UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
LICENCIATURA EN INGENIERÍA MECÁNICA
DISEÑO DE SISTEMAS TÉRMICOS Y FLUÍDICOS
PROFESOR:
JAVIER SÁNCHEZ
Proyecto#1
DISEÑO DE SISTEMAS SANITARIO, DE AGUA POTABLE Y PLUVIAL DE
UNA RESIDENCIA DE PLAYA
INTEGRANTES:
LUIS HERNÁNDEZ
RICHARD VACA
ROBERTO ROBLES
ADRIÁN PEÑA
KEVIN PINEDA
KEVIN SONG ZHU
8-944-2256
6-719-685
8-903-1185
8-955-41
8-943-2317
8-973-2433
GRUPO:
1IM-241
FECHA DE ENTREGA:
6/11/2021
Introducción:
En el siguiente proyecto se estará realizando el diseño del sistema de agua potable
sanitario y pluvial de una casa de playa. Para el dimensionamiento de las tuberías
se utilizarán los planos que fueron propuestos.
Para el dimensionamiento de las tuberías del sistema sanitario, pluvial y de agua
potable se estará utilizando como referencia el siguiente código:
•
Códigos internacionales de instalaciones hidráulicas y sanitarias IPC
Objetivo General:
Realizar el estudio de los planos otorgados y diseñar el sistema sanitario potable y
pluvial del mismo; realizando los cálculos pertinentes para el dimensionamiento de
las tuberías a utilizar, apoyándonos de lo que rigen las normativas.
Objetivos específicos:
•
•
Dimensionar las distintas redes de tuberías
Asegurar de que el diseño sea el más eficiente y seguro
Procedimiento:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Conteo de artefactos por planta.
Indicar las baterías de cada uno de los pisos.
Calcular las unidades de descarga de cada uno de los artefactos.
Calcular el total de WSFU de los artefactos
Realizar la vista isométrica del sistema sanitario como potable.
Realizar los cálculos para el dimensionamiento de los ramales principales
(sistema sanitario).
Dimensionar las tuberías del sistema de agua potable
Dimensionar las tuberías y canales del sistema pluvial.
Obtener el valor del taque de suministro de agua potable.
Dimensionamiento del sistema sanitario
Antes de dimensionar cada tramo de tubería se asumirá que la pendiente de todo
el sistema será de 2%
Baño número 1
Lo primero que se debe realizar es estimar el valor de unidad de descarga de cada
uno de los artefactos que componen la batería seleccionada, para saber el número
de unidad de descarga se utilizara la tabla 709.1 de la guía IPC esta tabla se
encontrara en la sección de anexos como tabla A1.
2
1
Tamaño
trampa
1½
1½
Unidades
totales
2
1
1
2
2
2
1
4
-
4
9
Artefacto
Cantidad
Unidades
Ducha
Lavamanos
Desagüe de
piso
Inodoro
1
1
Tabla 1. Dimensionamiento del baño número 1.
Dimensionamiento de las tuberías de los artefactos:
Para el dimensionamiento de las tuberías se tomará en consideración el número de
unidad del artefacto, pues según la normativo el diámetro de la tubería debe ser de
igual tamaño que el número de unidad del mismo o superior no puede ser menor
pues esto podría ocasionar daños en la tubería, cabe recalcar que estos diámetros
son de las tuberías de cada artefacto antes de conectarse a la rama recolectora.
Artefacto
Ducha
Lavamanos
Desagüe de piso
Inodoro
Dimensionamiento tubería
2
1¼
2
4
Tabla 2. Dimensionamiento de las tuberías de los artefactos del baño 1.
Dimensionamiento rama colectora del baño 1
Para estimar el valor del diámetro de la rama colectora de esta batería nos
basaremos en la tabla 710-1(2) de la guía IPC que en la sección de anexo estará
identificada como tabla A2, teniendo en cuenta de que el máximo de unidad de
carga para esta batería es 9 según la tabla el diámetro sugerido debería ser de 2 ½
pulgadas.
No obstante, se seleccionará un diámetro de 4” pues este es el valor de unidad de
descarga más elevado de la batería.
Figura 1. Captura de pantalla del baño 1 en AutoCAD.
Baño número 2
Lo primero que se debe realizar es estimar el valor de unidad de descarga de cada
uno de los artefactos que componen la batería seleccionada, para saber el número
de unidad de descarga se utilizara la tabla 709.1 de la guía IPC
Artefacto
Cantidad
Unidades
Ducha
Lavamanos
Desagüe de
piso
Inodoro
1
1
2
1
Tamaño
trampa
1½
1½
1
2
2
1
4
-
Unidades
totales
2
1
2
4
9
Tabla 3. dimensionamiento baño número 2.
Dimensionamiento de las tuberías de los artefactos:
Para el dimensionamiento de las tuberías se tomará en consideración el número de
unidad del artefacto, pues según la normativo el diámetro de la tubería debe ser de
igual tamaño que el número de unidad del mismo o superior no puede ser menor
pues esto podría ocasionar daños en la tubería.
Artefacto
Dimensionamiento tubería
2
1¼
2
4
Ducha
Lavamanos
Desagüe de piso
Inodoro
Tabla 4. Dimensionamiento de las tuberías de los artefactos del baño 2.
Dimensionamiento rama colectora del baño 2
Para estimar el valor del diámetro de la rama colectora de esta batería nos
basaremos en la tabla 710-1(2), teniendo en cuenta de que el máximo de unidad de
carga para esta batería es 9 según la tabla el diámetro sugerido debería ser de 2 ½
pulgadas, pero por seguridad se utilizara 4” pues esta es la udd más grande la
batería.
Figura 2. Captura de pantalla del baño 2 en AutoCAD.
Dimensionamiento baño 3
Repitiendo el mismo procedimiento que con el baño 1 y 2 se obtuvieron los
siguientes resultados.
Artefacto
Cantidad
Unidades
Bañera
Lavamanos
Desagüe de
piso
Inodoro
1
1
2
1
Tamaño
trampa
1½
1½
1
2
2
1
4
-
Tabla 5. Dimensionamiento baño 3.
Unidades
totales
2
1
2
4
9
Dimensionamiento de las tuberías de los artefactos
Artefacto
Dimensionamiento tubería
2
1¼
2
4
Bañera
Lavamanos
Desagüe de piso
Inodoro
Tabla 6. Dimensionamiento de las tuberías de los artefactos baño 3.
Dimensionamiento ramal recolectora:
El ramal principal de este baño igualmente será de 4 pulgadas pues el total de
unidades de descarga totales es 9 y aunque la guía mencione que el mismo debe
ser 2 ½ se seleccionara 4 por seguridad.
Figura 3. Captura de pantalla de la recolectora en AutoCAD.
Observación: se puede utilizar un reductor para los tramos de tubería antes del WC
estos tramos pueden ser del diámetro que se -estableció en la tabla anterior, para
cada artefacto, el tramo que se ve en la figura encerrado en rojo puede tener un
diámetro de 2” y el que está en azul de 1 ¼”, igual la tubería de la bañera que
conecta con el colector puede ser de 2”.
Dimensionamiento del baño 4
Repitiendo los procedimientos de los baños anteriores utilizando la tabla 709.1
para la obtención de las UDD:
Artefacto
Cantidad
Unidades
Bañera
Lavamanos
Desagüe de
piso
Inodoro
1
1
2
1
Tamaño
trampa
1½
1½
1
2
2
1
4
-
Tabla 7. Dimensionamiento del baño 4.
Unidades
totales
2
1
2
4
9
Dimensionamiento de las tuberías de los artefactos antes de conectar al ramal
recolector.
Artefacto
Dimensionamiento tubería
2
1¼
2
4
Bañera
Lavamanos
Desagüe de piso
Inodoro
Tabla 8. Dimensionamiento de artefactos del baño 4.
Dimensionamiento ramal recolectora:
El ramal principal de este baño igualmente será de 4 pulgadas pues el total de
unidades de descarga totales es 9 y aunque la guía mencione que el mismo debe
ser 2 ½ se seleccionara 4 por seguridad.
Figura 4. Captura de pantalla de la recolectora en AutoCAD.
Observación: se puede utilizar un reductor para los tramos de tubería antes del WC
estos tramos pueden ser del diámetro que se -estableció en la tabla anterior, para
cada artefacto, el tramo que se ve en la figura encerrado en rojo puede tener un
diámetro de 2” y el que está en azul de 1 ¼”, igual la tubería de la bañera que
conecta con el colector puede ser de 2”.
Dimensionamiento cocina 1
Esta batería solo cuenta con un artefacto que es un fregadero usando la tabla 709.1
se obtuvo la siguiente información.
Artefacto
Fregadero
Cantidad
Unidades
1
2
Tamaño
trampa
1½
Tabla 9. Dimensionamiento de la cocina 1.
Unidades
totales
2
2
Dimensionamiento ramal recolectora:
Como esta batería solo cuenta con un artefacto el diámetro del ramal de esta batería
será igual al número de unidad de descarga del artefacto en este caso 2”.
Figura 5. Captura de pantalla de la recolectora en AutoCAD.
Dimensionamiento tuberías Baño 5:
Utilizando la tabla 709.1 del IPC se obtienen los siguientes UDD
Artefacto
Cantidad
Unidades
Ducha
Lavamanos
Desagüe de
piso
Inodoro
1
1
2
1
Tamaño
trampa
1½
1½
1
2
2
1
4
-
Unidades
totales
2
1
2
4
9
Tabla 10. Dimensionamiento de las tuberías del baño 5.
Dimensionamiento de las tuberías de los accesorios antes de conectar al ramal
recolector:
Tomando en cuenta lo que se hizo en los primeros baños se obtuvieron los
siguientes resultados.
Artefacto
Ducha
Lavamanos
Desagüe de piso
Inodoro
Dimensionamiento tubería
2
1¼
2
4
Tabla 11. Dimensionamiento de los artefactos del baño 5.
Dimensionamiento ramal recolectora:
El ramal principal de este baño igualmente será de 4 pulgadas pues el total de
unidades de descarga totales es 9 y aunque la guía mencione que el mismo debe
ser 2 ½ se seleccionara 4 por seguridad.
Figura 6. Captura de pantalla de la recolectora en AutoCAD.
Observación: se puede utilizar un reductor para los tramos de tubería antes del WC
estos tramos pueden ser del diámetro que se estableció en la tabla anterior, para
cada artefacto, el tramo que se ve en la figura encerrado en rojo puede tener un
diámetro de 2” y el que está en azul de 1 ¼”, igual la tubería de la bañera que
conecta con el colector puede ser de 2”.
Dimensionamiento de cocina 2 y baño 6.
Repitiendo el procedimiento para baños anteriores:
Artefacto
Cantidad
Unidades
Bañera
Lavamanos
Desagüe de
piso
Inodoro
fregadero
1
1
2
1
Tamaño
trampa
1½
1½
1
2
2
1
1
4
2
1 1/2
Tabla 12. Dimensionamiento de cocina conjunta del baño 6 y la cocina 2.
Unidades
totales
2
1
2
4
2
11
Dimensionamiento de las tuberías de los artefactos
Artefacto
Bañera
Lavamanos
Desagüe de piso
Inodoro
Fregador
Dimensionamiento tubería
2
1¼
2
4
2
Tabla 13. Dimensionamiento de las tuberías de los artefactos del baño 6 y cocina 2.
El ramal principal de este baño igualmente será de 4 pulgadas pues el total de
unidades de descarga totales es 11 y aunque la guía mencione que el mismo debe
ser 2 ½ se seleccionara 4 por seguridad, no obstante, los tramos de tuberías antes
de llegar al WC pueden ser de 2” y luego con un reductor pasar a 4”.
Figura 7. Captura de la tubería principal de los artefactos en AutoCAD.
Calculo ramal recolector principal:
Para el dimensionamiento de este ramal se debe tomar en consideración el número
total de UDD, es decir la sumatoria las UDD de todas las baterías de la casa,
haciendo la sumatoria se obtiene que el total de UDD de todo el sistema es de 58.
Con este valor nos vamos a la tabla 710.1(2).
El número total de udd fue 58 por lo que el diámetro de la tubería recolectora
principal será de 4” de diámetro.
Figura 8. Captura de pantalla de la recolectora principal en AutoCAD.
Dimensionamiento del sistema de ventilación:
Para el sistema de ventilación se tomará en consideración que todos los desagües
de piso y las duchas y bañera tendrán una ventilación húmeda utilizando la tabla
909.3 de la guía IPC que se encuentra en la sección de anexos, utilizando la guía
se indica que las tuberías de ventilación húmeda de estos artefactos serán:
Artefacto
Bañera
Ducha
Desagüe de piso
Diámetro de tubería (pulg)
2
2
2
Tabla 14. Diámetros de tubería de ventilación húmedas a partir de la tabla del IPC.
Para el dimensionamiento de los WC y los lavamanos se hare el dimensionamiento
para uno solo pues todos los baños de la vivienda son iguales cuentan con un wc y
un lavamanos para el dimensionamiento de estos artefactos se utilizará la tabla
916.1 de la guía IPC
Artefacto
WC
Lavamanos
Unidad de descarga
4
1
5
Tabla 15. Unidades de descarga por artefactos a partir del IPC.
Sabiendo que la unidad total de descarga es 5 nos vamos a la tabla 916.1 del IPC
y obtenemos que:
Unidad total de artefacto
5
Diámetro de tubería (pulg)
1¼
Longitud (pies)
30
Tabla 16. Estimación de longitud a partir de las unidades de descarga con el IPC.
Ventilación fregaderos:
Para ventilación de los fregaderos se utilizarán mini vent que son aparatos creados
para resolver problemas dentro de los sistemas de tuberías de ventilación abierta
(sistemas convencionales) y sirven como la ventilación para los sistemas de Drenaje
de aguas Residuales en lugar de tuberías abiertas (sistema convencional). Se
utilizarán mini-vents de 2” pulgadas para los fregaderos.
Dimensionamiento sistema de agua potable:
Lo primero que se debe realizar es el valor de unidades de descarga de cada uno
de los artefactos del edificio, para ello nos guiaremos de la tabla del apéndice E del
IPC, tabla E 103.3 (2) ubicada en la sección de anexos.
Artefacto
Cantidad
Inodoro
Lavamanos
Fregador
Ducha
Tina
Llave de chorro
Total
6
6
2
3
3
1
21
Unidad
∑ 𝑈𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠
2.2
0.5
1.0
1.0
1.0
1.0
7.6
13.2
3
2
3
3
1
25.2
Tabla 17. Tabla utilizada para conocer las unidades de descarga de cada artefacto requerido en nuestro sistema.
Cálculo del Tanque de Almacenamiento para 24 horas
Para este proyecto decidimos diseñar un tanque de almacenamiento ya que como
era una casa de playa y estaba en un lugar bastante alejado diseñamos este por
cualquier percance en un futuro.
Para realizar el cálculo, una vez obtenido el total de las unidades de suministro de
agua para todos los artefactos del proyecto lo que dio un valor de 25,2 WSFU. Con
este valor entramos a la tabla E103.3(3) e interpolamos el valor de 25.2 para obtener
los GPM; el valor obtenido fue de 21.572 GPM.
Sabiendo que un día tiene 1440 minutos lo multiplicamos por los 21.572 GPM y
obtenemos los galones.
𝐺𝑎𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠 = 21.572
𝐺𝑎𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠
∗ (1440 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠) = 31063.68 𝑔𝑎𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠
𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠
Como sabemos que el tanque de almacenamiento debe ser 1/3 del consumo total,
dividimos los 31063.68 galones entre tres y obtenemos un valor de 10354.56
galones.
𝑇𝑎𝑚𝑎ñ𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 =
31063.68 𝑔𝑎𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠
= 10354.56 𝑔𝑎𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠
3
Investigando se escogió un tanque de almacenamiento de 10500 galones ya que
es el que encontramos comercialmente en el mercado y el más cercano al valor
obtenido.
Tabla 18. Especificaciones del tanque de almacenamiento escogido.
Material de la tubería a utilizar:
El material que se seleccionó para todas las tuberías del sistema de agua potable
fue el cobre tipo K con una rugosidad 𝐶 = 140.
Cálculo del diámetro de la tubería:
Lo primero realizamos fue seccionar todos los tramos de tubería que hay en nuestro
sistema, una vez obtenidos todos los tramos y sabiendo el valor de WSFU de cada
tramo se procedió a utilizar la tabla E 103.3(2) para saber el valor del consumo que
tendrá cada uno de los dispositivos, luego obtenidos el valor de suministro de cada
dispositivo se procede a entrar a la tabla E103.3(3) en donde se entra con el valor
de suministro de cada dispositivo y se obtiene la demanda o consumo, cabe recalcar
que se realizaron interpolaciones para el cálculo del caudal pues algunos de los
valores obtenidos por tramos no aparecían en la tabla.
Conociendo este valor y asumiendo una velocidad de flujo de 7.5 ft/s pues se
considera que este valor es el adecuado para un buen funcionamiento, procedimos
a calcular el valor del diámetro se utilizó la siguiente ecuación para la obtención de
estos:
𝑣 = 0.408
𝑄
𝑑2
Una vez obtenidos los diámetros estos se aproximaron al valor comercial,
conociendo este valor se corrige el valor de la velocidad mediante la ecuación
anteriormente vista de esta forma se culmina el cálculo del diámetro de las tuberías,
con esta información se procede a realizar el cálculo de pérdidas de presión.
La tabla a continuación está tabulados los tamaños de diámetros obtenidos para
cada tramo.
Tramos
WSFU
GPM
J1-I1
I1-H1
H1-D1
G1-F1
F1-E1
E1-D1
D1-Q
C1-B1
B1-Z
A1-Z
Z-X
Y-X
X-R
V-U
U-S
T-S
S-R
R-Q
Q-O
P-O
O-B
Ñ-M
N-M
M-K
L-K
K-I
J-I
I-G
H-G
G-E
F-E
E-C
D-C
C-B
B-A
2.2
2.7
3.7
2
3.2
3.7
7.4
1
3.2
0.5
3.7
1
4.7
1
3.2
0.5
3.7
8.4
15.8
1
16.8
1
0.5
1.5
2.2
3.7
1
4.7
0.5
5.2
2.2
7.4
1
8.4
25.2
5.3
6.05
7.55
5
6.8
7.55
12.24
3
6.8
1.33
7.55
3
8.98
3
6.8
1.33
7.55
13.16
17.9
3
18.32
3
1.33
4
5.3
7.55
3
8.98
1.33
9.66
5.3
12.24
3
13.16
21.57
qComercial (in) VVerdadera (ft/s)
3/4
3/4
3/4
3/4
3/4
3/4
1
1/2
3/4
1/2
3/4
1/2
3/4
1/2
3/4
1/2
3/4
1
1
1/2
1
1/2
1/2
3/4
3/4
3/4
1/2
3/4
1/2
3/4
3/4
1
1/2
1
1 1/2
3.8
4.4
5.5
3.6
4.9
5.5
5.0
4.9
4.9
2.2
5.5
4.9
6.5
4.9
4.9
2.2
5.5
5.4
7.3
4.9
7.5
4.9
2.2
2.9
3.8
5.5
4.9
6.5
2.2
7.0
3.8
5.0
4.9
5.4
3.9
Tabla 19. Datos de flujo volumétrico, diámetros comerciales y velocidades verdaderas para los seccionamientos de
tramos de las tuberías.
Obtenido los valores de los diámetros de las tuberías para los diferentes dispositivos
del sistema potable nos guiamos de la tabla 604.5 del IPC para comparar los
diámetros obtenidos y logramos asegurarnos de los diámetros.
Pérdidas por fricción en tuberías
La siguiente fórmula para pérdida por fricción por 100 pies de tuberías (sistema
inglés) se utilizó para calcular las perdidas por tubería en los diferentes tramos:
ℎ𝑓 = 0.2083 (
100 1.852 𝑄1.85
)
( 4.866 )
𝐶
𝑑
Los valores de estas pérdidas por fricción de tubería están dados en longitudes.
Luego se calcularon las pérdidas por accesorios, en donde se contaron los
accesorios y se sumaban las pérdidas totales por accesorios de la tabla que se
encuentra en la sección de anexos, cabe recalcar que estas pérdidas en la tabla
están dadas en longitud por lo que luego de obtener estas pérdidas por accesorios
en longitud se sumaron a la longitud del tramo al que pertenecían.
Posterior a esto procedimos a calcular las pérdidas de presión por tramos de tubería
para esto se multiplico el valor obtenido en las pérdidas por fricción por 100 pies por
el valor obtenido en la longitud equivalente total y el resultado lo dividíamos entre
100 y el valor obtenido eran las pérdidas en presión por unidad de longitud. Así que
para pasarlo a PSI lo multiplicamos por 0.433 que es el factor de conversión de pies
a PSI y el resultado era la pérdida en presión por tramo de tubería. La ecuación a
continuación fue la utilizada para calcular lo mencionado anteriormente.
𝑋=
𝑃é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖ó𝑛
∗ 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑢𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
100
Los resultados de lo mencionado anteriormente se encuentran en la siguiente tabla:
Tramos
Longitud(ft)
hf (ft)
J1-I1
I1-H1
H1-D1
G1-F1
F1-E1
E1-D1
D1-Q
C1-B1
B1-Z
A1-Z
Z-X
Y-X
X-R
V-U
U-S
T-S
S-R
R-Q
Q-O
P-O
O-B
Ñ-M
N-M
M-K
L-K
K-I
J-I
I-G
H-G
G-E
F-E
E-C
D-C
C-B
B-A
5.85
10.80
8.30
12.19
3.94
9.24
17.97
4.82
2.19
6.83
30.60
14.89
8.73
4.44
1.70
5.42
13.47
9.13
4.71
5.68
93.92
22.26
13.46
4.01
14.54
2.85
19.77
2.79
14.32
3.37
11.01
17.95
25.72
14.49
19.85
9.91
12.65
19.06
8.89
15.71
19.06
11.49
24.86
15.71
5.52
19.06
24.86
26.28
24.86
15.71
5.52
19.06
13.14
23.22
24.86
24.24
24.86
5.52
5.89
9.91
19.06
24.86
26.28
5.52
30.08
9.91
11.49
24.86
13.14
4.56
Longitud
Perdida de
equivalente (ft) presiones (psi)
9.15
14.90
14.60
22.99
5.54
11.34
27.97
8.82
6.99
12.43
40.10
17.89
12.73
8.44
6.50
8.02
20.47
9.13
9.71
8.68
99.92
26.86
16.06
4.81
17.84
6.85
22.37
6.79
16.92
7.37
14.31
23.55
28.72
19.49
21.85
0.39
0.82
1.21
0.89
0.38
0.94
1.39
0.95
0.48
0.30
3.31
1.93
1.45
0.91
0.44
0.19
1.69
0.52
0.98
0.93
10.49
2.89
0.38
0.12
0.77
0.57
2.41
0.77
0.40
0.96
0.61
1.17
3.09
1.11
0.43
Tabla 20. Tabla para los valores de perdida por fricción y las pérdidas de presiones.
Para asegurarnos que la presión de suministro del IDAAN fuera la necesaria para
el dispositivo según la tabla 604.3 del IPC que se puede ver en la sección de anexos,
procedimos a trazar el recorrido más distante de la toma de suministro del IDAAN y
tomando en cuenta las alturas de los dispositivos determinamos que la distancia
hidráulica más lejana es la del punto A hasta el punto C1 en donde las pérdidas de
presión obtenidos en todos los tramos que conforman ese recorrido fue de 18.598
PSI y sabiendo que la presión de suministro del IDAAN es de 30 PSI en zonas
urbanas y al restar esto nos da un valor de 11.402 PSI y como el valor mínimo de
una regadera según la tabla 604.3 del IPC es de 8 PSI, si se cumple con la presión
requerida en el dispositivo.
Y como se cumple la presión para el dispositivo más lejano y con pérdidas de
presión más significativas, las demás presiones en los otros dispositivos se espera
que se cumplan.
Para el diseño de las cámaras de aire para proteger el sistema de agua potable nos
guiamos del IPC del capítulo 6 para que no suceda ningún daño. La tabla 608.15.1
de la que nos guiamos se encuentra en la sección de anexos.
Dimensionamiento Pluvial
Para el inicio del dimensionamiento del sistema pluvial, se investigó sobre la
precipitación en la página de Hidrometeorológica de ETESA y se escogió el
promedio mayor del mes de agosto la cual hasta ahora es 249.5 mm.
Se estimaron las diversas áreas por donde correrán las aguas de lluvia, en la
siguiente imagen se mostrará las secciones de las áreas:
Obtenido las áreas y la precipitación de 10”/h, para el dimensionamiento de las
colectoras horizontales se estimó que fueran cuadradas.
Luego, con la tabla 32(Tabla 1106.2(2)) se estimaron las dimensiones de los
canales, en la siguiente tabla se mostrarán los resultados:
Área(ft2)
565.9659
346.9205
735.4973
1289.73
658.643
910.8412
516.9901
Dimensiones (Pulgadas)
Ancho
2.75
2
2.75
2.75
2.75
2.75
2
Largo
4.25
3
4.25
4.25
4.25
4.25
3
Velocidad
m/s
Caudal
m3/s
1.53
1.23
1.53
1.53
1.53
1.53
1.23
0.01155
0.00474
0.01155
0.01155
0.01155
0.01155
0.00474
Tabla 21. Tamaños de las recolectoras de las diferentes secciones del sistema pluvial.
Para el cálculo de velocidades y caudales se utilizó las siguientes ecuaciones:
13
𝑉 = ( √𝑅 2 )(√𝑆
𝑛
Donde, n es el coeficiente de rugosidad de Manning, basado en el tipo del material,
sacado de la tabla 35 de anexos, R es el radio hidráulico de la tubería y S e la
pendiente de la tubería.
Ya obtenida la velocidad, se calcula el caudal con la ecuación de continuidad:
𝑄 = 𝑉𝐴
13
𝑄 = (𝑛 √𝑅 2 )(√𝑆A
Donde A es el área de la tubería basada en el diámetro interno de la tubería.
El material escogido fue plástico PVC, con un coeficiente de Manning de 0.009 y
con una pendiente de 2%. El margen de velocidad calculado se mantiene en un
rango aceptable. Para más información sobre el cálculo de las colectoras
horizontales y bajantes dirigirse a la tabla 34 del anexo.
Para el dimensionamiento de las bajantes, se diseñaron 6 bajantes en total para
toda la casa, ya que el tejado contiene una forma peculiar. Para este
dimensionamiento se usó la tabla 1106.2(1), ya que dependiendo de la ubicación
de la bajante se sumaron áreas del tejado, se mantiene del mismo material de PVC
y tiene una inclinación de 1%, en la siguiente tabla se mostrarán los resultados:
Área(m2)
84.62
100.61
100.56
119.82
61.19
Diámetro
(Pulgada)
4
4
4
4
3
Velocidad
m/s
0.96
0.96
0.96
0.96
0.79
Caudal m3/s
0.007783781
0.007783781
0.007783781
0.007783781
0.00361427
Tabla 22. Resultados obtenidos de las bajantes de las diferentes secciones.
En la siguiente imagen se mostrará el diseño completo:
Figura 9. Vista de Planta del sistema Pluvial.
Para este diseño se determinó que todas las colectoras horizontales tengan las
mismas dimensiones de 2 ¾ X 4 ¼.
Anexos
0.5
Codo 45
Codo 90
Tee run
Tee Branch
Valvula de puerta
Balancing Valve
Plug-type cock
Valve Check
Globe valve
Angle valve
0.75
1.2
2
0.6
3
0.4
0.8
0.8
5.6
15
8
1
1.5
2.5
0.8
4
0.5
1.1
1.1
8.4
20
12
1.25
1.8
3
0.9
5
0.6
1.5
1.5
11.2
25
15
1.5
2.4
4
1.2
6
0.8
1.9
1.9
14
35
18
2
3
5
1.5
7
1
2.2
2.2
16.8
45
22
2.5
4
7
2
10
1.3
3
3
22.4
55
28
3
5
8
2.5
12
1.6
3.7
3.7
28
65
34
6
10
3
15
2
4.5
4.5
33.6
80
40
Calculos de colectoras pluviales
Dimensiones (inch)
Area(m2) Area(ft2) Volumen(m3) Volumen(Lt) Caudal(L/s)
Width
52.58
32.23
68.33
119.82
61.19
84.62
48.03
565.9659
346.9205
735.4973
1289.73
658.643
910.8412
516.9901
13.12
8.04
17.05
29.90
15.27
21.11
11.98
13118.71
8041.39
17048.34
29895.09
15266.91
21112.69
11983.49
Dimensiones (m)
Length
3.64
2.23
4.74
8.30
4.24
5.86
3.33
2.75
2
2.75
2.75
2.75
2.75
2
Width
4.25
3
4.25
4.25
4.25
4.25
3
Length
0.06985
0.10795
0.0508
0.0762
0.06985
0.10795
0.06985
0.10795
0.06985
0.10795
0.06985
0.10795
0.0508
0.0762
Diametro circular
Perimetro
equivalente (inch)
0.0868
0.0622
0.0868
0.0868
0.0868
0.0868
0.0622
Radio Hidraulico
0.24765
0.1778
0.24765
0.24765
0.24765
0.24765
0.1778
0.030447436
0.021771429
0.030447436
0.030447436
0.030447436
0.030447436
0.021771429
Pendiente de Coeficiente de
Velocidad m/s
la tuberia
rugosidad
2%
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.009
0.009
0.009
0.009
0.009
0.009
0.009
Calculo de bajantes pluviales
Area(m2) Area(ft2) Volumen(m3) Volumen(Lt) Caudal(L/s) Diametro(inch)
84.62 910.8412
100.61 1082.956
100.56 1082.418
119.82 1289.73
61.19 658.643
21.11269
25.102195
25.08972
29.89509
15.266905
21112.69
25102.195
25089.72
29895.09
15266.905
5.864636111
6.972831944
6.969366667
8.304191667
4.240806944
4
4
4
4
3
Diametro(m)
0.1016
0.1016
0.1016
0.1016
0.0762
Perimetro(m)
0.319185814
0.319185814
0.319185814
0.319185814
0.23938936
Area (m2)
0.00810732
0.00810732
0.00810732
0.00810732
0.004560367
Radio
Pendiente Coeficiente de
Velocidad m/s Caudal m3/s
Hidraulico(m)
de la
rugosidad
0.0254
1%
0.009
0.96
0.007783781
0.0254
1%
0.009
0.96
0.007783781
0.0254
1%
0.009
0.96
0.007783781
0.0254
1%
0.009
0.96
0.007783781
0.01905
1%
0.009
0.79
0.00361427
Tabla 34. Cálculos de colectoras y bajantes pluviales
1.53
1.23
1.53
1.53
1.53
1.53
1.23
Caudal
m3/s
0.01155
0.00474
0.01155
0.01155
0.01155
0.01155
0.00474