

(41)

(42)

B - Base del canal

d - Atura del canal

En función del área drenada se obtiene el diámetro del canalón semicircular en

los cuadros 49 y 49a mostrados anteriormente. Reemplazamos tanto la

ecuación (39) y (40) en la ecuación (41) y se obtiene la ecuación (42). Mediante

tanteos, asumiendo valores de d y B debe existir igualdad entre los dos

términos de la ecuación (42), para luego adoptar los valores de d y B como las

dimensiones del canal rectangular.

4.6.3 Estimación de diámetros de las bajantes de aguas lluvias

Según Rafael Pérez Carmona en las bajantes el caudal de evacuación ocupa

aproximadamente 1/3 del diámetro (nunca a tubo lleno), dejando el resto para

que se forme el cilindro de aire en el centro del tubo.

Las bajantes deben diseñarse a cada 20 m de separación y nunca deben

descargar o estar combinadas con aguas sanitarias.



85

De acuerdo a la norma colombiana los diámetros para las bajantes de agua

lluvia se adoptan en función del área de aporte de acuerdo al cuadro 50:

Cuadro 50. Diámetro de bajantes de aguas lluvias

Ф " Intensidad de lluvia (mm/h)

50 75 100 125 150 200

2 130 85 65 50 40 30

2.5 240 160 120 95 80 60

3 400 270 200 160 135 100

4 850 570 425 340 285 210

5 1570 1050 800 640 535 400

6 2450 1650 1200 980 835 625

8 5300 3500 2600 2120 1760 1300

C 0.0139 0.0208 0.0278 0.0347 0.0417 0.0556



De acuerdo a lo recomendado por las Normas Españolas los diámetros de las

bajantes también se adoptan en función del área de la cubierta con la ayuda

del cuadro 50a:

Cuadro 50a. Diámetro de bajantes de aguas lluvias

Área de cubierta Diámetro de la

columna

m2 mm

Hasta 8 40

9 a 25 50

26 a 75 70

76 a 170 80

171 a 335 100

336 a 500 125

501 a 1000 150 Fuente: Instalaciones sanitarias para edificios. Rodríguez Avial Mariano. Madrid, España.

1987. Pág. 192.

4.6.4 Estimación de la velocidad de caída



86

Aproximadamente la velocidad de caída en la bajante de agua lluvia se puede

encontrar mediante la siguiente expresión:

(43)

V - Velocidad de caída (m/s).

Q - Caudal de evacuación (L/s).

D - Diámetro de tubería (mm).

4.6.5 Estimación de diámetros de colectores de aguas lluvias

Para la determinación de los diámetros de los colectores se realiza un

procedimiento similar a la estimación de diámetros de colectores de agua

residual. Pero en este caso se consideran parámetros como: Pendiente,

intensidad de lluvia y el área drenada.

El reglamento local de construcciones y ornato del cantón Loja especifica que

la pendiente de los colectores de aguas lluvias no debe ser menor del 1%, y

cuando el diámetro de la tubería sea menor o igual a 3", la pendiente mínima

debe ser del 2%.

Los diámetros se estiman considerando el cuadro 51 de acuerdo al reglamento

colombiano tal como se muestra a continuación:

Cuadro 51. Diámetro de colectores de aguas lluvias

Ф"

Intensidad de lluvia (mm/h)

S = 1 % S = 2 %

50 75 100 125 150 50 75 100 125 150

3 150 100 75 60 50 215 140 105 85 70

4 315 230 170 135 115 400 325 245 195 160

5 620 410 310 245 205 875 580 435 350 290

6 990 660 495 395 330 1400 935 700 560 465

8 2100 1425 1065 855 705 3025 2015 1510 1210 1005



87

C 0.0139 0.0208 0.0278 0.0347 0.0417 0.0139 0.0208 0.0278 0.0347 0.0417



Considerando la normativa española también se pueden estimar los diámetros

de los colectores de acuerdo al cuadro 51a:

Cuadro 51a. Diámetro de colectores de aguas lluvias

Diámetro Máxima superficie

Recogida m2

mm 1% 2% 4%

35 8 12 17

40 13 20 27

50 28 41 58

70 50 74 102

80 80 116 163

100 173 246 352

125 307 437 618

150 488 697 995

200 1023 1488 2065

250 1814 2557 3720

300 3022 4231 6090

Fuente: Instalaciones sanitarias para edificios. Rodríguez Avial Mariano. Madrid, España.

1987. Pág. 192.

Los valores del cuadro 51a considerado por la normativa española han sido

calculados para un régimen pluviométrico de 100 mm/h, para cualquier otra

intensidad se deberá hacer la corrección respectiva.

4.7 Estimación de diámetros de desagües combinados

Son aquellos que descargan tanto aguas procedentes de las instalaciones

sanitarias como pluviales. Milton Silva recomienda sumar los caudales tanto de

aguas residuales como de aguas lluvias, para luego dimensionar el diámetro



88

óptimo de la tubería que permita llevar las aguas servidas al alcantarillado

municipal.

También es importante considerar que mientras más se vaya acumulando la

descarga de agua, se debe aumentar la pendiente para evitar aumentar el

diámetro en la tubería.

4.8 Sistema de bombeo

Cuando no existe la presión suficiente de la red municipal y cuando el caudal

que es proporcionado por la red pública es inferior al máximo caudal necesario

de la edificación, es indispensable que se cuente con un sistema autónomo,

tanto en lo referente a reserva cuanto a un sistema que proporcione las

presiones adecuadas a los diferentes pisos. Uno de los sistemas más utilizados

es el de bombas más tanque hidroneumático, que deberán estar localizados en

lugares bien protegidos, sobre la cisterna o lugares contiguos a ésta de tal

manera que las pérdidas de carga en la succión sean mínimas; y su instalación

está constituida por bombas y depósitos herméticamente cerrados construidos

de láminas denominados autoclaves o tanques hidroneumáticos.

El objetivo principal del sistema de bombeo es el de transportar el agua de una

cota más baja a otra más elevada, es decir que la bomba impulsará el agua

hacia las diferentes tuberías. Al escoger el equipo de bombeo se debe tener

en cuenta que éste preste un eficaz servicio y sin interrupciones.

4.8.1 Cálculo de la altura de impulsión

El valor de la altura de impulsión es aquel valor de presión calculado en el

último nudo del sistema de la red interna de la edificación, es decir, ese el nudo

donde se colocará la bomba.

4.8.2 Cálculo de la succión



89

Para determinar la altura de succión se deben tener en cuenta parámetros tales

como: La altura estática, pérdidas por fricción, accesorios y velocidad. La altura

de succión es la suma de la altura estática más las pérdidas por fricción y más

las pérdidas por admisión en el tubo de succión de la bomba. Se conoce como

altura estática a la altura física entre el nivel del agua (a succionar) y el eje de

la bomba.

4.8.3 Cálculo de la altura de succión positiva (NPSH)

La altura de succión positiva (N.P.S.H) es igual a la diferencia entre la presión

barométrica en el sitio, la tensión de vapor del agua a la temperatura ambiente

y la altura dinámica de succión; es la presión disponible del sistema (NPSH).

Se expresa mediante la siguiente ecuación:

(44)

De la ecuación mostrada anteriormente los términos que la conforman pueden

determinarse de la siguiente manera:

“La presión Barométrica (PB) se la determina mediante la siguiente expresión:

”11

(45)

El parámetro de pérdidas por altura (Ja) se lo obtiene del cuadro 52 que está

en función de la altura sobre el nivel del mar.

Cuadro 52. Pérdidas por altura sobre el nivel del mar

Pérdidas por altura Ja sobre el nivel del mar en metros

Altura Ja Altura Ja Altura Ja

100 0.125 1100 1.330 2100 2.384

200 0.250 1200 1.440 2200 2.478

300 0.375 1300 1.550 2300 2.572

400 0.500 1400 1.600 2400 2.666



90

500 0.625 1500 1.770 2500 2.760

600 0.750 1600 1.880 2600 2.854

700 0.870 1700 1.990 2700 2.948

800 0.990 1800 2.090 2800 3.042

900 1.110 1900 2.190 2900 3.136

1000 1.220 2000 2.290 3000 3.230




Pág.83.

Al igual que el parámetro anterior la tensión de vapor de agua a temperatura

ambiente (TVATA) se lo puede adoptar mediante el cuadro 53:

Cuadro 53. Pérdidas por temperatura

Pérdidas por temperatura Jt en metros

°C Jt °C Jt

5 0.090 30 0.430

10 0.130 35 0.550

15 0.170 40 0.750

20 0.240 45 0.990

25 0.320 50 1.250



La altura dinámica de succión (ADS) es igual al valor de la altura de succión

mencionada anteriormente, ya que también a esta altura también se la llama

altura de succión dinámica y se la determina mediante la siguiente expresión:

(46)

4.8.4 Cálculo de la altura máxima de succión (AMS)

Para determinar la altura máxima de succión se la realiza empleando la

siguiente fórmula:



91

(47)

Para cálculo de la altura máxima de succión, Rafael Pérez Carmona considera

las siguientes pérdidas:

Pérdida por temperatura (Jt): Valor que adoptado del cuadro 53.

Pérdida por altura sobre el nivel del mar (Ja): Valor adoptado del cuadro

52.

Pérdida por depresiones barométricas: Steel recomienda el valor de 0.36

m.

Pérdida por vacío imperfecto de la bomba: Steel recomienda adoptar

valores entre 1.80 – 2.40 m.

Pérdida por fricción y accesorios: Calculado mediante la fórmula de

Hazen Williams.

Pérdida por cabeza de velocidad.

4.8.5 Cálculo de la altura dinámica total (ADT)

Para obtener la altura dinámica total simplemente se suma la altura de succión

más la altura de impulsión. Se lo puede expresar de la siguiente manera:

(48)

El valor obtenido es igual a la altura dinámica total (Ht) de diseño.

4.8.6 Cálculo de la potencia de la bomba

La potencia necesaria para el buen funcionamiento de bomba se la puede

calcular mediante la siguiente fórmula:



92

(49)

- Peso específico del agua 1 Kg/L.

Ht - Altura dinámica total (m).

Q - Caudal (L/s).

76 - Constante de conversión

- Eficiencia bomba – motor. (%)

Rafael Pérez Carmona recomienda que el rendimiento del conjunto motor –

bomba no sea inferior al 65% ni mayor al 80%. El proyectista está en libertad

de incrementar la potencia entre un 10% - 20%.

4.8.7 Cálculo del tanque hidro-acumulador

Para realizar el cálculo del tanque hidro-acumulador es necesario tener en

cuenta los siguientes parámetros:

Número de muebles sanitarios: Cada mueble instalado en la red se la

considera como una salida o servicio.

Capacidad del equipo: La capacidad de equipo se la puede determinar

mediante la siguiente fórmula:

(50)

Para adoptar el factor (f) mostrado en la fórmula anterior se considera el cuadro

54 mostrado a continuación:

Cuadro 54. Factor multiplicador en función del número de salidas



93

Factores multiplicadores

Tipo de edificio

Servicios o salidas

hasta 30 31 a 75 76 a 150 151 a 300 301 a 600 601 a 1000 mas 1000

Oficinas 0.40 0.32 0.28 0.25 0.24 0.23 0.21

Apartamento 0.55 0.41 0.33 0.28 0.25 0.24 0.23

Hoteles 0.80 0.6 0.48 0.42 0.36 0.35 0.34

Hospitales 0.90 0.75 0.63 0.54 0.45 0.4 0.38

Colegios 1.20 0.9 0.75 0.63 0.52

Fuente: PÉREZ CARMONA, Rafael. 2005. Diseño de Instalaciones Hidrosanitarias y de Gas

para Edificaciones, 5 ed. Bogotá – Colombia. Pág. 82.

Volumen de regulación: El volumen de regulación se determina

utilizando la siguiente fórmula:

(51)

Qmed - Caudal medio (Gal/min)

T - Número de ciclos bomba (s). Adoptar del cuadro 55.

Para realizar el cálculo del Qmed se la efectúa mediante la siguiente expresión:

(52)

(53)

Qon - Caudal entrada. Capacidad de equipo (Gal/min).

Qof - Caudal consumo (Gal/min).

El valor de T se lo puede estimar de acuerdo al cuadro 55:

Cuadro 55. Número de ciclos bomba

Potencia en HP

T min # de ciclos por

hora



94

1. - 3 1.20 50

3. - 5 1.80 33

5. - 7,5 2.00 30

7,5. - 15 3.00 20

15. - 30 4.00 15

sobre 30 6.00 10



Volumen del tanque: El volumen del tanque se determina utilizando la

siguiente fórmula:

(54)

F - Factor que depende de la presión absoluta (P. manométrica + P.

atmosférica), de prendida y apagada de la motobomba. Y se lo puede adoptar

de acuerdo al cuadro 56:

Cuadro 56. Factor en función de la presión absoluta

Presión Factor

PSI F

20 - 40 2.73

30 - 40 3.23

40 - 60 3.74

Fuente: PÉREZ CARMONA, Rafael. 2005. Diseño de instalaciones

hidrosanitarias y gas para edificaciones, 5 ed. Bogotá – Colombia. Pág. 39.

Volumen de la bolsa corregido: El volumen del tanque se determina

utilizando la siguiente fórmula:



95

(55)

VVbc - Volumen del hidro-acumulador (L).

Vhc - Volumen precargado (L).

Pc - Presión de corte (atm), se considera de 65 PSI.

P2 - Presión máxima de trabajo (atm).



96

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6.1 CONCLUSIONES

Luego de realizado el inventario en la U.T.P.L. extensiones Zamora y

Cariamanga se llegó a la conclusión que se necesita cambiar las redes

de agua potable, alcantarillado sanitario y pluvial de los dos centros

debido a que ya cumplieron con su vida útil y no prestan en forma

eficiente los servicios para lo cual fueron diseñados. En lo referente a las

instalaciones hidráulicas y sanitarias de los edificios requieren de

mantenimiento y optimización de los diámetros para un mejor

funcionamiento.

Se generó una base de datos de la cobertura sanitaria existente en la

actualidad de los centros de estudio mencionados anteriormente,

resultados que se detallan en el capítulo II.

Las redes de agua potable, alcantarillado sanitario y alcantarillado pluvial

externas a las edificaciones de los centros de estudio de Zamora

Chinchipe y Cariamanga de la U.T.P.L. se las diseñó de acuerdo a la

normativa propuesta por el EX-IEOS; para el diseño hidrosanitario se

consideró la normativa colombiana, española y el reglamento local de

construcciones y ornato del cantón Loja.

El rediseño de las redes tanto externas a los edificios como internas se

realizó manualmente y con la aplicación de software obteniéndose

resultados similares, lo cual garantiza la eficiencia de las nuevas

instalaciones.



97

Al comparar los cálculos desarrollados manualmente con los elaborados

por los programas computacionales, se puede concluir que hay un

ahorro significativo de tiempo y que se disminuye el margen de error.

Para dimensionar las redes de agua potable dentro de las edificaciones

se las ha efectuado de acuerdo a los métodos de Roy Hunter y

simultaneidad; luego de la aplicación matemática de las dos

metodologías se deduce que: Mediante Roy Hunter se obtienen

diámetros mayores ya se estima los caudales en base a las unidades

de mueble de cada aparato sanitario obteniéndose caudales mayores

que el método de simultaneidad que estima caudales de acuerdo al

número de aparatos sanitarios pero afectándolos por un coeficiente de

simultaneidad.

Para el cálculo de pérdidas se lo realizó mediante tres métodos:

Flamant, Hazen - Williams y Darcy - Weisbach, y de los resultados

obtenidos se concluye que las pérdidas calculadas mediante Hazen -

Williams y Darcy - Weisbach son mayores que las calculadas por

Flamant que es un método más económico.

El costo total de obra en la U.T.P.L. extensión Zamora es de $

38 708.87. Siendo: Agua potable $ 1 990.97, alcantarillado sanitario $

14 666.23, alcantarillado pluvial $ 16 714.69, diseño hidrosanitario $ 1

332,36.

El monto de la obra de la U.T.P.L. extensión Cariamanga es de $

30 302.97. Desglosados en: Agua potable $ 4 501.20, alcantarillado

sanitario $ 11 219.80, alcantarillado pluvial $ 9 839.46, diseño

hidrosanitario $ 1 675,26.



98

Para el dimensionamiento tanto de ramales de aguas residuales se

consideró las unidades de descarga de cada aparato sanitario y una

pendiente del 1%, debido a que cada aparato sanitario tiene descargas

diferentes, se debe adoptar un diámetro y pendiente adecuada para

evacuar dichas descargas considerando criterios mostrados en el

capítulo IV.

Las bajantes de aguas residuales se dimensionaron con un solo

diámetro desde su base hasta que su parte final tomando en cuenta los

criterios tanto de la normativa colombiana como del reglamento local de

construcciones y ornato del cantón Loja.

Los canalones de recolección de aguas lluvias están diseñados de

acuerdo a la pendiente y el tipo de cubierta de las diferente

edificaciones.

Cuando no existe la suficiente presión para abastecer los pisos

superiores del edificio o cuando la presión en la red pública sea

intermitente, se deberá disponer de un sistema de bombeo para

garantizar el correcto funcionamiento de los aparatos del sistema.

El gabinete contra incendios consta de: extintor, hacha y botiquín. No se

consideró un sistema contra incendios debido a que el cuerpo de

bomberos del Ecuador exige dicho estudio para edificios de más de

cuatro plantas; y, las edificaciones existentes en los centros de estudios

mencionados anteriormente son de dos plantas.

6.2 RECOMENDACIONES



99

Se recomienda realizar un análisis físico – químico y bacteriológico de

agua en los centros de estudio de Zamora y Cariamanga.

Utilizar válvulas reductoras de presión en la acometida de agua potable

que ingresa de la red municipal tanto en la extensión Zamora como la

extensión Cariamanga debido a la sobrepresión en las que están

trabajando las actuales redes tanto de la extensión

Realizar pruebas de estanqueidad hidrostática en la instalación de las

redes de agua potable.

Diseñar con el caudal máximo instantáneo mayor obtenido entre los dos

métodos anteriormente y el dimensionamiento de las redes de acuerdo

al criterio del diseñador y a los recursos económicos disponibles.

Calcular las pérdidas mediante Flamant ya que es una expresión

deducida específicamente para diámetros menores a 2” y a la vez es un

más método más económico que el de Hazen - Wiilliam y Darcy -

Weisbach.

Para futuros trabajos de investigación realizar la comparación de

caudales considerando otros métodos tales como: Método racional,

pesos, entre otros, para complementar la presente investigación.

También se recomienda realizar la comparación de otros métodos de

cálculo de pérdida por fricción no considerados en la presente

investigación tales como: Tubería de PVC, variación de temperatura,

fórmula de Depuit y otros métodos adicionales.

Debido a que no se consideró el diseño de un sistema contra incendios;

tener un gabinete por cada piso con las herramientas básicas detalladas



100

anteriormente para mitigar el fuego y colocarlo al comienzo de la grada

de cada piso.

Las columnas o bajantes deben prolongarse hasta la parte superior del

edificio (terraza o tejado) y rematarlas con un sombrerete que permita

una adecuada ventilación de la columna.

Las columnas o bajantes deben prolongarse hasta la parte superior del

edificio (terraza o tejado) y rematarlas con un sombrerete que permita

una adecuada ventilación de la columna.

Necesariamente se deben ventilar el sistema sanitario y evitar acciones

como el autosifonamiento, contrapresión, evaporación, atracción capilar,

efectos del viento que afectan el sello hidráulico.

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