Ejemplo de cálculo de tubería AFCH para edificio de vivienda
El edificio de viviendas tiene 3plantas iguales cada una de ellas con 2 viviendas y
una planta baja donde irá instalado el contador general del edificio La instalación de agua
se realiza con tubería de cobre mediante contadores divisionarios situados en cada piso, con
una pérdida de presión de 2 m.c.a. en cada contador.
Desde la acometida A hasta la sala donde se encuentra el contador general del
edificio C hay 3 m. Este contador origina una pérdida de presión de 2 m.c.a. A continuación
del contador hay un distribuidor del que salen 3 tuberías (una para cada planta).
Desde la sala del contador hasta las montantes M, hay 4 m. La altura de cada planta,
forjado incluido, es de 2,8m y la instalación de fontanería se lleva por el techo en cada
planta.
Las montantes llegan a cada piso al punto 1 con agua fría y en el mismo se reparten
para cada vivienda.
La instalación se realizará con tubería de cobre (no se utiliza cobre en la acometida,
pero para no complicar los cálculos introduciendo más de un tipo de tubería, supondremos
que es cobre en todo su recorrido).
Los elementos que nos encontramos en los pisos son:
En el aseo: ducha, lavabo, e inodoro.
En el baño: bañera (más de 1,40 m), lavabo e inodoro.
En la cocina: lavadora, fregadero y lavavajillas.
Las pérdidas en los elementos singulares (codos, tés, válvulas, reductores de presión, etc.)
se calculan aumentando en un 30 % la longitud de cada tramo.
El plano de la figura corresponde al piso 3º. Las distancias en esa planta son:
Del punto 1 al 2: 2,5m estando el contador divisionario entre ambos puntos.
Del punto 2 al 3: 6m. En el punto 2, las tuberías se dividen hacia cocina o baños.
Del punto 3 al 4: 1m. En el punto 3, las tuberías se dividen hacia baño o aseo.
Del punto 4 al 5: 2m en horizontal y 2 más de bajada. En el punto 4 la tubería se divide
hacia inodoro y ducha, por un lado, y lavabo por otro, siendo éste último el punto 5.
Halla la presión en el punto 5 (el más desfavorable de la vivienda) que corresponde al
lavabo del aseo y los tramos de tubería que llevan a él.
La presión de suministro al edificio es de 3 bares, y la velocidad en la acometida de 2 m/s
Si la presión no es suficiente, hallar el grupo de presión que debemos instalar.
Cálculo de consumos
Empezamos calculando los consumos de agua fría de los elementos de cada vivienda.
Consumos de agua fría
Aseo Baño Cocina
Ducha Lavabo Inodoro Bañera Lavabo Inodoro Lavadora Fregadero Lavavajillas
Consumo
(l/s) 0,2 0,1 0,1 0,3 0,1 0,1 0,2 0,2 0,15
Total 0,4 0,5 0,55
El consumo total de la vivienda será:
El coeficiente de simultaneidad de la vivienda:
Luego, el consumo simultáneo de cada vivienda:
Como el edificio está compuesto por 6 viviendas, el consumo simultáneo del edificio
seráel consumo de cada vivienda por el nº de viviendas, pero a este caudal deberemos
aplicarle un coeficiente de simultaneidad del edificio (ya que no todos los grifos van a estar
funcionando a la vez)
Kedif= =
Qse= =0,51
TRAMO A-C
Es el tramo que va desde la acometida hasta el contador general del edificio. En este tramo
el caudal será 1,07 l/s, con una velocidad de 1,5 m/s.
Con estos valores entramos en el ábaco, y obtenemos un diámetro interior de 32 mm
aproximadamente.
Comprobamos que está normalizado y también si cumple con los diámetros mínimos que nos
marca la HS4 para dicho tramo. La norma nos dice que para el distribuidor principal el diámetro
mínimo en cobre será de 25 mm. Y como el diámetro calculado es mayor, cumple la norma y
según la tabla que vemos en la parte superior , este diámetro de 32 mm. es comercial.
A continuación tomamos nota de la pérdida de carga por metro de tubería, y en el ábaco vemos
que son 90 mmca/m.
Como la longitud del tramo A-C es de 3 m, y aumentamos un 30 % para considerar la longitud
equivalente a las pérdidas en elementos singulares, lalongitud a considerar será:
Ltotal = 3+0,3•3 = 3,9m
Tubería de cobre. Diámetros
normalizados
Diámetro
interior (mm.)
Diámetro
exterior (mm.)
4 6
6 8
8 10
10 12
13 15
16 18
20 22
25 28
32 35
39 42
50 54
60 64
72 76
La pérdida de carga en las tuberías será el producto de los metros de tubería por la pérdida de
carga unitaria
a los que hay que sumar la del contador que es de 2m.c.a. y obtenemos 2,351m.c.a. de pérdida en
el tramo.
Como partíamos de 30 m.c.a., tendremos una presión final de:
Pf = 30-2,351=27,649 m.c.a.
que será la presión de entrada del tramo siguiente.
TRAMO C-1
Desde el contador general hasta el punto1 del último piso. Esa tubería llevará el caudal de las 2
viviendas de dicho planta. Ese caudal será:
Qs=K.N.Qsv
Debemos calcular el coeficiente de simultaneidad para las dos viviendas
K= =0,7
Qs=0,7x2x0,51=0,714l/s
La velocidad a la entrada del tramo será la del tramo anterior, es decir, 1,5m/s.
Con el valor del caudal 0,714 l/s y la velocidad 1,4 m/s, vamos al ábaco y obtenemos un
diámetrointerior de aproximadamente 22; vemos que no está normalizado, así que tomaremos
25mm y lo trazamos en el ábaco puesto que variará un poco la AP y la velocidad (línea color
verde)
El tramo considerado (la columna o montante) tendrá un diámetro interior de 25mm, un AP de
75mmca/m y una velocidad de 1,25m/s.
El diámetro de la montante está dentro de la normativa que nos dice que el diámetro mínimo a
poner en una columna es 20mm.
La longitud del tramo es de 4m en horizontal más la altura que será 4 pisos (3 más planta baja).
L = 4+ 4•2,8 = 15,2 a la que hay que incrementar en un 30% de longitud equivalente, es decir:
Le=15,2x0,3=4,56m
Lt=15,2+4,56=19,76
La pérdida de carga de las tuberías será:
Ptub= 19,76•75mm.c.a./m= 1482mm.c.a. = 1,482m.c.a.
A esta pérdida de carga debemos añadirle la altura h que debe vencer el agua, y que es la del
tramo vertical:
h= 4•2,8m= 11,2 que serán de pérdida de carga.
La pérdida de carga total en el tramo será:
Pc= 1,482 + 11,2= 12,682m.c.a.
La presión que nos queda al final del tramo será la de entrada menos las pérdidas de presión:
Pf = 27,649-12,682=14,967m.c.a.
TRAMO 1-2
Es el tramo que alimenta a la vivienda 1. El caudal será el de 1 vivienda
Qstramo= Qsv = 0,51 l/s. (ya calculado al principio)
La velocidad a la entrada será la del tramo anterior: 1,25s
Con estos valores de caudal y velocidad nos vamos al ábaco:
Nos dará un diámetro de 25 con una AP de 80mmca y una velocidad de 1,25m/s.
Diámetro que está dentro de la norma ya que para derivación a vivienda el diámetro mínimo será
20mm. La longitud es 2,5m y la longitud equivalente de singularidades
Le = 2,5•0,3 = 0,75m
luego la longitud totaldel tramo será la suma de ambas
Ltotal = 2,5 + 0,75 = 3,25m
La Pérdida de carga
Pc = 3,25m•80mm.c.a./m= 260mm.c.a. = 0,26 m.c.a.
Hay que considerar también la pérdida de carga del contador divisionario que es de 2m.c.a.
La presión al final del tramo será igual a la presión a principio del tramo menos las pérdidas que
producen la tubería y los elementos intermedios (contador divisionario):
Pf = 14,967–(0,26 +2) = 12,707m.c.a.
TRAMO 2-3
Este tramo alimenta al baño y aseo de la vivienda. El caudal de este tramo será:
=
Qi será el consumo instantáneo de baño y aseo, que son 6 elementos que suman 0,4 + 0,5 = 0,9 l/s
= 0,45•0,9l/s = 0,40 l/s
Con los datos de caudal de 0,4 l/s y velocidad de 1,25 m/s entramos en el ábaco,
y obtenemos un diámetro de 20mm. Para 20mm de diámetro y 0,4 l/s de caudal obtenemos una
velocidad de 1,25 m/s y una pérdida de carga de 90mm.c.a./m
La longitud del tramo es de 6m y la longitud equivalente a las singularidades
Le = 6m•0,3 = 1,8m
La Longitud total será
Ltotal = 6+1,8 = 7,8m
Las pérdidas en el tramo serán:
Pc = 7,8m•90mm.c.a./m= 702mm.c.a.= 0,702m.c.a.
La presión final en el tramo será la presión resultante del tramo anterior menos la pérdida de
carga que se produce en este tramo:
Pf= 12,707-0,702 = 12,005m.c.a.
TRAMO 3-4
Alimenta solo al aseo, que tiene un caudal instantáneo Qi = 0,4 l/s, el coeficiente de
simultaneidad del aseo es:
Por lo que el consumo en el cuarto húmedo será:
Y tenemos v= 1,25m/s ( la resultante del tramo anterior )
En el ábaco nos da un diámetro de aproximadamente 17mm de diámetro interior, menor que el
indicado como diámetro mínimo de derivación a cuarto húmedo que es de 20mm según la tabla 4.3
del hs4 del CTE, y que no lo tenemos en cobre. Cogemos el de 22 mm, al que le corresponde un
diámetro interior de 20mm
Para 20 mm de diámetro y 0,28 l/s de caudal obtenemos una velocidad de 1 m/s y una pérdida de
carga de 60 mm.c.a./m (aproximadamente).
Longitud del tramo L=1m y la longitud equivalente a las singularidades Le= 1•0,3 = 0,3m
La Longitud total será Ltotal= 1+0,3= 1,3m
La pérdida de carga en el tramo es:
Pc= 1,3m•60mm.c.a./m = 78 mm.c.a. = 0,078 m.c.a.
Presión final en el tramo
Pf = 12,005-0,078 = 11,927m.c.a.
TRAMO 4-5
Alimenta sólo al lavabo del aseo, cuyo caudal es 0,1 l/s, y partimos de una velocidad de 1m/s.
Obtenemos un diámetro interior de 13mm. que corresponde a 15mm de diámetro exterior. Con ese
valor y el del caudal, 0,1 l/s, tenemos una pérdida de carga unitaria de 105mm.c.a.
Longitud del tramo L=4m
Le= 4 • 0,3 = 1,2m
Ltotal = 4+1,2 = 5,2m
Pérdida de carga
Pc= 5,2m•105mm.c.a./m= 546mm.c.a.= 0,546m.c.a.
Debemos tener en cuenta que la instalación va por el techo, y baja 2m hasta el lavabo. Esos 2m nos
dan una recuperación de presión de 2m.c.a. que representamos como una altura, de forma que h = -
2m.c.a.
Pf = 11,927-0,546-(-2) = 13,381m.c.a.
Como sabemos, en el elemento más desfavorable de la instalación, la presión debe ser de 1bar
(10m.c.a.), o 1,5bares si se trata de un fluxor o si la vivienda tiene caldera individual.
Suponemos que las viviendas tienen caldera individual por lo que la presión que debe llegar será
1,5 bares y en nuestro caso está llegando poco menos de 1,3 bares.
Como la presión no es la mínima exigida, debemos colocar un grupo de presión, que calculamos a
continuación:
Grupo de presión
Volumen del depósito auxiliar de alimentación (V)
V=Q.t.s=1,07x20x60=1284l
Razonamiento para deducir la medida Ha: si el depósito tiene una capacidad de 1,28m3 podemos
tomar sus dimensiones como 1mx1mx1,3m. La bomba la elevamos con respecto al depósito 0,2 m
con lo que tomamos Ha= 1,5m
Cálculo de Altura de Hg
Hg= (2,8-1,5)+2,8+2,8+2,5=9,4m
P.mínima o de arranque=Ha+Hg+Pc+Pr
Siendo Pc la suma de las pérdidas de carga en todo el tramo y Pr la presión residual en el último
punto de consumo.
Pc= 2,35+1,482+2,26+0,7+0,078+0,546=7,416 m.c.a.
P.mínima o de arranque=1,5+9,4+7,416+15=33,316 m.c.a.=3,3 bares
A continuación pasamos a calcular la bomba
Potencia eléctrica de la bomba (P)
P= = =0,16Cv=0,12 Kw
Por último nos queda calcular el volumen del depósito de presión
Volumen del depósito a presión Vn
Vn=Pb.Va/PaPb=Presión mínima+Presión atmosférica Pb= Presión absoluta Va= Volumen mínimo del agua
Va=Qx1´x60”=1,07x1x60=64,2 L
La HS4 nos dice que la diferencia entre la Presión mínima y la Presión máxima será de 2 a 3 bares,
Si la presión mínima que nos salió por cálculos es de 3,3 bares, tomaremos la Pmax. como
3,3+3=6,3bar
Vn=(3,3+1).64,2/6,3+1
Vn=37,8 L
Se buscará un depósito a presión comercial.
Tabla de resultados
Tramo
Caudal
Q (l/s)
Velocidad
V(m/s)
Diámetro
Interior
D(mm)
Diámetro
Nominal
Ø(mm)
Pérdida
de carga
unitaria J
(m.c.a./m)
Longitud
tramo
L(m)
Longitud
singularid.
Le(m)
Longitud
total
Lt=L+Le
(m)
Pérdida
de carga
tuberías
Pc(m.c.a.)
Pérdidas
de carga
elementos
Pc(m.c.a.)
Pérdida
de carga
total
Pc(m.c.a.)
Altura
del
tramo
h(m)
Presión
inicial
del
tramo
Pi(m.c.a.)
Presión
final del
tramo
Pf(m.c.a.)
A-C 1,07 1,5 32 35 0,09 3 0,9 3,9 0,351 2 2,351 - 30 27,649
C-1 0,71 1,25 25 28 0,075 15,2 4,56 19,76 1,482 - 1,482 11,2 27,649 14,967
1-2 0,51 1,25 25 28 0,08 2,5 0,75 3,25 0,26 2 2,26 - 14,967 12,707
2-3 0,4 1,25 20 22 0,09 6 1,8 7,8 0,702 - 0,702 - 12,707 12,005
3-4 0,28 1 20 22 0,06 1 0,3 1,3 0,078 - 0,078 - 12,005 11,927
4-5 0,1 1 13 15 0,105 4 1,2 5,2 0,546 - 0,546 -2 11,927 13,381