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Universidad de La Salle Universidad de La Salle
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle
Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería
2016
Guía metodológica para la realización de diseños hidráulicos, Guía metodológica para la realización de diseños hidráulicos,
sanitarios y red contra incendios de proyectos con uso sanitarios y red contra incendios de proyectos con uso
hospitalario en Colombia hospitalario en Colombia
Wilmar Fernando Quiroga Quira Universidad de La Salle, Bogotá
Follow this and additional works at: https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil
Part of the Civil Engineering Commons, and the Hydraulic Engineering Commons
Citación recomendada Citación recomendada Quiroga Quira, W. F. (2016). Guía metodológica para la realización de diseños hidráulicos, sanitarios y red contra incendios de proyectos con uso hospitalario en Colombia. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil/67
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GUÍA METODOLÓGICA PARA LA REALIZACIÓN DE DISEÑOS HIDRÁULICOS,
SANITARIOS Y RED CONTRA INCENDIOS DE PROYECTOS CON USO
HOSPITALARIO EN COLOMBIA
WILMAR FERNANDO QUIROGA QUIRA
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL
BOGOTÁ D.C.
2016
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GUÍA METODOLÓGICA PARA LA REALIZACIÓN DE DISEÑOS HIDRÁULICOS,
SANITARIOS Y RED CONTRA INCENDIOS DE PROYECTOS CON USO
HOSPITALARIO
WILMAR FERNANDO QUIROGA QUIRA
Trabajo de Grado Presentado como Requisito para Optar al Título de Ingeniero Civil
Director Temático
ING. SANDRA LILIANA URIBE CELIS
Mag. En Gerencia Ambiental
Mag. Ingeniería Civil
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL
BOGOTÁ D.C.
2016
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AGRADECIMIENTOS
El autor expresa agradecimiento a:
Sandra Liliana Uribe Celis, ingeniera civil directora del trabajo de investigación, por la
colaboración y apoyo prestado a este trabajo investigativo.
Marlene Cubillos Romero, Magister en Lingüística Hispánica, por su asesoría constante en la
organización metodológica del trabajo de investigación.
Los docentes de la línea de hidráulica de la Universidad de La Salle que contribuyeron a mí
formación profesional en esta área.
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DEDICATORIA
Dedico cada uno de mis logros académicos y profesionales a mi hija: Ana Isabella Quiroga
Castro y Samuel Quiroga Castro, quienes con su presencia me anima en todo momento a pensar
en grande, proyectarme a futuro y me impulsa a sacar adelante cada una de mis metas.
A mi novia Luz Andrea Castro Tavera, fuente de mi inspiración y motivación, por enseñarme a
ver la vida con amor y entusiasmo, por su paciencia, apoyo incondicional en cada una de mis
labores profesionales y personales, por sus observaciones permanentes y por su comprensión
durante el desarrollo de este trabajo final de pregrado.
A mi madre Edilma Quira Chantre, por su constante apoyo y quien a pesar de las diferencias
siempre confía en mis virtudes como hijo y persona.
A mi padre Héctor Enrique Quiroga Cristancho, a quien por sus grandes enseñanzas y respaldo
agradezco mi formación profesional y personal, por su temple, carácter y credibilidad en mi
trabajo y en cada actividad que emprendo.
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TABLA DE CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 9
2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ......................................................................................... 10
3. OBJETIVOS ................................................................................................................................... 10
3.1. Objetivo General .................................................................................................................................... 10
3.2. Objetivos Específicos ............................................................................................................................. 11
4. MARCO REFERENCIAL .......................................................................................................... 11
4.1. Antecedentes teóricos (estado del arte) .................................................................................................. 11
4.2. Marco Teórico ........................................................................................................................................ 12
4.3. Marco Conceptual .................................................................................................................................. 20
4.4. Marco Normativo ................................................................................................................................... 34
4.5. Marco Contextual .................................................................................................................................. 36
5. METODOLOGÍA ......................................................................................................................... 39
6. GUÍA METODOLÓGICA PARA LA REALIZACIÓN DE DISEÑOS
HIDRÁULICOS, SANITARIOS Y RED CONTRA INCENDIOS DE PROYECTOS CON
USO HOSPITALARIO ........................................................................................................................ 40
I. Introducción ............................................................................................................................................... 40
II. Sistema de abastecimiento y desagüe de agua ........................................................................................... 43
III. Justificación ........................................................................................................................................... 45
IV. Descripción del sistema .......................................................................................................................... 45
V. Materiales para redes hidráulicas, sanitarias y de red contraincendios ................................................... 48
VI. Estudio hidrológico ................................................................................................................................ 50 a) Obtención de precipitaciones máximas a partir de registros de una estación pluviométrica. ...................... 51 b) Pruebas de bondad y ajuste de los datos de una distribución ........................................................................ 51 d) Obtención de la información en el IDEAM .................................................................................................... 52 e) Análisis de la información .............................................................................................................................. 52 f) Determinación de la tormenta de diseño ........................................................................................................ 57 g) Curvas intensidad-duración-frecuencia ......................................................................................................... 57 h) Creación de las curvas I-D-F ......................................................................................................................... 58
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VII. Análisis de aprovechamiento de aguas lluvias ....................................................................................... 62
VIII. Estudio hidráulico de agua potable ....................................................................................................... 69 a) Cálculo del Volumen de Reserva de Agua potable. ........................................................................................ 70 b) Dotaciones para el cálculo de agua potable en hospitales: ........................................................................... 71 c) Acometida de Acueducto ................................................................................................................................ 72 d) Cálculo de medidor general ........................................................................................................................... 86 e) Cálculo de la demanda conforme al método Hunter modificado para Colombia .......................................... 89 f) Cálculo de la demanda conforme a la NTC 1500 ........................................................................................... 94 g) Redes de Distribución ..................................................................................................................................... 96 h) Análisis de la ruta critica ................................................................................................................................ 98 i) Parámetros para el análisis de la ruta crítica para agua fría ............................................................................ 98 j) Principio teórico del Sistema de abastecimiento de agua potable .................................................................. 98 k) Cálculo del Equipo de presión agua potable: ................................................................................................ 100 l) Método para el fraccionamiento de bombas ............................................................................................... 104 m) Cálculo Del Tanque Hidroacumulador ........................................................................................................ 105 n) Información del cálculo de equipos de bombeo ........................................................................................... 111 o) Características Equipo de presión de agua potable: ................................................................................... 111 p) Criterio de selección de Plantas de tratamiento de agua potable .............................................................. 117
IX. Estudio hidráulico agua caliente ...........................................................................................................118 a) Estimación de caudales ................................................................................................................................ 120 b) Red de distribución ....................................................................................................................................... 120 c) Equipo de Calentamiento ............................................................................................................................. 123 d) Balanceadoras de flujo ................................................................................................................................. 124 e) Especificaciones de Válvulas ...................................................................................................................... 124 f) Cálculo bomba recirculación para dimensionamiento de calderines o calderas - - Características del equipo
125 g) Requerimientos del sistema de agua caliente ............................................................................................... 125 h) Recomendaciones ......................................................................................................................................... 126 i) Selección de calderas ................................................................................................................................... 126
X. Cálculo de redes sanitarias .......................................................................................................................128 a) Descripción de sistema sanitario en hospitales ............................................................................................ 128 b) Estimación de las demandas de consumo ..................................................................................................... 132 c) Método de cálculo ........................................................................................................................................ 132 d) Diseño de desagües ...................................................................................................................................... 133 e) Criterios para el diseño de bajantes ............................................................................................................ 136 f) Sistema de Ventilación de tubería ................................................................................................................ 138 g) Selección de trampa de grasas ..................................................................................................................... 139 h) Cálculo y diseño de un Tanque séptico modificado ..................................................................................... 141 i) Tanque séptico modificado: .......................................................................................................................... 142 j) Cálculo de un Filtro anaerobio .................................................................................................................... 149 k) Dimensionamiento del filtro anaerobio ........................................................................................................ 151 l) Características de vertimientos .................................................................................................................... 152
k. Sistema pluvial o de aguas lluvias .............................................................................................................154 a) Descripción del sistema ................................................................................................................................ 154 b) Método de cálculo ........................................................................................................................................ 155 c) Curvas de intensidad pluviométrica ............................................................................................................. 155 d) Pendiente de terrazas ................................................................................................................................... 157 e) Bajantes de aguas pluviales ......................................................................................................................... 158 f) Colectores de aguas pluviales ...................................................................................................................... 158
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g) Drenaje Perimetral ....................................................................................................................................... 158 h) Sistemas de Drenaje en edificaciones........................................................................................................... 160 i) Cálculo de desarenador ............................................................................................................................... 161
l. Estudio del sistema de protección contra incendio ...................................................................................166 a) Información general sistema contra incendio .............................................................................................. 166 b) Descripción general del sistema contra incendio ......................................................................................... 166 c) Alcance en el Sistema de detección y alarma de incendio ............................................................................ 167 d) Sistema de rociadores ................................................................................................................................... 167 e) Sistema de mangueras ....................................................................................................................................... 173 f) Método de extinción a utilizar ........................................................................................................................... 174 g) Determinación del caudal requerido en uso hospitalario ............................................................................ 175 h) Volumen de Reserva de agua para uso hospitalario .................................................................................... 180 i) Cálculo del equipo de presión para redes contraincendios ........................................................................ 180 j) Características del equipo de presión para sistema contra incendio. .......................................................... 182 k) Selección de la Bomba auxiliar o Jockey ..................................................................................................... 183 l) Rociadores automáticos ............................................................................................................................... 184 m) Extensión de la Protección contraincendios ................................................................................................ 185 n) Gabinetes contra incendio ............................................................................................................................ 186 o) Definición de ubicación de la Siamesa ......................................................................................................... 187 p) Soportes en redes de incendio ...................................................................................................................... 187 q) Extintores...................................................................................................................................................... 189 r) Pintura para redes contraincendios ............................................................................................................. 190 s) Pruebas de hermeticidad red contra incendio .............................................................................................. 190
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................................... 191
7. BIBLIOGRAFÍA Y CIBERGRAFÍA ..................................................................................... 196
Lista De Tablas
Tabla 1. Valores críticos para la prueba de kolmogorov – smirnov .................................................................... 56 Tabla 2. Coeficiente de escorrentía en zonas urbanas ......................................................................................... 60 Tabla 3. Oferta de agua lluvia –ejemplo .............................................................................................................. 66 Tabla 4. Pérdidas por fricción de tubería, según manual pavco ......................................................................... 75 Tabla 5. Pérdida por accesorios .......................................................................................................................... 78 Tabla 6. Valores de k para ensanchamiento y contracción brusca ...................................................................... 84 Tabla 7. Datos capacidad de medidor .................................................................................................................. 88 Tabla 8. Unidades de abasto ................................................................................................................................ 89 Tabla 9. Unidades de abasto para agua potable hospitales .................................................................................. 90 Tabla 10. Caudal máximo probable – método de hunter modificado para colombia ............................................ 92 Tabla 11. Unidades abasto conforme a la ntc 1500 ............................................................................................. 95 Tabla 12. Ruta crítica del sistema agua potable - ejemplo ..................................................................................107 Tabla 13. Ruta crítica sistema de agua caliente ejemplo .....................................................................................119 Tabla 14. Demanda ac en aparatos ...................................................................................................................120 Tabla 15. Balanceadoras de flujo ref. csm-61 ....................................................................................................124 Tabla 16. Zonas correspondientes a red de aguas residuales patógenas usual en hospitales .............................128 Tabla 17. Modelo de cálculo de desagües ...........................................................................................................134 Tabla 18. Contribución de aguas residuales por persona ...................................................................................143 Tabla 19. Tabla tiempos de retención ................................................................................................................144 Tabla 20. Valores de tasa de acumulación de lodos digeridos.............................................................................144
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Tabla 21.Tanque séptico modificado ..................................................................................................................145 Tabla 22. Valores típicos de los principales contaminantes presentes en las aguas residuales ............................147 Tabla 23. Dimensiones del filtro anaerobio .......................................................................................................151 Tabla 24. Carga contaminante final ...................................................................................................................152 Tabla 25. Tabla a valores de referencia para los vertimientos realizados a la red de alcantarillado ...................152 Tabla 26. Tabla b valores de referencia para los vertimientos realizados a la red de alcantarillado ..................153 Tabla 27. Tabla de intensidad -duración –frecuencia .........................................................................................156 Tabla 28. Capacidad hidráulica tubería corrugada de drenaje ...........................................................................159 Tabla 29. Clasificación del material en suspensión, según su tamaño ................................................................162 Tabla 30. Viscosidad cinemática del agua ..........................................................................................................163
Tabla 31. Número de hazen ( ) ................................................................................................................164 Tabla 32. Grupo y subgrupo de ubicación .........................................................................................................166 Tabla 33. Requisitos para demanda de chorros de mangueras y duración del suministro de agua .....................175
lista de graficas
Gráfica 1. Curva de pérdida de carga de medidor en función del caudal de diseño ............................................ 88 Gráfica 2. Curva de caudal máximo probable método de hunter para colombia ................................................. 91 Gráfica 3. Representación gráfica del caudal - curva de demanda-grafica de hunter ......................................... 95 Gráfica 4. Diagrama de consumo sanitarios de push ......................................................................................... 96 Gráfica 5. Curva característica de la bomba .....................................................................................................110 Gráfica 6. Instalación colectores .......................................................................................................................136 Gráfica 7.Sección Transversal Del Tubo ...........................................................................................................137 Gráfica 8. Trampa de grasas en acero inoxidable ............................................................................................140 Gráfica 9. Isométrico planta de tratamiento agua residual ...............................................................................146 Gráfica 10. Corte Longitudinal De Un Tanque Séptico Con Filtro Anaerobio De Gravas En La Última Cámara
.................................................................................................................................................................147 Gráfica 11 .Curvas Idf.......................................................................................................................................157 Gráfica 12. Curva Área/Densidad .....................................................................................................................176 Gráfica 13. Reducción Del Área De Diseño Rociadores De Respuesta Rápida ..................................................177 Gráfica 14. Descarga por rociador ....................................................................................................................178 gráfica 15. Extintores .......................................................................................................................................189
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1. INTRODUCCIÓN
Ante la esencial importancia que contrae la gestión del recurso hídrico para la existencia, en
calidad de derecho humano y como servicio público de agua y saneamiento para la ciudadanía, se
hace apremiante la labor, competencia y responsabilidad del proyectista hidráulico, como actor
involucrado en el desarrollo de su infraestructura, en función de su asequibilidad y
aprovechamiento sustentable.
A razón de lo anterior, el presente trabajo de grado expone una guía metodología para formular,
calcular y realizar diseños hidráulicos, sanitarios y de red contra incendios para edificaciones de
uso hospitalario, conforme a la normatividad colombiana que le rige, estableciendo criterios
teórico-prácticos concretos para su construcción, teniendo en cuenta los componentes que en este
influyen, explicándolos de manera coordinada y coherente.
El proyecto contempla el siguiente contenido: Sistema de abastecimiento, Estudio hidrológico,
Estudio hidráulico de agua potable, Estudio hidráulico de agua caliente, Cálculo de Sistema de
redes sanitarias, Cálculo de sistema pluvial y Sistemas de protección contra incendio. Con esto,
el documento pretende proveer al proyectista una herramienta de consulta que oriente la
presentación de diseños para este particular tipo de edificación, garantizando la optimización y
uso eficiente del recurso hídrico, el funcionamiento de los aparatos y satisfacer las condiciones
establecidas en la normatividad vigente, mejorando, facilitando y asegurando la ejecución,
operación y calidad en el proceso constructivo de la obra y contrarrestando las posibles fallas que
surjan en proyectos de esta naturaleza hidráulica.
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2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
La gestión de los servicios esenciales de agua y saneamiento básico sugieren al proyectista
hidráulico su competencia y responsabilidad en virtud de garantizar su desarrollo y asequibilidad.
El problema más común en el momento de proponer, evaluar y ejecutar proyectos hidráulicos,
sanitarios y de red contraincendios para edificaciones, especialmente de uso hospitalario, es
encontrar bibliografía que guíe de manera concreta al proyectista sobre la metodología apropiada
para dimensionar y calcular proyectos de esta índole, planteando criterios técnico-teóricos y
normativos que satisfagan el complejo entramado de variables que interactúan, facilitando la
labor de consultoría y a su vez, su posterior ejecución en una obra.
Lo anterior, puede derivar en diseños desarticulados con la normatividad vigente, requerimientos
y conceptualizaciones, obviando acciones complementarias de tipo legal, institucional, social,
económico y estético que sustentan el desarrollo de proyectos hidráulicos de propósito múltiple.
Este proyecto presenta una propuesta metodológica con énfasis en edificaciones de uso
hospitalario, teorizando paso a paso los criterios de diseño para la realización de proyectos de
esta naturaleza, teniendo en cuenta sus particularidades.
3. OBJETIVOS
3.1. Objetivo General
Proponer una guía metodológica para la elaboración de diseños hidráulicos, sanitarios y red
contraincendios en edificaciones de uso hospitalario en Colombia, considerando la teoría y
normatividad que le rige.
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3.2. Objetivos Específicos
Presentar marco teórico, conceptual y normativo que guíe al proyectista hidráulico en el
diseño de redes hidráulicas, sanitarias y contraincendios para edificaciones de uso
hospitalario en Colombia.
Plantear guía metodológica que oriente al proyectista en la formulación de cálculos y
memorias correspondientes a diseños hidráulicos, sanitarios y red contraincendios para
edificaciones con uso hospitalario en Colombia.
Definir los lineamientos técnicos para el diseño de redes hidráulicas, sanitarias y
contraincedios para hospitales en Colombia.
Indicar al proyectista el procedimiento para dimensionar las estructuras y los equipos que
se usan en virtud de los estudios hidrológicos, hidráulicos, pluviales, sanitarios y red
contraincendios propias de edificaciones hospitalarias en Colombia.
Explicar al proyectista la forma de sistematizar la información obtenida tras los estudios
hidráulicos, pluviales, sanitarios y red contraincendios para presentar proyectos de
diseños hidrosanitarios viables para edificaciones de uso hospitalario en Colombia.
4. MARCO REFERENCIAL
4.1. Antecedentes teóricos (estado del arte)
Aunque se encuentra una amplia producción bibliográfica entorno a los diseños e instalaciones
hidráulicas y sanitarias para edificaciones, así como una densa literatura sobre hidráulica de
fluidos, todos cumplen la función como ineludible material de consulta y guía de apoyo para el
exitoso desempeño de un proyecto de diseño propio d esta naturaleza. No obstante, es complejo
hallar textos que actúen como guía metodológica para la presentación de proyectos hidráulicos,
que indique un paso a paso, conjugando la investigación, el análisis y la experiencia en obra, con
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la salud pública, la higiene personal, el diseño de construcción, los materiales de plomería, lás
técnicas y la reglamentación, especialmente cuando el diseño corresponde a una edificación de
uso hospitalario, particularmente.
Uno de los documento más cercano al tema propuesto, lo presenta María Claudia Gómez,
estudiante de la Universidad de La Salle en su proyecto de grado, en 1985, denominado
“Instalaciones hidráulicas y sanitarias-edificio torre II agrupación de vivienda VILLA
CALAZANS”, donde se pone en evidencia la metodología utilizada en el diseño hidráulico y
sanitario para edificaciones de uso residencial. (Gómez, 1985)
El presente trabajo pretende generar una guía práctica de consulta, entendible al ingeniero civil o
sanitario que emprenda proyectos hidráulicos de consultoría para edificaciones de uso
hospitalario, constituyéndose en herramienta para el dimensionamiento de redes hidráulicas,
sanitarias y de red contra incendio, tomando como referencia la técnica, teoría y normatividad
colombiana vigente.
4.2. Marco Teórico
Riccardo Petrella (2004), profesor emérito de la Universidad Católica de Lovaina, fundador del
Comité Internacional para el Contrato Mundial del Agua y autor de “El manifiesto del agua” a
través de este último llama la atención preguntado “¿Qué es el agua? A lo que responde:
El agua es el elemento vital, esencial e insustituible para la vida de toda especie viva.
Durante miles de años, los seres humanos han podido vivir sin petróleo, sin coche, sin
nevera, incluso sin el euro y sin ordenador, del mismo modo que dentro de cien mil años
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se podrá vivir sin petróleo, sin el gobierno de los Estados Unidos o del Parlamento
Europeo y sin el teléfono móvil actual. Pero ningún ser humano ha podido vivir en el
pasado, ni podrá vivir en el futuro, sin agua. Junto con el aire, el sol y la tierra, el agua
es indispensable e irremplazable para la existencia de vida. Su carácter indispensable e
insustituible hace del agua un bien común –una res publica, como decían los romanos
hace dos milenios– de cuyo acceso no puede excluirse a nadie, sea cual sea la razón que
eventualmente se esgrima. En efecto, cualquier medida privada o pública (nacional,
local…) que se traduzca en limitaciones puestas al acceso al agua para un uso
“duradero”, solidario y cooperativo, por razones étnicas, raciales, religiosas,
económicas o estratégico-militares, es inaceptable y debería considerarse ilegal, ya que
contraria al carácter indispensable e insustituible del agua para la vida. La
disponibilidad del agua y su accesibilidad deben ser salvaguardadas y promovidas. La
protección y la conservación del agua desde el punto de vista cuantitativo y cualitativo
son responsabilidad colectiva. Corresponde a todos los miembros de la sociedad asumir
dicha responsabilidad en común y ejercerla de manera compartida en interés de todas las
especies vivas. El agua pertenece al ámbito de los derechos –y, por lo tanto, de los
deberes– humanos (Petrella,2004)
Partiendo de esta base, es relevante entender la importancia e impacto de la ingeniería civil desde
el área hidráulica en servicio de lo público, debida su capacidad técnica y teórica, en beneficio de
la existencia misma, ya que de su responsabilidad profesional dependen infraestructuras
adecuadas que cumplan con los requerimientos de Agua potable y Saneamiento básico,
elementos claves para mejorar las condiciones de vida de cualquier población.
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De acuerdo con Vennard J. (1979) el deseo del hombre de comprender los fenómenos en los
fluidos surgió cuando tuvo problemas de suministro de agua, de irrigación, de navegación y de
energía hidráulica. Con sólo una rudimentaria apreciación de la física de los fluidos cavó pozos,
construyó canales, operó ruedas hidráulicas y dispositivos de bombeo rudimentario y, al
aumentar el tamaño de sus ciudades construyó acueductos cada vez más grandes que alcanzaron
su mayor dimensión y grandeza en la ciudad de Roma. Pero, a excepción de las ideas de
Arquímedes (287-212 a de JC) sobre los principios de flotación, en la mecánica de fluidos
moderna aparece muy poco del escaso conocimiento de los antiguos. Después de la caída del
Imperio Romano (476 d de JC) no existe, hasta la época de Leonardo Da Vinci (1452-1519),
registro alguno de progreso en la mecánica de fluidos. Este gran genio proyectó y construyó la
primera esclusa de cámaras para un canal, cerca de Milán e introdujo una nueva era en la
ingeniería hidráulica; sin embargo hasta la época de Leonardo los conceptos sobre el movimiento
de fluidos debe considerarse más, UN ARTE QUE COMO UNA CIENCIA.
Después de la época de Leonardo la acumulación de conocimientos sobre hidráulica ganó
momentum rápidamente, siendo sobresalientes las contribuciones de Galileo, Torricelli, Mariotte,
Pascal, Newton, Pitot, Bernoulli, Euler y D’Alembert a los principios básicos de la ciencia.
Aunque las teorías propuestas por estos científicos se confirmaban en general por experimentos
rudimentarios, las divergencias entre la teoría y la realidad condujeron a D’Alembert a declarar
en 1744, “La Teorìa de los fluìdos deberá basarse necesariamente en la experimentación”
D’Alembert demostró que no existe resistencia al movimiento de un cuerpo cuando este se
mueve a través de un fluido ideal (no viscoso o invíscido), pero es obvio que esta conclusión no
puede aplicarse a los cuerpos que se mueven a través de fluidos reales. Esta discrepancia entre la
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teoría y el experimento, que se denominó la paradoja de D’Alembert, ha sido ya resulta. No
obstante, demuestra con claridad las limitaciones de la teoría de esa época para la resolución de
problemas sobre fluidos. Con motivo del conflicto entre la teoría y la experimentación, surgieron
dos escuelas de pensamiento para el estudio de la mecánica de los fluidos, una que trataba acerca
de los aspectos teóricos y otra que acerca de los aspectos prácticos del flujo de los fluidos. En
cierto sentido estas escuelas de pensamiento han subsistido hasta la actualidad, lo que ha
resultado como el campo matemático de la hidrodinámica y la ciencia práctica de la hidráulica
(p. 17-18). Por tanto, el presente proyecto pertenece especialmente al campo de la hidráulica.
Según Juan José Bolinaga (1999), en su texto Proyectos de Ingeniería hidráulica, “la ingeniería
hidráulica es la rama de la ingeniería civil que se ocupa de planificar, proyectar, construir y
operar las obras hidráulicas; entendiendo por estas últimas, las obras civiles cuya función es
captar, regular, controlar, transportar, distribuir, recolectar y disponer de las aguas o bien
protegerse de ellas. En un sentido más específico se acepta que una obra civil tenga el carácter
antes dicho, si sus dimensiones han sido establecidas tomando mayormente en consideración
criterios y normas hidráulicas e hidrológicas.”
Siguiendo la definición anterior, se establece que el objetivo de la ingeniería hidráulica es fijar
las mencionadas dimensiones. Sin embargo, para alcanzar ese objetivo se requiere
frecuentemente de un proceso largo y complejo que consiste no únicamente en la aplicación de
técnicas, criterios, normas y cálculos hidráulicos -o de las otras ramas de la ingeniería civil- sino
que conlleva consideraciones de diversa índole, dentro de un marco conceptual de referencia más
amplio.
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El proceso a que se ha hecho referencia se denomina Planificación de proyectos hidráulicos, el
cual, a su vez, forma parte de uno más amplio que engrana al anterior con la planificación del
desarrollo y que se denomina Planificación del uso de los recursos hidráulicos.
Esto ha conducido a la elaboración de planes generales en diversos países. Las ramificaciones del
primer proceso señalado, se empiezan a conocer al analizar el concepto de proyecto hidráulico.
El concepto de proyecto hidráulico está íntimamente ligado, en su sentido más amplio, a los
usos que el ser humano haga del agua. En su concepción más general, esos usos son de dos tipos:
por un lado, aquellos que utilizan el agua con fines de aprovechamiento y, por otro lado,
aquellos que suministran protección contra los efectos dañinos de ella. En otras palabras, se
entiende por usar el agua modificar su acontecer natural, es decir, su ciclo hidrológico.
(Bolinaga, 1999).
Para la presente guía, dentro del uso como aprovechamiento, se puede fijar el de abastecimiento
urbano, “que se refiere al empleo del agua en poblaciones, y comprende el uso propiamente
doméstico (alimentación, sanitario y, en general del hogar); el uso público (lavado de calles,
fuentes, suministro a edificaciones públicas, riego de parques y similares); el uso comercial
(oficinas, comercios, depósitos y sitios similares; y el uso industrial, bien sea como materia prima
o como medio secundario (refrigeración, lavado y transporte)”. En este contexto, los proyectos
hidráulicos para edificaciones, específicamente, de uso hospitalario corresponden al suministro
de edificaciones públicas. No obstante, también puede estar vinculado al llamado uso ecológico,
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que implica “la ayuda del agua al mantenimiento de un medio que proporcione las condiciones
más favorables a los factores biológicos y, por lo tanto, mayor bienestar a la humanidad”
(Bolinaga, 1999).
En cuanto a los usos dirigidos a protegerse de la acción destructiva del agua, el presente proyecto
puede clasificarse dentro de la disposición de aguas servidas, “que comprende la re-colección y
descarga de las aguas contaminadas por el uso que el hombre ha hecho de ellas directa o
indirectamente. Nótese que en este caso la acción destructiva está más relacionada con la calidad
que con la cantidad.” (Bolinaga, 1999).
Aunque existen clasificaciones y definiciones de estos mismos, la presente guía evidencia que
los proyectos hidráulicos son de propósito múltiple y conllevan para cada obra hidráulica
acciones de carácter físicas como complementarias. Dentro de estas últimas, se encuentran las
legales, institucionales, sociales, económicas, administrativas y hasta estéticas, indicando el
grado de complejidad que reúnen estos proyectos para su proceso de elaboración y planificación
en todos los estados de su desarrollo. “Esta complejidad se refleja, entre otras cosas, en el
conjunto de especialidades profesionales y subprofesionales cuyo concurso es necesario reunir
para llevar adelante un proyecto de esta naturaleza. Estas especialidades irían desde los
ingenieros hidráulicos y los de otras ramas de la ingeniería civil (sanitaria, estructural, suelos,
vial y geotécnica), hasta los ingenieros agrónomos, eléctricos, mecánicos e industriales; y,
también, los abogados, los economistas y los sociólogos, además del personal subprofesional de
asistencia.”
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Sin embargo, aún su multiplicidad e interdisciplinaridad, dentro de la literatura, se encuentra que
las obras hidráulicas se dividen en diferentes tipos, para lo que, en este proyecto, se relacionan
con obras de conducción, distribución y recolección. Las primeras, como su nombre lo indica,
“se emplean para transportar agua desde los lugares de captación a los sitios de consumo, o de
éstos a los de descarga. Las tuberías o conductos cerrados, los canales y los cauces de ríos o
quebradas, son representativos de este tipo de obra y, con un criterio más amplio, también lo son
los buques y los camiones cisternas.” (Bolinaga, 1999) Las segundas, de distribución, “son las
obras cuya función es repartir el agua entre los usuarios. Los ejemplos más representativos son
las tuberías y canales y, también nuevamente/los camiones cisternas. (Bolinaga, 1999).
Finalmente las terceras “son aquellas que recogen los excesos de agua y los llevan hasta la
conducción de descarga respectiva. Los ejemplos más representativos, además de las tuberías y
los canales, son los sumideros y los empotramientos de aguas servidas.” (Bolinaga, 1999).
Por lo anterior, el proyectista hidráulico es el responsable de dirigir y coordinar el proyecto,
manteniendo el vínculo de todas las especialidades implicadas, a fin de satisfacer las necesidades
planteadas para el sistema hidráulico y sanitario, considerando los conceptos hidráulicos más
relevantes para la presentación de cálculos y diseños de una edificación, conceptos que están
claramente especificados en el marco conceptual.
Por otra parte, en cuanto se refiere a los aparatos sanitarios, se pueden definir como instrumentos
o dispositivos generalmente mecánicos, compuestos de diferentes piezas combinadas; que tienen
como objetivo el aseo personal, la evacuación de aguas servidas o aguas lluvias, la limpieza de
objetos y otras funciones especiales. Éstas cumplen con una doble función: de terminales del
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suministro de agua y de origen del sistema de evacuación. Esto permite definir la cantidad de
agua que debe abastecerse y, al mismo tiempo, el volumen de aguas servidas que va a evacuar.
Tales condiciones de funcionamiento son la base para definir las características de los
dispositivos que hay que instalar y sus sistemas auxiliares (Rodríguez Díaz, 2005, p.3).
Los criterios del diseñador facilitan la instalación y mantenimiento de los aparatos sanitarios,
recomendando su ubicación en lugares iluminados y ventilados, con el fin de evitar la
contaminación del agua potable, garantizando su adecuado uso, funcionamiento, comodidad y
economía (Rodríguez, 2005).
La hidráulica básica de los sistemas a presión, útil para el diseño de instalaciones hidráulicas y
sanitarias, requerirá de la aplicación de dichos conceptos dados en ecuaciones. Por ejemplo,
como resultado del análisis de la ecuación de energía y de Bernoulli, se conoce la variación de la
energía a lo largo de un sistema; comportamiento que se realiza a partir de lo que en hidráulica se
denomina línea de energía y línea piezométrica (Rodríguez, 2005), que se va a utilizar a lo
largo de cualquier diseño. Junto con estas, se requerirá la aplicación de fórmulas que consideren
las pérdidas de energía por fricción, locales (por ampliación y reducción de sección, de dirección,
por entrada o por salida, por válvulas o sistemas de control, por bifurcación, por dispositivos de
control de flujo) y la longitud equivalente.
La presente guía se realiza de conformidad a los criterios técnicos, teóricos y normativos para el
diseño de instalaciones hidráulicas, sanitarias y de red contra incendio propuestas para la
construcción de edificaciones de uso hospitalario en Colombia, que se verán reflejadas a lo largo
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del desarrollo del documento, garantizando el funcionamiento óptimo los sistemas y
satisfaciendo y asegurando la calidad en el proceso constructivo de la obra.
4.3. Marco Conceptual
A continuación se presentan los conceptos que sirven de referencia para el desarrollo de la
presente guía.
Acometida: derivación de la red de distribución que llega hasta el registro de corte de un
usuario.
Agua potable: reúne los requisitos organolépticos, físicos, químicos y microbiológicos
que la hacen apta y aceptable para el consumo humano; cumple con el Decreto 1575 de
2007 y la Norma Técnica Colombiana NTC 813.
Aparato sanitario: artefacto que facilita la utilización del agua potable, está conectado a
una instalación interior y descarga al sistema de desagüe una vez utilizado.
Aguas lluvias: aguas provenientes de la precipitación pluvial.
Aguas residuales/servidas: desechos líquidos provenientes de los aparatos sanitarios.
Aguas residuales Patógenas: residuos líquidos peligrosos provenientes de las salas de
atención de enfermedades infectocontagiosas.
Alcantarillado: conjunto de obras para la recolección, conducción y disposición final de
las aguas residuales o de las aguas lluvias.
Alcantarillado combinado: sistema compuesto por todas las instalaciones destinadas a la
recolección y transporte simultaneo de aguas residuales y de aguas lluvias.
Aparato sanitario: es un aparato conectado a las instalaciones habitacionales y está
destinado al uso del agua para fines higiénicos o a recibir desechos de aguas usadas.
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Aportación: cantidad de agua negra y residual que se vierte al sistema de alcantarillado.
Bajante: tubería principal, vertical, de un sistema de desagüe de aguas lluvias o
residuales que se extiende a través de uno o más pisos.
Caja de ventilación: es una tubería horizontal con salida para la atmosfera en un punto y
destinada a recibir dos o más tubos de ventilación.
Caja colectora: caja donde se reúnen los residuos líquidos que requieren de elevación
mecánica.
Caja de distribución. Caja destinada a recibir los residuos y distribuirlos uniformemente
y en forma proporcional al escurrimiento afluente, a modo de mantener las descargas
próximas a las cantidades preestablecidas
Caja de inspección: estructura para la conexión de desagües subterráneos con posibilidad
de inspección. Debe estar provista de cañuelas en mortero que garanticen el flujo y de
tapa removible.
Caja de paso: caja dotada de una rejilla o trampa ciega destinada a recibir agua de
limpieza de pisos y afluentes de tuberías secundarias de una misma unidad autónoma.
Caja Domiciliar: estructura localizada fuera del paramento del predio, a partir de la cual
se realiza la conexión domiciliaria al sistema de alcantarillado.
Caja retenedora: dispositivo proyectado e instalado para separar y retener sustancias
indeseables en las redes de drenaje sanitario.
Caja sifonada: caja dotada de lecho hídrico destinada a recibir afluentes de la instalación
secundaria de desechos.
Cárcamo: deposito excavado en el suelo para captar la escorrentía superficial.
Carga total: Es igual a la pérdida de carga más la carga de velocidad en el punto de
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descarga.
Caudal: volumen de agua que pasa por una sección en una unidad de tiempo.
Cisterna: tanque de almacenamiento de agua potable construido bajo el nivel de suelo.
Colector habitacional: es un tramo de tubería que está comprendido entre la última
inserción del subcolector, ramal de desechos o de descarga y el colector público.
Colector público: tuberías pertenecientes al sistema público de drenaje sanitario y
destinado a recibir y conducir los afluentes de los colectores habitacionales.
Columna de ventilación: Es un tubo ventilador vertical que se desenvuelve a través de
uno o más pisos o niveles y cuya extremidad superior está abierta a la atmosfera o
conectada a un tubo ventilador primario o caja de ventilación.
Conexión al colector público: Punto de inserción al colector público.
Conexión domiciliaria: conducto que transporta las aguas residuales, lluvias o
combinadas desde la caja domiciliar de inspección hasta un colector de la red pública de
alcantarillado.
Corriente laminar en tuberías: Las leyes de la corriente laminar en las tuberías rectas se
determinaron experimentalmente, en forma independiente, por Hagen y Poiseuille. La ley
de Hagen – Poiseuille puede deducirse a partir de los principios fundamentales como
sigue: considérense las fuerzas que obran sobre un cilindro de líquido de longitud l y
radio r. Sí el movimiento es uniforme, la fuerza originada por la diferencia de presión
sobre los extremos del cilindro, tiene que equilibrarse exactamente con la resultante de
los esfuerzos cortantes de su superficie lateral. Puede verse por as fórmulas que en
corriente laminar, la velocidad media es la mitad de la velocidad máxima. En corriente
laminar f es completamente independiente de la rugosidad, pues sólo varía con el número
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Reynolds, es decir, con la resistencia relativa de las fuerzas viscosa y la inercia. El trabajo
experimental de Hagen y Poiseuille y los ensayos efectuados por muchos investigadores
posteriores han establecido la exactitud de esta relación dejándola fuera de duda. Esta
relación se verifica tan perfectamente que la aplicación a tuberías circulares es uno de los
métodos básicos empleados para determinar la viscosidad. La ley de Hagen y Poiseuille o
la relación correspondiente entre f y R, se aplican cuando R es menor de 2000. En el
intervalo de números de Reynolds de 2000 a 4000, la corriente pasa de laminar a
turbulenta. Los valores de f son inciertos en este intervalo. Para el cálculo de una tubería
que trabaje en este intervalo, el único procedimiento seguro es suponer que la corriente es
turbulenta y elegir f prolongando las curvas.
Corriente turbulenta en tuberías: Cuando la corriente ocurre a número de Reynolds
mayores de 4000, los valores de f en la fórmula de Darcy-Weisbach, varían con la
rugosidad, la viscosidad y la densidad. La corriente turbulenta se divide en tres
categorías, a saber: en tubos lisos, en tubos relativamente rugosos a velocidades grandes,
y en la zona de transición comprendida entre las dos primeras categorías. En la corriente
en tubos muy lisos, los valores de f varían con R. Nunca llega a convertirse en una recta
horizontal, lo cual demuestra que las propiedades de los líquidos influyen sobre la
corriente en todo intervalo de números de Reynolds. Los tubos de vidrio y los de metal
estirado con superficie muy lisa se encuentran en esta categoría. En la zona de turbulencia
completamente establecida o plena las curvas f se vuelven horizontales, demostrando así
que la corriente es completamente independiente de las propiedades de los líquidos.
Nikuradse demostró que los valores de f situados en dicha zona sólo dependen de la
rugosidad relativa (ε/d) siendo ε la rugosidad absoluta y d el diámetro del tubo, en las
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mismas unidades ensayando tubo cuya rugosidad fue producida artificialmente con arena
de tamaño uniforme. La tercera categoría de corriente turbulenta se presenta cuando los
valores de f se encuentran en la zona comprendida entre la cura para tuberías lisas y la
línea de trazos. La corriente en los tubos comerciales se produce generalmente dentro de
esta categoría. En esta zona, las curvas de f para los diversos valores de la rugosidad
relativa se separan en puntos sucesivos de aquellas para tuberías lisas y se vuelven
horizontales usando entran en la zona de turbulencia plena. Este principio de rugosidad
fue difícil de aplicar, pero fue vencido por Colebrook y White, quienes establecieron la
relación entre f y R, por medio de su ecuación, donde se logró calcular los valores de la
rugosidad en tubos comerciales de distintos l, comprando los valores de f para estos tubos
con los de Nikuradse para tubos con rigurosidad artificial. Rouse Hunter avanzó más y
presentó la tabla de valores de rugosidad. La línea de trazos que separa a la zona de
transición con la de turbulencia plena, fue sugerida también por Rouse. La rugosidad
aumenta con la edad en los tubos sujetos a corrosión.
Densidad (ρ): La densidad de un fluido se define como su masa por la unidad de
volumen. [M/L3]
Densidad Relativa (S): Relación existente entre el peso de un fluido y el peso de un
volumen ideal de agua. Es un parámetro adimensional.
Desconectado: dispositivo provisto de lecho hídrico destinado para impedir el paso de
gases,(también llamado tapón hidráulico)
Diámetro nominal: es un número simple que sirve para clasificar dimensionalmente los
elementos de las tuberías (tubos, conexiones, conductos, cajas etc.) y que corresponde en
forma aproximada al diámetro interno de la tubería, generalmente se expresa en
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milímetros (mm).
Disponibilidad: La disponibilidad de agua dulce se calcula midiendo las corrientes de
agua y la precipitación de cada país menos la cantidad de evaporación. El agua dulce se
refiere al agua potable para beber, para irrigar los sembrados y par la mayoría de los usos
industriales.
Drenaje: residuo líquido que debe ser conducido a un destino final.
Drenaje sanitario: son los desechos provenientes del uso del agua para fines higiénicos.
Drenaje combinado: red de alcantarillado por la que se desalojan simultáneamente las
aguas negras, residuales y pluviales.
Drenaje separado: red de alcantarillado diseñada para desalojar exclusivamente las
aguas negras y residuales o las aguas pluviales.
Ecuación de Energía: En hidráulica la energía Total (ET) de un fluido incompresible en
movimiento puede representase por la suma de las energías potencial, cinética y de
presión.
Ecuación de Bernoulli: Establece que la energía total en un punto es constante para un
flujo permanente
Equipo eyector de aguas negras: dispositivo mecánico fijo, que sirve para evacuar
aguas negras o desechos líquidos que no puedan ser evacuados por gravedad.
Fórmula de Manning: Fórmula para calcular las pérdidas de energía en las tuberías y
que se aplica para determinar el diámetro en centímetro dcm, la pendiente s y la descarga
Q. Como las fórmulas de la hidráulica no son suficientemente exactas para justificar los
cálculos prolijos, no se recomienda gran exactitud en la interpolación. Para la resolución
de diversos problemas con esta fórmula se plantea la utilidad de varias tablas.
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Fosa séptica: unidad de sedimentación y digestión de flujo horizontal y funcionamiento
continuo destinado al tratamiento primario del drenaje sanitario.
Fluido: Toda sustancia capaz de fluir (líquidos y gaseosos) y su principal característica
es no tener forma propia, pues adquiere la forma del recipiente que la contiene. En el caso
de las instalaciones hidráulicas y sanitarias, los fluidos que se transportan son agua y aire.
Algunas de sus propiedades más importantes son: Densidad (ρ), Pesos específico (ϓ),
densidad relativa (S), presión (P), Viscosidad absoluta (µ), Viscosidad cinemática (ʋ).
Golpe de ariete: sobrepresión producida por la detención brusca del flujo de agua.
Hidrostática: Es la rama de la hidráulica que estudia las presiones y fuerzas producidas
por el peso de un fluido en reposo.
Inodoro: aparato sanitario destinado a recibir exclusivamente los desechos humanos.
Instalación primaria de drenaje. Conjunto de tuberías y dispositivos donde tienen
acceso los gases provenientes del colector público o de los dispositivos de tratamiento
Instalación secundaria de drenaje. Conjunto de tuberías y dispositivos donde no tienen
acceso los gases provenientes del colector público o de los dispositivos de tratamiento
Instalaciones hidráulicas: en las edificaciones, es el conjunto de tuberías y muebles que
distribuyen el agua potable.
Instalaciones sanitarias: en las edificaciones, es el conjunto de tuberías y muebles que
desalojan el agua de desecho del consumo humano.
Lecho hídrico: Capa líquida de un desconectador que impide el paso de los gases.
Longitud Equivalente: Consiste en expresar las pérdidas locales en función de una
longitud de tubo equivalente (Le) de igual diámetro para cada uno de los accesorios del
sistema, es decir, se busca que produzca la misma pérdida entre el accesorio en cuestión y
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el tramo recto de cierta longitud y de mismo diámetro
Manómetros: Son tubos unidos a depósitos, tuberías o canales con el fin de medir su
presión. Se utilizan las ecuaciones de la hidrostática para determinar presiones a partir de
las lecturas manométricas, aun cuando los manómetros se emplean con mayor frecuencia
para medir las presiones de los fluidos en movimiento. Para asegurarse de que no se
incluyen fuerzas debidas a la aceleración en las lecturas manométricas, es necesario
instalar el tubo en una pared paralela a las líneas de corriente o flujo de manera que la
abertura o boca, no perturbe la trayectoria de dichas líneas. Cuando los manómetros
contienen solamente el fluido que pasa por el conducto, se les llama piezómetros, que son
medidores de la presión muy sensibles, pero no son prácticos para la medición de grandes
presiones por la longitud excesiva de tubo que necesitan.
Pendiente: declive o inclinación de una tubería, referida a un plano horizontal. Se
expresa en porcentaje o en milímetros de desnivel por metro de longitud del tubo.
Pérdida de carga a la entrada: tiene lugar en donde el agua entra al conducto
procedente de una masa de agua tranquila relativamente grande, H0.
Pérdida de la carga debida al rozamiento: es la pérdida continua de carga,
prácticamente constante por unidad de longitud, que se produce en todos los conductos.
No incluye las pérdidas de carga súbitas que resultan por cambios de velocidad, ni la
pérdida adicional resultantes de curvas o codos, H1.
Pérdida de carga a causa del ensanchamiento, en donde el conducto cambia de una
sección a otra de mayor área. Un caso especial es cuando un conducto descarga a un
volumen grande de agua tranquila, H2.
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Pérdida de carga por contracción: tiene lugar cuando el área de la sección de un
conducto se hace menor. La pérdida de carga en la entrada es un caso especial, H3.
Pérdida de carga debida a obstrucciones: tiene lugar donde quiera que haya una
obstrucción a la corriente, H4.
Pérdida de la carga debida a las curvas o cambios de dirección: que tiene lugar en
cada parte en la que haya un cambio de alineación, H5.
Pérdidas secundarias: Pérdidas de carga no causadas por rozamiento.
Pérdida de carga total: Es la pérdida de carga debida a todas las causas, Hα.
Pérdida de energía debida al rozamiento: Muchos investigadores han tratado de
determinar las leyes que rigen el flujo o circulación de los fluidos en las tuberías. Una de
las primitivas expresiones de pérdida de energía en una tubería fue desarrollada por
Chezy en 1775. Se han desarrollado muchas fórmulas empíricas a partir de datos de
ensayos y la mayoría de ellas parten de la hipótesis de que la pérdida de energía sólo
depende de la velocidad, las dimensiones del conducto y la rugosidad de la pared. (1883)
demostraron que la densidad y la viscosidad del fluido influyen en la pérdida de energía,
y más tarde, principalmente como deducción del trabajo de Nikuradse (1933), se
reconoció generalmente que el efecto de la rugosidad no depende del valor absoluto de
esta sino de su relación a diámetro del tubo. De todas las fórmulas usadas para determinas
las pérdidas de energía en las tuberías, solamente la fórmula Darcy-Weisbach permite la
evaluación apropiada del efecto de cada uno de los factores que afectan la pérdida. Esto
se logra transportando el coeficiente de rozamiento (f) en función del número de
Reynolds (R). El flujo, corriente, en las tuberías se divide en dos tipos generales, laminar
y turbulento. Cuando la corriente es laminar, las capas adyacentes del fluido se desplazan
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paralelas entre sí y no hay velocidades transversales de la corriente. La corriente
turbulenta se caracteriza por la presencia de velocidades transversales de la corriente que
originan remolinos. Se tiene corriente laminar cuando R es menor de 2000 y turbulenta
cuando R es mayor de 4000.
Peso Específico: (ϓ) El peso específico de un fluido se define como su peso por unidad
de volumen y cambia con el lugar por efectos de la aceleración de la gravedad [W/L3]
Precipitación: Caída de agua atmosférica en forma de lluvia.
Presión: cociente entre la fuerza aplicada a una superficie entre el área de la
misma.[F/L2]
Presión atmosférica: es el peso que ejerce el aire de la atmósfera como consecuencia de
la gravedad sobre la superficie terrestre o sobre una de sus capas de aire. El planeta
tierra está formado por una presión sólida (las tierras), una presión liquida (las aguas) y
una gaseosa (la atmósfera). La atmósfera es la capa gaseosa que envuelve todo el planeta
y está formado por mezcla de gases que en conjuntos llamamos aire, como todos los
cuerpos, tiene peso, el cual ejerce una fuerza sobre la superficie terrestre es lo que
llamamos presión atmosférica. La presión atmosférica varia, no siempre es igual en los
diferentes lugares del planeta, ni en la diferente época del año. La variación lineal, o
proporcional a la altura, deducida para los líquidos, no se aplica a la presión atmosférica
(ni a ninguna atmósfera gaseosa), porque la densidad de la atmósfera varía con la altitud.
El valor medio de la presión atmosférica al nivel del mar se toma ordinariamente como
1.033 kilogramos por centímetro cuadrado. A los medidores de presión atmosférica se les
llama barómetros. Como podemos ver la presión ejercida. Por lo atmosférica se debe al
peso (P: m.z) de la misma su valor es de 1001.000 páscales que corresponde a la presión
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normal. Existen otras unidades para medir la presión y la equivalencia entre estos son:
101.000 Pa = 1 atm = 760 mm Hg = 101 mb
Presión de un fluido: La fuerza por unidad de área que obra sobre una superficie real o
imaginaria situada dentro de un fluido se llama presión, se demuestra que la presión en un
punto cualquiera de un fluido actúa con igual intensidad en todas las direcciones. La
fuerza resultante de la presión del fluido sobre la superficie limitadora ha de ser normal a
ésta en todos sus puntos, a causa de la incapacidad de los fluidos en reposo para transmitir
esfuerzos cortantes o tangenciales. La variación de la presión con la profundidad o altura
dentro de un líquido se calcula considerando las fuerzas que obran sobre el prisma
vertical de altura Δh y área de su sección Δa. La suma de todas las fuerzas que obran
sobre este prisma en dirección vertical, así como en todas las demás direcciones, debe ser
igual a cero. Las fuerzas verticales son el peso del prisma líquido, la fuerza debida a la
presión p1 que obra en la parte superior y la debida a p2 que obra en la parte inferior. En
los trabajos de ingeniería es de uso más común la presión manométrica.
Potabilización de agua: procedimiento por medio del cual se logra que el agua obtenga
las características necesarias para el consumo humano.
Pozo eyector: tanque que recibe aguas lluvias o servidas que no pueden ser evacuadas
por gravedad y requieren vaciarse por medio mecánico.
Pozo de visita: dispositivo destinado a permitir la visita de inspección, limpieza y no
obstrucción de las tuberías.
Ramal de descarga: tuberías que reciben directamente los afluentes de los aparatos
sanitarios.
Ramal de drenaje: tubería que recibe los afluentes de los aparatos sanitarios.
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Ramal de ventilación: tubo ventilador interconectado al desconectador o ramal de
descarga de uno o más aparatos sanitarios a una columna de ventilación o a un ventilador
primario.
Red pública de drenajes sanitarios: conjunto de tuberías pertenecientes al sistema
urbano de drenajes sanitarios directamente controlado por las autoridades públicas.
Registro: caja dotada de rejilla en la parte superior destinada a recibir aguas de limpieza
de piso y de regadera (ducha)
Registro sifonado: caja sifonada provista de una rejilla
Reflujo: flujo en el sentido inverso al previsto para un conducto.
Sifón: desconectador destinado a recibir los afluentes de las instalaciones de drenajes
sanitarios.
Sello hidráulico: volumen de agua existente en un sifón.
Sistema de desagüe: conjunto de tuberías, accesorios y equipos, destinados a la
evacuación de las aguas servidas y aguas lluvias de una edificación.
Sistema de suministro de agua potable: conjunto de tuberías, accesorios, equipos y
griferías destinados al manejo y distribución del agua potable dentro de una edificación.
Sistema de ventilación: conjunto de tuberías y accesorios instalados para proveer una
corriente de aire desde o hacia el sistema de desagüe, que proporcione circulación de aire
dentro del sistema, con el fin de prevenir la pérdida del sello hidráulico de los sifones, por
sifonaje o contrapresión.
Subcolector: tuberías que reciben afluentes de uno o más tubos de caída o bajada o
ramales de drenaje.
Sumidero: cavidad destinada a recibir el afluente del dispositivo de tratamiento y a
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permitir su infiltración en el suelo.
Tanque: dispositivos para almacenar fluidos.
Tubería: conducto fabricado de diferente materiales, por lo general de sección circular
para transportar fluidos.
En hidráulica se entiende por tubería cualquier conducto cerrado que transporta agua a
presión. Por lo general son de sección circular. Los conductos cerrados en que el agua
circula sin llenarlos completamente se clasifican en su totalidad como canales abiertos,
como las alcantarillas y tuberías de avenamiento.
Como los factores de que dependen las pérdidas de carga en los conductos son
independientes de la presión, se aplica la misma ley a la corriente de agua de tuberías y
canales abiertos, y las fórmulas para cada caso tienen la misma forma general. Las
fórmulas para la pérdida de cargo por rozamiento están en función de radio hidráulico, r,
que para las tuberías circulares, llenadas por la corriente, es r=d/4, siendo d el diámetro
interior. Es mejor que las formulas se expresen directamente en relación con d en vez de
r si luego hay que sustituir éste en función de d. La tabulación de las fórmulas y
disposición de las tablas de esta sección se refiere a tuberías, es decir, conductos
circulares que trabajan totalmente llenos; los parcialmente llenos se estudian en la sección
siguiente bajo el título de canales abiertos. Por tanto, en la forma en que se emplea aquí la
palabra tubería, comprende todos los tipos de conductos circulares que trabajan llenos.
Los conductos circulares (o tubos) que trabajan parcialmente llenos se estudian en la
sección siguiente sobre canales abiertos. En la práctica, la ecuación de Bernoulli debe ser
modificada para que incluyan las pérdidas de carga resultantes de las diversas causas
expuestas a continuación. Existe una pérdida de carga continua cuando el agua fluye
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dentro de cualquier conducto recto. Esta pérdida se mantiene una proporción, respecto a
la longitud, prácticamente constante mientras no haya variación en la velocidad del agua
ni en el alineamiento del conducto. Además de esta pérdida constante, tiene lugar otra
siempre que cambie la velocidad o la alineación.
Tubo horizontal: cualquier tubería instalada en posición horizontal que haga un ángulo
menor de 45 grados con la horizontal.
Tubo vertical: cualquier tubería instalada en posición vertical que haga un ángulo no
mayor de 45 grados con la vertical
Tubo ventilador: tubo destinado a posibilitar el escurrimiento del aire de la atmosfera
para la instalación del drenaje y viceversa; o la circulación del aire en el interior de la
instalación, con la finalidad de proteger el hecho hídrico de los desconectadores de
ruptura por aspiración o comprensión y encaminar los gases emanados del colector
público para la atmosfera.
Tubo ventilador de circuito: es un tubo ventilador secundario conectado a un ramal de
drenaje y sirviendo a un grupo de aparatos sin ventilación individual.
Unidad Hunter de contribución: factor probabilístico numérico que representa la
frecuencia habitual de utilización asociada al gasto o escurrimiento típico de cada una de
las distintas piezas de un conjunto de aparatos heterogéneos en funcionamiento
simultaneo durante una hora de contribución.
Válvula antirreflujo: accesorio de funcionamiento automático destinado a evitar la
inversión del flujo normal de cualquier conducto de desagüe, de tal manera que se
asegure el sentido especificado por diseño para el flujo del contenido de los
alcantarillados de aguas lluvias o negras.
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Viscosidad Absoluta (µ): es una propiedad del fluido y expresa la resistencia al corte
ofrecida por el fluido cuando se mueve. Las unidades de la viscosidad absoluta son la
fuerza por tiempo sobre longitud al cuadrado o de masa sobre longitud por tiempo.
Viscosidad Cinemática (ʋ): Es la viscosidad absoluta divida entre la densidad, con el fin
de obtener unidades de longitud al cuadrado sobre tiempo.
4.4. Marco Normativo
El proyecto en mención es institucional, se utiliza el método modificado de probabilidades de
Roy B. Hunter, presentado en E.U.A en 1932, mediante el coeficiente de simultaneidad K, y
conforme a las actualizaciones presentadas en la Norma Técnica Colombiana 1500. La
Actualización de la norma sismo resistente de 2010, creada por la Ley 400 de 1997, y nombrada
como NSR-10, es garantizar la seguridad de los ocupantes de las edificaciones, cumpliendo con
estándares internacionales y con una inversión razonable en términos de costo de los elementos
estructurales y no estructurales.
En la propuesta metodológica producto de este trabajo, se lleva a investigar con la autoridad
competente a fin de establecer las estrategias de tratamiento, control de calidad, conducción y
vertimiento final, así como las correspondientes estructuras recomendadas para cada caso.
Esta propuesta mostrará la viabilidad de vertimientos emitida por dicha autoridad y la
incorporación en el diseño planteado de la infraestructura necesaria para cumplir con los
condicionantes normativos para realizar los respectivos vertimientos, de acuerdo al
cumplimiento de los Decretos 3930 y 4728 de 2010.
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Se deben considerar como mínimo el cumplimiento de las condiciones de diseño de las redes de
ventilación requeridas por la NTC-1500, de manera que se garantice el mantenimiento de los
sellos hidráulicos de los diversos aparatos conectados a un mismo colector y de igual manera la
ventilación y re ventilación de cada una de las bajantes proyectadas.
El proyecto de investigación deberá estudiar los registros históricos de lluvias del sitio a fin de
estructurar diseños que consideren situaciones extremas de lluvia y estructuras de alivio y
rebose en caso de superar los niveles máximos considerados, pretendiendo que la afectación sea
menor. Igualmente las redes de desagües deberán señalizarse de acuerdo a los requerimientos
de la NTC 3458, Higiene y seguridad identificación de tuberías y servicios.
Para el diseño del sistema hidráulico de extinción de incendios aplicará la NSR-10 - Título J,
que aplican para los edificios de salud, y serán diseñados de tal modo que permitan la
inspección, prueba y mantenimiento, de acuerdo con la norma NFPA 25. En los edificios de
uso hospitalario se instalarán rociadores automáticos y tomas fijas de agua para bomberos de
acuerdo a lo indicado en el apartado J.4.3.4 de la NSR-10.
Los diseños deberán cumplir con los lineamientos técnicos fijados por las normas de
referencia, para cada una de los subsistemas y componentes constitutivos del sistema de
protección contra incendio tal como se relacionan a continuación:
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NFPA-13, Ed. 2007 o 2010: norma para la instalación de rociadores automáticos.
NFPA-16, Ed. 2007 o 2011: norma para la instalación de conexiones de mangueras
contra incendio.
NFPA-20, Ed. 2007 o 2010: norma para la instalación de bombas estacionarias para
protección contra incendio.
NFPA-22, Ed. 2008: norma para tanques de agua para protección contra incendio.
NFPA-25, Ed. 2008 o 2011: norma para inspección, prueba y mantenimiento de sistemas
de protección contra incendio a base de agua.
Conforme a lo anterior, para la realización de proyectos hidráulicos de uso institucional es
imperante tener en cuenta la siguiente normatividad:
Normas Técnicas ICONTEC 1500 - Código Colombiano De Fontanería
Reglamento Técnico Del Sector De Agua Potable Y Saneamiento Básico – RAS 2000
Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10
Decreto 926 del 19 de marzo de 2010
Ley 373 de 1997 uso eficiente y ahorro del agua
Normas Técnicas ICONTEC 2886 - Higiene y seguridad. Tanques de agua para sistemas
privados
4.5. Marco Contextual
La Organización Mundial de la Salud (OMS) indica que los esfuerzos para aumentar el acceso al
agua potable y al saneamiento básico, bien pueden ser la intervención más eficaz, que por sí sola,
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permita mejorar la salud humana y prevenir las enfermedades y la muerte (OMS, 2012). En
Colombia, aún existe un alto porcentaje de la población que no tiene acceso a acueductos y
alcantarillados que respondan con infraestructuras adecuadas a los requerimientos de Agua
potable y Saneamiento básico para sus habitantes, aunque estos se consideren elementos claves
para mejorar las condiciones de vida de la población. Por esta razón, en torno al Plan de
Desarrollo Nacional, en cabeza del Viceministerio del Agua y de la Comisión Reguladora del
Agua Potable, se han creado funciones específicas en pro de promover el desarrollo sostenible a
través de la formulación e implementación de políticas, programas, proyectos, regulación
normativa y financiación que garanticen el acceso a estos servicios (CONPES 3810, 2014).
El 28 por ciento de la población rural de Colombia enfrenta una situación crítica por la falta de
acueducto, por lo que miles de personas hacen “maromas” para poder consumir agua de pozos y
ríos, y se exponen así a enfermedades. En 20 años se pasó de cubrir el 41 por ciento al 72,8 por
ciento, lo que significa que por año solo se le dio soluciones a un 1,59 por ciento de la población.
Es una cifra mínima, teniendo en cuenta que en Colombia hay 11’653.673 personas viviendo en
el campo. Los más de 3 millones de pobladores rurales sin acceso al agua potable equivalen al
número de habitantes de una ciudad como Cali. (Ávila Jiménez, 2015)
Por otra parte, la gestión ambiental en los entes territoriales ha empezado a cobrar gran
importancia con la implementación en el país de la Ley 99 de 1993 en la cual se disponen las
funciones a desarrollar por cada una de estas entidades en cuanto al manejo de los recursos
naturales y todo lo concerniente a la parte ambiental dentro de su jurisdicción. Los recursos
naturales son de gran importancia dentro de cualquier territorio y aún más para las comunidades
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que los ocupan, es por tal razón que buscar en estos un desarrollo sostenible debe ser una de las
metas que la humanidad se debe proponer para los siguientes años.
Con el fin de lograr dicha meta, las ciudades y municipios colombianos ahora plantean dentro de
sus respectivos Planes Regionales de Desarrollo programas y proyectos para hacer uso racional
de los recursos naturales, buscando también la inversión para la protección, conservación y
mejoramiento de estos, promoviendo el desarrollo en sus respectivas regiones con un enfoque
integral y que garantice mejor de calidad de vida para la comunidad.
A partir de 2006, el Gobierno Nacional implementó los Planes Departamentales para el Manejo
Empresarial de los Servicios de Agua y Saneamiento (PDA), fortaleciendo el manejo empresarial
de los servicios y articulando los recursos de inversión provenientes de la nación, departamentos,
distritos, municipios y Corporaciones Autónomas Regionales (CAR), lo que ha brindado apoyo
para la ejecución de inversiones y pago de subsidios. Por tanto, cada vez se invierten mayores
recursos y adoptan normatividades que persigan obtener dichos resultados; sin embargo para
algunos sectores, la asequibilidad sigue siendo deficiente, y ante esta situación, los estudios
técnicos y detallados de consultoría, bien estructurados y con altas especificaciones, adquieren,
día tras día, mayor importancia.
Con el fin de satisfacer estas necesidades básicas, y buscar su coherencia en el contexto social y
ambiental al que pertenece, el uso eficiente y racional del recurso hídrico se presenta como un
desafío que exige obras civiles sostenibles, duraderas y de calidad, que mediante la optimización,
renueven o reemplacen las infraestructuras existentes, perspectiva que deriva en el aumento
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significativo de servicios especializados en consultorías, interventorías, construcción de obras
civiles e hidráulicas y gerencia de proyectos.
No obstante, frente a este escenario, la bibliografía en materia de diseños, cálculos y
aprovechamientos es escasa para edificaciones de uso hospitalario y no existen manuales de
consulta que recopilen la información y permitan a los proyectistas presentar propuestas que
respondan a tales exigencias; que contengan los lineamientos técnicos, teóricos y normativos que
se conjugan para las instalaciones hidráulicas, sanitarias y de red contraincendios a nivel
nacional.
Basado en esto, surge la idea de elaborar una guía metodológica y sistemática que se constituya
como herramienta teórico-práctica para la elaboración de diseños hidráulicos, sanitarios y red
contraincendios en hospitales de Colombia, considerando su riguroso tratamiento y la
importancia que implica este tipo de instituciones para el bienestar y la salud del país.
5. METODOLOGÍA
La metodología utilizada para la realización de la presente guía se desarrolló de forma deductiva,
partiendo de los conceptos generales hasta los particulares. Inició en la recolección de datos
bibliográficos y cibergráficos, que permitieron la organización de un amplio entramado
conceptual sistematizado en el marco referencial, así: agua y saneamiento básico, ingeniería civil,
ingeniería civil para proyectos hidráulicos, proyectos hidráulicos de propósito múltiple
(aprovechamiento y protección), proyectos hidráulicos de diseño de redes hidráulicas, de
saneamiento y contraincedios, hasta llegar al diseño de redes de esta naturaleza para
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edificaciones de uso hospitalario en Colombia; material que permitió el desarrollo y organización
de conceptos en el marco referencial para este desarrollo concreto. A partir de este marco, se
presenta de forma sistemática una guía que sirva de herramienta para el proyectista hidráulico, en
función de diseños hidráulicos, sanitarios y de red contra incendios para edificaciones de uso
hospitalario, teniendo en cuenta las singularidades de los mismos en Colombia. Finalmente, tras
su elaboración, se presentan una serie de conclusiones y recomendaciones, surgidas a propósito
del estudio.
6. GUÍA METODOLÓGICA PARA LA REALIZACIÓN DE DISEÑOS HIDRÁULICOS,
SANITARIOS Y RED CONTRA INCENDIOS DE PROYECTOS CON USO
HOSPITALARIO
A continuación se presenta una propuesta metodológica que guiará al proyectista en la
presentación de trabajos hidráulicos, sanitarios y de red contraincendios para edificaciones con
uso hospitalario, proponiendo una secuencia que le permita exponer de manera organizada y
sistemática el desarrollo de su planteamiento. A continuación se presentan cada una de las parte
de la Guía Metodológica.
I. Introducción
Es importante que el proyectista defina en su informe la introducción, ya que es un elemento
indispensable para entender e introducir en las particularidades del proyecto. En el deberá hacer
una descripción general y específica del mismo a fin de establecer variables arquitectónicas,
locales, geográficas, sociales, institucionales y ambientales contextuales al hospital donde
desarrollará su propuesta, estableciendo criterios íntegros para el diseño hidráulico, sanitario y de
red contraincendios.
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Lo anterior implicará que el diseñador conozca los espacios arquitectónicos con los que cuenta la
edificación hospitalaria, punto de relevancia que le permitirá determinar la clase y nivel de
hospital que está evaluando, así como los cálculos de dotación. Encontrará en los diseños
arquitectónicos áreas típicas de estas instituciones, como por ejemplo: Bacteriología, laboratorios
médicos, esterilización, cuartos de aseo, laboratorios de química, almacén, biblioteca de archivos
médicos, hematología, venéreas, salas administrativas de director del hospital, secretaria, salones
de investigación, patología, metabolismo basal, rayos x, salón de terapias, procesos, fluoroscopia,
vestidores, aislados, maternidad, cocina, estación de enfermeras, sala de infantes, anestesia ,salas
de cirugía, salas generales de espera, lavado de patos, lavaojos, curaciones de emergencia, baño
de pacientes, depósito de camillas, bebederos, trabajo limpio, trabajo sucio, depósito de
cadáveres, cardiología, área de yesos, recepción , información, lavabos, baño de pacientes
curaciones, lavado de ropas, restaurante, triage, habitación de pacientes, neurocirugía, unidad
renal, unidad de cuidados intensivos adultos, unidad de cuidados intensivos pediátricos, y de
procedimientos de alta complejidad en ginecobstetricia, entre otros.
Con esto se pueden clasificar tres tipos de hospitales A, B y C, que también son definidos como
hospitales de Primer nivel, Segundo nivel y Tercer nivel; entendidos así:
Primer nivel. A este nivel pertenecen los hospitales locales donde se brinda una
atención básica. Sólo cuentan con médicos generales para la atención de consultas y no
hacen procedimientos quirúrgicos. Eventualmente, prestan servicio de odontología
general.
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Segundo nivel. Son llamados hospitales regionales, en caso de Colombia se puede
tener como ejemplo los hospitales de Cundinamarca que son nueve: Cáqueza, Ubaté,
Gachetá, Zipaquirá, Pacho, Facatativá, La Mesa, Girardot y Fusagasugá. Estos hospitales
están mejor dotados y tienen mínimo cuatro especialistas: anestesiólogo, cirujano,
ginecólogo y de medicina interna. Además, cuentan con un laboratorio médico con
capacidad para practicar los exámenes básicos de sangre, orina y coprológico.
Tercer nivel. Son llamados hospitales de referencia o altamente especializados, a
ellos llegan los pacientes remitidos de los hospitales regionales. El único que tiene el
departamento es el Hospital Universitario de La Samaritana. Estos hospitales tienen gran
número de especialistas: cardiólogos, dermatólogos, siquiatras, neurólogos y nefrólogos,
entre otros.
Además, el Hospital La Samaritana presta servicios de cuarto nivel o altamente especializado que
también requieren una estructura especial: unidades de neurocirugía, unidad renal, unidad de
cuidados intensivos, unidad de cuidados intensivos pediátricos, y de procedimientos de alta
complejidad en ginecobstetricia y altos avances tecnológicos en el laboratorio (El Tiempo, 1997)
Con la anterior información, el diseñador puede verificar y revisar los aparatos de suministro de
agua potable que se deben utilizar en la edificación hospitalaria e investigar los puntos de
suministro, desagües y las áreas que necesita proteger en la extinción de incendio, información
que le permitirá al desarrollo del diseño. Así mismo, al considerar el contexto geográfico, local,
institucional, ambiental y social del hospital a evaluar, se le posibilitará al proponente obtener
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una visión amplia del medio que le rodea, sus implicaciones, limitaciones y repercusiones en la
coordinación del proyecto.
Para continuar con la propuesta aquí presentada, a continuación se definen los sistemas que
comprenden el desarrollo del proyecto hidrosanitario, de la siguiente manera:
II. Sistema de abastecimiento y desagüe de agua
En el presente punto se realiza el análisis de suministro de agua como suministro directo de la
acometida domiciliar de acueducto y sistema de aprovechamiento de agua lluvias transformadas
a agua cruda. Por otra parte, se consideran el sistema de aguas residuales de la edificación, unas
denominadas “aguas residuales comunes” y otras “aguas industriales o patógenas”.
Como ya se había mencionado, es relevante que el proyectista tenga en cuenta aspectos locales,
geográficos, económicos y ambientales que le permitan definir la mejor opción en obra para la
recolección, conducción, distribución de agua potable o lluvia, y su posterior evacuación de
aguas residuales.
Es indispensable que el consultor solicite para la ejecución de cada diseño la disponibilidad del
servicio de suministro de agua emitida por la empresa de acueducto de la población
correspondiente, a fin de validar que la calidad del agua corresponda a “Agua Potable”, de
acuerdo al registro de pruebas de laboratorio de la empresa prestadora del servicio. Sí no
existiesen esas pruebas, deberán ser realizadas o solicitadas por el proyectista para efecto de
conocer las características del agua disponible.
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Los parámetros de referencia a cumplir para la calidad de AGUA POTABLE, deberán
corresponder a los establecidos en el Decreto 475 de 1998 del Ministerio de Salud. En caso que
el agua del acueducto no responda a estas determinantes de “Agua Potable”, deberá diseñar un
sistema de suministro que considere la instalación de una planta de potabilización de agua que
garantice las características físico-químicas, organolépticas y microbiológicas observadas en la
fuente disponible del recurso; de manera que el dimensionamiento, procesos y selección de la
planta corresponda a la solución técnicamente idónea para la unidad hospitalaria que así lo
requiera. Cada una de las plantas de potabilización especificadas en los respectivos diseños
deberán certificar el cumplimiento de las consideraciones sobre calidad del agua, operación y
mantenimiento, consagradas en el Decreto 2105 de 1983: “Potabilización de Agua”.
Sí no existe disponibilidad de acueducto, es necesario que el consultor realice un estudio de
valoración sobre las fuentes de aguas factibles in situ como pueden ser: cause cercano, acuífero,
pozo artesanal, pozo profundo y agua lluvia (de acuerdo al régimen de lluvias local), para
proponer un sistema para garantizar el suministro de agua potable. Sí existe un pozo en el predio
o en la proximidad, el cual podría ser considerado fuente de agua, igualmente, en primer lugar, se
debe considerar la posibilidad de conexión a la empresa de acueducto correspondiente. En el caso
de haber pozo y de ser considerado para su uso, debe realizarse análisis de calidad de agua y
establecer si cumple con los parámetros de AGUA SEGURA, contemplados en el Decreto citado.
Este pozo puede constituirse como una fuente alterna de agua en caso de contingencia para el
suministro de agua potable. Seguidamente el proyectista debe presentar la justificación del
sistema a utiliza, que es lo desarrollado en el siguiente apartado.
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III. Justificación
Es importante justificar el sistema de abastecimiento, desagüe y de red contraincendios que se
propondrá para toda edificación hospitalaria, argumentando cuál es el diseño más completo y con
más versatilidad, en términos de operación y presupuesto. Posteriormente, en otro punto, puede
describir el sistema a utilizar.
IV. Descripción del sistema
Esta descripción debe estar expuesta de manera entendible y debe poner en evidencia su
viabilidad, mostrándose como herramienta para la toma de decisiones en la fase de operación de
la obra hidráulica. Así mimo debe mostrar que es realizable en términos económicos,
ambientales y financieros, de forma que el ente contratante estime los beneficios a lo largo de la
vida útil del proyecto construido.
La descripción del sistema se puede hacer cumpliendo las siguientes tareas propuestas:
Entender y explicar en el documento de dónde provienen las aguas y establecer la
disponibilidad de servicio de acueducto y alcantarillado en la zona localizada.
Resolver y explicar de manera detallada la entrada y la evacuación de agua en la
edificación, indicando sí es por medio del acueducto y alcantarillado ó sí se debe
construir un sistema de captación y de tratamiento que garantice el vertimiento adecuado
en la zona del proyecto.
Explicar el principio de funcionamiento de los aparatos, verificando diámetros,
requerimientos de caudal y de presión en cada uno de los apararos necesarios para el
funcionamiento del hospital.
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En tal caso que no se cuente con condiciones viables de suministro de agua por acueducto, ó el
agua lluvia sea la fuente de agua más confiable, en términos de continuidad y calidad; el
ingeniero de diseño hidráulico debe considerar toda la infraestructura necesaria para recoger,
potabilizar y distribuir el agua a todos los servicios que lo requieran y se garantice la operación.
En este paso se debe explicar cómo se va a estudiar detenidamente el régimen de lluvias locales y
evaluar la posibilidad de aprovechamiento de estas aguas, de manera continua o parcial,
conforme a los volúmenes y temporadas de precipitación. Una vez evaluada dicha posibilidad, se
analizará su utilización en los servicios que se estimen más convenientes. Sí opta por potabilizar
el agua pluvial, debe cumplir con los parámetros fijados en el Decreto 475 de 1998.
El Ingeniero civil encargado del proyecto de diseño hidráulico, puede argüir el aprovechamiento
de esta agua, dando criterios sustentables, amigables con el medio ambiente y beneficios
económicos, y dando como opción su uso para aparatos correspondientes a sanitarios, orinales en
zonas de atención al público y llaves manguera para riego de jardines. El agua para este uso, debe
ser considerada dentro de los parámetros de “agua segura” establecidas en el Decreto 475 de
1998 y preferiblemente no utilizarla para consumo humano ni asistencial.
El diseñador, por otra parte, debe solicitarla disponibilidad del servicio de alcantarillado, tanto
para el vertimiento de aguas residuales como de aguas lluvias, a la entidad prestadora del mismo.
En caso de no haber alcantarillado, deberá ponerse en contacto con la autoridad ambiental local
competente, con a fin de establecer las estrategias de tratamiento, control de calidad, conducción
y vertimiento final, así como las correspondientes estructuras recomendadas para cada caso. Será
responsabilidad de proyectista entregar con su diseño la viabilidad de vertimientos emitida por
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dicha autoridad y la incorporación de la infraestructura necesaria para cumplir con las
condicionantes normativas para realizar los respectivos vertimientos, dando cumplimiento a los
Decretos 3930 y 4728 de 2010.
En el diseño de todas las redes se debe contemplar su fácil acceso para las labores de
mantenimiento, ubicando puntos como: tapones y cajas de inspección, a través de las cuales se
puedan realizar actividades de hidrosondeo para su limpieza. En el caso de los tapones de
inspección, pueden proyectarse vertical en muros, del mismo piso al que corresponden las redes,
de manera que la afectación por labores de mantenimiento sea menos dispendiosa. Para el caso
de las cajas de inspección, su proyección debe realizarse en lugares sea factible revisarlas durante
la operación del hospital´, al igual que su ubicación debe quedar claramente identificada en los
diferentes acabados de piso.
En el diseño de toda la red se debe considerar como mínimo el cumplimiento de las condiciones
de ventilación requeridas por la NTC-1500, de manera que se garantice el mantenimiento de los
sellos hidráulicos de los diversos aparatos conectados a un mismo colector. De igual manera, la
ventilación y re-ventilación de cada una de las bajantes proyectadas, se requiere que salgan de
manera separada a cubierta.
Para la salida de vapor del esterilizador, debe diseñarse un sistema de desagüe especial que
soporte temperatura y presión, con etapa de enfriamiento cerrado. El agua caliente que sale del
esterilizador (90°c) se debe recoger en una caja (por ejemplo de forma trapezoidal), fabricada en
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acero inoxidable, la que se conecta a la red por intermedio de un tramo de tubería de acero
inoxidable (aproximadamente 2 metros de longitud).
Para el diseño del sistema hidráulico de extinción de incendios aplicará la Norma de Sismo
Resistencia NSR-10 – Título J, que aplica para los edificios de salud, y serán diseñados de tal
modo que permitan la inspección, prueba y mantenimiento, de conformidad con la norma NFPA
25. En todos los edificios se instalarán rociadores automáticos y tomas fijas de agua para
bomberos de acuerdo a lo indicado en el apartado J.4.3.4 de la NSR-10. Luego de justificar la
propuesta de diseño, es necesario definir los materiales con los que se ejecutará la obra
hidráulica.
V. Materiales para redes hidráulicas, sanitarias y de red contraincendios
Definir los materiales que se van a utilizar en la ejecución de un proyecto hidráulico, sanitario y
de red contraincendios es de alta importancia para la elaboración de memorias de cálculo. En la
presente propuesta se presentan los materiales más utilizados actualmente, los más sostenibles
financiera y económicamente, teniendo en cuenta sus parámetros de accesibilidad, comodidad de
instalación, comercialmente viables y tecnológicamente más recomendados por la empresas
líderes en el mercado de suministro de materiales para redes de suministros de agua potable,
redes de agua caliente, sanitarias, pluviales de desagües y contraincendios. Se propone el
siguiente orden:
a) Materiales empleados para el diseño y chequeo de las redes hidráulicas y
sanitarias:
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Agua potable: PVC Presión, el más recomendable y económico, sin embargo para
las redes de distribución de agua potable se establece como posibilidad la
utilización de Polipropileno Termofundido y Cobre.
Agua potable cuartos de bombeo: Tubería de acero inoxidable (Succión)
Agua caliente: Tubería CPVC Industrial SCH 80 el más recomendable y
económico, sin embargo para las redes de distribución de agua caliente se
establece como posibilidad la utilización de Polipropileno Termofundido y Cobre
Tipo L. El proyectista evaluará las condiciones para su uso, revisando posición
geográfica y disponibilidad de materiales.
Aguas Residuales: PVC-S y/o NOVAFORT - Acero inoxidable (Desagües de
esterilizador)
Aguas Lluvias: PVC-S y/o NOVAFORT
Ventilación: PVC Liviana
Cajas de inspección de alcantarillado sanitario y alcantarillado pluvial: pueden
construirse en mampostería, según dimensiones indicadas en planos
arquitectónicos, o en materiales prefabricados como fibra de vidrio siempre y
cuando cumplan con las especificaciones expuestas en los cálculos.
b) Materiales para la red contraincendios, de acuerdo con la normatividad vigente:
Tubería acero al carbono SCH 40 4" Ranurada con accesorios ranurados
Tubería acero al carbono SCH 40 3" Ranurada con accesorios ranurados
Tubería acero al carbono SCH 40 2.1/2" Ranurada con accesorios ranurados
Tubería acero al carbono SCH 40 2" Ranurada con accesorios ranurados
Tubería acero al carbono SCH 40 1 1/2" Ranurada con accesorios ranurados
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Tubería acero al carbono SCH 40 1.1/4" Ranurada con accesorios ranurados
Tubería acero al carbono SCH 40 1" Roscada con accesorios roscados
Tras definir los materiales a utilizar, se da inicio al análisis correspondiente a la hidrología, que
emitirá el concepto para determinar el cálculo redes pluviales y la posibilidad de
aprovechamiento de aguas lluvias.
VI. Estudio hidrológico
Aunque la literatura de redes para edificaciones recomienda que la precipitación que se puede
estimar para Colombia es de 100 mm/h, es importante para un sistema detallado obtener datos
más fiables para el dimensionamiento de estructuras, en el caso de aprovechamiento de agua
lluvia, y de redes de agua pluvial. Por tanto, la presente guía explica la manera de estimar
caudal de diseño conforme a la precipitación y cálculos hidrológicos dados en la edificación a
proyectar de uso hospitalario, entendiendo que las distribuciones de arquitectura de cubierta en
las unidades hospitalarias, la mayoría de veces es más amplia que para otras edificaciones,
generando mayor viabilidad en el aprovechamiento del recurso hídrico pluvial.
El alcance del estudio hidrológico comprende la determinación de los caudales a diferentes
períodos de retorno (Tr) en la zona de estudio, con base en los registros de las estaciones
hidrometeorológicas del área del proyecto, con el fin de definir los caudales máximos en los
sitios determinados como lugares de intervención.
Teniendo en cuenta los requerimiento del Código Colombiano de Fontanería NTC 1500, se
expresa que todas las áreas de cubierta de un edificio deben ser evacuadas por la red de desagües
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de aguas lluvias. Para el cálculo de caudales de sistemas de estas, se considerará una intensidad
de precipitación obtenida a partir de las curvas de intensidad - frecuencia propia de la zona, para
un período de retorno mínimo de 15 años y una duración de 30 min.
a) Obtención de precipitaciones máximas a partir de registros de una estación
pluviométrica.
Con el objeto de conocer el comportamiento de los caudales máximos que se pueden presentar
en la cubierta de los hospitales, se deben obtener los datos de la estación pluviométrica más
cercana al proyecto, para ser sometidos a una valoración estadística, calculando la media
aritmética, la desviación típica y el coeficiente de asimetría. Posteriormente, los datos históricos
de esta variable hidrológica aleatoria se ajustan a distribuciones probabilísticas de valores
máximos conocidos y se calculan los valores de esta variable para diferentes períodos de retorno.
Las distribuciones probabilísticas usadas corresponden a la distribución de probabilidad de
Gumbel, recomendado para estos análisis por el RAS 2000, “Sistemas de Recolección y
Evacuación de Aguas Residuales y Pluviales D.4.3 PARÁMETROS DE DISEÑO”
b) Pruebas de bondad y ajuste de los datos de una distribución
Los datos históricos de la estación seleccionada deben ajustarse a las distribuciones probabilísticas
de valores máximos conocidos y se calculan los valores de esta variable para diferentes períodos de
retorno; las distribuciones probabilísticas pueden ser utilizadas para la distribución estadística de
Gumbel.
c) Datos de la estación seleccionada
Los datos obtenidos para la evaluación deben ser suministrados por el IDEAM, Institución
pública de apoyo técnico y científico al Sistema Nacional Ambiental, que genera conocimiento,
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produce información confiable, consistente y oportuna, sobre el estado y las dinámicas de los
recursos naturales y del medio ambiente, que facilite la definición y ajustes de las políticas
ambientales y la toma de decisiones por parte de los sectores público, privado y la ciudadanía en
general en Colombia.
d) Obtención de la información en el IDEAM
Para obtener dicha información se requiere:
Solicitud de información por parte del usuario, con identificación de la persona natural o
jurídica que la requiere, ocupación/sector, entidad a la que pertenece, datos de contacto,
objeto del proyecto en desarrollo y asignación de un número de solicitud de requerimiento
para seguimiento. Sólo podrán solicitar información usuarios registrados con correo
electrónico y contraseña, con el fin de que sólo puedan consultar seguimiento los usuarios
una vez autenticados.
El Grupo de Atención al Ciudadano resuelve la posibilidad de enviar información y
confirman la disponibilidad de la información solicitada de acuerdo a los parámetros
definidos por el usuario.
De acuerdo con la Ley 1712 de 2014, el IDEAM le hará entrega de la información de
manera gratuita, es decir sin costo alguno. El usuario igualmente especifica aquí el medio de
envío de la información.
El usuario recibe la información por los medios especificados por él mismo
e) Análisis de la información
El análisis de la precipitación se evalúa de la siguiente forma:
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Distribución de Gumbel
La distribución de valores tipo i, conocida como distribución de Gumbel o doble exponencial,
tiene como función la distribución de probabilidades la siguiente expresión:
F(x)=
Utilizando el método de momentos, se obtiene las siguientes relaciones:
Donde:
Parámetro de concentración
Parámetro de localización
Según Ven Te Chow, la distribución puede presentarse de la siguiente forma:
X=
DONDE:
X: valor con una probabilidad dada
Media de la serie
K: Factor de frecuencia
Distribución log de Gumbel
La variable aleatoria reducida log Gumbel, se define como:
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Con lo cual, la función acumulada reducida log gumbel es:
G(y)=
Pruebas de bondad de ajuste
Las pruebas de bondad de ajuste son pruebas de hipótesis que se usan para evaluar sí un conjunto
de datos es una muestra independiente de la distribución elegida.
En la teoría estadística, las pruebas de bondad de ajuste más conocidas son la y la Kolmogorov-
Smirnov, la cuales se describen acontinuacion.
Prueba
Esta prueba fue propuesta por Karl Pearson en 1990, se aplica para verificar bondad de las
distribuciones normales y log normales.
Para aplicar la prueba, el primer paso es dividir los datos en número k de intervalos de clase.
Luego se calcula el parámetro estadístico:
D=
Donde:
= es el numero observado de eventos en el intervalo i y es el numero esperado de eventos en el
mismo intervalo.
Se calcula como:
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=
=1,2,…., k
Asimismo: F () es la función de distribución de probabilidad en límite superior del intervalo i,F ()
es la misma función en el límite inferior y n es el número de eventos.
Una vez calculado el parámetro D para cada función de distribución considerada, se determina el
valor de una variable aleatoria con distribución para v =k-1-m grados de libertad y un nivel de
significancia, donde m es el número de parámetros estimados a partir de los datos.
Para estimar una función de distribución dada se debe cumplir:
D≤
El valor de D≤ se obtiene de las tablas de la función de distribución . Cabe
resaltar que la prueba del del , desde el punto de vista matemático solo debería usarse para
cumplir la normalidad de las funciones normal y log normal.
Prueba de Kolmogorov-Smirnov
Método por el cual se comprueba la bondad de ajuste de las distribuciones, asimismo permite
elegir la más representativa, es decir, la del mejor ajuste.
Esta prueba consiste en comparar el máximo valor absoluto de la diferencia D entre la función de
distribución de la probabilidad observada Fo (xm) y la estimada F(xm)
Con un valor crítico d depende del número de datos y el nivel de significancia seleccionado (ver
Tabla 1. Valores críticos para la prueba de Kolmogorov – Smirnov. Si D< d, se acepta la
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hipótesis nula. Esta prueba tiene la ventaja sobre la prueba de que compara los datos con el
modelo estadístico sin necesidad de agruparlos .La distribución de probabilidad observada se
calcula como:
Donde m es el número de orden de dato xm en una lista de mayor a menor y n es el número total
de datos. (Aparicio 1999)
Tabla 1. Valores críticos para la prueba de Kolmogorov – Smirnov
TAMAÑO DE
LA MUESTRA
α=0.10 α=0.05 α=0.01
5 0,51 0,56 0,67
10 0,37 0,41 0,49
15 0,3 0,34 0,4
20 0,26 0,29 0,35
25 0,24 0,26 0,32
30 0,22 0,24 0,29
35 0,2 0,22 0,27
40 0,19 0,21 0,25
Fuente: Aparicio, 1999
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f) Determinación de la tormenta de diseño
Uno de los primeros pasos en muchos proyectos de diseño es la detección del evento de lluvia.
Una tormenta de diseño es un patrón definido para utilizarse en el diseño de un sistema
hidrológico. Usualmente la tormenta de diseño conforma la entrada al sistema, y los caudales
resultantes a través de este se calculan utilizando procedimiento de lluvia escorrentía y tránsito
de caudales.
Una tormenta de diseño puede definirse mediante un valor de profundidad de precipitación en un
punto, mediante el hietograma de diseño que especifique la distribución temporal de la
precipitación durante una tormenta.
Las tormentas de diseño pueden basarse en información histórica de precipitación en regiones
adyacentes. Su aplicación es utilizada para el uso de valores puntuales de precipitación en el
método racional para determinar los caudales picos en alcantarillados de aguas lluvias.
Para la determinación de la tormenta de diseño se recomienda contar con la información
pluviométrica de zona aledaña al proyecto que se está planteando.
g) Curvas intensidad-duración-frecuencia
La intensidad es la tasa temporal de precipitación, es decir la profundidad por unidad de tiempo
(mm/h), puede ser la intensidad instantánea o la intensidad promedio sobre la duración de la
lluvia. Comúnmente se utiliza la promedio, que puede expresarse como:
I=
Donde P es la profundidad de lluvia en (mm) y es la duración dada en horas
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h) Creación de las curvas I-D-F
Las curvas de intensidad-duración- frecuencia también pueden expresarse como ecuaciones con
el fin de evitar la lectura de la intensidad de lluvia de diseño en una gráfica. Un modelo general
es el siguiente:
Donde I es la intensidad de lluvia de diseño, D es la duración y a, b y m son los coeficientes que
varían con el lugar y el periodo de retorno, asimismo para su determinación se requiere hacer una
liberalización previa de la ecuación para luego hallar los parámetros a, b y m por medio de la
regresión lineal.
La duración de la lluvia de diseño es igual al tiempo de concentración ( ) para el área de drenaje
en consideración, dado que la escorrentía alcanza su pico en el tiempo de concentración, cuando
toda el área está contribuyendo al flujo de salida.
Se pude establecer como un procedimiento la siguiente secuencia:
1. Seleccionar las lluvias mayores para diferentes periodos de retorno
2. Ordenar de mayor a menor
3. Asignar a cada valor una probabilidad empírica
4. Calcular en tiempo de retorno de cada valor
5. Graficar la curva intensidad-frecuencia-duración
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i) Estimación de caudal de cubierta a partir del estudio hidrológico
Para la estimación del caudal total circulante por la cubierta se utiliza el Método Racional, uno
de los más empleados para la estimación del caudal máximo, asociado a determinada lluvia de
diseño. Se utiliza normalmente en el diseño de obras de drenaje urbano y rural, adicionalmente
presenta la ventaja de no requerir de datos hidrométricos para la Determinación de Caudales
Máximos.
La expresión utilizada por el Método Racional es:
Para el cálculo del caudal se considerará la intensidad de precipitación, obtenida a partir de las
curvas de intensidad-frecuencia con un periodo de retorno de 15 años y una duración de 30
minutos, conforme a lo establecido por la NTC-1500.
Donde:
Q: Caudal máximo (m³/s)
C: Coeficiente de escorrentía
I: Intensidad de la lluvia de diseño, con duración igual al tiempo de concentración del área de la
cubierta y con frecuencia igual al periodo de retorno seleccionado para el diseño (Curva I.DF)
(mm/h)
A: Área de la cubierta
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j) Coeficiente de escorrentía superficial
Para el cálculo del Coeficiente de escorrentía se utilizó la Tabla 2. Coeficiente de escorrentía en
zonas urbanas
Tabla 2. Coeficiente de escorrentía en zonas urbanas
TIPO DE SUPERFICIE Mínimo Máximo
Zona comercial 0,70 0,95
Vecindarios, zonas de edificios, edificaciones densas 0,50 0,70
Zonas residenciales unifamiliares 0,30 0,50
Zonas residenciales multifamiliares espaciadas 0,40 0,60
Zonas residenciales multifamiliares densas 0,60 0,75
Zonas residenciales semiurbanas 0,25 0,40
Zonas industriales espaciadas 0,50 0,80
Zonas industriales densas 0,60 0,90
Parques 0,10 0,25
Zonas deportivas 0,20 0,35
Estaciones e infraestructuras viarias del ferrocarril 0,20 0,40
Zonas suburbanas 0,10 0,30
Calles asfaltadas 0,70 0,95
Calles hormigonadas 0,70 0,95
Calles adoquinadas 0,70 0,85
Aparcamientos 0,75 0,85
Techados 0,75 0,95
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Praderas (suelos arenosos con pendientes inferiores al 2%) 0,05 0,10
Praderas (suelos arenosos con pendientes intermedias) 0,10 0,15
Praderas (suelos arenosos con pendientes superiores al 7%) 0,15 0,20
Praderas (suelos arcillosos con pendientes intermedias al 2%) 0,13 0,17
Praderas (suelos arcillosos con pendientes intermedias) 0,18 0,22
Praderas (suelos arcillosos con pendientes superiores al 7%) 0,25 0,35
Fuente: Fundamentos de hidrología de superficie-Aparicio. 1999
k) Cálculo del coeficiente de escorrentía
El coeficiente escogido para proyectos de diseño de edificaciones de uso hospitalario de acuerdo
a la Tabla 2. Coeficiente de escorrentía en zonas urbanas es el de techados que corresponde al
máximo, y es igual a C: 0,95.
l) Análisis y resultados de datos
Después de obtener los caudales de la precipitación se obtiene el resultado del estudio y se
presenta conforme al requerimiento de la NTC Norma Técnica Colombiana 1500: “Todas las
áreas de cubierta de un edificio deben ser evacuadas por la red de desagües de aguas lluvias. Para
el cálculo de caudales de sistemas de aguas pluviales se considerará la intensidad de
precipitación obtenida a partir de las curvas de intensidad – frecuencia propias de la zona, para
un período de retorno mínimo de 15 años y una duración de 30 min, suministradas por la entidad
competente”.
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VII. Análisis de aprovechamiento de aguas lluvias
La captación de agua de lluvia es un medio fácil para obtener una fuente de abastecimiento, que
puede emplearse para diversos usos, según el tratamiento que se le aplique. Para este efecto, el
agua de lluvia es interceptada, colectada y almacenada en depósitos disponiendo su posterior uso.
En la captación del agua de lluvia se acostumbra a utilizar la superficie del techo, conociéndose a
este modelo como SCAPT (Sistema De Captación De Agua Pluvial En Techos). Este modelo
tiene un beneficio adicional y es que además de su ubicación minimiza la contaminación del
agua.
a) Ventajas y desventajas
La captación de agua de lluvia para consumo humano presenta las siguientes ventajas:
Alta calidad físico química del agua de lluvia
Ahorro en el consumo de agua potable para fines que no sean los estrictamente
necesarios
Sustentabilidad del recurso hídrico
A su vez las desventajas de este método de abastecimiento de agua son las siguientes:
La cantidad de agua captada depende de la precipitación del lugar y del área de
captación.
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Inversión adicional en equipos de bombeo, operación y mantenimiento
b) Factibilidad
En el diseño de un sistema de captación de agua de lluvia es necesario considerar los factores
técnicos, económicos y sociales.
c) Factor Técnico: Los factores técnicos a tener presente son la oferta y la demanda de
agua.
d) La oferta de agua: está relacionada directamente con la precipitación durante el año y
con las variaciones estacionales de la misma. Por ello, en el diseño de sistemas de
captación de agua de lluvia es altamente recomendable trabajar con datos
suministrados por la autoridad competente.
e) La demanda de agua: depende de las necesidades o del uso al que sea destinada.
f) Factor Económico: Al existir una relación directa entre la oferta y la demanda de
agua, las cuales inciden en el área de captación y el volumen de almacenamiento, se
encuentra que ambas consideraciones están íntimamente ligadas con el aspecto
económico.
g) Componentes del sistema: Para el caso de los hospitales, un sistema de
aprovechamiento de aguas lluvias debería estar compuesto por:
Tanque de recolección de aguas lluvias
Sistema de tratamiento – Desarenador – Filtro
Tanque de almacenamiento de agua tratada
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Red de agua tratada
h) Determinación de la oferta de agua
Criterios de diseño: Se adopta la metodología del Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria
y Ciencias del Ambiente, la Organización Panamericana de la Salud y Organización Mundial de
la Salud. Este método toma como base de datos la precipitación de los 10 ó 15 últimos años.
Mediante este cálculo se determina la cantidad de agua que es capaz de recolectarse por metro
cuadrado de superficie de techo y a partir de ella se determina el área de techo necesaria y la
capacidad del tanque de almacenamiento o el volumen de agua y la capacidad del tanque de
almacenamiento para una determinada área de techo.
Los pasos a seguir para el diseño del sistema de captación de agua de lluvia son:
- Determinación de la precipitación promedio mensual: a partir de los datos promedio
mensuales de precipitación de los últimos 10 ó 15 años se obtiene el valor promedio
mensual del total de años evaluados. Este valor puede ser expresado en términos de
milímetros de precipitación por mes, o litros por metro cuadrado y por mes que es capaz
de colectarse en la superficie horizontal del techo.
n : número de años evaluados,
pi : valor de precipitación mensual del mes “i”, (mm)
Ppi : precipitación promedio mensual del mes “i” de todos los años evaluados (mm)
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Para el análisis de edificaciones en Colombia se debe tomar los datos suministrados por el
IDEAM, donde se reportan los valores de precipitación mensual desde el año histórico hasta el
más próximo de registro, como se explicó anteriormente, obteniendo de esta información los
valores promedios mensuales que serán la base del cálculo de la oferta de agua lluvia.
- Con los valores promedio de precipitación mensuales de todos los años evaluados, el
material y el área de cubierta, se procede a determinar la cantidad de agua captada por la
institución. Aplicando la siguiente fórmula:
Ppi : precipitación promedio mensual (mm)
Ce : coeficiente de escorrentía
Ac : área de captación (m2)
Oferta mensual (m3)
- Una vez obtenidos los valores oferta mensual de agua de lluvia, se procede a calcular el
acumulado de cada uno de ellos, mes a mes, y el acumulado total del año, los cuales se
presentan a modo de ejemplo en la Tabla 3. Oferta de agua lluvia –Ejemplo.
-
Área de cubierta: 1164 m2
Coeficiente de escorrentía: 0,90 (Superficie Lisa)
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Tabla 3. Oferta de agua lluvia –Ejemplo
Precipitación mensual
mm
Oferta
Parcial
m3
Acumulado
m3
Enero 22,3 23,38 23,38
Febrero 32,4 33,92 57,30
Marzo 74,3 77,81 135,11
Abril 144,4 151,26 286,37
Mayo 222,6 233,18 519,54
Junio 247,1 258,91 778,45
Julio 247,9 259,67 1038,12
Agosto 226,6 237,38 1275,50
Septiembre 158,3 165,84 1441,34
Octubre 139,6 146,23 1587,57
Noviembre 107,8 112,96 1700,54
Diciembre 53,1 55,64 1756,18
Fuente: Diseño hidráulico ese hospital puerto tejada cauca
Según los resultados obtenidos, la intensidad de lluvia de la zona y el área de cubierta permite
recolectar hasta 1.756 m3 al año. En caso de que toda el agua que caiga sobre la misma pudiese
ser almacenada, pero según estudios de la Universidad Nacional sólo alrededor del 40% de la
lluvia que cae, es efectivamente almacenada en el tanque, lo que corresponde a un volumen de
702 m3 al año.
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i) Cálculo del Volumen de Reserva de Agua Cruda en edificaciones en caso de
aprovechamiento de agua lluvia.
Criterios de diseño: Este método conocido como: “Cálculo del Volumen del Tanque de
Almacenamiento” toma como base de datos la precipitación de los 50 últimos años.
Mediante este cálculo se determina la cantidad de agua que es capaz de recolectarse por
metro cuadrado de superficie de techo y a partir de ella se determina:
- el área de techo necesaria y la capacidad del tanque de almacenamiento.
- el volumen de agua y la capacidad del tanque de almacenamiento para una determinada
área de techo.
Determinación de la precipitación promedio mensual: a partir de los datos promedio
mensuales de precipitación de los últimos 50 años se obtiene el valor promedio mensual
del total de años. Este valor es expresado en términos de milímetros de precipitación por
mes.
n : número de años evaluados,
pi : valor de precipitación mensual del mes “i”, (mm)
Ppi : precipitación promedio mensual del mes “i” de todos los años evaluados. (mm)
Determinación de la demanda: a partir de la dotación asumida por persona, se calcula la
cantidad de agua que se requiere para atender las necesidades del Hospital a ser
beneficiadas en cada uno de los meses.
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Nu : número de usuarios que se benefician del sistema.
Nd : número de días del mes analizado
Dot: dotación (lt/persona.día)
Di : demanda mensual (m3)
Determinación del volumen del tanque de abastecimiento: teniendo en cuenta los
promedios mensuales de precipitaciones, de todos los años evaluados, y el coeficiente de
escorrentía, se procede a determinar la cantidad de agua captada para la totalidad de
áreas de los techo y por mes.
Ppi : precipitación promedio mensual (litros/m2)
Ce : coeficiente de escorrentía
Ac : área de captación (m2)
Ai : Abastecimiento correspondiente al mes “i” (m3)
Teniendo como base los valores obtenidos en la determinación de la demanda mensual de agua y
oferta mensual de agua de lluvia, se procede a calcular el acumulado de cada uno de ellos, mes a
mes, encabezado por el mes de mayor precipitación u oferta de agua. Se procede a calcular la
diferencia de los valores acumulados de cada uno de los meses de la oferta y la demanda
respectivamente. El área de techo que conduzca a diferencias acumulativas negativas en alguno
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de los meses del año se descarta, porque el área supuesta, no es capaz de captar la cantidad de
agua demandada por los usuarios.
El área mínima de techo corresponde al análisis que proporciona una diferencia acumulativa
próxima cero (0) y el volumen de almacenamiento corresponde a la mayor diferencia
acumulativa.
El acumulado de la oferta y la demanda en el mes “i” podrá determinarse por:
Aai : volumen acumulado al mes “i”.
Dai : demanda acumulada al mes “i”.
Vi: volumen del tanque de almacenamiento necesario para el mes “i”.
Ai: volumen de agua que se captó en el mes “ï”.
Di: volumen de agua demandada por los usuarios para el mes “ï”.
VIII. Estudio hidráulico de agua potable
Las redes, tanque y demás elementos del sistema se diseñan de manera que aseguren los caudales
necesarios para los diferentes aparatos y mantengan las presiones requeridas. Se satisface la
demanda de acuerdo con las normas aplicables y los posibles tipos de consumo para el
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establecimiento. En el sistema de suministro de agua potable se debe utilizar la estimación de
caudales del método de Hunter modificado, acorde con la Norma Técnica Colombia NTC 1500,
como sigue:
- Caudal máximo posible: este caudal se calcula como la evaluación neta de las unidades
de consumo Hunter en el sistema.
- Caudal máximo probable: este caudal se calcula mediante la afectación al caudal
máximo posible, con un factor de simultaneidad que permite evaluar la probabilidad del
funcionamiento de los aparatos sanitarios que pueden llegar a funcionar al mismo
tiempo.
- Caudal de consumo diario: este caudal se calcula teniendo en cuenta los lineamientos
técnicos para diseño dados por la NTC 1500 (como el caudal de consumo del centro
médico en un día), con el fin de establecer la reserva necesaria para el funcionamiento del
sistema, en el evento que este no cuente con el suministro de agua por parte de la
empresa de Acueducto.
a) Cálculo del Volumen de Reserva de Agua potable.
Los servicios de hospitalización deben contar con tanques de almacenamiento con una capacidad
total que garantice como mínimo 48 horas de servicio. Por Resolución 4445 de 1996 del
Ministerio de Salud, la capacidad de almacenamiento deberá garantizar mínimo 48 horas de
servicio.
Se debe diseñar compartimentado el tanque para permitir que durante la operación de limpieza
y desinfección no se interrumpa el suministro de agua. En la medida que el proyecto lo permita,
se preferirá que los tanques de reserva de agua potable y también el de incendio se construyan
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sobre el nivel de superficie, limitando así la posibilidad de inundación de cuarto de bombeo y
requerimiento de equipos eyectores adicionales.
Se preferirá tanques de concreto, aunque también puede proponerse tanques de fibra de vidrio.
En cualquier caso el consultor deberá garantizar las condiciones de protección del área de
tanques a fin de evitar la influencia o contacto de factores contaminantes, como las medidas a
nivel arquitectónico permitiendo el acceso a dichas áreas, solamente a personal autorizado.
La población a abastecer se calcula con base en los planos arquitectónicos y la distribución de
espacios de la totalidad del complejo hospitalario. La asignación de dotación se realiza teniendo
en cuenta la Norma Técnica Colombiana 1500.
A continuación se describen las dotaciones para el cálculo de uso hospitalario:
b) Dotaciones para el cálculo de agua potable en hospitales:
600 litros por cama por día
500 litros por consultorio por día
1000 litros silla odontológica por día
3 litro silla de espera por día
El agua almacenada debe cumplir con los requisitos organolépticos, fisicoquímicos y
microbiológicos que sea apta y aceptable para el consumo humano y que cumpla con la
normatividad vigente de calidad de agua, conforme Reglamento Técnico del Sector de Agua
Potable y Saneamiento Básico – RAS 2000.
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c) Acometida de Acueducto
En la mayoría de proyectos hidráulicos, sanitarios y de red contraincendios se cuenta con una
fuente confiable de agua que cumple con los parámetros de “agua segura” establecidas en el
Decreto 475 de 1998. El tanque de agua potable será cargado por la red que disponga la empresa
de acueducto correspondiente al lugar donde se ejecute el proyecto, la cual debe garantizar estos
parámetros normativos. Dado el caso que no se cuente con la disponibilidad de acueducto, el
proyectista estudiará fuentes de captación de la zona, que de todas formas cumpla con el Decreto
mencionado.
Criterio para el cálculo: Tener en cuenta que el caudal de suministro de la red
contraincendios no hace parte para el cálculo de almacenamiento de agua potable, ya que
la reserva no presentara circulación constante o gasto en la etapa de operación del
proyecto, a menos de que ocurra un siniestro. Para la evaluación del caudal de la
acometida del acueducto, se tiene la siguiente expresión:
Los parámetros necesarios para evaluar la acometida necesaria en la edificación se toma
mediante el tiempo de llenado del tanque y el volumen calculado con las dotaciones de la
edificación.
Tiempo de llenado: Es el tiempo de llenado del almacenamiento de agua potable la NTC
1500, como el tiempo de llenado no debe ser mayor a mediodía, 12 horas de operación de
la acometida general de acueducto.
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Volumen del tanque: es el volumen que se calcula mediante la oferta necesaria de una
edificación, en el caso de hospitales se define como la oferta necesaria para satisfacer una
edificación en dos días de servicio
Para evaluar el volumen del tanque, se toma como ejemplo que el edificio debe tener una oferta
de 115,6 m3, esto a fin de hallar el caudal requerido en la acometida.
Tiempo de llenado: 12 Horas
Volumen del tanque: 115,6 m3
Para ajustar el cálculo es necesario obtener las unidades correspondientes de caudal en l/s,
mediante la división del volumen del tanque calculado con las dotaciones necesarias en la
edificación y el tiempo de llenado de la misma, de acuerdo al enunciado propuesto en la NTC
1500, anteriormente mencionado.
Q = 2,68 Lts/seg
Para obtener el cálculo de la acometida, ya conocido el caudal, es necesario obtener el diámetro
correspondiente de la tubería de llenado, cumpliendo con el parámetro de velocidad de 2 m/s en
tuberías a presión para edificaciones.
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Longitud de la tubería de n”:
Esta tubería se define como la longitud total, desde el medidor dispuesto por el acueducto de la
zona hasta el flotador propuesto en los tanques de almacenamiento de las redes hidráulicas.
Perdidas por fricción de la tubería:
Son las pérfidas a las que se somete el fluido a lo largo de la tubería
Perdidas por accesorios de la tubería:
Son las pérdidas a las que se somete en fluido por el cambio repentino de dirección a lo largo de
la tubería
Longitud total de la tubería:
Es la suma de la longitud de la tubería más las perdidas por fricción del fluido y por accesorios
en el fluido.
Presión garantizada por el acueducto:
Es la presión con la que cuenta el acueducto de la región para suministrar en el área local del
proyecto. Usualmente en Colombia se estima que no debe ser menor de 7 m.c.a, por tanto, para
efectos de cálculo se toma ese valor, en caso de no tener acceso al lugar donde se desarrollará la
obra hidráulica y se utiliza como un cálculo inmediato. Para tener mayor certeza sobre esta
presión, es necesario que el diseñador disponga de manómetros en el punto de conexión
dispuesto por el proyecto. Para facilitar el cálculo al diseñador, la presente guía exhibe a
continuación las tablas de pérdidas por fricción y locales por accesorios.
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Tabla 4. Pérdidas por fricción de tubería, según manual Pavco
1/2” 3/4” 1” 1.1/4” 1.1/2” 2” 2.1/2” 3” 4” 6”
Q RDE RDE RDE RDE RDE RDE RDE RDE RDE RDE
l/s 9 13,5 11 21 13,5 21 21 21 21 26 21 26 21 26 32,5 41 21 26 32,5 41 21 26
0,1 0,0188 0,0184 0,0050 0,0034 0,0014 0,0010
0,2 0,0679 0,0663 0,0180 0,0122 0,0049 0,0037
0,3 0,1437 0,1404 0,0380 0,0257 0,0104 0,0078 0,0025 0,0022
0,4 0,2448 0,2391 0,0648 0,0438 0,0177 0,0133 0,0043 0,0033
0,5 0,3698 0,3613 0,0979 0,0662 0,0267 0,0201 0,0064 0,0047
0,6 0,5182 0,5062 0,1371 0,0928 0,0374 0,0281 0,0090 0,0062 0,0021 0,0019
0,7 0,6892 0,6733 0,1824 0,1235 0,0497 0,0374 0,0120 0,0079 0,0027 0,0024
0,8 0,8823 0,8619 0,2335 0,1581 0,0637 0,0479 0,0154 0,0099 0,0033 0,0030
0,9 1,0972 1,0718 0,2904 0,1965 0,0792 0,0595 0,0191 0,0120 0,0041 0,0037 GH
1,0 1,3333 1,3024 0,3529 0,2388 0,0962 0,0723 0,0232 0,0143 0,0048 0,0044 0,0019 0,0017
1,1 1,5904 1,5536 0,4209 0,2849 0,1148 0,0863 0,0277 0,0168 0,0057 0,0051 0,0022 0,0020
1,2 1,8681 1,8249 0,4944 0,3346 0,1348 0,1013 0,0325 0,0195 0,0066 0,0060 0,0026 0,0023
1,3 0,5733 0,3880 0,1563 0,1175 0,0377 0,0223 0,0075 0,0068 0,0030 0,0027
1,4 0,6576 0,4451 0,1793 0,1348 0,0432 0,0254 0,0086 0,0078 0,0034 0,0031
1,5 0,7471 0,5057 0,2037 0,1531 0,0491 0,0286 0,0097 0,0088 0,0038 0,0034 0,0015 0,0013 0,0012 0,0003
1,6 0,8418 0,5698 0,2295 0,1725 0,0554 0,0320 0,0108 0,0098 0,0043 0,0039 0,0016 0,0015 0,0014 0,0004
1,7 0,9417 0,6374 0,2568 0,1930 0,0619 0,0356 0,0120 0,0109 0,0047 0,0043 0,0018 0,0017 0,0015 0,0004
1,8 1,0468 0,7085 0,2854 0,2145 0,0688 0,0393 0,0133 0,0120 0,0052 0,0047 0,0020 0,0018 0,0017 0,0005
1,9 1,1569 0,7830 0,3155 0,2371 0,0761 0,0432 0,0146 0,0132 0,0058 0,0052 0,0022 0,0020 0,0018 0,0005
2,0 1,2720 0,8610 0,3469 0,2607 0,0836 0,0515 0,0174 0,0158 0,0069 0,0062 0,0026 0,0024 0,0022 0,0006
2,2 0,4137 0,3110 0,0998 0,0605 0,0205 0,0185 0,0081 0,0073 0,0031 0,0028 0,0026 0,0007
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2,4 0,4860 0,3653 0,1172 0,0702 0,0237 0,0215 0,0094 0,0085 0,0036 0,0033 0,0030 0,0008 0,0011 0,0010 0,0009 0,0008
2,6 0,5636 0,4236 0,1359 0,0805 0,0272 0,0246 0,0107 0,0097 0,0041 0,0037 0,0034 0,0009 0,0012 0,0011 0,0010 0,0009
2,8 0,6464 0,4858 0,1559 0,0915 0,0309 0,0280 0,0122 0,0110 0,0047 0,0042 0,0039 0,0011 0,0014 0,0012 0,0012 0,0011
3,0 0,7344 0,5519 0,1771 0,1217 0,0411 0,0372 0,0162 0,0147 0,0062 0,0057 0,0052 0,0014 0,0018 0,0017 0,0015 0,0014
3,5 0,9767 0,7341 0,2355 0,1558 0,0526 0,0477 0,0208 0,0188 0,0080 0,0072 0,0067 0,0018 0,0023 0,0021 0,0020 0,0018
4,0 0,3015 0,1937 0,0655 0,0593 0,0258 0,0233 0,0099 0,0090 0,0083 0,0023 0,0029 0,0026 0,0024 0,0023
4,5 0,3749 0,2354 0,0795 0,0720 0,0314 0,0284 0,0120 0,0109 0,0101 0,0028 0,0035 0,0032 0,0030 0,0028
5,0 0,4556 0,2808 0,0949 0,0859 0,0374 0,0338 0,0144 0,0130 0,0120 0,0033 0,0042 0,0038 0,0035 0,0033
5,5 0,5435 0,3298 0,1114 0,1010 0,0440 0,0397 0,0169 0,0153 0,0141 0,0039 0,0050 0,0045 0,0041 0,0039
6,0 0,6384 0,3824 0,1292 0,1171 0,0510 0,0461 0,0196 0,0178 0,0164 0,0045 0,0057 0,0052 0,0048 0,0045 0,0009 0,0008
6,5 0,4386 0,1482 0,1343 0,0585 0,0529 0,0224 0,0204 0,0188 0,0052 0,0066 0,0060 0,0055 0,0052 0,0010 0,0009
7,0 0,4984 0,1684 0,1525 0,0664 0,0601 0,0255 0,0231 0,0213 0,0059 0,0075 0,0068 0,0063 0,0059 0,0011 0,0010
7,5 0,1898 0,1719 0,0748 0,0677 0,0287 0,0261 0,0240 0,0066 0,0084 0,0077 0,0071 0,0066 0,0013 0,0012
8,0 0,2123 0,1923 0,0837 0,0757 0,0321 0,0292 0,0269 0,0074 0,0094 0,0086 0,0079 0,0074 0,0014 0,0013
8,5 0,2360 0,2137 0,0931 0,0842 0,0357 0,0324 0,0299 0,0082 0,0105 0,0095 0,0088 0,0082 0,0016 0,0014
9,0 0,2608 0,2362 0,1029 0,0930 0,0395 0,0358 0,0330 0,0091 0,0116 0,0105 0,0097 0,0091 0,0018 0,0016
9,5 0,2867 0,2597 0,1131 0,1023 0,0434 0,0394 0,0363 0,0100 0,0128 0,0116 0,0107 0,0100 0,0019 0,0018
10,0 0,3420 0,3098 0,1349 0,1220 0,0518 0,0470 0,0433 0,0119 0,0152 0,0138 0,0127 0,0119 0,0023 0,0021
11,0 0,4018 0,3639 0,1585 0,1433 0,0608 0,0552 0,0509 0,0140 0,0179 0,0162 0,0150 0,0140 0,0027 0,0025
12,0 0,1837 0,1662 0,0706 0,0640 0,0590 0,0162 0,0207 0,0188 0,0173 0,0162 0,0032 0,0029
13,0 0,2107 0,1906 0,0809 0,0734 0,0677 0,0186 0,0238 0,0216 0,0199 0,0186 0,0036 0,0033
14,0 0,2394 0,2165 0,0919 0,0834 0,0769 0,0212 0,0270 0,0245 0,0226 0,0212 0,0041 0,0037
15,0 0,2698 0,2440 0,1036 0,0940 0,0867 0,0239 0,0304 0,0276 0,0255 0,0239 0,0046 0,0042
16,0 0,3018 0,2729 0,1159 0,1052 0,0970 0,0267 0,0340 0,0309 0,0285 0,0267 0,0052 0,0047
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17,0 0,3355 0,3034 0,1288 0,1169 0,1078 0,0297 0,0378 0,0343 0,0317 0,0297 0,0058 0,0052
18,0 0,1424 0,1292 0,1191 0,0328 0,0418 0,0379 0,0350 0,0328 0,0064 0,0058
19,0 0,1565 0,1421 0,1310 0,0361 0,0460 0,0417 0,0385 0,0361 0,0070 0,0063
20,0 0,1867 0,1694 0,1562 0,0430 0,0549 0,0497 0,0459 0,0430 0,0084 0,0076
22,0 0,2193 0,1990 0,1835 0,0505 0,0644 0,0584 0,0539 0,0505 0,0098 0,0089
24,0 0,2543 0,2308 0,2128 0,0586 0,0747 0,0678 0,0625 0,0586 0,0114 0,0103
26,0 0,0857 0,0777 0,0717 0,0672 0,0130 0,0118
28,0 0,0974 0,0883 0,0815 0,0763 0,0148 0,0134
30,0 0,1295 0,1174 0,1083 0,1015 0,0197 0,0179
35,0 0,1658 0,1503 0,1387 0,1300 0,0252 0,0229
40,0 0,0381 0,0346
50,0 0,0534 0,0484
60,0 0,0711 0,0644
70,0 0,0910 0,0825
80,0 0,1131 0,1025
90,0 0,1375 0,1246
100,0 0,1640 0,1486
110,0 0,1926 0,1746
Fuente: Catalogo de proveedores pavco/ manual Pavco
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Tabla 5. Pérdida por accesorios
ACCESORIOS PÉRDIDA MEDIA DE ENERGÍA
1. ENTRADA (de tanque de almacenamiento a tubería)
Conexión a ras de pared
Tubería entrante
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2. SALIDA (De tubería a depósito)
(Entrada al tanque de inodoro)
(Valor de k Ver
CONTRACCIÓN
BRUSCA
ENSANCHAMIENTO GRADUAL
PARA EL ÁNGULO DE :
d1/d2 k 4° 10° 15° 20° 30° 50° 60°
1,2 0,08 0,02 0,04 0,09 0,16 0,25 0,35 0,37
1,4 0,17 0,03 0,06 0,12 0,23 0,36 0,5 0,53
1,6 0,26 0,03 0,07 0,14 0,26 0,42 0,57 0,61
1,8 0,34 0,04 0,07 0,15 0,28 0,44 0,61 0,65
2 0,37 0,04 0,07 0,16 0,29 0,46 0,63 0,68
2,5 0,41 0,04 0,08 0,16 0,30 0,48 0,65 0,7
3 0,43 0,04 0,08 0,16 0,31 0,48 0,66 0,71
4 0,45 0,04 0,08 0,16 0,31 0,49 0,67 0,72
5 0,46 0,04 0,08 0,16 0,31 0,50 0,67 0,72
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Tabla 6. Valores de k para ensanchamiento y contracción brusca)
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3. AMPLIACIÓN GRADUAL
Valor de k Ver
CONTRACCIÓN
BRUSCA
ENSANCHAMIENTO GRADUAL
PARA EL ÁNGULO DE :
d1/d2 k 4° 10° 15° 20° 30° 50° 60°
1,2 0,08 0,02 0,04 0,09 0,16 0,25 0,35 0,37
1,4 0,17 0,03 0,06 0,12 0,23 0,36 0,5 0,53
1,6 0,26 0,03 0,07 0,14 0,26 0,42 0,57 0,61
1,8 0,34 0,04 0,07 0,15 0,28 0,44 0,61 0,65
2 0,37 0,04 0,07 0,16 0,29 0,46 0,63 0,68
2,5 0,41 0,04 0,08 0,16 0,30 0,48 0,65 0,7
3 0,43 0,04 0,08 0,16 0,31 0,48 0,66 0,71
4 0,45 0,04 0,08 0,16 0,31 0,49 0,67 0,72
5 0,46 0,04 0,08 0,16 0,31 0,50 0,67 0,72
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Tabla 6. Valores de k para ensanchamiento y contracción brusca
4. CONTRACCIÓN BRUSCA
5. CAMBIOS DE DIRECCIÓN (Estándar )
codo k= 0,90
6. BIFURCACIONES
tee 1.5<k<2
tee(salida lateral) k=0.90
tee(salida bilateral) k=2
tee(paso directo) k=0,15
9. VALVULAS
de compuerta(abierta) K aprox=0,25
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de cierre rápido K aprox=0,25
de check rápido K aprox=0,25
CONTRACCIÓN BRUSCA
ENSANCHAMIENTO GRADUAL PARA EL ÁNGULO
DE :
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Tabla 6. Valores de k para ensanchamiento y contracción brusca
Fuente: Diseño hidráulicos sanitarios y de gas en edificaciones. Rodríguez, Héctor (2005)
d1/d2 k 4° 10° 15° 20° 30° 50° 60°
1,2 0,08 0,02 0,04 0,09 0,16 0,25 0,35 0,37
1,4 0,17 0,03 0,06 0,12 0,23 0,36 0,5 0,53
1,6 0,26 0,03 0,07 0,14 0,26 0,42 0,57 0,61
1,8 0,34 0,04 0,07 0,15 0,28 0,44 0,61 0,65
2 0,37 0,04 0,07 0,16 0,29 0,46 0,63 0,68
2,5 0,41 0,04 0,08 0,16 0,30 0,48 0,65 0,7
3 0,43 0,04 0,08 0,16 0,31 0,48 0,66 0,71
4 0,45 0,04 0,08 0,16 0,31 0,49 0,67 0,72
5 0,46 0,04 0,08 0,16 0,31 0,50 0,67 0,72
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Para hallar la longitud total de la tubería, es necesario utilizar la siguiente formula:
DONDE:
Como ejemplo vamos a asumir que la longitud total del sistema es de 165m
Para hallar las pérdidas localizadas en el fluido, se calculan por medio de la adición de la presión
garantizada en el acueducto en m.c.a y la longitud total del sistema en metros.
Teniendo en cuenta el ejemplo que se viene siguiendo:
Con la pérdida localizada, y conociendo el Coeficiente de Hazen Williams para el PVC 150, y el
gasto requerido por el sistema, calculamos el diámetro de la acometida. Para hallar el diámetro es
necesario garantizar que la velocidad máxima de diseño en todas las tuberías a presión en una
edificación debe ser menor a 2 m/s
Diámetro:
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Donde:
Q: caudal requerido para llenar el tanque de almacenamiento en 12 h de operación
C: Coeficiente de Hazen Williams para el PVC 150
J: perdidas localizadas en el fluido
Diámetro = 0,049 mts
= 1,916 pulgadas
Diámetro de diseño = 2 pulgadas
Velocidad = 1,32 m/seg < 2.00 m/seg Ok
Luego de todo el cálculo anterior, el proyectista podrá concluir la acometida para el volumen de
almacenamiento, calculado a partir de las dotaciones es de 2”. Con este valor se garantiza el
almacenamiento en 12 horas para el llenado de tanque.
d) Cálculo de medidor general
Con el objetivo de controlar el consumo y de garantizar en todo momento operativo el uso
eficiente del recurso, se requiere la instalación de un medidor totalizador.
El medidor debe quedar instalado dentro de un nicho o en una caja dispuesta por la
reglamentación del acueducto, con las dimensiones adecuadas para su instalación y
mantenimiento. Las características hidráulicas de los medidores varían de acuerdo a las normas
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con las cuales son fabricados. La selección de un medidor apropiado depende principalmente de
las características del caudal a ser medido y no del diámetro de la tubería que éste atraviesa.
Caudal Nominal: Es el caudal en flujo uniforme expresado en metros cúbicos por hora o
litro por segundo, con pérdida de carga en el aparato de 10 m.c.a y que indica la
capacidad del medidor.
Pérdida de Carga: La variación de las pérdidas de carga de los medidores pueden ser
observados independientemente de las curvas y las tablas de pérdida de las cargas dadas,
puede calcularse cualquier punto de la curva de la pérdida de carga de un medidor
cualquiera, utilizando los respectivos caudales y empleando la siguiente fórmula,
presentada en el libro “Diseños Hidráulicos Sanitarios Y De Gas En Edificaciones”
Héctor Alfonso Rodríguez Díaz:
Pérdida de Carga:
En forma de ejemplo, se evaluará el cálculo de una acometida que tiene un caudal de 1,50 l/s ≈
90,00 l/m ≈ 5400 l/h ≈ 5,40 m3/h, y el Caudal nominal se tomará de la Tabla 7. Datos capacidad
de medidor.
Siendo:
Qd = Caudal de diseño en m3/h
Qn = Caudal Nominal en m3/h
H = 10 mca
J = Pérdida en mca
La selección del medidor se muestra a continuación:
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Tabla 7. Datos capacidad de medidor
Calibre DN
Pulg 1/2" 3/4" 1" 1- 1/4" 1 -1/2" 2"
mm 15 20 25 32 40 50
Caudal nominal Qn (m3/h) 1,5 2,5 3,5 6 10 15
Caudal máximo Q máx. (m3/h) 3,5 5 7 12 20 30
caudal de transición Q t (m3/h) 0,12 0,2 0,28 0,48 0,8 1,2
caudal mínimo Q min (m3/h) 0,03 0,05 0,07 0,12 0,2 0,3
indicación máxima m3 99999 99999 99999 99999 99999 99999
indicación mínima m3 0,0001 0,0001 1E-04 0,0001 0,0001 0,0001
Fuente: Catálogo medidores dorot
Con base en la Tabla 7. Datos capacidad de medidor, se recomendaría un medidor de diámetro
1.1/4” (DN 32 mm).
Perdida máxima en metros de catálogo de fabricante:
Gráfica 1. Curva de pérdida de carga de medidor en función del caudal de diseño
Fuente: Catalogo Aquasft
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Según la gráfica de pérdidas del medidor DN 32, la máxima pérdida que presentaría el medidor
seleccionado será de 0,02 MPa, lo que corresponde a 2,04 mca, por lo cual se confirma la
selección anterior.
El medidor seleccionado deberá cumplir con la NTC-1063 y la ISO-4064.
e) Cálculo de la demanda conforme al método Hunter modificado para Colombia
Para la determinación de las dimensiones de las tuberías de suministro de agua potable, se puede
emplear el Método de Hunter Modificado para Colombia (Castro, Garzón y Ortiz, 2006), el cual
es un método relativamente económico desde el punto de vista de estimación de los caudales o
gastos de los aparatos.
Este método opera con gastos promedios para los diferentes aparatos sanitarios usados en la
actualidad con las mismas unidades de abasto (UA) propuestas por Hunter.
A continuación se relacionan las Unidades de Abasto requeridas por los aparatos sanitarios:
Tabla 8. Unidades de abasto
Aparato
Unidades de Hunter
Agua fría Agua Caliente
Sanitario de push 10
Sanitario de tanque 5
Orinal de push 10
Lavamanos/Poceta de aseo/ Lavaplatos 4
Vertedero 3 1
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Grifo 4
Ducha 2 1
Lavadora 5
Puntos de Odontología 4
Lavapatos 10
Fuente: el autor. Diseño Ese Hospital Manuela Pabuena
Teniendo en cuenta los valores consignados en la tabla anterior, se procede a determinar las
unidades de abasto para cada uno de los aparatos en las diferentes áreas de un hospital.
En la Tabla 9. Unidades de abasto para agua potable Hospitales se presenta el resumen de la
sumatoria de aparatos sanitarios existentes en una institución de uso hospitalario y las unidades
de abasto requeridas para su abastecimiento, de acuerdo con los planos arquitectónicos
suministrados.
Tabla 9. Unidades de abasto para agua potable Hospitales
Aparato
Unidad
Hunter
Sanitario de push 10
Sanitario de tanque 5
Orinal de push 10
Lavamanos 4
Lavaplatos 4
Vertederos 3
Grifo 4
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Ducha 2
Pocetas de aseo 4
Puntos Odontología 4
Lavapatos 10
Fuente: el autor. Diseño Ese Hospital Manuela Pabuena
La Gráfica 2. Curva de caudal máximo probable método de Hunter para Colombia muestra dos
curvas de Unidades de Hunter vs. Caudal, para instalaciones donde se tienen hasta diez mil
(10.000) unidades de Hunter; las curvas presentan los valores para instalaciones donde
prevalecen las válvulas de fluxómetro y donde prevalecen los aparatos de tanque, en el caso de la
mayoría de hospitales modernos, las válvulas de los aparatos serán antivandálicas tipo push, por
lo que se han seleccionado las unidades de fluxómetro.
Gráfica 2. Curva de caudal máximo probable método de Hunter para Colombia
Fuente: Adaptación del método de hunter para las condiciones locales en Colombia
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La Gráfica 2. Curva de caudal máximo probable método de Hunter para Colombia, permite
establecer el caudal correspondiente a las unidades de una institución hospitalaria, esta gráfica es
generada a través de la tabulación de la Tabla 10. Caudal Máximo probable – Método de Hunter
modificado para Colombia.
Tabla 10. Caudal Máximo probable – Método de Hunter modificado para Colombia
Unidades
Caudal (L/S)
Unidades
Caudal (L/S) Unidades
Caudal (L/S)
Fluxómetro Tanque Fluxómetro Tanque Fluxómetro Tanque
1 0,63 0,13 66 1,91 0,68 775 5,97 3,16
2 0,67 0,14 69 1,93 0,70 811 6,17 3,27
3 0,71 0,15 73 1,96 0,72 850 6,37 3,39
4 0,75 0,16 76 1,98 0,74 931 6,80 3,66
5 0,78 0,17 82 2,02 0,78 1009 7,20 3,89
6 0,82 0,18 88 2,05 0,82 1091 7,61 4,13
7 0,86 0,19 95 2,09 0,86 1173 8,02 4,38
8 0,89 0,20 102 2,13 0,89 1254 8,41 4,61
9 0,92 0,21 108 2,17 0,92 1335 8,80 4,85
10 0,96 0,22 116 2,21 0,96 1418 9,19 5,08
11 0,99 0,23 124 2,25 1,00 1500 9,57 5,31
12 1,02 0,24 132 2,30 1,04 1583 9,94 5,55
13 1,05 0,25 140 2,35 1,07 1668 10,32 5,78
14 1,08 0,26 148 2,39 1,11 1755 10,69 6,02
Página 93 de 200
15 1,11 0,27 158 2,45 1,15 1845 11,08 6,27
16 1,14 0,28 168 2,52 1,18 1926 11,41 6,49
18 1,19 0,30 176 2,57 1,21 2018 11,78 6,74
20 1,24 0,32 186 2,63 1,25 2110 12,14 6,99
21 1,27 0,33 195 2,69 1,28 2204 12,50 7,24
23 1,32 0,34 205 2,75 1,31 2298 12,86 7,49
25 1,36 0,36 214 2,80 1,34 2388 13,18 7,74
26 1,38 0,37 223 2,86 1,37 2480 13,51 7,98
28 1,42 0,39 234 2,92 1,40 2575 13,83 8,24
30 1,46 0,41 245 2,98 1,44 2670 14,15 8,49
31 1,48 0,41 270 3,13 1,51 2765 14,45 8,74
33 1,52 0,43 295 3,28 1,59 2862 14,76 9,00
35 1,55 0,45 329 3,48 1,69 2960 15,12 9,26
37 1,58 0,46 365 3,69 1,80 3060 15,49 9,53
39 1,62 0,48 396 3,87 1,90 3150 15,82 9,76
42 1,66 0,50 430 4,06 2,01 3620 17,61 11,01
44 1,69 0,52 460 4,23 2,11 4070 19,38 12,18
46 1,71 0,54 490 4,40 2,21 4480 21,04 13,24
48 1,74 0,55 521 4,58 2,32 5380 24,69 15,53
50 1,76 0,57 559 4,79 2,45 6280 28,13 17,78
52 1,78 0,58 596 5,00 2,58 7280 31,65 20,28
54 1,80 0,60 631 5,19 2,70 8300 35,21 22,93
57 1,83 0,62 666 5,38 2,82 9000 37,81 24,89
Página 94 de 200
60 1,86 0,64 700 5,57 2,93 10000 41,52 28,01
63 1,88 0,66 739 5,78 3,05
Fuente: el autor. Diseño Ese Hospital Manuela Pabuena
En la Tabla 10. Caudal Máximo probable – Método de Hunter modificado para Colombia se
pueden observar los caudales correspondientes a las unidades de Hunter, contemplando el
método unidades de Hunter para Colombia
f) Cálculo de la demanda conforme a la NTC 1500
Calculo de las unidades de Hunter
Para proyectos institucionales hospitalarios, se puede utilizar el método ajustado de
probabilidades de Roy B. Hunter, presentado en E.U.A en 1932, mediante el coeficiente de
simultaneidad K. Para el presente estudio se evalúa el caudal de acuerdo a la gráfica de la norma
NTC 1500 (segunda actualización) Figura 3.curva de demanda grafica de HUNTER página 40.
La distribución de la redes debe hacerse buscando la ruta más directa y con el número menor de
accesorios posibles entre la fuente y los aparatos. Igualmente, debe procurarse que el ramal sea
localizado de forma que pase por el centro de gravedad del grupo de aparatos a servir, lo cual
produce recorridos y diámetros menores.
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Tabla 11. Unidades abasto conforme a la NTC 1500
Aparato Unidad hunter
Sanitario de tanque 5
Sanitario de push 10
Lavamanos 4
Lavaplatos 4
Vertedero 3
Ducha 2
Sillas odontológicas 4
Grifos 4
lavapatos 5
Fuente: el autor. Diseño Ese Hospital Manuela Pabuena
Gráfica 3. Representación gráfica del caudal - Curva de demanda-grafica de hunter
Fuente: NTC 1500 Código Colombiano De Fontanería
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g) Redes de Distribución
El cálculo debe iniciar en la red de suministro a presión desde el cuarto de máquinas (que puede
estar subterráneo o a nivel de piso) dentro del cual se encuentra el equipo de presión hasta la
altura total de la edificación, donde se encuentren aparatos sanitarios, localizando el servicio más
alejado (aparato crítico) y garantizando una presión de 35 PSI (25 mca). Esta presión en el
aparato crítico se toma con base en la verificación de diferente opciones en el mercado y para una
válvula de push ahorradora, cumpliendo así con el Decreto 3102 de 1997 de instalar aparatos de
bajo consumo. La Gráfica 4. Diagrama de consumo sanitarios de push, presenta un diagrama del
consumo de válvulas de push y el caudal vs el requerimiento de presión residual.
Gráfica 4. Diagrama de consumo sanitarios de push
Fuente: Catálogo de proveedor Corona
La ruta crítica se define como el recorrido desde el punto de descarga de la bomba hasta el punto
de demanda más desfavorable, calculando el diámetro recomendable para los diferentes tramos,
mediante la teoría de probabilidades del Método de Hunter para Colombia o el recomendado por
la NTC 1500.
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Para el diseño se deben tener consideraciones como:
Las tuberías no deben ubicarse sobre los ejes de la estructura, no deben atravesar
vigas ni columnas, para lo cual se utilizarán ductos y muros. La distribución en
cada piso se hace a través de anillos descolgados bajo placa superior del piso
correspondiente.
Las entregas en red de suministro se realizan a 90°
En unidades hospitalarias, es recomendable ubicar registros en la entrada de cada
unidad sanitaria a 1,80 metros de placa de piso, en muro, en un sitio de fácil
acceso e inspección.
Durante el recorrido de la ruta crítica se deben ir incorporando las unidades de los demás tramos
de tubería que están prestando servicio. En este proceso se cuentan los diferentes tipos de
aparatos, para cada uno de los cuales se asignan las unidades correspondientes. Para definir el
diámetro de la tubería se debe obtener el caudal. Además se debe tener en cuenta la longitud de
tubería de cada tramo, con el fin de multiplicarlas por el valor de las pérdidas unitarias y así, al
obtener las pérdidas de cada tramo, y mediante la aplicación de la ecuación de energía mecánica,
se obtiene la presión requerida en el punto final.
Para los demás grupos de baños, no será necesario calcular presiones, pero sí diámetros de las
tuberías. Este procedimiento se realiza directamente en los planos arquitectónicos: se cuentan las
unidades que transporta la tubería, con las cuales se obtiene el caudal y posteriormente se
adquiere el diámetro, teniendo en cuenta el rango de velocidades. Para los cálculos hidráulicos se
pueden utilizar las ecuaciones de Hazen-Williams y Darcy-Weisbach.
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h) Análisis de la ruta critica
Para el análisis de la ruta crítica para agua fría, se tienen en cuenta los requerimientos de la CDT
para abastecer al aparato crítico, es decir el que presenta mayor requerimiento de presión residual
y que se encuentra más alejado del equipo de presión.
i) Parámetros para el análisis de la ruta crítica para agua fría
Pérdida Unitaria: Pérdida por fricción de cada tramo en metros por cada metro recorrido
Pérdida Total: Pérdida generada por fricción del tramo completo
Presión Extremo: Presión requerida en cada tramo. Considera la presión residual del aparato
crítico (25 mca) y las pérdidas generadas por la red.
Tipo de Tubería: Material de la tubería a instalar
Coeficiente Rugosidad: Coeficiente de rugosidad según material
dH: Diferencia de altura de cada tramo de tubería. El valor total corresponde a la máxima altura
del aparato crítico.
Resultados que se deben obtener de ruta crítica para agua fría:
Presión en punto crítico
Altura estática en punto crítico
Pérdidas en la descarga
Presión necesaria en la descarga.
Con base en estos resultados se calcula el equipo de presión.
j) Principio teórico del Sistema de abastecimiento de agua potable
Cálculo de los equipos de presión de agua potable: Para el cálculo de presiones en los
extremos se utiliza la ecuación de "Energía Mecánica", que representa la energía por unidad de
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peso del fluido, son energías extraídas por turbinas o agregadas por las bombas, por cada unidad
de peso que pasa a través del volumen de control.
Donde:
Z1 = Altura en el punto inicial
P1 = Presión en el punto inicial
V1 = Velocidad en el punto inicial
Z2 = Altura en el punto final
P2 = Presión en el punto final
V2 = Velocidad en el punto final
& = Peso Específico del agua.
hf1-2 = J*L1-2
L1-2 = Longitud de Tubería + Longitud Equivalente por Accesorio.
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k) Cálculo del Equipo de presión agua potable:
Para el cálculo de la ruta crítica es necesario tener en cuenta las unidades de la red, que según lo
propuesto en este informe, puede calcularse por el método de unidades de Hunter para Colombia,
o por medio de lo propuesto en la NTC 1500.
Para poner como ejemplo, se asume un caudal de diseño de 11,83 lts/seg, a lo largo de toda una
ruta crítica.
Q= 11,83 Lts/seg
Cabeza Dinámica Total: es la sumatoria de energías en el sistema más las pérdidas
localizadas en la misma. Para este cálculo se deben tener en cuenta:
1- Presión en punto crítico: Para la presión en el aparato crítico se asume 30,00 m.c.a
Presión en punto crítico : 30,00 m.c.a.
2- Altura estática en punto crítico: Es la altura que se cuenta desde la descarga del equipo de
bombeo hasta el aparto más lejano de la ruta crítica. Se toma como ejemplo una altura
de 10 mts.
Altura estática en punto crítico : 10,00 m.c.a.
3- Pérdidas en la descarga: es la pérdida localizada en el cuarto de bombeo de la
edificación.
Pérdidas en la descarga : 3,19 m.c.a.
4- Presión Necesaria en la Descarga: es la suma de la presión en el punto crítico más la
altura estática en el punto crítico más la sumatorias de pérdidas en el sistema, hasta llegar
al cuarto de bombeo de la edificación.
Presión Necesaria en la Descarga : 43,19 m.c.a.
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5- Altura estática en la succión: es la altura desde la válvula de pie del tanque de
almacenamiento hasta el aditamento de la conexión del equipo de bombeo.
Altura estática en la succión : 0,50 m.c.a.
6- Pérdidas en la succión: Es la suma de la tubería más la longitud equivalente, desde la
válvula de pie del tanque de almacenamiento hasta el aditamento de la conexión del
equipo de bombeo.
Se presenta el siguiente ejemplo, para efectos de cálculo de un equipo de bombeo en una
edificación de uso hospitalario:
Longitud tubería = 3,00
Longitud equivalente = 30,50
Longitud Total = 33,50
Js = 0,38 m/m
Diámetro = 4 Pulgadas
Q (caudal max) 100% = 11,83 Lts/Seg
C (coeficiente rugosidad) = 150
Diámetro: (Ecuación de Hazen-Williams)
Velocidad Máxima = 1,44 m/seg <2.00m/s OK
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Perdidas de la succión = Lt*J = 1,26 m.c.a.
Cabeza Dinámica Total = 44,95 m.c.a.
C.D.T. de diseño = 45,00 m.c.a.
Teniendo en cuenta los cálculos anteriormente mencionados, se puede estimar el equipo
necesario para satisfacer la demanda de aparatos sanitarios propuestos. -
Determinación de las características de equipos de agua potable: Con los resultados
anteriores se calculan las bombas, como se evidencia a continuación.
BOMBA No. 1
Caudal = 11,83 lts/seg
Cabeza Dinámica Total C.D.T. = 45,0 m.c.a.
Eficiencia: se define como la capacidad para realizar o cumplir adecuadamente la función del
equipo de bombeo en etapa de operación.
La fórmula de potencia es calculada mediante la siguiente expresión:
Donde:
Peso específico del agua
Peso específico del agua
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De acuerdo a los datos antes propuestos se obtiene:
Potencia = &*Q*H/76n n= 60% = 11,67 H.P.
Potencia de Diseño = 12,00 H.P.
Para el cálculo es necesario verificar con algún proveedor la disponibilidad de equipos, a fin de
establecer las características comerciales de los equipos
Potencia Comercial = 12,00 H.P.
Diámetro de succión = 4 pulg.
Velocidad en la succión = 1,44 m/seg < 2.00 m/s
Fraccionamiento que se toma para evaluar los equipos es de 100%
BOMBA No. 2
BOMBA No. 1
Caudal = 11,83 lts/seg
Cabeza Dinámica Total C.D.T. = 45,0 m.c.a.
Eficiencia: se define como la capacidad para realizar o cumplir adecuadamente la función del
equipo de bombeo en etapa de operación.
La fórmula de potencia es calculada mediante la siguiente expresión:
Donde:
Peso específico del agua
Peso específico del agua
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De acuerdo a los datos antes propuestos se obtiene:
Potencia = &*Q*H/76n n= 60% = 11,67 H.P.
Potencia de Diseño = 12,00 H.P.
Para el cálculo es necesario verificar con algún proveedor la disponibilidad de equipos, a fin de
establecer las características comerciales de los equipos
Potencia Comercial = 12,00 H.P.
Diámetro de succión = 4 pulg.
Velocidad en la succión = 1,44 m/seg < 2.00 m/s
Fraccionamiento que se toma para evaluar los equipos es de 100%
NOTA: Para el cálculo de equipos se tiene el funcionamiento del sistema al 100%, por tanto en el
cálculo anterior se observa que una bomba funciona para el 100% de demanda de la edificación,
esto quiere decir que cuando falle la bomba principal, la edificación tendrá otra bomba alterna
que satisfaga la demanda total de la misma.
l) Método para el fraccionamiento de bombas
Depende del caudal de bombeo y de sus variaciones, además, de la necesidad de contar con
equipos de reserva para atender emergencias. En situaciones donde se requiera sólo un equipo de
bombeo, es recomendable instalar uno idéntico de reserva, estableciendo un coeficiente de
seguridad del 200%; pero sí el tamaño de los equipos resulta muy grande, es recomendable
incrementar el número de estos. En tales casos puede admitirse hasta 150% como coeficiente de
seguridad de los equipos.
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El fundamento necesario para fraccionar bombas debe cumplir con la necesidad de satisfacer el
consumo de una edificación de este tipo:
En esta guía se menciona como un coeficiente de seguridad del 200%, teniendo en cuenta la
situación anterior este cálculo asume dos (2) bombas, cada una para el 100% del caudal total.
m) Cálculo Del Tanque Hidroacumulador
Para el cálculo del tanque hidroacumulador es necesario contar con los datos de potencia de
equipo suministrado en el cálculo de bombas, junto con el caudal total dado por el análisis de la
demanda de la edificación, mediante los caudales que le corresponden en unidades de Hunter.
Además, se debe contar con el valor de la cabeza dinámica total CDT.
Tiempo de Regulación: Es el tiempo que tarda en consumirse el volumen del tanque
hidroacumulador para una determinada demanda de agua que requiera el sistema.
Generalmente se utiliza 2 minutos.
T = 2 minutos =120Seg
m) Cálculos del tanque hidroacumulador: Se toma como ejemplo un caudal total de
11,83 lts/seg. Es necesario conocer el caudal medio para estimar la cantidad de
volumen a acumular en el tanque.
Qm = Qt * 0,1 = 1,18 Lts/Seg
Vr = Qm* T/4 = 35
Pa= Corresponde a la cabeza dinámica total en psi
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Pb= Corresponde al rango final de presión que corresponde a 20 psi por encima
del rango inicial.
Vt = Vr*((Pb+14.7)/ (Pb-Pa)) = 314 Lts
V(t)Volumen del tanque necesario = 83 Gls
Donde:
Qt = Caudal Total de Bombeo en Lts/Seg
Qm = Caudal de Diseño del Tanque en Lts/Seg
Pa = Rango Inicial de Presión en P.S.I.
Pb = Rango Final de Presión en P.S.I.
T = Tiempo de Regulación en Seg
Vr = Volumen de Regulación o Bolsa
Vt = Volumen del Tanque
Pérdida Total: Pérdida generada por fricción del tramo completo
Presión Extremo: Presión requerida en cada tramo. Considera la presión residual del aparato
crítico (30 mca) y las pérdidas generadas por la red.
Tipo de Tubería: Material de la tubería a instalar
Coeficiente Rugosidad: Coeficiente de rugosidad según material
dH: Diferencia de altura de cada tramo de tubería. El valor total corresponde a la máxima altura
del aparato crítico.
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Tabla 12. Ruta crítica del sistema agua potable - ejemplo
LONGITUD (METROS) PERIDIDA PERIDIDA PRESION
TRAMO UNIDADES GASTO DIAMETRO VELOCIDAD UNITARIA TOTAL EXTREMO DH
LTS/SEG PULGADAS M/SEG
TUBERIA
ACCESORI
O TOTAL KM/M METROS FINAL (M)
Según el
trazado
inicial
de la
tubería
Es el
cálculo de
unidades
acumuladas
necesarias
para
satisfacer
los aparatos
del
proyecto
Caudal
calculado
a partir de
la
unidades
de todo el
sistema
Es el
diámetro que
cumple con
la velocidad
máxima
recomendada
de 2 m/s de
acuerdo a la
norma NTC
1500
Es el cálculo
por
continuidad
de la
velocidad
Longitud
del tramo
de
tubería
Pérdidas de
carga por
accesorio
Suma de
la tubería
incluidas
las
pérdidas
Pérdida
por
fricción de
cada tramo
en metros
por cada
metro
recorrido
Pérdida
generada
por
fricción
del tramo
completo
Presión
requerida
en cada
tramo.
Considera
la presión
residual
del aparato
crítico (30
mca) y las
pérdidas
generadas
por la red.
Diferencia de
altura de
cada tramo
de tubería. El
valor total
corresponde
a la máxima
altura del
aparato
crítico.
30,00
1-2 10 0,50 1 1/4 0,44 1,60 1,79 3,39 6,15 0,02 29,62 0
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2-3 14 0,66 1 1/4 0,58 0,47 0,35 0,82 10,28 0,01 30,03 0
3-4 18 0,82 1 1/4 0,72 2,40 1,25 3,65 15,36 0,06 30,09 1
4-5 54 1,89 1 1/2 1,26 5,18 3,40 8,58 37,43 0,32 30,41 0
5-6 152 3,49 2 1/2 1,02 6,78 1,20 7,98 15,54 0,12 30,53 0
6-7 166 3,67 2 1/2 1,07 0,54 4,05 4,59 17,06 0,08 30,61 0
7-8 180 3,85 2 1/2 1,12 3,64 0,40 4,04 18,64 0,08 30,68 0
8-9 222 4,38 2 1/2 1,28 0,81 0,69 1,50 23,66 0,04 30,72 0
9-10 234 4,52 2 1/2 1,32 2,46 0,53 2,99 25,08 0,07 30,79 0
10-11 252 4,76 2 1/2 1,39 0,75 0,53 1,28 27,60 0,04 30,83 0
11-12 260 4,87 2 1/2 1,42 1,33 1,02 2,35 28,79 0,07 30,90 0
12-13 268 4,97 2 1/2 1,45 2,10 1,18 3,28 29,89 0,10 31,00 2
13-14 286 5,20 2 1/2 1,52 2,60 0,75 3,35 32,50 0,11 31,10 2
14-15 290 5,25 2 1/2 1,53 0,12 1,56 1,68 33,08 0,06 31,16 0
15-16 298 5,35 2 1/2 1,56 1,23 1,00 2,23 34,26 0,08 31,24 0
16-17 316 5,56 2 1/2 1,62 1,59 1,00 2,59 36,79 0,10 31,33 0
17-18 324 5,66 2 1/2 1,83 1,67 1,00 2,67 49,16 0,13 31,46 0
18-19 328 5,70 2 1/2 1,85 2,68 2,00 4,68 49,80 0,23 31,70 0
19-20 346 5,91 3 1,24 2,13 1,30 3,43 18,52 0,06 31,76 3
20-21 364 6,11 3 1,28 3,19 1,30 4,49 19,70 0,09 31,85 0
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21-22 372 6,21 3 1,30 2,09 1,30 3,39 20,30 0,07 31,92 0
22-23 410 6,67 4 0,81 11,00 4,60 15,60 6,15 0,10 36,01 2
23-24 488 8,82 4 1,07 12,13 4,60 16,73 10,32 0,17 36,19 0
24-25 536 9,27 4 1,13 21,94 1,30 23,24 11,31 0,26 36,45 0
25-26 606 9,89 4 1,20 4,32 1,30 5,62 12,75 0,07 36,52 0
26-27 684 10,54 4 1,28 3,06 1,30 4,36 14,36 0,06 36,58 0
27-28 771 11,23 4 1,37 8,89 1,30 10,19 16,14 0,16 36,75 0
28-EB 850 11,83 4 1,44 23,43 1,30 24,73 17,75 0,44 43,19 0
Fuente: el autor. Ese Hospital Manuela Pabuena
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El cálculo corresponde al insumo para coordinar la adquisición del equipo con el proveedor
seleccionado, a continuación se verificará con la curva característica de una bomba comercial. El
proveedor deberá garantizar que se mantengan condiciones de caudal mínimo y cabeza dinámica,
además de verificar el espacio y la distribución de los equipos en el cuarto de máquinas
Gráfica 5. Curva Característica de la bomba
Fuente: http://www.barnes.com.co/index.phpoption=com
Es necesario verificar con un proveedor la característica del equipo mediante la curva
característica del equipo. Del ejemplo propuesto se puede obtener 11,83 l/s y una cabeza
dinámica total de 45 m.c.a. Para tener certeza de la bomba que se debe escoger es necesario
evaluar estos valores frente a una curva característica la cual debe cumplir con los requerimientos
de caudal y presión para el sistema, este ejemplo arrojó resultados con los que seleccionar una
bomba de 10 hp, teniendo en cuenta que es comercialmente viable adquirir el equipo de bombeo.
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n) Información del cálculo de equipos de bombeo
La información que se debe entregar al cliente, en resumen, para la compra de equipos y consulta
con un proveedor es la siguiente:
Número de bombas
Caudal por bombas
Potencia por bomba
Fraccionamiento de bombas
Diámetro de la succión del equipo de bombeo
Diámetro de la descarga del equipo de bombeo
Volumen del tanque hidroacumulador
Los cálculos propuestos deben arrojar las condiciones técnicas del funcionamiento del equipo. Es
recomendable que este cuente con variador de velocidad para reducir o eliminar el efecto de
golpe de ariete sobre la red.
o) Características Equipo de presión de agua potable:
Sistema con variador de velocidad:
Es necesario que componga de 2 motobombas cada una para el 100% del caudal total, trabajando
en paralelo y secuenciadas por un panel de control electrónico (con controlador PID), que
operando sobre un variador de velocidad, corresponda a la solución adecuada para abastecer
agua a presión constante en la red hidráulica.
Modo operativo del sistema:
La presión en la descarga es detectada por el transductor y si está por debajo del nivel de la
presión definida en el sistema, el control electrónico PID incrementa las RPM de la bomba hasta
que la presión en la descarga restablezca al valor definido. Si con éste mecanismo la presión en
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la descarga no se alcanza a restablecer, las dos (2) bombas del sistema entran a operar
secuencialmente, hasta lograr que la presión recupere su valor preestablecido.
El sistema cuenta adicionalmente con un tanque hidroacumulador precargado, que posibilita
apagar completamente el equipo cuando en la red se establecen períodos de demanda cero o
demasiado pequeñas. Esto permite satisfacer los caudales de goteo que se presenten,
contribuyendo de ésta manera a mantener al mínimo los ciclos operativos del sistema
El variador de velocidad, dirigido y controlado por el control electrónico PID, modula la fracción
de la carga del caudal de diseño que ofrece la motobomba 1, a través de la señal del transductor
de presión, logrando que la respuesta de la bomba sea correspondiente a la necesidad particular
de agua en un momento determinado. Esta razón conlleva a un ahorro significativo de energía,
sumada al ahorro derivado de una notable disminución de los ciclos de arranque y parada de las
motobombas.
El equipo de presión para el sistema de agua potable puede ser de fabricación nacional o puede
ser importada. Es posible adquirirse un equipo pre-ensamblado, el cual, cualquier opción
seleccionada del mercado, deberá cumplir con los requerimientos hidráulicos presentados en la
memoria de cálculos.
El equipo de suministro se localizará en un cuarto de bombas proyectado en planos
arquitectónicos. Este equipo debe destinarse para el uso exclusivo del sistema de agua potable.
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El equipo, estará conformado, según el ejemplo anterior, por dos bombas centrífugas, cada una
con capacidad del 100%, las cuales serán operadas mediante alternación automática. Contarán
con control de encendido y apagado mediante variador de velocidad, eliminando el efecto de
golpe de ariete sobre la red.
Motobombas:
Las bombas para el equipo de presión pueden ser centrífugas de eje horizontal. Los equipos
deberán cumplir como mínimo las siguientes especificaciones:
- Los motores serán eléctricos del tipo jaula de ardilla a prueba de humedad
- Pintura exterior especial para protegerlo contra la corrosión
- Tensión 220/440 V 3F
- Capacidad de reducción de tensión hasta en un 15% de la tensión nominal
- Capacidad hasta de un 5% en las oscilaciones de tensión, sin disminución de su potencia
nominal
- Capacidad admisible de sobrecarga de 1,5 veces la corriente nominal durante 60 segundos.
- Variaciones del par de arranque: - 15% y + 25% par de arranque garantizado.
- Disminución máxima del número nominal de revoluciones: 20% con carga nominal
Las bombas y el motor deben ir montadas sobre una base rígida antivibratoria, tendrán un
acoplamiento flexible y estarán balanceadas dinámicamente. Los pernos de anclaje se ajustarán
uniformemente, para evitar que las patas y la carcasa queden sometidas a esfuerzos internos de
flexión.
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Conexión Eléctrica:
Las motobombas se deben alimentar tanto del sistema normal como del sistema de emergencia;
se deben conectar ambos sistemas el total de la carga instalada y para efectos de cálculo de
protecciones y controles, se tomará el 100% de la carga que está en posibilidad de funcionar.
Simultáneamente la acometida al tablero de control del equipo de bombeo se debe calcular de
acuerdo con la normatividad vigente y se sujetará a tamaño de conductores y tubería Conduit. El
tablero de control para el equipo de bombeo constará de las siguientes partes:
i.) De un armario metálico en lámina calibre 16 sometida al proceso de bonderización y
fosfatado para evitar la corrosión y lograr la máxima adherencia de la pintura, el
acabado final será en esmalte horneado. Debe tener borneras para la acometida de
fuerza, las cuales deberán garantizar el paso máximo de corriente consumido por los
motores. Poseerá puerta, chapa con llave y suficiente espacio para alojar los elementos
de control, señalización y operación.
ii.) Un interruptor automático termomagnético totalizador y un interruptor automático
termomagnético independiente para cada motor para protección y desconexión general
de los equipos. El tamaño y capacidad se calcularán con base en la normatividad
correspondiente.
iii.) Sistema de señalización y control: Para el control de cada motor se deben tener los
siguientes elementos:
- Un pulsador para arranque y parada de los motores
- Una lámpara de señalización para funcionamiento normal
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- Una lámpara de señalización para indicación de disparo del relé térmico.
- Pulsador para reposición del relé térmico
- Un switch para seleccionar la operación manual o automática de los equipos, para
garantizar el desgaste parejo de los equipos.
Las convenciones a usar para lámparas y pulsadores serán:
Rojo: Peligro inminente
Amarillo: Precaución, atención
Azul: Información especial
Se pueden usar pulsadores dobles de mando con indicador luminoso incluido o pulsadores
independientes del tipo botón.
Los pulsadores deben reunir las siguientes características:
Capacidad de corriente a 220 voltios: 7 Amps.
Capacidad de corriente a 125 voltios: 7 Amps.
Capacidad de corriente a 380 voltios: 6 Amps.
Tanque hidroacumulador:
Corresponde a un tanque metálico capaz de soportar las presiones de la red de agua potable. Este
elemento se debe suministrar para que las bombas controladas mediante el variador de velocidad
puedan apagarse en los casos de bajos consumos. A su vez, éstas puedan alternar las bombas
entre una operación y otra. El hidroacumulador debe cumplir por lo menos con las siguientes
características, según el ejemplo propuesto:
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- Volumen del tanque: Este debe ser calculado por el ingeniero proyectista
- Volumen del tanque: 314 Litros
- La presión de prueba debe ser de 150 PSI
- Manómetro para medición hasta 200 PSI
- Boquilla para la inyección de aire.
Tablero de Control - Variador de velocidad:
Corresponde al tablero de control a suministrar para la operación de los conjuntos bomba-motor.
Los equipos de presión constante con variador de velocidad están diseñados para suministrar una
presión constante ante un caudal variable, incorporando además ventajas como un importante
ahorro energético y la eliminación del golpe de ariete en las tuberías. Para el arranque del sistema
es necesario programar la presión de trabajo que se desea en la instalación. Cuando la presión de
trabajo desciende ligeramente a causa de un consumo de agua, la bomba entra en funcionamiento
automáticamente, manteniendo la presión constante en la red hidráulica. A medida que aumenta
la demanda de agua el variador va aumentando la velocidad de la bomba hasta alcanzar su
velocidad máxima. Cuando se alcanza el valor de presión de trabajo, el equipo disminuye la
velocidad de la bomba automáticamente hasta la velocidad mínima de trabajo. En caso consumo
nulo, el equipo se apagará automáticamente.
Para garantizar idéntico gasto de las dos motobombas, el variador de velocidad incluye la función
de alternación (Auto-Rotación), mediante la cual se cambia el orden de marcha y paro de todas
las motobombas, incluida la motobomba accionada a través del variador de velocidad.
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p) Criterio de selección de Plantas de tratamiento de agua potable
El criterio para comprar o escoger la planta de tratamiento de agua potable se obtiene mediante
el análisis de demanda que requiere la edificación. El valor de caudal se evalúa mediante la
demanda de agua obtenida de la edificación en forma de caudal. El diseñador hidráulico del
proyecto debe contar con los siguientes datos para la selección de planta de tratamiento adecuada
(la selección de la plata de tratamiento se ubica siempre y cuando los ensayos del agua de la zona
no cumplan con el parámetro de agua segura). El caudal de diseño de esta estructura debe estar
calculado por el caudal máximo horario, con este caudal se garantiza el correcto funcionamiento
de la planta de tratamiento que se desee implementar.
En el siguiente apartado se define cómo obtener datos para entregar y hacer requerimiento de
plantas de tratamiento de agua potable cuando no se cuente con el criterio de agua segura por
parte del acueducto municipal.
Caudal de diseño: Este es calculado como el caudal máximo horario del sistema a tratar,
en el caso que sea la totalidad de la edificación se debe garantizar el caudal de la dotación
12 horas de operación (llenado del tanque de almacenamiento).
Capacidad de proceso: Es la capacidad con la que cuenta el sistema de tratamiento
Acometidas hidráulicas: están son calculadas conforme a la acometida del acueducto o
al origen del agua que se desee tratar.
Horas de operación día: 12 horas(Es el tiempo de llenado del almacenamiento de agua
potable la NTC 1500, como el tiempo de llenado no debe ser mayor a mediodía,12 horas
de operación de la acometida general de acueducto.
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Presión de trabajo: No debe ser menor a 20 psi
Presión máxima soportada:35 psi
Voltaje de entrada: 110 - 220 v - 60 hz
Consumo eléctrico: 1.5 kw/hora
Turbiedad de entrada: 20 ntu (máximo)
Dureza de entrada: 60 mg/l caco3(máximo), si no se cumple con este factor es
necesario dimensionar estructuras de cribado antes del la entrada al proceso de
tratamiento
Peso neto: es necesario saber el peso de la estructura de tratamiento para el ingeniero
calculista estructura dimensione las obras para soportarla, este datos lo suministra ell
proveedor de los equipos
Medidas: de acuerdo a la disponibilidad de la obra se recomienda en el momento de
proyectar un a plata de tratamiento para edificaciones contar con al menos 8 m2
IX. Estudio hidráulico agua caliente
El suministro de agua caliente se debe hacer a través de un sistema de calentamiento central
conformado por un calderín y un tanque acumulador de agua caliente.
Cuenta con red de retorno de AC, que reconduce el agua no utilizada hasta el acumulador y
minimiza tanto el tiempo de disponibilidad de agua caliente, como la pérdida de temperatura del
agua acumulada en la red en momentos de consumo nulo.
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Tabla 13. Ruta crítica sistema de agua caliente ejemplo
LONGITUD (METROS) PERIDIDA PERIDIDA PRESION
TRAMO UNIDADES GASTO DIAMETRO VELOCIDAD UNITARIA TOTAL EXTREMO
LTS/SEG PULGADAS M/SEG TUBERIA ACCESORIO TOTAL KM/M METROS FINAL (M)
20,00
1-2 1 0,13 1/2 0,50 12,65 0,96 13,61 18,77 0,26 20,26
2-3 7 0,38 1 0,53 15,97 0,83 16,80 11,62 0,20 20,45
3-4 10 0,50 1 0,70 2,37 0,40 2,77 19,30 0,05 20,50
4-5 11 0,54 1 0,75 5,56 3,40 8,96 22,26 0,20 20,70
5-6 12 0,57 1 0,80 5,22 1,20 6,42 24,60 0,16 20,86
6-7 13 0,63 1 0,88 3,48 4,05 7,53 29,60 0,22 21,08
7-8 14 0,66 1 0,92 4,63 0,40 5,03 32,26 0,16 21,25
8-9 15 0,69 1 0,96 2,93 0,69 3,62 35,03 0,13 21,37
9-10 16 0,76 1 1,06 6,30 0,53 6,83 41,88 0,29 21,66
10-11 18 0,82 1 1,14 33,79 0,53 34,32 48,20 1,65 23,31
11-12 19 0,85 1 1,19 4,81 1,02 5,83 51,52 0,30 23,61
12-13 20 0,88 1 1,23 3,03 1,18 4,21 54,93 0,23 23,85
13-14 24 1,07 1 1,49 8,36 0,75 9,11 78,86 0,72 24,56
14-CC 31 1,29 1 1,80 25,00 1,56 26,56 111,46 2,96 27,52
Fuente: el autor. Diseño Hidráulico ESE Hospital Puerto Tejada Cauca
Lo más común para realizar el suministro de agua caliente en hospitales es a través de un sistema
de calentamiento central conformado por un calderín a gas para instalación interior, y un tanque
acumulador de agua caliente ubicado en el cuarto de caldera dispuesto por la edificación según
arquitectura.
El sistema de agua caliente (AC) debe contar con red de retorno, que reconduce el agua no
utilizada hasta el acumulador y minimiza tanto el tiempo de disponibilidad de agua caliente,
como la pérdida de temperatura del agua acumulada en la red en momentos de consumo nulo.
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a) Estimación de caudales
Caudal Total instalado:
El cálculo de caudal se realiza con base en las unidades de Hunter de los aparatos abastecidos,
igual que en el sistema de agua potable de agua fría, considerando que entre 30 a 40%
corresponde al agua caliente, para generar una mezcla confortable de agua tibia a utilizar.
La Tabla 14. Demanda AC en aparatos presenta los caudales por aparatos y el total de diseño
para las redes de abastecimiento de agua caliente en hospitales. La ruta crítica del sistema se
presenta según el ejemplo de la Tabla 13. Ruta crítica sistema de agua caliente ejemplo.
Tabla 14. Demanda AC en aparatos
Aparato Unidad Hunter
Vertederos 4
Ducha 2
Fuente: Diseño Hidráulico ESE Hospital Puerto Tejada Cauca
Teniendo en cuenta el ejemplo de la ruta crítica antes propuesta, el total de unidades de Hunter es
de 168, lo que representa un caudal de 1,18 l/s . Considerando que el 40% de este caudal
corresponde al agua caliente, se tiene un caudal de diseño de 0,43 l/s.
b) Red de distribución
Se debe disponer de una red de distribución interior mediante tubería plástica, tanto para
circulación de agua caliente y red de retorno.
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Las redes de distribución principal pueden manejarse colgadas y descolgadas, como mejor
convenga en su inspección y mantenimientos. La distribución por planta se puede realizar por el
interior de falsos techos hasta alcanzar el punto de alimentación de aparatos, desde donde se
acometerá a los mismos de manera vertical.
Las redes deben estar soportadas de manera que se evite su movimiento y se permita su
desplazamiento axial al trazado, de manera que se atenúen las posibles dilataciones
longitudinales debido a los incrementos de temperatura producidos por el fluido.
Cada aparato o batería de aparados debe contar con válvulas de corte en pared. La unión de la red
de retorno con la de suministro de agua caliente, se debe instalar mediante una válvula
balanceadora de caudal, una válvula de cheque y válvulas de corte que permitan su
seccionamiento completo para labores de mantenimiento.
Las redes de distribución general también pueden disponer de válvulas de corte que permiten
sectorizarlas por cada piso de la edificación, esto tiene que indicarse en los planos de diseño.
Para el sistema anteriormente mencionado se debe instalar una pequeña bomba recirculadora de
agua caliente, en la entrada de dicha red al depósito interacumulador.
Dimensionamiento de la redes de suministro agua caliente: El dimensionamiento
de las redes de AC se realiza del mismo modo que las redes de agua fría, teniendo
en cuenta el caudal para los aparatos de agua caliente.
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Dimensionamiento de la red de retorno: El caudal de agua que debe circular por el
retorno se estima de modo que en el grifo más alejado, la pérdida de temperatura
sea como máximo de 10,0 °C, según la NTC 1500.
La temperatura de utilización o de salida del acumulador de AC se puede estimar en 60,0 °C, que
usualmente indican los proveedores, por lo que en cualquier punto de la red de recirculación, la
temperatura no puede descender de 50,0 °C. Se considera como suficiente para mantener las
pérdidas de temperatura en red, la hipótesis de considerar el caudal de retorno de AC para cada
tramo como el 10% del caudal circulante.
La red de retorno de agua caliente se debe instalar cumpliendo que el diámetro de recirculación
no debe ser inferior a 3/4" con un caudal máximo a circular de 0,04 l/s.
c) Bomba de recirculación de agua caliente
La función de la bomba de recirculación es garantizar que el agua caliente siempre se
encuentre disponible y tan cerca del punto de consumo como sea posible, con el fin de
reducir el desperdicio de agua y de aumentar el confort.
d) Características del equipo
Caudal = 0,04 l/s
Cabeza Dinámica Total CDT = 1 mca
Para abatir las pérdidas generadas en la
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Tabla 12. Ruta crítica del sistema agua potable - ejemplo
Velocidad en la succión = 1,20 m/s máximo
Se debe seleccionar una bomba comercial para agua caliente, que soporte temperaturas hasta de
100 °C y que satisfaga los requerimientos mencionados.
Es responsabilidad de los proveedores suministrar con la bomba, un arrancador termomagnético
y un interruptor termostático para controlar la temperatura.
c) Equipo de Calentamiento
Este apartado presenta el dimensionamiento de la acumulación y requerimientos térmicos del
equipo de calentamiento de agua, a fin de proporcionar el caudal necesario en cada momento.
• Volumen de almacenamiento:
Se calcula el volumen de almacenamiento de agua caliente bajo la hipótesis que todos los
aparatos funcionarán simultáneamente durante 20 minutos.
Por ejemplo;
Sí contamos con un caudal de diseño 0,43 l/s x 60 s/min x 20 = 516 litros
En este caso particular se debe instalar un tanque de almacenamiento de agua caliente de 600
litros
• Potencia de la caldera (requerimientos energéticos):
La fórmula para el cálculo de la potencia necesaria para elevar a la temperatura deseada el caudal
demandado es:
P (Kcal/h) = Ce x Q x ΔT
Donde:
Ce: Calor específico del agua
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Q: Caudal a calentar 0,43 l/s = 1548 l/h
ΔT: Cambio entre la temperatura de entrada y salida del agua en el tanque °C (60 – 15 = 45)
P (Kcal/h) = Q x ΔT
P (Kcal/h) = 1548 l/s x 45 = 69660 Kcal/h ≈ 276433 BTU/h
Se selecciona un equipo de tenga una salida mínima de 276433 BTU/h.
Con base en las potencias comerciales ofrecidas, se selecciona un calderín de 420000 BTU/h de
entrada y 336000 BTU/h en la salida.
d) Balanceadoras de flujo
Para el cálculo de las válvulas balanceadoras de flujo en cada una de las columnas de Agua
caliente que se dispongan en la red de recirculación, se debe tener en cuenta la especificación del
proveedor, como sigue:
e) Especificaciones de Válvulas
Las especificaciones de las valvulas deben consultarse con el proveedor de las mismas. Para la
presente guía se tienen en cuenta la referencia de las válvulas balanceadoras de flujo Ref. CSM-
61
Tabla 15. Balanceadoras de flujo Ref. CSM-61
Balanceadora
No.
Caudal (Lts/seg)
Caudal (gpm)
Diámetr
o
Ref. Valvula
1 0,32 5,1 1 CSM-61
3 0,28 4,4 3/4 CSM-61
Fuente: Diseño Hidráulico ESE Hospital Puerto Tejada Cauca
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Caudal de recirculación: para hallar el caudal de recirculación es indispensable saber la
cantidad de válvulas balanceadoras de flujo con las que cuenta la edificación. En este caso, para
tomar como ejemplo, tomamos tres válvulas de recirculación en la edificación de 3/4”, lo que
quiere decir que correspondiente al caudal suministrado con cada válvula contamos con caudales
de 0,28 lts/seg y decimos que contamos con tres válvulas en la edificación, esto quiere decir que
el caudal total de recirculación para la edificación debe ser de 0,84 lts/seg
Caudal de recirculación= 0,84 Lts/seg = 13,3 gpm
Las válvulas especificadas son del tipo WATTS CSM-61 o similar
f) Cálculo bomba recirculación para dimensionamiento de calderines o calderas - -
Características del equipo
Caudal = 0,84 lts/seg
Cabeza Dinámica Total C.D.T. = 2,5 m.c.a.
Potencia = &*Q*H/76n n= 50% = 0,06 H.P.
Potencia de Diseño = 0,13 H.P.
Potencia Comercial = 0,50 H.P.
Diámetro de succión = 1 1/2 pulg.
Velocidad en la succión = 0,64 m/seg < 2.00 m/s OK
g) Requerimientos del sistema de agua caliente
El calderín debe estar provisto de controles, módulo intermitente del piloto con ignición eléctrica,
Test de fuga de gas, Control de máxima temperatura, Indicador de presión y temperatura,
Válvula de alivio de presión y manómetro de carátula. Tensión 120V/60 Hz.
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Las dimensiones de la chimenea deben estar de acuerdo a las características de las calderas para
que garanticen un buen funcionamiento del sistema (Esto debe ser competencia del proyecto de
gas natural)
• Tanque para almacenamiento de agua caliente: Como mínimo el tanque debe contar con la
capacidad calculada, fabricado con lámina de acero inoxidable, aislado con lana de fibra de
vidrio. Es importante que incluya manómetro de carátula, termómetro de carátula y válvula de
drenaje.
h) Recomendaciones
Algunos equipos de uso hospitalarios son delicados y requieren agua de excelente calidad para
evitar incrustaciones y daños en los mismos. Uno de estos casos puede ser el esterilizador, el
agua del acueducto municipal usual no es un agua dura, los resultados se encuentran en los
ensayos de calidad de agua, sin embargo, la necesidad específica de la calidad del agua para cada
equipo puede variar según el requerimiento del proveedor. Para casos como estos se recomienda
el uso un sistema suavizador de agua tipo gabinete, pues es un sistema compacto que se puede
instalar a lado del equipo que lo requiera ocupando muy poco espacio. Para la selección del
mismo debe contarse con los requerimientos del equipo a proteger, incluyendo características del
agua y caudal.
i) Selección de calderas
Se debe garantizar una presión de trabajo mayor a la dada en la ruta crítica de agua caliente.
a. Volumen de almacenamiento:
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Se calcula el volumen de almacenamiento de agua caliente bajo la hipótesis que todos los
aparatos funcionarán simultáneamente durante 20 minutos.
b. Requerimientos de espacio:
Para la implantación del proyecto hidráulico-eléctrico de la caldera, es necesario garantizar un
área mínima de 6 m².
c. Requerimientos hidráulicos:
En la salida de agua caliente se debe colocar tuerca unión y válvula de seccionamiento globo. En
la entrada de agua fría colocar tuerca unión, válvula de retención (check) y válvula de
seccionamiento compuerta.
El generador debe garantizar una presión máxima de 5 kg/cm2 (71 PSI), según recomendación
de proveedores.
d. Requerimientos de gas:
La alimentación de gas al quemador del generador, es a baja presión:
Para gas l.p. la presión es de 28.0 a 33.0 grs/cm2
Para gas natural es de 18.0 a 22.0 grs/cm2.
e. Requerimientos eléctricos:
La alimentación de corriente es, dependiendo de la capacidad del generador, 220v /2f/1 tierra
física o 220v/3f/1 tierra física.
f. Requerimientos de ventilación:
La salida de gases quemados para este generador debe quedar libre (no se considera del tipo
forzada), por lo que se recomienda que el área de salida no debe llevar grandes tramos
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horizontales, así como también se deben evitar codos en los ductos de salida de gases en el
desfogue de ventilación.
De la misma manera, deben mantenerse las dimensiones del diámetro para la salida de los gases,
así evitar caídas de presión que afecten el correcto funcionamiento del generador. Se recomienda
que se coloque un tramo de chimenea vertical de 50 a 60 cm y el uso de codos de 45°.
X. Cálculo de redes sanitarias
a) Descripción de sistema sanitario en hospitales
Dentro de los hospitales las aguas residuales se clasifican en dos tipos; aguas residuales comunes
y aguas residuales patógenas, siendo estas últimas los residuos líquidos peligrosos provenientes
de las salas de atención de enfermedades infectocontagiosas. Los aparatos que se incluyen en esta
red se relacionan en la siguiente tabla:
Tabla 16. Zonas correspondientes a red de aguas residuales patógenas usual en hospitales
Localización Aparato
Cuarto residuos anatomopatológicos S3”
Residuos ordinarios S3”
Residuos reciclables S3”
Baño hombres zona de residuos
Sanitario push
Orinal
Lavamanos
S2”
Baño mujeres zona de residuos Sanitario push
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Lavamanos
S2”
Cuarto aseo zona de residuos Poceta aseo
Odontología
Lavamanos
Vertedero
Unidad dental
Curaciones Vertedero
Lavamanos
Depósito de cadáveres Vertedero
Poceta de aseo
Sala ERA
Sanitario de push
Lavamanos
Vertedero
Trabajo sucio - Urgencias
Lavapatos
Lavamanos
Sala EDA
Lavamanos
Sanitario de push
S2”
Vertedero
Servicio transfucional
Vertedero
Lavamanos
Laboratorio
Vertedero
Lavamanos
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Poceta de aseo
Cuarto de residuos
Microbiología Lavamanos
Baños laboratorio
Vertedero
Sanitario de push
Lavamanos
Habitación de paciente aislado
Sanitario de push
S2”
Lavamanos
Vertedero
Trabajo sucio – Hospitalización
Lavamanos
Vertedero
Curaciones - Hospitalización
Lavamanos
Vertedero
Sala de partos - Obstetricia
Vertedero
Lavamanos
Sala de cirugía
Vertedero
Lavamanos
Fuente: El Autor Diseño Hidráulico Clínica Vita
El sistema de evacuación de aguas servidas de estas instituciones consiste en un sistema
compuesto por colectores descolgados bajo placa (placas inferiores de la edificación) o en cajas
dispuestas en la misma edificación para el transporte de aguas a las redes principales de
alcantarillado de la zona. En los primeros pisos, la tubería está embebida en losa de cada recinto
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sanitario y se va enterrando según el desarrollo de la instalación, de acuerdo a la pendiente
indicada en el cálculo.
Las aguas residuales comunes de los niveles superiores se descargarán directamente hacia el
alcantarillado correspondiente, pasando primero por colectores principales o por cajas de
inspección ubicadas en los primeros pisos, para así ser transportadas a los pozos dispuestos. Las
aguas residuales patógenas deben ser llevadas hasta la Planta de tratamiento de aguas residuales
(PTAR) ubicada a nivel de la entrega a la domiciliarias del proyecto, donde una vez reciban el
tratamiento, se descargarán a un pozo eyector para su posterior vertimiento.
A la salida de la PTAR y antes del vertimiento al alcantarillado se debe instalar una cámara de
aforo, dispuesta para la toma de muestras por parte de la entidad ambiental competente.
Las aguas residuales comunes, evacuadas en los primeros pisos de la edificación hospitalaria,
pueden ser conducidas directamente al pozo de entrega del acueducto local. En el caso de que se
encuentre por debajo de la cota batea del pozo propuesto por el alcantarillado de la zona, deberán
ser conducidas hasta el pozo donde se mezclan con las aguas residuales tratadas para el
vertimiento final.
Los colectores de los niveles superiores no contemplan pases en elementos estructurales, la
tubería deberá estar descolgada por debajo de las vigas del nivel correspondiente, suspendida por
medio de abrazaderas galvanizadas, varilla roscada y chazos expansivos. La pendiente de la
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tubería deberá ser del 1,0% hasta la entrega a la bajante correspondiente, conforme a lo
estipulado en la NSR 10.
Se proyectan bajantes por ductos y por muros, en el caso de las bajantes por ductos, se instalarán
juntas de expansión, una por nivel, para evitar la rotura de tubos por rigidez. Las cajas de
inspección serán registrables y terminadas a nivel de piso del punto donde se encuentren, de
manera que pueda realizarse el debido mantenimiento a las redes principales.
En los lavaplatos donde se manipulen alimentos es necesario instalar trampas de grasas, pueden
ser en acero inoxidable, fibra de vidrio o en concreto reforzado, esto dependerá del caudal
proyectado. Las trampas de grasas para máximo dos unidades de descarga se pueden instalar
debajo del mueble con el fin de proteger la tubería de la acumulación de grasas y aceites. El
empalme de la acometida con la tubería de alcantarillado correspondiente deberá hacerse
mediante un pozo de inspección, previa coordinación con la entidad competente.
b) Estimación de las demandas de consumo
Los caudales de diseño de aguas servidas se establecen con la aplicación del Método de Unidades
de Hunter modificado para Colombia y el inventario de aparatos sanitarios del proyecto
arquitectónico, con las unidades sanitarias correspondientes.
c) Método de cálculo
El diseño hidráulico de drenajes sanitarios se divide en los diferentes componentes, desde la
descarga de los aparatos hasta el vertimiento en el alcantarillado correspondiente, según los
parámetros definidos. Para el diseño sanitario de los hospitales se deben tener en cuenta los
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cálculos hidráulicos de colectores, bajantes, redes de ventilación, trampa de grasas individual,
requerimientos de la PTAR, pozos eyectores y domiciliarias.
d) Diseño de desagües
La tubería de desagüe funciona con flujo a superficie libre, para evitar fluctuaciones de presión
que puedan destruir los sellos hidráulicos. Por tanto, su comportamiento es muy parecido a
sistemas de alcantarillado. La suposición de diseño es de Flujo uniforme, por lo que la ecuación
que rige el fenómeno es la ecuación de Manning:
Q:
La ecuación fue desarrollada para ecuaciones
Sin embargo, las descargas producen velocidades y capacidades momentáneas mayores que dan
un factor de seguridad adicional al sistema. Debido a que se tiene arrastre de sólidos, se debe
asegurar el efecto de autolimpieza en la tubería. Por ello, la velocidad mínima de flujo es de 0,45
m/s. Por tanto, la pendiente mínima de la tubería es la que garantice dicha velocidad, de no
cumplirse la velocidad mínima se chequeará la fuerza tractiva de 0,15 Kg/m2.
Con el fin de permitir la ventilación primaria en el ramal horizontal y siguiendo la
recomendación la norma NTC 1500, la relación Q/q no deberá exceder el 85% de la capacidad de
la tubería, garantizando que esta trabaje a flujo libre.
Donde:
Q: Caudal de diseño (m3/s)
A: Área mojada de flujo (m2)
n: Coeficiente de Rugosidad de Manning
R: Radio hidráulico (m)
S: Pendiente de la tubería (m/m)
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Tabla 17. Modelo de cálculo de desagües
Tramo
unidades
Caudal (q) Diámetro Pendiente
Q tubo Velocidad Velocidad
Longitud Cotas claves
Lleno Tubo lleno Real
Lts/seg Pulg. % Lts/seg M/seg M/seg Metros Inicial Final
Tramo
evaluado
entre
colectores
Unidad
es
resulta
do del
cálculo
de
hunter
modifi
cado o
para
Colom
bia , a
medida
que se
suman
tramos
se van
acumul
ando
unidad
es
Resultante
de
transformar
las unidades
de hunter en
parámetros
de caudal
conforme a
hunter para
Colombia
Se calcula
con la
fórmula de
maning
Pendiente se
verifica para
que cumpla
la velocidad
mínima de
0,45 m/s
Caudal
calculad
o con la
ecuación
de la
continui
dad
Velocidad
calculada con
la ecuación de
la continuidad
Velocidad
calculada con
la fórmula de
Manning
Longitud
del
colector
por tramo,
incluyendo
la generada
por
pendiente
Cota clave
inicial , se
calcula
con base
al
diámetro
calculado
anteriorme
nte y la
cota de
inicio del
colector
de entrada
Cota
clave
final , se
calcula
con base
al
diámetr
o
calculad
o
anterior
mente y
la cota
de inicio
del
colector
de
entrada
1-2
104,00 4,32 4 1,0 9,09 1,00 0,85 8,40 1,47 1,39
2-3
286,00 6,82 4 1,0 9,09 1,00 0,97 1,65 1,39 1,37
3-4
442,00 8,32 6 0,5 18,49 0,92 0,77 2,60 1,37 1,36
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Fuente: el autor. Diseño hidráulico Policlínica Bogotá
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Gráfica 6. Instalación colectores
Fuente: Autor. Diseño Policlínica Bogotá
El sistema de evacuación de aguas servidas de la institución hospitalaria, puede estar compuesto
por colectores descolgados bajo placa en los primeros pisos, en procura de evitar los cruces con
cimentación, se puede optar por sistemas de colectores entre cajas de inspección, que reciban los
desagües de las diferentes unidades sanitarias, como se muestra en la Gráfica 6. Instalación
colectores, reduciendo así el número de cajas de inspección a instalar
e) Criterios para el diseño de bajantes
Una bajante es una tubería de drenaje vertical que recibe las aguas de la red de desagües
horizontales de un nivel de la edificación y las transporta a un nivel inferior. La conexión entre la
red horizontal y la bajante se hace mediante una Yee. El flujo de agua en conducciones verticales
depende esencialmente del caudal. Para caudales pequeños, el agua fluye totalmente adherida a la
superficie interior de la tubería. Al crecer el caudal, el agua sigue manteniéndose adherida hasta
un límite alcanzado, el cual debido a la resistencia del aire, primero forma un pistón y luego se
fragmenta en pequeñas gotas. Estos cambios de forma dan lugar a rápidas oscilaciones de presión
en el sistema de evacuación.
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Para la estimación de caudales en bajante se adopta la ecuación de manning, que se reduce a la
siguiente expresión:
Se supone que la pendiente en bajantes es S=1 la ecuación se reduce
Teniendo en cuenta que el flujo en las tuberías se forma a partir de una corona circular y r, es la
relación de áreas entonces:
Gráfica 7.Sección transversal del tubo
Cilindro de aire
Anillo de agua
El área de la sección transversal de la tubería, se presenta mediante la ecuación de área de la
circunferencia como sigue:
a.
b.
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c.
Relacionando las tres ecuaciones 1,2 y 3 se tiene:
Como el material más utilizado para bajantes es PVC y se toma como constante la expresión para
determinar el diámetro:
Para efectos de cálculo se debe reconocer el caudal, teniendo las unidades de descarga de los
aparatos sanitarios. Se proyecta la instalación de un bajante de 4” de diámetro ubicado en el
ducto. A continuación se presenta el chequeo de la capacidad de dicho bajante, el cual conducirá
las aguas negras y grises de los aparatos sanitarios hasta el primer piso, donde se entregará a una
caja de inspección para ser entregada posteriormente al alcantarillado correspondiente.
f) Sistema de Ventilación de tubería
El diseño sanitario debe considerar, paralelamente, el diseño de un sistema de ventilación como
medida de protección ante la eventual rotura de los sellos hidráulicos de los aparatos sanitarios,
evitando así que los malos olores del drenaje se devuelvan por la tubería. Dentro de los proyectos
hospitalarios, se consideró la instalación de ventilación a aparatos que generen riesgo en la
perdida de sello y generación de sobrepresión de la tubería que efectuaran sifonamiento en la
longitud de la tubería.
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En los primeros pisos de los hospitales, se puede tomar la decisión de conectar directamente los
aparatos con más riesgo de perder sello, evitando así la construcción de redes de ventilación
excesivas y permitiendo que las cajas de inspección concluyan con el trabajo de ventilación. En
los pisos superiores puede realizarse la ventilación correspondiente a los aparatos sanitarios, con
más alto riesgo de pérdida de sello esta ventilación mediante la re-ventilación de los mismos.
Criterios de diseño:
Toda bajante que contenga sanitarios (inodoros) de re-ventilación, con una tubería
de ventilación de 3”, prolongará hasta la cubierta para que cuente con la
ventilación necesaria.
Todos los inodoros contarán con tubería de ventilación, empezando desde la parte
alta del sifón y se conectará al circuito horizontal.
Cuando la ventilación parta de la red de desagües, conservará la misma pendiente
que el colector al cual esté unida.
El diámetro de la tubería de ventilación que parta desde un aparato será de 3”
El diámetro del tubo de ventilación principal se determinará por su longitud total,
de acuerdo al diámetro de la bajante de aguas residuales correspondiente y por el
total de unidades de descarga ventiladas, de acuerdo con la Tabla 19 de la NTC
1500.
g) Selección de trampa de grasas
Con el fin de evitar que un alto contenido de grasas y aceites lleguen hasta la tubería principal,
generando obstrucciones, se debe considerar el uso de trampa de grasas individuales. Cada
lavaplatos debe contar con una trampa de grasas en acero inoxidable o en fibra de vidrio
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instalada debajo del mueble. Esta deberá tener en cuenta las recomendaciones del proveedor para
su mantenimiento.
Gráfica 8. Trampa de grasas en acero inoxidable
Fuente: Tomado de http://www.ingeniarinoxidables.com/trampa-para-grasas-acero-inoxidable.html
Dimensionamiento:
Para estimar el caudal de selección de la trampa de grasas, es necesario estimar el
volumen, periodo de drenaje y razón del flujo del aparato que la usará, en el caso de los
hospitales los lavaplatos a instalar. Se puede seleccionar un lavaplatos pequeño, de un
solo grifo de dimensiones:
Largo: 0,60 m
Ancho: 0,40 m
Altura: 0,40 m
Corresponde a un lavaplatos promedio del mercado y se puede seleccionar para vertederos o
lavaplatos en cafeterías o en lugares de preparación de alimentos.
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Calculo de trampa de grasas
Volumen lavaplatos:
V = 0,60 x 0,40 x 0,15 = 0,036 m3 = 9,5 galones = 36 litros
Carga de drenaje: Generalmente la tubería del aparato trabaja a un 75% de su capacidad máxima.
Carga = 9,5 galones x 0,75 = 7,13 galones
Carga = 36 litros x 0,75 = 27 litros
Período de drenaje: Se define como el tiempo requerido para vaciar todo el contenido del
accesorio, se estima en un (1) minuto.
Razón de flujo: Se define como la carga de drenaje entre un período de drenaje determinado.
La conclusión del cálculo es que requiere una trampa de grasas para un caudal mínimo de 27 l/m
con una capacidad para grasa de 9 kg.
h) Cálculo y diseño de un Tanque séptico modificado
Este tanque consta de un tanque séptico con una tasa de acumulación de lodos Esta acumulación
se puede estimar en 30 litros/persona/aseo, con una frecuencia de limpieza de una vez por año.
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El tanque séptico es un dispositivo en forma de cajón, enterrado, diseñado y construido para:
- Separar sólidos de la parte líquida
- Proveer digestión limitada a la materia orgánica.
- Almacenar los sólidos separados o sedimentados
- Permitir la descarga del líquido clarificador para posterior tratamiento y disposición.
El tanque séptico retiene en forma física los sólidos más pesados que se van al fondo, en donde
se produce la digestión de la materia orgánica. También, se produce una separación de los sólidos
más ligeros, como las materias grasas, que subirán a la superficie y formarán una capa de natas.
Los sólidos sedimentados se acumulan en el fondo del tanque mientras que una espuma liviana
compuesta se levanta y se forma en la superficie. El líquido parcialmente clarificado sale por un
vertido por una superficie filtrante, tubería localizada por debajo de la capa de espumas para
evitar que estas salgan. El efluente ya tratado se envía al sistema de tratamiento secundario
seleccionado y denominado fase de sedimentación.
i) Tanque séptico modificado:
El Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS 2000 –,
propone la siguiente ecuación para determinar el volumen útil del tanque séptico:
Vu=1000+N*(C*T+K*Lf )
Donde:
Vu =Volumen útil del tanque en litros
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N=Número de habitantes u ocupantes permanentes
C=contribución de aguas residuales en litros/habitante/día
T=Tiempo de retención hidráulico en días
K=Tasa de acumulación de lodos en días
Lf=Contribución de lodos en litros/habitante/día
Para la determinación del aporte de aguas residuales, el aporte de lodos, el tiempo de retención
hidráulico y la tasa de acumulación de lodos se toman de la Tabla 20. Valores de tasa de
acumulación de lodos digeridos, propuesta por El Reglamento Técnico Del Sector De Agua
Potable Y Saneamiento Básico- RAS-2000
Tabla 18. Contribución de aguas residuales por persona
Contribución diaria (L)
Tiempo de retención (T)
Días Horas
hasta 1500 1 24
De 1501 a 3000 0,92 22
de 3000 a 4500 0,83 20
4501 a 6000 0,75 18
6001 a 7500 0,67 16
7501 a 9000 0,58 14
más de 9000 0,5 12
Fuente: El autor. Diseño Hidráulico Ese Hospital Puerto Tejada Cauca
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Tabla 19. Tabla tiempos de retención
Contribución diaria (L)
Tiempo de retención (T)
Días Horas
hasta 1500 1 24
De 1501 a 3000 0,92 22
de 3000 a 4500 0,83 20
4501 a 6000 0,75 18
6001 a 7500 0,67 16
7501 a 9000 0,58 14
más de 9000 0,5 12
Fuente: El autor. Diseño Hidráulico Ese Hospital Puerto Tejada Cauca
Tabla 20. Valores de tasa de acumulación de lodos digeridos
Intervalo de limpieza ( años)
Valores de K por intervalo
temperatura ambiente (t) ºC
t ≤ 10 10≤ t ≤20 t ≥20
1 94 65 57
2 134 105 97
3 174 145 137
4 214 185 177
5 254 225 217
Fuente: el autor. Diseño Hidráulico Ese Hospital Puerto Tejada Cauca
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Para el cálculo del volumen del tanque séptico se adoptan los siguientes valores de la tabla.
Teniendo en cuenta un nivel de complejidad bajo, después de hacer el análisis de cálculo para
hospitales, se llega a los siguientes valores:
C: Contribución de aguas residuales en litros/hab/dia : 50 lt/hab/dia
T: Tiempo de retención hidráulica en días: 0,5 dia
K: Tasa de acumulación de lodos : 97:
Lf: Contribución de lodos en litros/hab/día : 0,20 lt/hab/día
Coeficiente de retorno: 80% Tabla del D.3.1 RAS 2000
Tabla 21.Tanque séptico modificado
Tanque Séptico Modificado
N Unidades
1
Vn Volumen por unidad m3 20,14
Purga de Lodos
C/2AÑOS
H Altura de efectiva de lodos m 2
BL Borde Libre m 0,5
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Ht Altura total m 2,5
As Área Superficial m2 10,07
A:L Relación Ancho: Largo
2
A Ancho m 2,24
L Largo m 4,49
Dimensiones De Tanque Séptico Modificado
L Largo m 4,5
A Ancho m 2,5
H Altura útil m 2
Ht Altura total m 2,5
Vu Volumen útil m3 22,50
Fuente: Diseño Hidráulico Ese Hospital Puerto Tejada Cauca
Gráfica 9. Isométrico planta de tratamiento agua residual
Fuente: (Romero Rojas, 1999).Adaptado a proyecto ESE Hospital Puerto Tejada Cauca
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Gráfica 10. Corte longitudinal de un tanque séptico con filtro anaerobio de gravas en la última
cámara
Fuente: (Romero Rojas, 1999).
Para el cálculo de la carga de DBO5 y SST a la entrada del tanque séptico se emplean los
siguientes datos de la tabla:
Tabla 22. Valores típicos de los principales contaminantes presentes en las aguas residuales
VALORES TIPICOS DE LOS PRINCIPALES CONTAMMINANTES PRESENTES EN
LAS AGUAS RESIDUALES
PARAMETROS
CARGA PERCAPITA (g/hab/d) CONCENTRACION (mg/l)
INTERVALO TIPICO INTERVALO TIPICO
Solidos totales 120-220 180 700-1350 1100
solidos suspendidos 35-70 60 200-450 350
solidos disueltos 85-150 120 500-900 700
solidos suspendidos
fijos 7-14 10 40-100 80
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solidos suspendidos
volátiles 25-60 50 165-350 320
solidos disueltos fijos 50-90 70 300-550 400
solidos disueltos
volátiles 35-60 50 200-350 300
solidos sedimentables
10-20 15
DBO5 40-60 50 250-400 300
DBO u 60-90 75 350-600 450
DQO 80-120 100 450-800 600
Nitrógeno total 6-10 8 35-60 45
Nitrógeno orgánico 2,5-4,0 3,5 15-25 20
amoniaco 3,50-6,0 4,5 20-35 25
nitrito 0 0 0 0
nitratos 0,0-0,3 0 0-2 0
fosforo total 0,7-2,5 1 4-15 7
fosforo orgánico 0,70-0,1 0,3 1-6 2
fosforo inorgánico 0,5-1,5 0,7 3-9 5
Ph (Unidades de Ph)
6,7-8,0 7
alcalinidad 20-40 30 100-250 200
metales pesados 0 0 0 0
tóxicos orgánicos 0 0 0 0
Fuente: Adaptado de Von Sperling M. &Chernicharo C. Biological Wastewater treatment in warn climate regions, 2006.
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Considerando una óptima operación del tanque séptico propuesto, se considera una eficiencia
teórica de:
Remoción en carga de DBO5 = 30%
Remoción en carga de SST = 80 %
j) Cálculo de un Filtro anaerobio
Para realizar el diseño del filtro anaerobio se realiza a partir de los siguientes parámetros y bajo
la condición del tanque séptico.
DBO 3,75 kg/dia
SST 1,24 kg/dia
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Para determinar el volumen del filtro anaerobio propone la siguiente ecuación:
Vf=1.60*N*C*T
Donde:
Vf=Volumen útil del filtro anaerobio en litros
N=Número de habitantes u ocupantes permanentes
T=Tiempo de retención hidráulico en días
C=Contribución de aguas residuales*coeficiente de retorno
Coeficiente de retorno: 80% Tabla D.3.1 RAS 2000
Volumen del filtro anaerobio:
Considerando una óptima operación del filtro anaeróbico propuesto se considera una eficiencia
teórica de:
Remoción en carga de DBO5 = 80%
Remoción en carga de SST = 10 %
DBO de salida en el efluente del tanque séptico
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SST de salida en el afluente del tanque séptico
k) Dimensionamiento del filtro anaerobio
Según el Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable - y Saneamiento Básico RAS-2000
Titulo E, se deben cumplir las siguientes relaciones entre:
Ancho (b), largo (L) y altura útil (hu).
Ancho interior mínimo (b) = 0.95 m
Altura útil mínima (hu) = 1.80 m
b< L< 3b
L < 2hu
Tabla 23. Dimensiones Del Filtro Anaerobio
Dimensiones Del Filtro Anaerobio
L Largo m 3,5
A Ancho m 2,5
H Altura útil m 2
Ht Altura Total m 2,5
Vu Volumen útil m3 17,50
Fuente: Adoptado del proyecto ESE Hospital Puerto Tejada Cauca
La eficiencia del sistema:
Cci: Carga contaminante inicial (kg/dia)
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Ccf: Carga contaminante final (kg/dia)
Tabla 24. Carga contaminante final
Parámetro Cci Ccf Eficiencia
DBO5 5,35 0,85 84,11%
SST 6,24 1,11 82,22%%
Fuente: Adoptado del proyecto ESE Hospital Puerto Tejada Cauca
l) Características de vertimientos
Las características del agua a ser vertida al alcantarillado público, deben cumplir con las
características de acuerdo con el Decreto 1594 de 1994.
Tabla 25. Tabla A valores de referencia para los vertimientos realizados a la red de
alcantarillado
TABLA A
PARÁMETRO UNIDADES VALOR
Aluminio total mg/L 10
arsénico total mg/L 0,1
bario total mg/L 5
boro total mg/L 5
cadmio total mg/L 0,02
cianuro total mg/L 1
cinc total mg/L 2
cobre total mg/L 0,25
compuestos fenólicos mg/L 0,2
cromo hexavalente mg/L 0,5
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cromo total mg/L 1
hidrocarburos totales mg/L 20
hierro total mg/L 10
litio total mg/L 10
manganeso total mg/L 1
mercurio total mg/L 0,02
molibdeno total mg/L 10
níquel total mg/L 0,5
plata total mg/L 0,5
plomo total mg/L 0,1
selenio total mg/L 0,1
sulfuros totales mg/L 5
Fuente: Fuente: Decreto 1594 de 1994.
Tabla 26. Tabla B valores de referencia para los vertimientos realizados a la red de
alcantarillado
TABLA B
UNIDADES VALOR PARÁMETRO
Color Unidades PT-Co
50 unidades de
dilución 1/20
DBO 5 mg/L 800
DQO mg/L 1500
Grasas y aceites mg/L 100
pH mg/L 5,0-9,0
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Solidos sedimentables mg/L 2
solidos suspendidos totales mg/L 600
temperatura mg/L 30
tenso activos (SAAM) mg/L 10
Fuente: Decreto 1594 de 1994.
k. Sistema pluvial o de aguas lluvias
a) Descripción del sistema
Este sistema se refiere a la evacuación de aguas lluvias de las cubiertas de hospitales y de las
áreas exteriores e interiores expuestas a eventos de lluvias. Para este sistema se seguirá lo
indicado para el sistema sanitario, especial cuidado deberá tenerse con las losas de cubierta, las
que deberán tener una pendiente del 0,5% en el sentido del flujo; además deberá indicarse en los
planos correspondientes, lo que evitará concentraciones de agua, que podrían generar filtraciones
a más de distribuir la carga de aguas lluvias, en lo que se basa el cálculo. La impermeabilización
de las losas de cubierta, de acuerdo a lo indicado en la obra civil, es de importancia para un buen
funcionamiento del sistema.
En los puntos de desagües en las cubiertas, deberán instalarse tragantes que impidan el paso de
materiales que en un momento dado pueden causar el taponamiento de la tubería. Se debe indicar
que el mantenimiento de estos elementos es de importancia para su correcto funcionamiento.
El sistema pluvial del edificio descargará en cajas de inspección exclusivas para este sistema, a
estas cajas llegarán, también, las tuberías que colectan las aguas lluvias de las áreas exteriores,
las cuales deberán ser conducidas de la forma más conveniente de acuerdo a las características
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del terreno y su topografía. Cuando el primer piso del edificio está por debajo de la vía, se
requerirá de la instalación de un pozo eyector para las aguas generadas en este nivel.
b) Método de cálculo
El diseño del sistema de evacuación de aguas pluviales se realizará con base al criterio de flujo
en tubería parcialmente llena, bajo condiciones de régimen uniforme. Es conveniente tener
presente en el diseño de la red que la velocidad ideal para mantener en suspensión, en el agua
pluvial, todos los sólidos que transporta es de 1,00 m/s, aceptando mínimo 0,60 m/s.
Cuando el sistema de alcantarillado municipal es combinado, se diseñan los desagües pluviales
separados en la parte interna y externa de la edificación, hasta el último pozo de inspección
donde se mezclarán las aguas para el vertimiento al alcantarillado.
c) Curvas de intensidad pluviométrica
Para el estudio de una red de evacuación de aguas pluviales de un edificio, es necesario el
conocimiento de la intensidad, duración y frecuencia de la lluvia. Por razones económicas, no se
puede diseñar la red para la máxima tormenta que se pueda esperar en la zona y en consecuencia,
se deben fijar unos criterios limitativos, ya explícitos en el estudio hidrológico.
Para ello se han usado los datos del IDEAM, donde se reportan los datos mensuales de
precipitación máxima en 24 horas, después a partir del método de distribución de probabilidades
pluviométricas de Gumbel, se determina la ecuación de intensidad correspondiente.
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La a ecuación de intensidad de lluvia para un proyecto hidráulico, es:
Donde:
I = intensidad de precipitación (mm/hr)
T = Periodo de Retorno (años)
t = Tiempo de duración de precipitación (min)
A partir de esta ecuación y con base en la Tabla 27. Tabla de intensidad -duración –frecuencia se
presentan las curvas IDF
Tabla 27. Tabla de intensidad -duración –frecuencia
Tabla de intensidades - Tiempo de duración
Frecuencia Duración en minutos
años 5 10 15 20 25 30 35 40
2 117,44 76,47 59,50 49,80 43,38 38,75 35,22 32,43
5 152,90 99,57 77,47 64,84 56,47 50,45 45,86 42,22
10 186,68 121,57 94,59 79,16 68,95 61,59 55,99 51,55
25 243,05 158,27 123,15 103,07 89,77 80,19 72,90 67,12
50 296,75 193,24 150,36 125,84 109,61 97,91 89,00 81,94
100 362,32 235,94 183,58 153,64 133,82 119,55 108,67 100,05
500 575,95 375,06 291,82 244,23 212,73 190,03 172,74 159,04
Fuente: Proyecto hidráulico ESE Hospital Puerto Tejada Cauca
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Gráfica 11 .Curvas IDF
Fuente: Proyecto hidráulico ESE Hospital Puerto Tejada Cauca
Con base en la información de las curvas IDF se selecciona la intensidad de lluvia que se usará
en el diseño de las redes de alcantarillado pluvial, la cual corresponde a un evento de 15 minutos
con un periodo frecuencia de 25 años (123 mm/hr).
d) Pendiente de terrazas
Las terrazas deben tener una pendiente hacia los tragantes, no mayor del 0,5%, para no dificultar
el tránsito de las personas, ya que son cubiertas transitables. El número de puntos de evacuación
está dispuesto, con el fin de evitar grandes desniveles y brindar seguridad en caso de presentarse
la obstrucción de una vía de evacuación. Es aconsejable poner rebosaderos en puntos de la
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cubierta a una altura tal que, en caso de obstrucción o de una intensidad pluviométrica superior a
la de diseño, la sobrecarga sobre el elemento estructural no rebase la prefijada.
e) Bajantes de aguas pluviales
Para la conducción de las aguas desde la cubierta, se dispondrá una serie de bajantes construidos
en PVC-S de sección circular que serán de uso exclusivo para este fin. La asignación de los
diámetros de las bajantes se hará en función de la superficie de cubierta a evacuar y para una
intensidad pluviométrica de 123 mm/h.
f) Colectores de aguas pluviales
El agua transportada por los bajantes, es conducida por colectores descolgados bajo placa de
segundo piso para ser descargadas a cajas de inspección hasta el alcantarillado municipal.
En el caso de las aguas lluvias que van hacia el interior de la edificación deben ser evacuadas a
través de un sistema eyector, pues el nivel del primer piso se encuentra por debajo del nivel de la
vía. Todas las cajas de inspección deberán quedar registrables y terminadas a nivel del pavimento
del punto donde se encuentren.
g) Drenaje Perimetral
Si la edificación de uso hospitalario cuenta con muros de contención es necesario construir y
diseñar un filtro perimetral en el muro de contención para abatir el nivel freático de la siguiente
manera:
Caudal por abatimiento del nivel Freático
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Donde:
K: Coeficiente de permeabilidad de suelo (cm/s)
Nc : Número de canales de flujo (parábolas homofocales)
Nf : Número de equipotenciales (parábolas homofocales)
A continuación se presenta un ejemplo para explicar el procedimiento
Datos del ejemplo:
Coeficiente de permeabilidad de suelo 0,001 cm/s
Altura de muro 3,68 cm
Longitud de muro 93 m
El caudal de diseño por metro lineal es:
qNF = 0,001 cm/s x 368 cm x 4/5 x 100 cm = 29,44 cm3/s por metro
qT = qNF x L
qT = 29,44 x 93 = 2737,92 cm3/s = 2,7 l/s
Tabla 28. Capacidad hidráulica tubería corrugada de drenaje
65 mm 100 mm 160 mm 200mm
Pendiente
(%) v(m/s) Q/l/s) v(m/s) Q/l/s) v(m/s) Q/l/s) v(m/s) Q/l/s)
0,5 0,28 0,48 0,38 3,05 0,46 8,29 0,53 15,25
1,0 0,4 1,19 0,55 4,33 0,65 11,74 0,75 21,57
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2,0 0,57 1,68 0,77 6,12 0,92 16,61 1,07 30,52
4,0 0,8 2,38 1,09 8,67 1,29 23,5 1,51 43,17
6,0 0,98 2,91 1,34 10,62 1,59 28,78 1,85 52,88
8,0 1,13 3,36 1,55 12,26 1,83 33,24 2,13 61,07
10,0 1,27 3,76 1,73 13,71 2,05 37,16 2,38 68,28
Fuente: Tomado de ESE Hospital Puerto Tejada Cauca
Se selecciona geodrén con tubería de drenaje de 4” (100 mm) con una pendiente de 0,5%. De
esta manera, debe indicarse en planos.
h) Sistemas de Drenaje en edificaciones
Como obra de drenaje complementaria se puede construir un filtro perimetral a la estructura, el
cual cumpla con el siguiente diseño:
Figura 1. Detalle Filtro De Drenaje Perimetral
Fuente: INVIAS 673-07
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Donde el material filtrante sea de tipo granular con especificación INVIAS 673-07, el cual debe
estar formado por partículas con tamaños entre el tamiz de setenta y cinco milímetros (3”) y el
tamiz de diecinueve milímetros (3/4”). La disposición de este material no tiene ninguna
consecución especial siendo permisivos en el uso de material de un solo tamaño. Las partículas
podrán ser angulares, redondeadas o una combinación de ellas.
i) Cálculo de desarenador
Para el cálculo se tuvo en cuenta la Teoría de la sedimentación de Stokes y Hazen, donde se
concluye que la velocidad de sedimentación de una partícula es directamente proporcional al
cuadrado del diámetro de esta. Adicional se realiza el estudio suponiendo que la partícula se
removerá a lo largo de su trayectoria mediante el análisis del flujo uniforme y la continuidad que
se representa en el caudal.
Para realizar el análisis y el dimensionamiento del tanque desarenador, se debe tener en cuenta
el caudal proveniente de las cubiertas. El diseño consiste en un sistema de tuberías que
transportan el fluido hacia el pozo eyector que hace la función de cámara de aquietamiento y
regulación del caudal del sistema. En este punto se tiene en cuenta el caudal de capacidad del
pozo eyector que transporta el fluido hacia un desarenador filtrante, después de este
procedimiento, el tanque contiene una primera etapa y proceso de filtrado con grava de 1” mal
gradada en granulometría para garantizar la uniformidad de la muestra y mejor eficiencia en el
filtrado inicial. Este tanque cuenta con un conducto en el fondo de 4”que permite que el fluido
ingrese a la segunda cámara de filtración. En dicho conducto se encuentra un tamiz de ½” que
permite, que este atraviese el primer obstáculo en dirección a la segunda fase de sedimentación.
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En la segunda fase se cuenta con un almacenamiento continuo que permite separar los
sedimentos de la primera y segunda etapa del desarenador filtrante, esta consta de un vertedero
de cresta delgada que transporta el fluido a un medio filtrante de cal hidratada, que cuenta con un
orificio inferior igual que en la primera etapa y un vertedero de excesos; para luego, mediante un
pozo eyector suplente, evacuar el agua al tanque de almacenamiento de aguas lluvias.
Los sedimentos que se tuvieron en cuenta para este estudio, fueron arenas finas como se muestra
en la Tabla 29. Clasificación del material en suspensión, según su tamaño, a continuación:
Tabla 29. Clasificación del material en suspensión, según su tamaño
Material Diámetro(mm) Material Diámetro(mm)
Gravilla: Fango:
gruesa <2,00 grueso y medio 0,05-0,01
Fina 2,00-1,00 fino 0,01-0,005
Arena: Arcilla:
Gruesa 1,00-0,50 Gruesa y media 0,005-0,001
Media 0,50-0,25 Fina 0,001-0,0001
Fina 0,25-0,10 Coloidal <0,0001
Muy fina 0,10-0,05
Fuente: Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados. López, Ricardo (2003)
Parámetros de diseño
Q diseño=0,06
Para la evaluación del sistema desarenador se utiliza (Lopez,2005. 187), la siguiente expresión:
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K
Dónde:
Vs: velocidad de sedimentación de la partícula (cm/s)
G: aceleración de la gravedad en (cm/s²)
Ps: Peso específico de la partícula en Arenas: 2,65 gr/cm3
P: Peso específico del fluido Agua: 1 gr/cm3
µ: viscosidad cinemática del fluido (cm²/s)
Tabla 30. Viscosidad cinemática del agua
Temperatura
ºC
Viscosidad
cinemática
(cm²/s)
Temperatura
ºC
Viscosidad
cinemática
(cm²/s)
0 0,01792 18 0,01059
2 0,01763 20 0,01007
4 0,01567 22 0,00960
6 0,01473 24 0,00917
8 0,01386 26 0,00876
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10 0,01308 28 0,00839
12 0,01237 30 0,00804
14 0,01172 32 0,00772
15 0,01146 34 0,00741
16 0,01112 36 0,00713
Fuente: Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados. López, Ricardo (2003)
Según se pone de manifiesto en la Tabla 30. Viscosidad cinemática del agua (Lopez,2005. 187),
la viscosidad cinemática del agua depende de la Temperatura; así, teniendo en cuenta que en P,
la temperatura promedio corresponde a 30 C, se obtiene un resultado de =0,0084.
A fin de mejorar la eficiencia del desarenador con filtro en la transición de la sedimentación
primaria y secundaria, se adicionó un tamiz de ½” que permite al fluido pasar a través del
primer módulo hacia el segundo.
Tabla 31. Número De Hazen ( )
Remoción (%)
Condiciones 87,5 80 75 70 65 60 55 50
n=1 7 4 3 2,3 1,8 1,5 1,3 1
n=3 2,75 1,66 0,76
n=4 2,37 1,52 0,73
Máximo
teórico 0,88 0,75 0,5
Fuente: Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados. López, Ricardo (2003)
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De la Tabla 31. Número De Hazen ( ), se obtiene el porcentaje de remoción mejorando su
eficiencia, parámetro para el que se alcanza un buen comportamiento como n=3. Con lo anterior,
la remoción que se espera del desarenador es del 75%, de acuerdo al parámetro la relación que
representa el grado del desarenador.
Suponiendo que la altura útil de sedimentador sea 1m
Después de este procedimiento hallar
Y finalmente hallar el volumen necesario del desarenador
Ṿ= *
Cálculo del de vertederos en la zona crítica de transición:
La velocidad sobre la cresta del vertedero debe ser mayor a 0,3 m/s para que se pueda aplicar la
ecuación del alcance horizontal de la vena vertiente.
Vv=0.27 l/s
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l. Estudio del sistema de protección contra incendio
a) Información general sistema contra incendio
El presente informe contempla el estudio hidráulico para la extinción de incendios. La finalidad
de estas técnicas es detectar y extinguir un incendio en sus comienzos o contenerlo de manera
que se pueda realizar la extinción por medios manuales o por los servicios contra incendios.
Este sistema permite intervenir, ayudar a combatir el incendio y cerrar la válvula principal
después de la extinción a fin de limitar los daños debidos al uso del agua. El sistema de
protección contra incendio comprende los elementos necesarios, desde la toma de agua de la red
pública de acueducto, la reserva y la distribución hidráulica a los puntos necesarios.
b) Descripción general del sistema contra incendio
El edificio está en la categoría Grupo de Ocupación I-2 (Institucional – Clínicas y Hospitales).
Debe estar protegido por un sistema de detección y alarma de incendio en cada habitación, en
cada espacio que quede en la trayectoria de evacuación de las habitaciones y en cada piso de la
unidad
(NSR-2010: Título J), este diseño hace parte de la especialidad eléctrica y electrónica del
proyecto.
Tabla 32. Grupo y subgrupo de ubicación
Grupos y Subgrupos de ocupación clasificación
Grupo Institucional
Subgrupo I-2 Salud o incapacidad
Fuente: NSR 10 – Norma Sismo Resistente
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c) Alcance en el Sistema de detección y alarma de incendio
Con respecto a la norma NSR-10, el sistema de extinción contraincendios debe estar protegido
por un sistema de detección y alarma de incendio en cada espacio que quede en la trayectoria de
evacuación y en cada piso (NSR-2010: Título J este diseño hace parte de la especialidad eléctrica
y electrónica del proyecto.)
d) Sistema de rociadores
Generalmente estos proyectos se clasifican dentro del riesgo leve (LV). “Ocupaciones o partes
de otras ocupaciones, donde la cantidad y/o combustibilidad de los contenidos es baja y se
esperan incendios con bajo índice de liberación de calor”.
Los rociadores utilizados en la etapa de diseño son rociadores de respuesta rápida (QR) conforme
a lo estipulado en la norma NFPA 13, así como el número de rociadores que se tienen en cuenta
para el cálculo son cinco rociadores como el número mínimo a fluir simultáneamente. Existe una
variada gama de tipos de sistemas de rociadores. El uso de un tipo u otro de sistema de
rociadores depende de las condiciones que se evalúen en el sitio de implementación. Deben
instalarse únicamente rociadores nuevos.
Sistema Anticongelante:
Sistema de rociadores de tubería húmeda, que emplea rociadores automáticos conectados a un
sistema de tuberías que contiene una solución anticongelante y está conectado a un suministro de
agua. La solución anticongelante se descarga, seguida de agua, inmediatamente después que se
inicia la operación de los rociadores, abiertos por efecto del calor de un incendio.
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Sistema de Circulación en Circuito Cerrado:
Sistema de rociadores de tubería húmeda, que posee conexiones ajenas a la protección contra
incendios conectadas a sistemas de rociadores automáticos, con tuberías dispuestas en forma de
circuito cerrado, con el fin de utilizar las tuberías de los rociadores para conducir agua para
calefacción o enfriamiento. El agua no se elimina ni se utiliza desde el sistema, sólo circula a
través de las tuberías del sistema.
Sistema Combinado de Tubería Seca y de Preacción:
Sistema de rociadores que emplea rociadores automáticos conectados a un sistema de tuberías
que contiene aire bajo presión, con un sistema suplementario de detección, instalado en las
mismas áreas que los rociadores. La operación del sistema de detección, acciona dispositivos de
disparo que abren las válvulas de tubería seca simultáneamente y sin pérdida de la presión de aire
del sistema. La operación del sistema de detección abre también válvulas de escape de aire
listadas, ubicadas en el extremo de la tubería principal de alimentación, lo que generalmente
antecede a la apertura de los rociadores. El sistema de detección sirve también como sistema
automático de alarma de incendio.
Sistema de Diluvio:
Sistema de rociadores que emplea rociadores abiertos, conectados a un sistema de tuberías que se
encuentra conectado a un suministro de agua a través de una válvula que se abre por la operación
de un sistema de detección instalado en las mismas áreas que los rociadores. Cuando esta válvula
se abre, el agua fluye a las tuberías del sistema y se descarga desde todos los rociadores
conectados a las mismas.
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Sistema de Tubería Seca:
Sistema de rociadores que emplea rociadores automáticos conectados a un sistema de tuberías
que contiene aire o nitrógeno bajo presión, y cuya liberación (desde el momento de apertura de
un rociador), permite que la presión de agua abra una válvula que se conoce como válvula de
tubería seca. El agua fluye entonces hacia el sistema de tuberías y sale por los rociadores
abiertos.
Sistema en Malla:
Sistema de rociadores en el cual tuberías principales transversales paralelas se conectan por
medio de múltiples ramales formando retículas o anillos. Un rociador que se encuentre operando
recibirá agua desde ambos extremos de su ramal, mientras que los demás ramales ayudarán a
transferir agua entre las tuberías principales transversales.
Sistema Anillado:
Sistema de rociadores, en el cual se interconectan múltiples tuberías principales transversales de
modo de proporcionar más de un camino para que el agua fluya hacia un rociador en operación, y
en el cual los ramales no están conectados entre sí.
Sistema de Preacción:
Sistema de rociadores que emplea rociadores automáticos conectados a un sistema de tuberías
que contiene aire, que puede o no estar bajo presión; con un sistema de detección suplementario
instalado en las mismas áreas que los rociadores. Los medios de accionamiento de la válvula se
describen en 3-3.2.1. El accionamiento del sistema de detección abre una válvula que permite
que el agua fluya dentro de las tuberías del sistema de rociadores y se descargue desde cualquier
rociador que esté abierto.
Sistema de Tubería Húmeda:
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Sistema de rociadores que emplea rociadores automáticos conectados a un sistema de tuberías
que contiene agua y que, a su vez, se conecta a un suministro de agua, de tal forma que el agua se
descargue inmediatamente, desde los rociadores abiertos por el calor de un incendio.
Las Características principales que definen a un rociador son:
a. Sensibilidad Térmica
b. Temperatura de Activación.
c. Diámetro de orificio
d. Orientación de Instalación.
e. Características de la Distribución de Agua (por ej.: tasa de aplicación,
humedecimiento de la pared).
f. Condiciones Especiales de Servicio.
Según sus características de diseño y funcionamiento, los rociadores se definen como:
Rociador de Supresión Temprana y Respuesta Rápida (ESFR).
Tipo de rociador de respuesta rápida, listado por su capacidad de proporcionar supresión de
incendios para tipos específicos de incendio de alto riesgo.
Rociador de Cobertura Extendida (EC).
Rociador, que cumple con las áreas de protección extendida.
Rociador de Gota Grande.
Tipo de rociador que es capaz de producir gotas de agua grandes características, y que está
listado por su capacidad de proporcionar control de incendios para riesgos de incendio
específicos de alto riesgo.
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Boquillas.
Dispositivos que se utilizan en aplicaciones que requieren patrones de ñde agua especiales,
pulverización direccional u otras características de descarga inusuales.
Rociador Convencional/Estilo Antiguo.
Rociadores que dirigen entre el 40 y el 60 % del total del agua inicialmente hacia abajo y que
están diseñados ya sea para ser instalados con el deflector hacia arriba o hacia abajo.
Rociadores Abiertos.
Rociadores que no poseen accionadores ni elementos de respuesta al calor.
Rociador de Respuesta Rápida (QR).
Tipo de rociador de pulverización listado como un rociador de respuesta rápida.
Rociador de Respuesta Rápida y Supresión Temprana (QRES).
Tipo de rociador de respuesta rápida que cumple con los criterios de 1-4.5.1(a)1 y está listado por
su capacidad de proporcionar supresión para incendios en riesgos de incendio específicos.
Rociador de Respuesta Rápida y Cobertura Extendida (QREC).
Tipo de rociador de respuesta rápida que cumple con los criterios de 1-4.5.1(a)1 y cumple con las
áreas de protección extendida definidas en el Capítulo 4.
Rociador Residencial.
Tipo de rociador de respuesta rápida, que cumple con los criterios de 1-4.5.1(a)1 y ha sido
investigado específicamente por su capacidad para incrementar la supervivencia en la habitación
en que se origina el incendio, y que está listado para uso en protección de unidades
habitacionales.
Rociador Especial.
Rociadores que han sido ensayados y listados tal como se prescribe en 4-4.9.
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Rociador de Pulverización.
Tipo de rociador listado por su capacidad para proporcionar control de incendios para un amplio
rango de riesgos de incendio.
Según su orientación, los rociadores se definen como:
Rociador Oculto.
Rociadores empotrados, provistos de tapa.
Rociador Montado al Ras.
Rociadores en los que todo el cuerpo o parte de él, incluyendo el extremo roscado donde se fija el
deflector, se encuentra montado por encima del plano inferior del cielorraso.
Rociador Colgante o Pendiente.
Rociadores diseñados para ser instalados de tal manera que la corriente de agua se dirija hacia
abajo, contra el deflector.
Rociador Empotrado (Recessed).
Rociadores en los cuales todo el cuerpo o parte de él, excluyendo el extremo roscado donde se
fija el deflector, se encuentra montado dentro de un alojamiento empotrado.
Rociador de Pared o Lateral.
Rociadores con deflectores especiales, diseñados para descargar la mayor parte del agua lejos de
la pared donde están montados, en un patrón que asemeja a un cuarto de esfera, dirigiendo una
pequeña porción de la descarga hacia la pared detrás del rociador.
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Rociador Montante.
Rociadores diseñados para ser instalados de tal forma que la descarga de agua se dirija hacia
arriba, contra el deflector.
e) Sistema de mangueras
El sistema clasificado para las mangueras según la NTC 1669 se define como SISTEMA CLASE
III. “Un sistema que provee estaciones de manguera de 38 mm (1 ½”) para suplir agua para uso
por personal entrenado y conexiones de manguera de 65 mm (2 ½”) para suministrar un gran
volumen de agua para uso por los bomberos y aquellos entrenados en el manejo de chorros
pesados para incendio.
En el presente informe se proyecta utilizar estaciones de control y mangueras sistema clase II,
para sistemas conectados directamente a los ramales principales de la red y estaciones de
manguera clase III, para ramales de la red principales de tubería principal vertical de
alimentación. Con respecto al alcance hidráulico del presente proyecto, sólo se tiene en cuenta el
estudio hidráulico para la extinción contra incendios, contemplando los siguientes componentes
de la instalación:
• Redes de suministro
• Sistemas de Rociadores
• Conexiones para Mangueras
• Tanque de reserva
• Equipo de bombeo diferente del equipo de bombeo para consumo
• Cabezal de pruebas
• Conexiones para el Cuerpo de Bomberos (siamesas)
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• Sensores de flujo y Alarmas de supervisión (Revisar diseño Eléctrico
f) Método de extinción a utilizar
El tipo de fuego que se puede producir y desarrollar por materiales combustibles que se pueden
encontrar en dicha edificación de uso hospitalario, tales como madera, cartón, papel, plástico, se
clasifica como “Clase A”. Este fuego se combatirá con el método de “extinción por
enfriamiento”, el cual consiste en la reducción de la temperatura a base de materiales líquidos
como lo es el agua en este caso en particular.
El fuego que se puede producir por equipos eléctricos y/o electrónicos como subestación, planta
de emergencia y equipos de rayos, se clasifica como “Clase C” y se combatirá con el método de
inhibición de la reacción en cadena, utilizando sustancias químicas como son “extintores de
polvo químico seco”.
En este proyecto se presentará el análisis de cálculo para un sistema de rociadores de tubería
húmeda, el cual consiste en un sistema de rociadores automáticos conectados a una red de
tuberías que contenga agua y que a su vez se conecte a un suministro, de tal forma que
descargue inmediatamente desde los rociadores abiertos por el calor de un incendio.
Las características de un rociador que definen su capacidad para controlar o extinguir un
incendio, como se había explicado antes, son:
Sensibilidad térmica
Temperatura de activación
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Diámetro de orificio
Orientación de instalación
Características de la distribución del agua
Condiciones especiales de servicio
g) Determinación del caudal requerido en uso hospitalario
Los requisitos mínimos de suministro de agua para un sistema de rociadores diseñado
hidráulicamente para el control de incendios de un riesgo de ocupación, debe determinarse
adicionando al suministro de agua para rociadores, la demanda para chorros de mangueras de la
NFPA 14, Norma para la instalación de sistemas de tubería vertical y mangueras y según la
norma NFPA 13. Este suministro debe estar disponible durante el tiempo mínimo señalado en la
tabla.
Tabla 33. Requisitos para demanda de chorros de mangueras y duración del suministro de agua
Clasificación
de la
ocupación
Mangueras
interiores
[gpm]
Total mangueras interiores y
exteriores
[gpm]
Duración
en
minutos
Riesgo leve 50 - 100 100 30
Fuente: NFPA 13 - Norma para la instalación de Sistemas de Rociadores
De acuerdo con la clasificación de riesgo de la NFPA-13 capítulo 5.2 “Riesgo Leve”, se
establece que el área de diseño para el sistema de rociadores debe ser de 1500 ft2, con una
densidad de riego de 0,1 gpm/ft2, lo que arroja que el caudal de rociadores debe ser 150 gpm
(Ver
Gráfica 12. Curva área/densidad).
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Gráfica 12. Curva área/densidad
Fuente: NFPA 13 - Norma para la instalación de Sistemas de Rociadores
De acuerdo a la NFPA-13 cuando se utilicen rociadores de respuesta rápida, es posible reducir el
área de operación del sistema en una proporción dependiendo de la altura del cielo raso, si se
tiene un cielo raso a una altura de 2,60 metros, el área de diseño se reduce en un 40%.
Área de diseño: 1500 ft² x 0.60 = 900 ft2 (83,61 m2)
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Gráfica 13. Reducción del área de diseño rociadores de respuesta rápida
Fuente: NFPA 13 - Norma para la instalación de Sistemas de Rociadores
Los rociadores a utilizar serán de respuesta rápida de ½”. Con el caudal necesario en la red (del
área seleccionada) y con la curva de descarga del rociador seleccionado se determina el número
de rociadores necesarios para proteger dicha área. Este proceso se repetirá para cada una de las
áreas protegidas por rociadores.
Interpolando los valores de la curva área/densidad para una ocupación de riesgo leve, con un área
de diseño de 900 ft2
(83,61 m2) se obtiene una densidad de 0,1 gpm/pies
2.
Según los requisitos exigidos por la NFPA 13, el caudal necesario para calcular la red de
rociadores corresponde a:
QTR = Ad x ρ
Donde
QTR: Caudal total rociadores
Ad: Área de diseño
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ρ: Densidad
QTR = 90 gpm
Número de rociadores en el área de diseño
Datos:
Caudal total rociadores = 90 gpm
Rociador de ½” Respuesta rápida
Presión de trabajo del rociador= 10 PSI
Caudal por rociador
Gráfica 14. Descarga por rociador
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Fuente: NFPA 13 - Norma para la instalación de Sistemas de Rociadores
Un rociador de respuesta rápida de ½” con 10 PSI de presión, descargaría 18 gpm por lo tanto:
Donde:
QTR: Caudal total rociadores
QR: Por rociador
Considerando el riesgo leve, se puede observar que se requiere un flujo de 100 gpm para
mangueras interiores y exteriores. El caudal total en el equipo de bombeo para abastecer el
sistema de rociadores, con cinco rociadores fluyendo de manera simultánea y un gabinete
funcionando es de:
QT = QTR + QManguera
Donde
QT : Caudal total
QTR : Caudal total rociadores
QManguera : Caudal total por mangueras
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QT = 90 gpm + 100 gpm = 190 gp
h) Volumen de Reserva de agua para uso hospitalario
Se proyecta un sistema de rociadores automáticos y gabinetes clase II y III. El sistema será
abastecido por un tanque de almacenamiento independiente al de agua potable del edificio. Sin
recirculación entre ambos, como garantía de mantener la reserva para el sistema siempre
disponible.
El volumen del tanque de reserva del sistema contra incendio está condicionado por:
Número de rociadores a fluir 5,00 Rociadores
Caudal por rociador 18,00 gpm
Caudal total en rociadores 90,00 gpm
Caudal por mangueras 100,00 gpm
Caudal requerido total en red 190,00 gpm = 0,72 m3/min
Tiempo de Reserva 30,00 Minutos
Volumen de reserva 0,72 m3/min x 30 min = 21,57 m
3
De acuerdo al ejemplo anterior, el almacenamiento mínimo de reserva en un hospital debe ser de
22 m 3.
i) Cálculo del equipo de presión para redes contraincendios
Cálculo del equipo de presión para sistema contra incendio
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El cabezal dinámico total (TDH) se calculó por medio de la siguiente fórmula:
TDH = ΔZ + ΔP + Hf
Donde:
TDH : Cabezal Dinámico Total
ΔZ : Delta de altura (Altura estática en punto crítico)
ΔP : Delta Presión (Presión en el punto crítico)
Hf : Pérdidas en la tubería
La presión de trabajo mínima de los gabinetes según la norma NFPA 14 es de 65 PSI (45 mca).
De manera que el punto crítico en el sistema contra incendio es el gabinete más alejado, A
continuación se presenta un ejemplo de cálculo del equipo del sistema contra incendio.
190,00 gpm = 0,72 m3/min Q= 12.00 l/s
Después de suponer que se identificaron las longitudes de la tubería de la ruta critica y se genero
el análisis de la misma, se pone en evidencia para efecto de cálculo en el siguiente ejemplo una
CDT 75 m y el caudal correspondiente a 190 gpm.
C.D.T. de Diseño = 75,00m
Bomba Líder
Caudal = 12,00 l/s
C.D.T. = 75,0 m
Potencia = &*Q*H/76n n=65% = 18,22 H.P.
Potencia de Diseño = 19,00 H.P.
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Potencia Comercial = 19,00 H.P.
Fraccionamiento de las Bombas
Se usará una Bomba líder para el 100% del caudal total y una bomba jockey
Bomba Jockey
Caudal (l/s) = 0,60 (Corresponde al 5 % de la bomba líder)
C.D.T. (m) = 75,0 m
Potencia = &*Q*H/76n n=65% = 0,91 H.P.
Potencia de Diseño = 1,00 H.P.
Potencia Comercial = 1,00 H.P.
j) Características del equipo de presión para sistema contra incendio.
La bomba deberá suministrar un caudal no menor del 100% de la capacidad de diseño y una
presión mínima no menor que el 65% de la presión de diseño.
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Las características del equipo seleccionado son:
Bomba Principal
Caudal: 12,00 l/s
Cabezal dinámico total (TDH): 100,00 PSI
Potencia: 19,00 HP
Motor: Eléctrico
Deberá contar con un tablero de control, que automatice el equipo.
k) Selección de la Bomba auxiliar o Jockey
La bomba auxiliar o Jockey mantiene la presión en el sistema. El interruptor de presión de la
bomba Jockey se ajusta a aproximadamente entre 5 psig a 10 psig por encima del ajuste del
interruptor de presión del controlador de la bomba principal en tanto que el caudal que suministra
está entre el 1% - 5% del caudal de la bomba principal (500 gpm). Cuando la presión del agua
decrece por debajo de la presión preajustada el interruptor de presión energiza un arrancador el
cual activa la bomba auxiliar o Jockey. La bomba auxiliar no necesita ser catalogada UL y
homologada FM.
La bomba jockey se encarga de mantener todo el sistema presurizado y compensa en caso de
pequeñas fugas en el sistema.
Bomba Jockey
Caudal: 0,60 l/s
Cabezal dinámico total (TDH): 100,00 PSI
Potencia: 1,00 HP
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Motor: Eléctrico
Las instalaciones dentro del cuarto de bombas serán en tubería de acero inoxidable SCH 40
ranurada y accesorios ranurados para diámetros de 2” en adelante. Para diámetros menores de 2”
serán roscados para una presión de trabajo de 200 psi. Según lo establecido en los
requerimientos de la UNOPS “Capitulo Red contra Incendio “
Se instalarán manómetros en cada descarga de las bombas y en la descarga principal. Cada
manómetro contará con su respectivo registro de control. El manómetro será antivibratorio, dial
2” en aluminio blanco, caja y aro en acero inoxidable, visor en policarbonato, aguja en aluminio,
partes internas en bronce, conexión vertical ¼” NPT, rango de presión 0-200 psi. Los equipos
estarán montados sobre una base de tipo antivibratorio. Dicha base se hará de acuerdo a las
recomendaciones del fabricante de los equipos.
Las características de los equipos y las recomendaciones para su instalación deberán ser
suministradas por el fabricante.
l) Rociadores automáticos
A continuación se mencionan los detalles del rociador seleccionado.
Tipo de rociador Respuesta rápida ½” termosensible con
ampolla
Presión de descarga 10 PSI
Caudal de descarga mínimo 18 gpm
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Coeficiente nominal (Factor K) 5,6
Tipo de respuesta Rápida
Temperatura nominal 68 °C
Clasificación de la temperatura Normal
Distancia mínima a paredes 0,10 m
El abastecimiento de agua deberá ser capaz de asegurar el caudal de 5 rociadores funcionando de
manera simultánea durante 30 minutos. La distancia entre los rociadores más cercanos a los
muros o tabiques deberá ser igual o inferior a la mitad de la distancia máxima permitida entre los
rociadores e igual o superior a 0,10 m. Es recomendable que el deflector del rociador se
encuentre entre 0.075 y 0.15 m debajo del techo.
Cada piso debe contar con una estación de control de los rociadores del piso correspondiente.
Consiste en un conjunto de válvulas conectado a la línea que alimenta el sistema, controla la
descarga del agua y su presión, dispone de medios para realizar pruebas y vaciado de tubería.
m) Extensión de la Protección contraincendios
Deben protegerse por las instalaciones todas las partes del edificio, admitiéndose las siguientes
excepciones:
Los servicios sanitarios construidos de material incombustible y que no se empleen para
almacén de materias combustibles. Esta excepción se aplica también a vestuarios siempre
que las ropas estén guardadas en armarios metálicos.
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Los cuartos con equipos electrónicos los cuales serán protegidos con extintores.
n) Gabinetes contra incendio
Se utilizarán gabinetes Clase III y gabinetes Clase II según se sugiere hospitalario, en lámina
negra calibre 20, con puerta en lámina calibre 18 y vidrio de 4 mm Tendrán doble capa de pintura
anticorrosiva. Las dimensiones mínimas serán de acuerdo a los detalles que se anexan.
En su interior tendrán los siguientes elementos:
Gabinete Clase III.
Válvula angular tipo globo en bronce de 1.1/2” x 1.1/2” NPT x NH (Hembra-Macho)
Válvula angular tipo globo en bronce de 2.1/2” x 2.1/2” NPT x NH (Hembra-Macho)
Soporte tipo canastilla para manguera de gabinete, fabricado en lámina Cold Rolled
terminado en pintura electrostática roja.
Manguera fabricada de poliéster y refuerzo interior en caucho, para presiones de 300 psi,
de 30 metros de longitud y un diámetro de 1.1/2”, con sus conexiones correspondientes.
Boquilla de chorro y niebla de 1.1/2” en policarbonato.
Llave Spaner con sus respectivos soportes.
Extintor de 10 libras de polvo químico seco con válvula reguladora de descarga y
manómetro.
Hacha de 4.1/2” libras.
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Gabinete Clase II.
Válvula angular tipo globo en bronce de 1.1/2” x 1.1/2” NPT x NH (Hembra-Macho)
Soporte tipo canastilla para manguera de gabinete, fabricado en lámina Cold Rolled
terminado en pintura electrostática roja.
Manguera fabricada de poliéster y refuerzo interior en caucho, para presiones de 300
psi, de 30 metros de longitud y un diámetro de 1.1/2”, con sus conexiones
correspondientes.
Boquilla de chorro y niebla de 1.1/2” en policarbonato.
Llave Spaner con sus respectivos soportes.
Extintor de 10 libras de polvo químico seco con válvula reguladora de descarga y
manómetro.
Hacha de 4.1/2” libras.
o) Definición de ubicación de la Siamesa
Se contempla la instalación de una siamesa en la fachada, nivel de los primeros pisos , con el fin
de poder inyectar agua al sistema por el cuerpo de bomberos. La siamesa será construida en
bronce, de cuerpo recto, con sus cadenas, tapones y tapas correspondientes. La tapa será en
bronce pulido y brillado, bronce cromado y aluminio anodizado.
p) Soportes en redes de incendio
La tubería aérea y los soportes no deben ser utilizados para sujetar otros elementos diferentes al
sistema de rociadores.
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Los soportes de la tubería aérea y sus componentes deben estar de acuerdo con la NORMA
NFPA 13, Sección 3-7.
• La máxima distancia entre soportes para la tubería aérea, no debe exceder de 4,60 metros (15
pies) para diámetros de 1 ½ pulgadas o más. Para diámetros menores a 1 ½ pulgadas la distancia
entre soportes no deben ser superior 3,60 metros (12 pies). La distancia máxima entre el rociador
final y un soporte no debe exceder 0,91 m para tubería de 1”, 1,22 metros para tubería de 1 ¼” o
1.52 metros para tubería de 1 ½” o mayor.
• Está prohibido el uso de pernos de sujeción con pólvora. Deberán instalarse anclajes de
expansión en los sitios donde la tubería esté soportada a una estructura de concreto. Estos
anclajes serán de 3/8” para soportar tuberías hasta 4” y de ½” para soportar tuberías de 6”.
• La soportería para la totalidad de las tuberías colgantes bajo placas de concreto y/o estructura
metálica debe ser listada UL y aprobada FM. (Excepto las varillas).
• Las columnas donde se encuentra la válvula de control de cada sistema, deben ser soportadas
con soportes de cuatro vías (ver detalle en planos de detalles), de igual forma se deberán utilizar
acoples flexibles, en la salida del tallo principal.
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• Materiales: Las abrazaderas serán metálicas y deberán incluir los pernos, tiros expansivos,
espárragos, tuercas hexagonales, varilla roscada zincada, anclaje multiuso y demás elementos
necesarios para su correcta instalación.
q) Extintores
En la siguiente figura se puede observar que tipos de extintores se deben utilizar para
contrarrestar el incendio en las diferentes clases de fuego:
Gráfica 15. Extintores
Fuente: NFPA 101 – Código de Seguridad Humana
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r) Pintura para redes contraincendios
Todas las tuberías deberán identificarse con pintura anticorrosiva de esmalte sintético color rojo
según especificaciones de la NFPA.
s) Pruebas de hermeticidad red contra incendio
El proyectista debe sugerir se incluyan pruebas para la entrega de las redes del sistema contra
incendio, la cual comprende todos los elementos necesarios como válvulas, manómetros, tubería
y accesorios necesarios para realizar la evaluación hidrostática en la red de incendios.
El diseñador debe indicar que la prueba se realizará a una presión de 200 PSI por un periodo no
inferior a 2 horas. Sí al verificar el ensayo de presión hidrostática se presentan fugas en las
uniones de las tuberías, las fallas se corregirán siguiendo las instrucciones del fabricante o del
interventor. El equipo utilizado será el adecuado para este tipo de labor.
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6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Es relevante entender la importancia, impacto, responsabilidad y competencia de la ingeniería
civil, desde el área hidráulica, en función de garantizar la sustentabilidad y asequibilidad a
derechos públicos esenciales para la humanidad como el agua potable y el saneamiento básico.
Para proponer proyectos hidráulicos, el consultor requiere de un marco contextual que implique
una visión global del proyecto a desarrollar en términos legales, institucionales, económicos y
sociales, a fin de satisfacer las necesidades que demande particularmente los diseños hidráulicos
para edificaciones de uso hospitalario en Colombia.
La importancia de elaborar y presentar una Guía metodológica como la que se ha presentado en
este trabajo se justifica en varias razones y motivaciones. Como se ha evidenciado en la primera
parte del documento, en primera instancia, no se registra una literatura y bibliografía rica en
aportes metodológicos y conceptuales para el diseño y ejecución de proyectos hidrosanitarios y
de redes contra incendio. Eso permite concluir no sólo la existencia de esta carencia, sino hacer
de la propuesta de Guía un espacio para cuestionar este particular.
Muy ligado a la falta de trabajos de investigación y literatura sobre la materia, se suma que, a
partir de la revisión e incorporación de la normativa más vigente a la elaboración de la guía, se ha
encontrado que no hay una amplia regulación en materia de diseño, implementación y ejecución
que permitan a los diseñadores y proyectistas un mejor trabajo en obra. De allí se desprende la
necesidad y se justifica en pensar herramientas que contribuyan y que conminen a las entidades e
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instituciones competentes revisar la labor que vienen desarrollando y su cercanía real con el
diseño e implementación de redes hidráulicas. Por tanto, en términos más ligados a lo práctico,
esta guía se justifica en la posibilidad de generar procesos estándares y herramientas
metodológicas, de cara a un mejor desarrollo de los proyectos, entre ellos la definición de roles y
funciones. En este punto, se concluye que debe ser labor del proyectista desarrollar estudios
detallados, minuciosos, claros, y concisos a fin de ser garante de las buenas prácticas de la
ingeniería civil, en el ámbito hidráulico. De la misma forma, el consultor debe tener especial
cuidado en la presentación de sus proyectos sustentando su propuesta de forma organizada y
sistemática, dada la complejidad de este tipo de diseños.
Proponer una guía metodológica para la elaboración de diseños de redes hidrosanitarias y
contraincendios para edificaciones de uso hospitalario en Colombia implica la vinculación de
aspectos teóricos, técnicos, prácticos y normativos de alta complejidad que pone a prueba la
capacidad analítica, argumentativa y propositiva del profesional en ingeniería civil. Si bien en
principio está guía está dirigida a proyectistas, esta propuesta metodológica para la realización de
diseños hidráulicos, sanitarios y red contra incendios -en este caso aplicado a proyectos con uso
hospitalario-, ésta integra el mayor número de factores y elementos que se articulan en un
proyecto de este tipo, lo cual requiere además una propuesta de trabajo que incluye a diseñadores
y ejecutores de obra.
La articulación de factores y elementos a tener en cuenta son en sí la naturaleza de la propuesta
presentada. Se tienen en cuenta, primero, aspectos contextuales como el tipo de hospital a
intervenir, la comprensión del sistema de abastecimiento y de desague de agua, con las sus
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complejidades en las entradas y salidas de agua de la edificación; además de los equipamiento, lo
cual permite justificar el diseño de las redes. Posterior a ello, la guía propone los pasos que
componen todo lo relacionado a los materiales para redes hidráulicas, sanitarias y contra
incendios; el análisis de aprovechamiento de aguas lluvias; el estudio hidráulico de agua potable
(con sus respectivos cálculos de volumen de reserva, de medidor general, de la demanda, análisis
de ruta crítica, entre otros); el estudio hidráulico de agua caliente (compuesta del estimado de
caudales, red de distribución, equipo de calentamiento; sumado a los requerimientos y
recomendaciones para el sistema); los cálculos de redes sanitarias y finalmente todo lo
relacionado al estudio de sistema de protección contra incendio.
Este desarrollo metodológico, tras la revisión del estado del arte, permite aportar elementos para
el propósito de realizar diseños y ejecuciones de redes hidráulicas, sanitarias y contra incendios
que proporcionen mejores servicios a lugares de vital importancia para el desarrollo de la
sociedad como son los centros hospitalarios. Pero, que dicho proceso se realice sobre la base de
un uso correcto de los recursos para el desarrollo del diseño y la obra, donde posteriormente el
funcionamiento de las redes permita un mejor uso del recurso hídrico y la reducción del impacto
medioambiental y la articulación de la obra con el contexto ambiental del edificio a intervenir.
Como se refiere a lo largo de todo el documento, las bases sobre las cuales se propone esta guía –
que es un documento de consulta para proyectistas, diseñadores, ingenieros y todas aquellas
personas que trabajen en diseño e instalación de este tipo de redes- parte de la bibliografía
consultada, de los marcos teóricos, conceptuales, normativos y contextuales que circunscriben al
campo del diseño e instalación de redes hidráulicas, sanitarias y contraincendios.
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Como materia principal para la construcción de esta propuesta, se conjugan la experiencia de
ingeniero en formación, junto con el apoyo profesional del cuerpo docente que dirige el presente
proyecto, y otros profesionales expertos propios del campo laboral, que han interactuado a fin de
lograr diferentes proyectos de diseño e instalación. Estas experiencias se reseñan a continuación,
como parte vinculante a proyectos de diseño y/o instalación en centros hospitalarios, enmarcados
algunos de estos en el Fondo de Adaptación del Gobierno Nacional, con el propósito de subsanar
los efectos de las lluvias e inundaciones en 2011, además de otros procesos que se llevaron a
cabo en otros tipos de edificaciones, permitiendo el recogimiento y elaboración de la base
empírica para proponer esta guía metodológica.
A. Experiencia en Centros hospitalarios y médicos
ESE HOSPITAL MANUELA PABUENA
Fondo de adaptación.
Diseño hidrosanitario, aprovechamiento de aguas lluvias y red contra incendios.
Contratante: Sociedad Ingehisa SAS.
CLÍNICA VITA
Diseño hidrosanitario y red contra incendios.
La Dorada, Caldas.
POLICLÍNICA BOGOTÁ
Diseño Hidrosanitario y red contraincedio.
Contratante: GYG Construcciones
Bogotá D.C.
NUEVA SEDE DEL HOSPITAL DE LA E.S.E MARÍA AUXILIADORA.
Municipio de Mosquera - Cundinamarca
Contratante: Fontaneros HB S.A.S. NIT 900.499.017-1
Ing. Omar Bernal
SANITAS SUCURSAL PUENTE ARANDA
Diseño Hidráulico y sanitario.
Contratante: Fontaneros E.U.
Bogotá D.C.
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FARMASANITAS SUCURSAL CEDRITOS
Diseño Hidráulico y sanitario.
Contratante: Fontaneros E.U.
Bogotá D.C.
FARMASANITAS SUCURSAL CALLE 80
Diseño Hidrosanitario y red contraincedio.
Contratante: Fontaneros E.U.
Bogotá D.C.
B. Otros diseños e instalaciones
MARVAL S.A.
Proyecto: Casas San Rafael Zipaquirá - Cundinamarca
Instalaciones hidrosanitarias, red contraincendio y de gas.
Contratante: Oficina Central
Bogotá D.C.
MEGABIBLIOTECA MUNICIPIO DE FACATATIVÁ
Diseño Hidrosanitario y red contraincedio.
Contratante: Arq. Yamile Bernal
Teléfono: 3108750827
Facatativá, Cundinamarca.
IED ARGENTINA
Diseño Hidrosanitario, red contraincedio y de gas.
Contratante: José Fernando Angulo
Bogotá D.C.
CANCHA MULTIFUNCIONAL
Diseño Hidrosanitario.
Contratante: IED TOMAS HERRERA CANTILLO
Municipio de San Zenón, Magdalena.
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7. BIBLIOGRAFÍA Y CIBERGRAFÍA
Referencias bibliográficas
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Ley 373 de 1997. por la cual se establece el programa para el uso eficiente y ahorro del agua.
Ley 400 de 1997. Por la cual se adoptan norma sobre Construcciones Sismo Resistentes.
Ley 1712 de 2014. Por medio de la cual se crea la Ley de Transparencia y del Derecho de
Acceso a la Información Pública Nacional y se dictan otras disposiciones.
Decretos
Decreto 2105 de 1983. Por el cual se reglamenta parcialmente el Título II de la Ley 09 de 1979
en cuanto a Potabilización del Agua.
Decreto 3102 de 1997. Por el cual se reglamenta el artículo 15 de la Ley 373 de 1997 en relación
con la instalación de equipos, sistemas e implementos de bajo consumo de agua.
Decreto 475 de 1998. Por el cual se expiden normas técnicas de calidad del agua potable
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Decreto 926 de 2010. Por el cual se establecen los requisitos de carácter técnico y científico para
construcciones sismo resistentes NSR-10.
Decreto 3930 de 2010. Por el cual se reglamenta parcialmente el Título I de la Ley 9ª de 1979,
así como el Capítulo II del Título VI -Parte III- Libro II del Decreto-ley 2811 de 1974 en
cuanto a usos del agua y residuos líquidos y se dictan otras disposiciones.
Decreto 4728 de 2010. Por el cual se modifica parcialmente el Decreto 3930 de 2010
Documentos Conpes
Consejo Nacional de Política Económica y Social (2010). Conpes 3810. Política para el
suministro de agua potable y saneamiento básico en la zona rural.
Cibergrafìa
Universidad Nacional de Colombia. Dirección Nacional de Innovación Académica. Curso
Virtual de Ecología y Medio Ambiente. Parte IV: Medio Ambiente en Colombia. Lección
Recursos hídricos. Disponible en:
http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2000088/lecciones/seccion4/capitulo05/04_05
_01.htm.
Normas
Normas Técnicas ICONTEC 1500 - Código Colombiano De Fontanería.
Reglamento Técnico Del Sector De Agua Potable Y Saneamiento Básico – RAS 2000.
Normas Técnicas ICONTEC 2886 - Higiene y seguridad. Tanques de agua para sistemas
privados.
NSR-10 - Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente
NFPA 13 - Instalación de sistemas de rociadores
NFPA 14 - Instalación de sistemas de tubería vertical y de mangueras
Página 200 de 200
NFPA 20 - Bombas contra incendio
NFPA 22 - Norma para Tanques de Agua para Protección contra Incendios Privado
NFPA 101 – Código de seguridad humana
NTC 1669 - Norma para la instalación de conexiones de mangueras contra incendio
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