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I.

MEMORIAS MEMORIAS DE CÁLCULO

Para el diseño de las instalaciones hidráulicas y sanitarias se adoptó el Reglamento Técnico del sector de Agua Potable y Saneamiento Básico Ambiental RAS, y la Norma Técnica Icontec NTC 1500. Para el diseño de la red de protección contra incendio se adoptó la norma NSR-10 con sus anexos técnicos, y las normas: NTC 1669, NFPA 14 y NFPA 13.

1. SUMINISTRO DE AGUA POTABLE

1.1. GENERALIDADES El sistema comprende una acometida directa de la empresa de servicios públicos (Aguas de la Sabana), a un tanque bajo desde el cual por medio de un equipo de presión se abastecen todos los puntos hidráulicos, conformados por baterías de baños, cocina, llaves de manguera, zona de basuras y pocetas. La demanda máxima se calculó por el método de Hunter modificado y el diámetro de las tuberías con la ecuación de Darcy – Weisbach. El factor de fricción se calculó con la expresión de Colebrook – Moody.. White, que es la representación del diagrama de Moody

1.2 PARAMÉTROS DE DISEÑO • • • • •

Velocidad mínima: Velocidad máxima: Presión máxima en el sistema: Tipo de tubería para la red: Unidades de consumo para el proyecto:

APARATO

0.8 m/s 2.0 m/s 80 psi PVCP

TIPO DE CONTROL

UNIDADES DE CONSUMO

Sanitario Sanitario Lavamanos Orinal

Fluxómetro Tanque Llave Fluxómetro

5 2 0.75 3

Ducha

Llave

3.75

Lavaplatos

Llave

1.5

Poceta Laboratorio Llave

1.5

Llave manguera

Llave

3

1 _____________________________________________________________________________________ Calle 120 A No. 7 – 08 Int. 1 Tel.8008892 Cel 320 – 4922827 [email protected]

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1.3 CALCULO DE LA RED DE SUMINISTRO 1.3.1


Expresiones utilizadas: Energía:

∆H = ∑ hf + ∑ hl ∆H =

Pérdida de energía total en el tramo considerado.

∑ hf = ∑ hl =


Sumatoria de las pérdidas locales en el tramo.

Darcy – Weisbach:

hf = f

l V2 D 2g hf f l D V g




Sumatoria de las pérdidas por fricción en el tramo.

= = = = = =

pérdidas por fricción en el tramo factor de fricción longitud del tramo diámetro velocidad gravedad

Colebrook – White:

 ∈ 2.51 = −2 log +  f  3.71D Re f

1

f € D Re 1.3.2

= = = =

    factor de fricción rugosidad absoluta diámetro Número de Reynolds

Cálculos

Ver Anexo: • • • • •

Cálculo del volumen de almacenamiento y Caudal de abastecimiento de agua potable Cálculo del equipo de presión de la red de agua potable. Resumen del equipo de presión de agua potable Cálculo del equipo de presión de la red de agua riego. Resumen del equipo de presión de agua riego

2 _____________________________________________________________________________________ Calle 120 A No. 7 – 08 Int. 1 Tel.8008892 Cel 320 – 4922827 [email protected]

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2. DESAGUES DE AGUA RESIDUAL 2.1. GENERALIDADES La demanda máxima se calculó a partir del caudal máximo probable obtenido mediante el método de Hunter modificado con los caudales correspondientes a las unidades de fluxómetro. Para el cálculo hidráulico de la tubería se consideró un modelo de flujo uniforme y permanente (aceptado por el RAS, para diámetros menores a 24”), utilizando la expresión de Manning Manning.. El empate de los energía.. colectores se realizó con el criterio del empate por la línea de energía 2.2 PARAMÉTROS DE DISEÑO • • • • • •

Velocidad mínima: Velocidad máxima: Tipo de tubería: Esfuerzo cortante mínimo: Diámetro mínimo: Unidades de consumo para el proyecto:

APARATO Sanitario Sanitario Lavamanos Orinal

0.6 m/s 5.0 m/s PVC 0.15 Kg / m2 2“

TIPO DE CONTROL Fluxómetro Tanque Fluxómetro

UNIDADES DE CONSUMO 5 2 0.75 3

Sifón ducha

3.75

Lavaplatos

1.5

Poceta Laboratorio

1.5

2.3 CALCULO DE LA RED DE AGUAS RESIDUALES 2.3.1


Expresiones utilizadas: Manning: Manning:

Q = 0.312[

8 3

D S n Q D S n

1 2

] = = = =

caudal diámetro pendiente número de Manning

3 _____________________________________________________________________________________ Calle 120 A No. 7 – 08 Int. 1 Tel.8008892 Cel 320 – 4922827 [email protected]

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Energía: 2

Z1 + d1 +

2

V V1 = Z 2 + d 2 + 2 + ∆H e 2g 2g

Z

=

Cota de batea de las tuberías de entrada y salida

d

=

altura de la lámina de agua en las tuberías de entrada y salida

V2 2g

=

Altura de velocidad en las tuberías de entrada y salida

∆H e

=

pérdida de energía generada por el empate de las tuberías

2.3.2

Cálculos:

Ver Anexo: • •

Colector de agua residual Cálculo del equipo Eyector para agua residual

3. DESAGUES DE AGUAS PLUVIALES 3.1. GENERALIDADES La demanda máxima se calculó a partir del método racional el cual establece que el caudal superficial producido por una precipitación es directamente proporcional al producto del coeficiente de escorrentía, por la intensidad promedio de la lluvia por el área de drenaje. Para el cálculo hidráulico de la tubería se consideró un modelo de flujo uniforme y permanente (aceptado por el Manning. El empate de los RAS, para diámetros menores a 24”), utilizando la expresión de Manning. colectores en las cajas de inspección se realizó con el criterio del empate por la línea de energía.

3.2 PARAMÉTROS DE DISEÑO • • • • • •

Velocidad mínima: Velocidad máxima: Tipo de tubería: Esfuerzo cortante mínimo: Precipitación: Diámetro mínimo:

1.0 m/s 10.0 m/s PVC - Sanitaria 0.30 Kg / m2 112 mm / h 4”

4 _____________________________________________________________________________________ Calle 120 A No. 7 – 08 Int. 1 Tel.8008892 Cel 320 – 4922827 [email protected]

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3.3 CALCULO DE LA RED DE AGUAS PLUVIALES

3.3.1 Expresiones utilizadas:




Manning: Manning: 8

1

D3S 2 Q = 0.312[ n Q D S n

] = = = =

caudal diámetro pendiente número de Manning

Energía: 2

2

V V Z1 + d1 + 1 = Z 2 + d 2 + 2 + ∆H e 2g 2g Z

=

Cota de batea de las tuberías de entrada y salida

d

=

altura de la lámina de agua en las tuberías de entrada y salida

=

Altura de velocidad en las tuberías de entrada y salida

=

pérdida de energía generada por el empate de las tuberías

V2 2g ∆H e


Método Racional: Racional:

Q =C×I×A Q = Caudal C = Coeficiente de escorrentía I = Intensidad de la lluvia

=

112 mm/h

=

0.031 l / s /m2

A = área de drenaje

5 _____________________________________________________________________________________ Calle 120 A No. 7 – 08 Int. 1 Tel.8008892 Cel 320 – 4922827 [email protected]

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Capacidad de las bajantes: bajantes: 5

8

Q = 1.75 × r 3 × D 3 Q=

Caudal

r=

Relación de áreas del anillo de agua a la sección de la tubería.

D=

Diámetro

3.3.2 Cálculos Ver Anexo. • • • •

Hidrología de la zona Eyector ALL sótano Colector de aguas lluvias A Colector de aguas lluvias B

4. RED DE PROTECCION CONTRA INCENDIO El sistema comprende una acometida a un tanque bajo y un equipo de presión desde el cual se abastecen todos los puntos de salida de manguera (gabinetes) y de rociadores. La demanda máxima se calculó según la norma NFPA14 para los gabinetes y la norma NFPA 13 para los rociadores. El diámetro de las tuberías con la ecuación de Darcy – Weisbach. El factor de fricción se calculó con la expresión de Colebrook – White, que es la representación del diagrama de

Moody.. Moody 4.2 PARAMÉTROS DE DISEÑO • • • • • • • • • • • • •

Velocidad mínima: Riesgo: Densidad: Cobertura: Coeficiente de descarga del rociador: Presión mínima en la salida más crítica de gabinete: Presión mínima en la salida más crítica de rociadores: Presión máxima en el sistema: Tipo de tubería para la red que va por el suelo: Tipo de tubería para la red principal: Tipo de tubería para la redes secundarias: Tipo de tubería para la red en el cuarto de bombas: Volumen del tanque:

0.8 m/s Leve 0.10 gal / min / pie2 Estándar 5.6 gal/min / psi 0.5 65 PSI 7 PSI 175 PSI PVC-C900 - CPVC BlazeMaster Acero al carbón calibre 10 Acero al carbón calibre 40 Acero galvanizado calibre 40 85 m3

6 _____________________________________________________________________________________ Calle 120 A No. 7 – 08 Int. 1 Tel.8008892 Cel 320 – 4922827 [email protected]

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4.3 CALCULO DE LA RED 4.3.1


Expresiones utilizadas: Energía:

∆H = ∑ hf + ∑ hl ∆H =

Pérdida de energía total en el tramo considerado.

∑ hf = ∑ hl =


Sumatoria de las pérdidas locales en el tramo.

Darcy – Weisbach:

hf = f




Sumatoria de las pérdidas por fricción en el tramo.

l V2 D 2g hf f l D

= = = =

pérdidas por fricción en el tramo factor de fricción longitud del tramo diámetro

V g

= =

velocidad gravedad

Colebrook – White:

 ∈ 2.51 = −2 log +  3.71D Re f f 

1

f € D Re

= = = =

    factor de fricción rugosidad absoluta diámetro Número de Reynolds

3.3.2 Cálculos Ver Anexo. • • •

Calculo del volumen de almacenamiento y Caudal de abastecimiento Cálculo de la red de Incendio Resumen del cálculo de la red de incendio

7 _____________________________________________________________________________________ Calle 120 A No. 7 – 08 Int. 1 Tel.8008892 Cel 320 – 4922827 [email protected]

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5. GAS COMBUSTIBLE 5.1 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO Es un edificio de uso educativo para 1440 estudiantes. El servicio de gas comprende una zona de cocina, de servicios y laboratorios. El sistema de gas funcionará con Gas Propano, con regulación en dos etapas. La primera etapa va desde el regulador ubicado en el tanque de almacenamiento hasta el medidor ubicado en el primer piso en muro de zona de cocina. La segunda etapa va desde el regulador de segunda etapa hasta cada uno de los gasodomésticos. El sistema se diseñó para Gas Natural por ser más desfavorable y previendo a futuro la instalación de gas natural. 5.2 PROCESO DE DISEÑO Y MONTAJE PRIMERA ETAPA La primera etapa se considera en media presión; la presión se regulará de 60 psi a 5 psi (345 mbar). SEGUNDA ETAPA La segunda etapa se considera en baja presión; la presión se regulará de 345 mbar a 21 mbar. 5.3 PUNTOS A ABASTECER Estufa de seis puestos con Horno Caudal

:

4.59

m3 / h

Potencia

:

47.48

Kw / h

Caudal

:

3.40

m3 / h

Potencia

:

35.17

Kw / h

Caudal

:

1.47

m3 / h

Potencia

:

15.24

Kw / h

Caudal

:

4.53

m3 / h

Potencia

:

46.89

Kw / h

Plancha doble

Estufa Enana

Marmita

8 _____________________________________________________________________________________ Calle 120 A No. 7 – 08 Int. 1 Tel.8008892 Cel 320 – 4922827 [email protected]

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Baño María Caudal

:

0.85

m3 / h

Potencia

:

8.79

Kw / h

Caudal

:

2.55

m3 / h

Potencia

:

26.38

Kw / h

Caudal

:

3.40

m3 / h

Potencia

:

35.17

Kw / h

Máquina Lavaplatos

Mecheros

5.4 TIPO DE TUBERIA Y ACCESORIOS Baja Presión Tubería Norma

:

NTC 4128, ASTM B280, ASTMB88

Clase de Tubería

:

Tubería en cobre Tipo L y Polietileno

Diámetro Nominal

:

1-1/4” , 1 “ ¾”, ½”

Presión de trabajo

:

23 mbar

Prueba a realizar

:

Neumática

Presión de prueba

:

2070 mbar (30 psi durante 30 min)

Registro de prueba

:

Manógrafo con su carta

Protección

:

Anticorrosivos epóxicos de color amarillo ocre

Accesorios

:

Tees, codos, reducciones, adaptadores

Tipo de conexión

:

Roscada

Presión de diseño del material:

150 psi

9 _____________________________________________________________________________________ Calle 120 A No. 7 – 08 Int. 1 Tel.8008892 Cel 320 – 4922827 [email protected]

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VALVULAS Válvula de Corte Se encuentran ubicadas antes del regulador y en la llegada a cada artefacto que se le suministre gas. Estas válvulas serán de cierre rápido, con una presión de trabajo de 150 psi y tendrán los siguientes diámetros: DESCRIPCION

DIAMETRO

CANTIDAD

ESTUFA CON HORNO

3/4”

1

PLANCHA DOBLE

3/4”

1

ESTUFA ENANA

3/4”

1

MARMITA

3/4”

1

BAÑO MARIA

3/4”

1

MAQUINA LAVAPLATOS

3/4”

1

MECHEROS

3/4”

8

5.4 PARÁM PARÁMETROS DE DISEÑO PRESION EN LA RED DE MEDIA PRESIÓN • •

Presión mínima: Presión máxima:

207 mbar 345 mbar

PRESION MAXIMA EN LA RED DE BAJA PRESION • •

Presión mínima: Presión máxima:

17.0 mbar 21.0 mbar

5.5 NORMAS UTILIZADAS  Norma ICONTEC 2505

10 _____________________________________________________________________________________ Calle 120 A No. 7 – 08 Int. 1 Tel.8008892 Cel 320 – 4922827 [email protected]

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5.6 FÓRMULAS UTILIZADAS Para calcular la pérdida de carga por tramo, se trabajó con la fórmula de Renouard para baja presión: DP = 23.200 * Dr * LE * Q 1.82 * D –4.82 Dr = Densidad relativa del gas = 0.67 LE = Longitud equivalente de un tramo en m LE = LREAL * 1.2 Q = Caudal en m3 / h. D = Diámetro interior de la conducción en mm. Para media presión se trabajó con la fórmula de Mueller:

4.61 * 10 −5 Q= G 0.425

 P12 − P 2 2  *  L  

0.575

* D 2.725

Q = Caudal en (m3 / h) G = Densidad relativa del gas = 0.67 P1 = Presión absoluta a la entrada de la tubería (mbares) P2 = Presión absoluta a la salida de la tubería (mbares) LE = Longitud equivalente del tramo (m) LE = LREAL * 1.2 D = Diámetro de la tubería (mm) 5.7 DISEÑO DE LA RED Ver Anexo • • •

Tanque de almacenamiento Baja Presión Media presión

8. REJILLAS DE VENTILACION Se presentan los siguientes casos:

11 _____________________________________________________________________________________ Calle 120 A No. 7 – 08 Int. 1 Tel.8008892 Cel 320 – 4922827 [email protected]

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CASO 1

•

Potencia Instalada:

197.90 Kw

•

Volumen requerido:

 m3  197 . 9 Kw × 4 . 8 Kw 

•

Volumen requerido > Volumen recinto = Se requiere rejilla

•

Geometría de la rejilla de ventilación:

(Gas domésticos cocina + Sevicios))   = 949 . 92 m 3 

Comunicación al exterior directa:

Area min imalibre = 197.9 Kw × 6

cm 2 = 1187.4cm 2 = 1200cm 2 Kw

CASO 2

•

Potencia Instalada:

17.59 Kw

•

Volumen requerido:

 m3  17 . 59 Kw × 4 . 8 Kw 

(Mecheros)

•

Volumen requerido > Volumen recinto = Se requiere rejilla

•

Geometría de la rejilla de ventilación:

  = 84 . 41 m 

3

Comunicación al exterior por arrastre:

Area min imalibre = 17.59 Kw × 6

cm 2 = 105.54cm 2 = 110cm 2 Kw

12 _____________________________________________________________________________________ Calle 120 A No. 7 – 08 Int. 1 Tel.8008892 Cel 320 – 4922827 [email protected]