Cuando hablamos de instalaciones de agua potable del tipo descendente nos referimos a aquéllas en las que la alimentación a las piezas sanitarias se realiza desde el techo del nivel correspondiente, tal como esquematizamos en la siguiente isometría:
Vale resaltar que la red representada en la figura anterior se corresponde con el plano del proyecto utilizado en el curso de diseño de instalaciones sanitarias-abastecimiento de agua que tenemos publicado en Cursos Ingeniería Civil.
Sólo hemos replanteado la red (así como las longitudes de tuberías verticales) para adaptarlas a un sistema descendente y realizar aquí los cálculos correspondientes, ofreciendo así las dos “versiones” del mismo proyecto.
Bien, en esencia, el procedimiento de la determinación de diámetros para cada tramo a través del método de HUNTER (acumulación de unidades de gasto o unidades muebles) es el mismo para ambos tipos de abastecimiento: ascendente y descendente, así que aquí colocamos los valores que calculáramos para cada uno en el curso de diseño de instalaciones sanitarias:
Análogamente el procedimiento para la determinación de la presión requerida por la red será similar aunque, hay que resaltar, el cambio de longitudes de tuberías entre el sistema ascendente y el descendente, que estamos estudiando aquí, nos llevará a obtener un valor diferente al calculado para el primer tipo de sistema.
La determinación de la presión requerida en la instalación sanitaria (en el punto donde se conecta a la tubería de abastecimiento vertical conocida como montante) debe ser tal que garantice la presión de funcionamiento de lo que se define como la pieza más desfavorable de la red.
Tal como explicamos en el curso, muchas veces se fija, sin mucho razonamiento, como pieza más desfavorable aquélla que está ubicada en la ruta crítica o camino más desfavorable de la red.
Esto en la mayoría de los casos es cierto, especialmente si las normas sanitarias que aplicamos, fijan una única presión de funcionamiento para todas las piezas sanitarias, sin discriminar en su tipo o función.
Pero, cuando las normas establecen presiones de funcionamiento diferentes para cada pieza sanitaria, puede darse el caso que la pieza más desfavorable no sea la que esté al final del camino crítico, sino que sea la que tiene mayor presión de funcionamiento y que, por supuesto, no se encuentra en la ruta crítica.
Por ello es que nuestra metodología, la explicada en el curso, se centra siempre en determinar la presión a la salida de todas y cada una de las piezas de la red, realizando posteriormente la comparación con la presión normativa de funcionamiento. De esta forma no diseñamos en función del camino o ruta crítica sino en función a las piezas.
La particularidad en el cálculo hidráulico en los sistemas descendentes será que, de hecho, el nodo desde el que parte la tubería vertical, descendente, para alimentar a la pieza, tendrá una presión menor que la del punto de alimentación a la pieza.
Esto se esquematiza en la siguiente figura:
Aquí verás que, para el ramal que alimenta al fregadero (Fre), la altura piezométrica (LAP) es en realidad la misma tanto para el punto de arranque de la tubería vertical así como a la salida a la pieza sanitaria, pues están en la misma posición horizontal.
Pero al ser diferentes sus cotas, siendo menor la de la pieza, se tendrá que la presión entonces es mayor en la pieza atendida (salvo que las pérdidas de carga del ramal fuesen mayores a la diferencia de nivel, claro).
Con esto lo que estamos buscando es dejarte en claro que en tus cálculos debes asegurarte, en todo momento, que la presión en los nodos de partida de las tuberías descendentes sea, al menos, mayor a cero, por razones obvias: el flujo debe ser a presión.
En atención a lo anterior, vamos a realizar el cálculo que podrás verificar a través de la hoja de cálculo adjunta descargable al final de este artículo:
Nuestro esquema de cálculo se basa en presentar en la tabla a todos y cada uno de los tramos horizontales de la red (sombreado azul en la hoja de cálculo), destacando que, para el caso de las tuberías verticales de alimentación a las piezas, hemos creado los renglones en la parte derecha de la hoja (sombreado verde).
Así, por ejemplo, la fila en el tramo N1-Fre (Fregadero) representa, en la parte izquierda, a la tubería horizontal que va hasta la pieza, mientras que, a su derecha, verás que se colocan los datos de la tubería descendente y altura de salida, de forma tal de realizar el cálculo de las pérdidas de carga respectivas así como la presión a la salida, en el punto de conexión a la pieza.
Con esta configuración en la hoja de cálculo, podemos fácilmente verificar que la presión en los nodos de partida de las tuberías verticales tiene valores adecuados.
Vemos que la menor presión se verificaría en el nodo de alimentación a la ducha, resultando en 1,10 metros de columna de agua.
Así, en el punto de conexión de la llave de la ducha, tendríamos la presión de 1,5 metros, calculados con estos datos:
- Piezométrica en Nodo Ducha “Arriba” = 3,85 m
- Pérdidas en el ramal de alimentación a la ducha = 0,353 m
- Cota de la Pieza (situación más desfavorable) = 2 m
De esta manera:
Claro, esta presión de salida se obtiene cuando la piezométrica en el punto de conexión al montante es de 6,49 metros (una presión de 3,74 metros, considerando que la red está a 2,75 metros del piso).
El cálculo se ha realizado de forma tal que, para el valor de piezométrica en el punto de alimentación a la red, se garantice la presión normativa mínima en la ducha que es de 1,5 m.
Esto se puede hacer de forma iterativa utilizando la hoja de cálculo y modificando el valor de la piezométrica en el nodo montante (Mte) hasta lograr el valor deseado en el nodo Ducha (parte derecha de la hoja de cálculo).
Pero el procedimiento para determinar el valor exacto, de forma directa, consiste en:
- Determinar las pérdidas totales entre el Punto de alimentación (Mte) y la pieza sanitaria en cuestión (en este caso la ducha). La vía larga para hacer esto es sumar los valores de pérdidas calculadas en el recorrido ht(Mte-Duc) = 2,99 m
- Definir o fijar la presión mínima de la pieza. Este valor es normativo generalmente y depende del tipo de pieza sanitaria. En nuestro caso, según las normas Venezolanas [1], se debe garantizar una presión mínima de 1,5 metros para la ducha.
- Definir cuál es la altura o cota del punto de conexión a la pieza. Hemos supuesto en este caso la condición más desfavorable: la altura del punto de salida del agua, a 2 metros del piso.
Para los efectos, nuestro nivel base o de referencia es la elevación 0, valor que hemos especificado como cota de piso.
Con estos valores, la Piezométrica requerida en el punto de conexión o alimentación a la red será:
Vale destacar que la Piezométrica que calculáramos en el desarrollo del curso de diseño de instalaciones sanitarias para esta misma red, pero para la condición en que al abastecimiento es ascendente (suelo – Piezas) fue de 7,07 m, así que, en cierta forma las variaciones son mínimas entre los dos tipos de abastecimiento, al menos para este proyecto.
Por último, un aspecto a considerar (y que está relacionado con lo que te planteamos al principio de este tutorial respecto al cálculo pensando sólo en el camino crítico) es que, si revisas la tabla, verás que la presión a la salida de la Lavadora (Nodo Lav, parte derecha de la hoja de cálculo) es de 3,56 m.
Este valor está sólo 0,06 metros por encima de la presión mínima de operación normativa para esta pieza (3,5 metros, según la norma venezolana [1]).
Esto indica que, para esta red, cualquier cambio en la ruta hasta la lavadora que generara un incremento de las pérdidas, podría hacer que ya el cálculo de la presión requerida no se deba realizar con las pérdidas totales del camino crítico sino con las de ruta a la pieza con mayor presión de funcionamiento.
Por ello es que, reiteramos, nuestra metodología es la de determinar la presión de salida en todas las piezas de la instalación.
Y tú: ¿Cómo realizas estos cálculos? ¿Confías siempre en el camino crítico de la red?
Esperamos tus comentarios.
Puedes descargar la hoja de cálculo haciendo clic aquí.
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- Normas Sanitarias para proyecto, construcción, reparación, reforma y mantenimiento de edificaciones. Gaceta Oficial de la República de Venezuela N° 4.044, Extraordinario. Caracas, Jueves 8/09/1.988.