Bombas aceleradoras e impulsoras de agua que están dirigidas por sondas testigo de presión en el grupo y por otras de volumen en el depósito.

Transcripción

1 En este capitulo se ofrece mediante dos ejemplos tipo de edificios de usos diferentes una guía practica de los sistemas de dimensionado que se pueden adoptar a la hora de tener que diseñar una instalación. MÉTODOS Los cálculos que se van a realizar se subdividen en dos sistemas diferentes: el primero está pensado para un edificio de apartamentos situado en una localidad cercana a la playa, mediante lo especificado como sistema de dimensionado en las Normas Básicas del Agua, y el segundo ejemplo, una instalación en un edificio deportivo, se efectúa mediante un cálculo ajustado, que se basa en las especificaciones determinadas en los dos primeros tomos. Se trata de realizar la instalación de fontanería de un edificio de apartamentos situado en un pueblo costero cerca de la playa. El edificio consta de planta baja con un apartamento, escalera de comunicación y ascensor y porche cubierto, sobre una parcela con jardín que la rodea. Tres plantas tipo con dos apartamentos cada una de ellas y con una cubierta intransitable. La compañía distribuidora informa que en el caudal no existe ningún problema de suministro, y que aquél es regular y suficiente; sin embargo la compañía tan sólo puede garantizar una presión de 2 kg/cm2 de presión porque la toma del edificio está al final de la red. Por ello, es razonable que se reconsidere la presión por posibles fluctuaciones del caudal en momentos punta, y se tenga en cuenta un valor de acometida de 1 kg/cm2 a efectos de cálculo. Dado que este valor de presión parece de antemano insuficiente por la situación del edificio en cuestión, se debe prever la ubicación de los contadores divisionarios y del grupo de presión en una caseta habilitada a tal efecto en el jardín del solar, por lo que se hace necesaria la canalización de todos los montantes hasta conectarlos con el edificio. La instalación debe tener los elementos que dictan las NB y las especificaciones de la compañía: llave de toma en la red publica bajo la acera, tramo de polietileno con uniones a compresión y llave de registro de contratuerca en arqueta tipo, desde donde con idéntica tubería se acomete hasta la arqueta de la llave general de paso, de asiento paralelo, en la valía de linde de la parcela. A partir de dicha llave general, se articula el tubo de alimentación de polietileno que ha de discurrir por la parcela hasta conectar con el grupo de presión que está situado en la caseta del jardín. El tubo de alimentación debe estar enterrado en una zanja a 70 cm de profundidad, entre paredes de fábrica de ladrillo perforado, solera de hormigón con pendiente, rellena de arena de río cribada y registrable como mínimo por dos extremos.

2 Una vez en el interior de la caseta, se alimenta un depósito regulador de agua de fibrocemento, provisto de tapa con tornillo de purga de latón y válvula de llenado y cierre de 100 1itros de capacidad. Bombas aceleradoras e impulsoras de agua que están dirigidas por sondas testigo de presión en el grupo y por otras de volumen en el depósito. Grupo de presión con tanque de acero galvanizado, válvula de seguridad, manómetro, indicadores de nivel y grifos de purga. El tanque dispondrá de membrana de separación entre el agua y el aire inerte, será hermético y capaz de resistir el doble de la presión de trabajo. Conducción by-pass entre el tubo de alimentación y la salida del grupo que debe contener una válvula antirretorno de clapeta y una válvula de cierre. Válvulas de compuerta en las uniones tanque-bombas y bombas-colector de salida. A la salida del grupo hidroneumático es necesario instalar una válvula antirretorno de clapeta, general, roscada de bronce, del mismo diámetro que el tubo de alimentación, que tiene la función de conectar éste con la batería de contadores.

3 La centralización de contadores se debe ubicar sobre batería con soporte de cuadro de dos tramos horizontales, con cuerpo de fundición gris y acabado de pintura antioxidante; además, ha de tener pletinas reforzadas de hierro fundido para la adaptación de los correspondientes juegos de llaves de espiga roscada de latón. Los contadores divisionarios deben ser de molinete, aunque en un principio no son instalados ya que no se contratan los suministros. En la salida de la batería de contadores, comienza la instalación particular, prevista con tuberías de polietileno que deben atravesar el jardín colindante al edificio, y estar situadas en una canalización de fábrica de ladrillo con solera de hormigón y registrable mediante arquetas con tapa de fundición en cada cambio de dirección. Vista general de un cuadro de contadores En el momento que los montantes de los suministros deben convertirse en horizontales, se ubica otra arqueta registrable con las piezas de unión de las tuberías de polietileno y los montantes de cobre, colocando en previsión una llave de esfera para seccionamiento del montante. Dichos montantes han de ser vistos y se sitúan en los patios exteriores; son de cobre estirado en frío y uniones soldadas por capilaridad, con las correspondientes bridas de sujeción a la pared. En la entrada de cada apartamento y sobre el montante en un lugar fácilmente accesible, se instalan las válvulas de paso del abonado, las cuales deben ser de asiento paralelo, y estar soldadas a la tubería.

4 Las instalaciones interiores de los mismos han de ser de cobre estirado o recocido, y se colocan en regatas sobre paramentos de un espesor mínimo de 9 cm y han de ir tapadas con mortero de cemento pórtland. El agua caliente sanitaria se produce mediante termos eléctricos acumuladores que tienen una capacidad de 50 litros. Los aparatos sanitarios son de porcelana vitrificada, la bañera de fundición esmaltada y el fregadero de acero inoxidable. Las derivaciones a los aparatos desde las paredes alicatadas debe realizarse mediante tubos flexibles de 12 ó 15 rnm de diámetro. Los lavabos y bidés llevarán incorporados en el juego de griferías las uniones entre los grifos de regulación y la instalación, así como la válvula automática de desagüe. Todas las alimentaciones a los aparatos sanitarios se realizarán por su parte superior. CALCULO SEGÚN NORMAS BÁSICAS PARA LAS INSTALACIONES INTERIORES DE SUMINISTRO DE AGUA

5 Una vez definidas las condiciones técnicas de materiales y elementos que va a disponer la instalación, deben determinarse los caudales de cálculo, asimilándolos a los suministros tipificados en las NB. En los apartamentos, como se puede ver en la tabla de caudales previsibles, el termo acumulador se ha asemejado a un aparato de un caudal de 0,15 1/s, en previsión de alimentación simultánea. Mientras que para los servicios generales del edificio se prevé tres bocas de riego en el jardín con un consumo puntual en cada una de ellas de 0,20 l/s. A modo de ejemplo puede verse en la siguiente secuencia de figuras un sistema de montaje de lo más actual dentro del mundo de las instalaciones de agua. A pesar que el ejemplo sigue otras posibilidades de instalación, se ha creído necesario mostrar otras salidas en cuanto al material. DETERMINACIÓN DE LOS CAUDALES DE LOS SUMINISTROS Para determinar los caudales de los suministros se cuenta con una serie de datos: el caudal regular, una presión de 1 kg/cm2, unos apartamentos de 50 m2 con siete aparatos sanitarios por cada uno de ellos y una serie de servicios generales riego, además de los cuartos para instalaciones. ESTUDIO DE LAS NECESIDADES DE PRESIÓN EN LA INSTALACIÓN Teniendo en cuenta que se ha determinado una presión media de acometida de 1 kg/cm2 (10 m.c.a.) por ser final de red, se hace imprescindible la utilización de un grupo de presión para la alimentación de las diferentes plantas del edificio. Tomando los valores mínimos y máximos que plantean las NB, la presión necesaria en cualquier punto de la instalación se generará sumando la altura que debe salvar la instalación desde el fondo del recipiente a presión más 15 m.c.a., lo que quiere decir que en la planta baja, incluso la presión de enlace es insuficiente. Lógicamente este problema se da también en las tres plantas superiores del edificio, con lo cual se hace necesario instalar un grupo que alimente la totalidad del edificio.

6 Tal y como se ha definido en la memoria técnica, su instalación se realiza, al no disponer de local en planta baja, en una caseta destinada a tal efecto en el jardín del edificio, desde donde se alimentarán los apartamentos y servicios generales de riego, a través del paso por la correspondiente batería de contadores. La elección de los elementos del grupo de presión depende exclusivamente de las necesidades que se presenten y de los condicionantes técnicos y económicos de la propia ejecución de las obras. DIMENSIONADO SEGÚN NORMATIVA Utilizando las tablas de las Normas Básicas, y teniendo en cuenta que se van a ubicar llaves de asiento paralelo y tuberías de paredes lisas, polietileno en tramos enterrados y cobre en el resto, la instalación debe tener los siguientes diámetros: Figura: Grupo de presión

7 Acometida Alimentará un suministro de tipo B y siete de tipo C con una longitud menor a 6 m. El diámetro de la tubería y de sus llaves de toma, registro y general será de 40 mm. Tubo de alimentación, batería de contadores y válvulas antirretorno El número de suministros que alimenta lógicamente es el mismo que el de la acometida; hay que tener en cuenta que su longitud es menor que 15 m, por lo cual el diámetro de cálculo es de 50 mm. Contadores y sus llaves Para cada unidad se debe realizar el dimensionado: los contadores tipo C y B tienen 20 mm cada uno, la llave tipo C, 13 mm y la tipo B, 10 mm. Montantes La altura del más desfavorable no supera los 15 m, por lo cual la aplicación de la tabla es directa: tipo C y B, 20 mm. Derivaciones del suministro y llave del abonado De ello se desprende que todas son de 20 mm de diámetro, ya que deben ser iguales que los montantes.

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9 INSTALACIÓN EN UN EDIFICIO DEPORTIVO

10 Se quiere realizar la ampliación de un centro escolar construyendo en el patio un gimnasio con vestuarios para las clases de educación física. Las necesidades de ampliación generan un bloque con zona de deporte de 8 x 24 m en planta semisótano, con cuarto de almacenaje de útiles deportivos, dos vestuarios independientes para personal masculino y femenino y otro para el profesorado, en el cual se establece la enfermería del complejo. Todos los vestuarios se encuentran situados en la planta baja del edificio, donde también se ubicarán los cuartos destinados a instalaciones y limpieza. Además, en la planta cubierta del gimnasio se pretende habilitar una pista polideportiva. Las necesidades de fontanería del edificio responden a la utilización de los vestuarios, adoptándose la solución de inodoros con fluxor y lavabos y duchas con griferías del tipo pulsador temporizado. La previsión para el agua caliente se realiza teniendo en cuenta el numero máximo posible de usuarios al finalizar una clase de educación física. Por lo que se supone que habrá un servicio para 40 alumnos en cada hora de clase, con un tiempo de uso del vestuario de 30 minutos, de lo cual resulta una utilización media de cada vestuario de hora y media por grupo activo. La simultaneidad de utilización se calcula en horas punta, de dos usos por cada tres horas. El sistema de distribución de agua caliente se efectúa a través de acumulación, no adoptándose un sistema instantáneo por su elevado gasto de energía puntual, lo que plantea la resolución de la acometida de agua a las duchas mediante un sistema que contiene agua premezclada a temperatura fija, para mayor versatilidad de uso. Para controlar mejor las instalaciones de distribución de agua, se realiza el tendido de las tuberías mediante el sistema visto o por bajo techo, de tal forma que son registrables en todos los puntos. El agua caliente sanitaria se produce por medio de acumuladores verticales, que son alimentados por un productor eléctrico del sistema bomba de calor. El tipo de acometida lo determina la compañía suministradora, y se debe instalar independiente respecto a la del edificio existente por la posible gran demanda de agua. La presión de trabajo es de 4 kg/cm2 Debido a la instalación que se está realizando, queda claro que se va a subdividir en tres esquemas generales. El primero corresponderá a la red de agua fría interior, compuesta por la alimentación a los fluxores de los inodoros y los aparatos complementarios, como son vertederos lavabos. El segundo se situará a la salida del sistema de acumulación, y alimentara con agua mezclada y a temperatura fija las diferentes duchas de los vestuarios. Y por último, el general de acometida a las dos redes citadas anteriormente. Por ello, se tratarán en esquemas de cálculo y diseño independientes cada una de ellas. A continuación, se fundamentan cuáles son las necesidades de agua de la instalación, partiendo de una red de agua fría y otra de agua mezclada

11 CAUDALES PREVISIBLES Instalación de fontanería

12 Seguimiento de las recomendaciones en las IT.IC.Agua caliente sanitaria A continuación se enumeran las recomendaciones de las normas para el cálculo del ejercicio que se está desarrollando. Agua caliente sanitaria En esta instalación se puede evitar un consumo alto de energía productora utilizando agua a temperatura constante. Así, se puede obtener el consumo instantáneo de utilización, y en el caso más desfavorable la capacidad mínima de acumulación de agua a una temperatura máxima (58º C). Como temperatura de distribución máxima hay que ceñirse a 42º C, pero como útil se puede llegar a los 37º C, la distribución de agua caliente sanitaria a esta temperatura obliga a una mezcla de agua de red fría (10º C) y agua del acumulador ( 58º C), mediante válvulas termostáticas o de tres vías motorizadas por medio de una centralita de control. Consumo de agua caliente sanitaria En principio el consumo punta se considera después de que el gimnasio haya sido utilizado una vez.

13 Capacidad de acumulación En el caso más desfavorable, en esta instalación se darían las circunstancias de que el agua de la red mantuviera 10º C de temperatura, el agua acumulada 58º C, que existiera además una recuperación del caudal en tres horas y que el número de alumnos fuera cuarenta; todo ello, teniendo en cuenta el tiempo de una clase. Necesidades del agua caliente sanitaria Los valores que aparecen en la tabla corresponden a un caso desfavorable en Invierno en el que el agua de la red acometa con una temperatura media de 10º C. En verano, dado que el agua fría tiene mayor temperatura (T>10º C), las necesidades de acumulación son menores. Para dimensionar la instalación por encima del valor obtenido, se pueden utilizar tres acumuladores de 500 1, con lo que la capacidad del proyecto correspondería a de agua caliente sanitaria a una temperatura de 58º.C ESQUEMA DE PRINCIPIO DE INSTALACIÓN Agua fría

14 Debido a que el gasto de los aparatos, comparativamente con el de los fluxores, es mínimo (10,70%), se puede dimensionar con la misma red, dado el caso que la compañía distribuidora garantice el caudal de cálculo necesario. La distribución se realiza vista (menor control de la instalación con gran demanda de caudal), y parece lógico independizar servicios para evitar cortes generales en casos de averías parciales. Cada servicio debe llevar sus correspondientes válvulas de corte. La acometida general de un edificio ha de tener lugar en el cuarto de instalaciones, desde donde se ramifica a la red de IFF, red de a.c.s. y mezcla mediante válvula temporizada. CALCULO DEL GENERADOR DE CALOR Vd - volumen del agua en metros cúbicos por hora

15 p - densidad del agua en kilogramos por metro cubico c - capacidad calorífica del agua en kilogramos por grados centígrados Ta - temperatura acumulación en grados centígrados TIFF- temperatura del agua de la red en grados centígrados La instalación podría realizarse con un intercambiador de calor, una caldera instantánea (sin acumulación) resistencias eléctricas y una bomba de calor: aire - agua. A continuación, se puede observar el dimensionado con bomba de calor: La bomba de calor puede tener problemas de potencia si el aire exterior baja de los límites idóneos, por lo cual se recomienda la instalación de resistencias eléctricas de apoyo integradas en los acumuladores. CALCULO DE LAS REDES Para el dimensionado de las redes de agua, se utiliza el sistema de cálculo ajustado mediante los ábacos. El punto básico que más hay que considerar a la hora de dimensionar es la elección del consumo punta que se puede generar en cada uno de los tramos de la red. Para ello se

16 tienen en cuenta diversas consideraciones técnicas como son en el caso de la red de agua fría, fluxores, lavabos y vertederos, el coeficiente de simultaneidad de la instalación, que no se toma global, sino que por un lado se aplica a los aparatos normales en función de su uso y por otro, se hace una estimación de la utilización de unidades completas de fluxor. Por ello en las columnas correspondientes a las tablas de cálculo, caudal y coeficiente de simultaneidad, aparecen en la mayoría de los casos dos valores numéricos, el correspondiente a los fluxores y el de los otros aparatos, que después se sumarán para obtener el caudal punta simultáneo del tramo que se está dimensionando. Las velocidades de cálculo adoptadas no superan en ningún tramo 1,6 m/s, por lo que se está dentro de unos limites razonables de circulación. En la red de agua mezclada el consumo será total en los momentos de utilización, cuando acaben las clases, por lo que el coeficiente de simultaneidad es prácticamente de valor K= 1, en toda la red. La red de retorno se dimensiona, tal y como dicen las IT.IC., con un caudal de paso del 10% del de alimentación. La acometida general se trata anteriormente en caudales de utilización.

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19 PERDIDA DE CARGA MÁXIMA DE LA INSTALACIÓN Para definir la perdida de carga máxima de la instalación, es necesario buscar pérdidas parciales que generan todos elementos introducidos en la red; a través de los ábacos de cálculo, se conocen las perdidas de carga unitarias por metro lineal de tubería que produce la instalación. Los diferentes elementos introducidos a red, productores de resistencias aisladas: derivaciones, pasos, válvulas, etc. tendrán pérdidas de carga proporcionales a sus correspondientes longitudes equivalentes en metros tubería, y los elementos especiales dispondrán de curvas gráficas de perdida de opresión en momentos de utilización. Por ello todos estos valores pueden ser definidos a través de los propios elementos o de las especificaciones técnicas que proporcionen los fabricantes de las piezas. Otro tema interesante que se debe tener en cuenta es la búsqueda del tramo más desfavorable de la instalación, que en el ejemplo es en la red de agua caliente y en ramo que alimenta al último vestuario.

20 En el siguiente esquema se reproduce el tramo, identificando cada una de las piezas que se han de considerar. CIRCUITOS MÁS DESFAVORABLES:

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22 En primer lugar aparece un cuadro con las piezas especiales que se pueden encontrar en la red y su equivalencia en metros lineales de tubería correspondiente. En segundo lugar, el cuadro que define los tramos estudiados con su pérdida de carga directa de tubería, averiguada en los ábacos de cálculo, lo que determina el total de presión que se pierde por circulación del agua por los tubos simplemente, sumando todos los productos longitud del tramo y pérdida lineal por rozamiento.

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25 RAMO GENERAL El siguiente cuadro opera 1as pérdidas aisladas agrupando 1as piezas según sus equivalencias y sus pérdidas lineales, consiguiendo, con la suma de los productos, una nueva pérdida adicional en la instalación Como último en el tramo de agua caliente se suma la altura que debe salvar el agua para alimentar la instalación, que se estima en 3 m.c.a. Una vez calculada la pérdida del esquema de agua caliente más desfavorable, sólo queda por conocer qué pérdida adicional genera la instalación general, por lo que se realiza el mismo proceso, aplicando además las pérdidas especiales que provoca el contador y sus llaves, la válvula termostática mezcladora general y una presión residual de 5 m.c.a., necesaria en todas las derivaciones para un correcto funcionamiento de la instalación. La suma de todos los valores, tramo de agua mezclada y general, de la pérdida de presión puntual de la instalación, que es de 16,17 m.c.a., la cual comparada con la de la acometida que garantiza 1ª compañía es inferior, lo cual no plantea necesidades de sobreelevación mediante un grupo de presión.

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