CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

INSTALACIONES SANITARIAS

Docente:

ING. JOSE ANTONIO CCENTE OLARTE Tema:

SISTEMA DE AGUA CALIENTE.

Presentado Por:

WASHINGTON MERCADO CCORIMANYA. CODIGO:

2009187454

CUSCO JULIO 2015

1. MARCO NORMATIVO

NORMA IS.010 - INSTALACIONES SANITARIAS

1. GENERALIDADES

1.1. ALCANCE

Esta Norma contiene los requisitos mnimos para el diseo de las instalaciones sanitarias para edificaciones en general. Para los casos no contemplados en la presente Norma, el ingeniero sanitario, fijar los requisitos necesarios para el proyecto especfico, incluyendo en la memoria descriptiva la justificacin y fundamentacin correspondiente.

1.2. CONDICIONES GENERALES PARA EL DISEO DE INSTALACIONES SANITARIAS PARA EDIFICACIONES.

a) Para efectos de la presente norma, la instalacin sanitaria comprende las instalaciones de agua, agua contra incendio, aguas residuales y ventilacin.

b) El diseo de las instalaciones sanitarias debe ser elaborado y autorizado por un ingeniero sanitario colegiado.

c) El diseo de las instalaciones sanitarias debe ser elaborado en coordinacin con el proyectista de arquitectura, para que se considere oportunamente las condiciones ms adecuadas de ubicacin de los servicios sanitarios, ductos y todos aquellos elementos que determinen el recorrido de las tuberas as como el dimensionamiento y ubicacin de tanque de almacenamiento de agua entre otros; y con el responsable del diseo de estructuras, de tal manera que no comprometan sus elementos estructurales, en su montaje y durante su vida til; y con el responsable de las instalaciones electromecnicas para evitar interferencia.

1.3. DOCUMENTOS DE TRABAJO

Todo proyecto de instalaciones sanitarias para una edificacin, deber llevar la firma del Ingeniero Sanitario Colegiado. La documentacin del proyecto que deber presentar para su aprobacin constar de:

a) Memoria descriptiva que incluir: - Ubicacin. - Solucin adoptada para la fuente de abastecimiento de agua y evacuacin de desage y descripcin de cada uno de los sistemas.

b) Planos de: - Sistema de abastecimiento de agua potable: instalaciones interiores, instalaciones exteriores y detalles a escalas convenientes y esquemas isomtricos cuando sea necesario. - Sistema de desages; instalaciones interiores, instalaciones exteriores y detalles a escalas convenientes y esquemas isomtricos, cuando sea necesario. - Sistema de agua contra incendio, riego, evacuacin pluvial etc., cuando las condiciones as lo exijan.

2. AGUA CALIENTE

2.1. INSTALACIONES

a) Las instalaciones de agua caliente de una edificacin, debern satisfacer las necesidades de consumo y seguridad contra accidentes. Se deber considerar un espacio independiente y seguro para el equipo de produccin de agua caliente.

b) Debern instalarse dispositivos destinados a controlar el exceso de presin de los sistemas de produccin de agua caliente. Dichos dispositivos se ubicarn en los equipos de produccin, o en las tuberas de agua fra o caliente prximas a l, siempre que no existan vlvulas entre los dispositivos y el equipo; y se graduarn d tal modo que puedan operar a una presin de 10% mayor que la requerida para el normal funcionamiento del sistema.

c) Deber instalarse una vlvula de retencin en la tubera de abastecimiento de agua fra. Dicha vlvula no podr ser colocada entre el equipo de produccin de agua caliente y el dispositivo para controlar el exceso de presin.

d) Debern instalarse dispositivos destinados a controlar el exceso de temperatura en los sistemas de produccin de agua caliente.

e) Los escapes de vapor o agua caliente, provenientes de los dispositivos de seguridad y control, debern disponerse en forma indirecta al sistema de drenaje, ubicando los sitios de descarga en lugares que no causen accidentes.

f) El sistema de alimentacin y distribucin de agua caliente estar dotado de vlvulas de interrupcin como mnimo en los siguientes puntos:

- Inmediatamente despus del calentador, en el ingreso de agua fra y salida de agua caliente. - En cada servicio sanitario.

2.2. DOTACIONES

La dotacin de agua caliente sern las que se establecen a continuacin. Las cantidades que se fijan son parte de las dotaciones de agua establecidos en el item 7 de la presente norma.

a) Residencias unifamiliares y multifamiliares, segn la siguiente tabla.

Ms de 5, a razn de 80 L/d, por dormitorio adicional.

b) Establecimientos de hospedaje, segn la siguiente

Esta cifra no incluye las dotaciones para otros servicios anexos, tales como restaurantes, bares, salones de baile, peluqueras y lavanderas, que se calcular adicionalmente de acuerdo con lo establecido en esta Norma para cada caso.

c) Restaurantes, segn la siguiente tabla:

En aquellos restaurantes donde se elaboran alimentos para ser consumidos fuera del local, se calcular una dotacin complementaria a razn de 3 litros por cubierto preparado para este fin.

d) Locales educacionales y residencias estudian- tiles.

e) Gimnasios.

f) Hospitales, clnicas y similares, segn la siguiente tabla

2.3. DISTRIBUCIN

a) La distribucin de agua caliente desde el equipo de produccin a los aparatos sanitarios o puntos requeridos, se puede realizar con o sin retorno de agua caliente.

b) El sistema sin retorno se permitir solamente en instalaciones con calentadores individuales.

c) El sistema con retorno deber utilizarse en aquellos edificios donde se instalen equipos centrales de produccin de agua caliente.

d) Las tuberas de alimentacin de agua caliente se calcularn de acuerdo con lo establecido en el tem 7.

2.4. EQUIPOS DE PRODUCCIN DE AGUA CALIENTE

Para el clculo de la capacidad del equipo de produccin de agua caliente, as como para el clculo de la capacidad del tanque de almacenamiento, se utilizarn las relaciones que se indican a continuacin, en base a la dotacin de agua caliente diaria asignada, segn la siguiente tabla.

Las capacidades del equipo de produccin de agua caliente y del tanque de almacenamiento, podrn tambin determinarse en base a los gastos por aparatos sanitarios.

2. MARCO TEORICO

El agua caliente sanitaria (ACS) es agua destinada a consumo humano (potable) que ha sido calentada. Se utiliza para usos sanitarios (baos, duchas, etc.) y para otros usos de limpieza (fregado de platos, lavadora, lavavajillas, fregado de suelos). Normalmente el agua procede de la instalacin de agua del edificio. En muchos pases est considerado un servicio bsico y obligatorio en las viviendas.

2.1 HISTORIA

Cuenta Herodoto que en su tiempo, si haca falta tomar un bao caliente, el mejor mtodo era verter agua sobre piedras incandescentes.1 El agua caliente se utilizaba abundantemente en las termas romanas. Llamado (en Francia) bain maure (bao moro, refirindose los de la Espaa musulmana de Al-Andalus) o bao turco por los dems occidentales, el hammam (es decir agua caliente en rabe), es un bao de vapor hmedo con orgenes en las termas romanas.

2.2 CONSUMO

Consumo de agua en grifera El consumo de agua caliente sanitaria se tiene que ajustar a las costumbres de los inquilinos de la vivienda. En la tabla siguiente se muestra el consumo aproximado de cada elemento, por cada uso de servicio.2 Ha de tenerse en cuenta que estas cantidades son de agua mezclada con fra:

2.3 MTODOS DE PREPARACIN

2.3.1 AGUA CALIENTE SANITARIA

El agua caliente sanitaria puede prepararse de dos modos fundamentalmente:

2.3.1.1 POR ACUMULACIN

En un depsito se calienta el agua mediante una caldera exterior y a menudo con otra energa, para tener, en cualquier momento, suficiente cantidad para los usos previstos en la instalacin. Este sistema, que se llama centralizado, adems puede preparar el agua para un solo usuario (una sola vivienda o local) o para muchos usuarios (sistema colectivo). Si el depsito de acumulacin y las conducciones son de tamao suficiente, pueden utilizar el servicio muchos puntos a la vez. Desde el punto de vista energtico, es mucho ms

eficiente que el siguiente. En el caso de un solo usuario, tambin puede calentarse mediante una resistencia elctrica situada dentro del acumulador, aunque el calentamiento es lento dada la potencia que puede dar la electricidad, por razones econmicas.

Puede acumularse el agua a diversas temperaturas. Cuanto mayor sea, mayor cantidad de calor se guarda en el acumulador. Normalmente se acumula a una temperatura de 60 C (que de vez en cuando conviene subir hasta 70 C para prevenir la Legionelosis). Como lo ms corriente es usar el agua caliente mezclada con fra, se puede conseguir la temperatura deseada manipulando los mandos de la grifera, pero algunos usos requieren temperaturas superiores (lavadoras, lavavajillas) y se usa directamente. Cuando la distribucin es con tuberas de acero galvanizado, no debe superarse la de 58 C, puesto que a mayores temperaturas ataca la proteccin galvnica, destruyndola, y empieza a corroerse el acero sin proteccin. Tambin, las aguas duras depositan las sales disueltas, en forma de carbonatos insolubles cuando la temperatura supera los 60 C, y se depositan precisamente en los elementos de calentamiento (intercambiadores, resistencias elctricas), que estn a mayor temperatura que el agua; el problema es que estas sales depositadas son un eficaz aislante trmico, con lo que reducen el rendimiento de estos dispositivos.

2.3.1.2 POR CALENTAMIENTO "INSTANTNEO"

Artculo principal: Calentador de agua circulante

En los aparatos de calentamiento de agua "instantneos", el agua circula por un serpentn calentado directamente por la llama del calentador o mediante un intercambiador por el que circula agua calentada (en general, de la utilizada para calefaccin). Dada la potencia necesaria en caldera, este sistema solamente puede alimentar un punto de consumo o grifo, cuando se trata de ducha o baera, y dos cuando son de poco caudal. El rendimiento energtico de este sistema es muy inferior al anterior.

Estos aparatos calientan un determinado caudal de agua (depende del modelo o potencia) 25 C por encima de la temperatura del agua que llega. Como esta suele tener una gama entre 5 y 18 C, el agua resultante estara entre 30 y 43 C. Puede subirse la temperatura reduciendo el caudal que pasa por el calentador, mediante la llave de paso de entrada, pero en los ms pequeos resulta un caudal ridculo.

2.3.1.3 SISTEMAS MIXTOS

Como alternativa a los dos sistemas ms utilizados se encuentran los de tipo mixto, que combinan una determinada acumulacin de agua caliente para su uso a lo largo del da, pero que tambin cuentan con un sistema de produccin instantnea. Estos hbridos entre calentador y caldera tienen un depsito de menor capacidad, y sus precios varan segn la potencia y la capacidad de acumulacin del depsito.

Elegir el sistema idneo es posible si se tiene en cuenta el lugar donde est situada la vivienda y el clima predominante en la zona. Adems, es muy importante tener en cuenta la cantidad de personas que habitan la casa y sus costumbres respecto a la utilizacin del agua. Las claves para inclinarse por uno de estos sistemas se halla en su capacidad y la cantidad de agua caliente que se utilizar habitualmente.

2.4 USO DE LA ENERGA

La preparacin de ACS requiere bastante cantidad de energa y es uno de los grandes consumos de la edificacin residencial, suponiendo cantidades entre un 20% y un 40% del total.

Por estas razones, entre otras cosas, es necesario que las conducciones y depsitos acumuladores estn aislados trmicamente para minimizar las prdidas de energa.

2.5 DISTRIBUCIN

La red de distribucin de ACS es semejante y paralela a la de distribucin de agua fra, con alguna diferencia. Aparte de no dar servicio a algunos puntos de consumo que no requieren agua caliente (inodoros, urinarios,...), en instalaciones medianas y grandes con preparacin por acumulacin, es necesario el uso de una conduccin de retorno para poner el ACS lo ms cerca posible de los puntos de consumo y que el usuario no tenga que esperar un rato a que llegue el agua caliente. La normativa espaola obliga a poner este retorno cuando el punto de consumo (grifo) ms alejado del acumulador est a 15 o ms metros de distancia.

En este caso, de preparacin centralizada para varias viviendas (o varios usuarios, como oficinas o locales) es muy recomendable la existencia de contadores de consumo para individualizar el pago y promover el ahorro. En ciertos pases (Espaa entre ellos) es obligatorio instalar estos contadores.

En el caso de que tenga que haber ms de un tramo de presin hay que hacer tantas instalaciones separadas (acumulacin y red de distribucin, pero no calderas) como tramos haya.

Con la preparacin instantnea la distribucin se hace con una sola conduccin hasta los puntos de consumo.

Dado que a menudo la preparacin se hace a temperaturas altas (normalmente unos 60 C y cuando se trata de "limpiar" el sistema de la legionella, hay que llegar hasta los 70 C), es obligatorio que se utilice grifera con un solo cao de salida para agua fra y agua caliente (grifera mezcladora), de modo que el agua que salga est a una temperatura adecuada para el uso (entre 30 y 45 C)

2.6 ENERGAS UTILIZABLES

Para la preparacin por acumulacin se pueden utilizar prcticamente todos los tipos de energa: electricidad, gasleo, gas natural, gases licuados de petrleo (GLP: butano y propano), etc. Para la preparacin "instantnea" se utilizan preferentemente los gases (natural canalizado y los GLP) y, raramente, el gasleo o la electricidad.

Cada vez ms, debido a su menor impacto ambiental y al previsible agotamiento a medio plazo de las reservas de combustibles fsiles como el petrleo (y, en la prctica, a las nuevas normas nacionales que van obligando a que al menos una parte del ACS de las nuevas edificaciones se obtenga a partir de energas renovables), el agua caliente sanitaria se obtiene mediante la energa solar trmica, energa geotrmica o calores residuales, que debe prepararse necesariamente por acumulacin.

2.7 LEGIONELOSIS Artculo principal: Legionelosis

Un problema posible del uso del ACS es la Legionelosis. La bacteria legionela prolifera en el agua con un cierto grado de suciedad (xidos, que proceden de la instalacin, y materia orgnica, de la propia red) y entre las temperaturas de 20 y 50...55 C, y llega al humano por medio de aerosoles (agua pulverizada en aire), a travs de la respiracin. Es decir, una situacin que se da en la ducha casi siempre, por lo que en los distintos pases hay legislacin o normativa para prevenirla.

2.8 TIPOS DE CALENTADORES Y SU LOCALIZACIN

En el mercado existen varias marcas de calentadores para aumentar la temperatura del agua y sus caractersticas varan de acuerdo con cada fabricante; sin embargo, se pueden rescatar algunos elementos en general que ms adelante se describen.

Por otro parte, por norma todos los calentadores y calderas deben estar en un lugar bien ventilado y abierto.

a) Calentadores de gas

Hay dos tipos de calentadores de gas: los instantneos y los que tienen depsito, los cuales constan principalmente de los siguientes elementos: tubo de desfogue, vlvula de drenado, vlvula de alivio, vlvula de paso en la lnea de alimentacin de agua fra, salida de agua caliente, tuerca unin en la lnea de salida de agua caliente y termostato, adems deben contar con jarros de aire.

Una diferencia entre un calentador de paso y el de depsito es el tanque de almacenamiento que tiene ste ltimo. Para estos calentadores es necesario contar con una buena presin de agua y suministro de gas uniforme. En las Figuras 8 y 9 se muestra la forma de instalacin de un calentador de paso y uno de depsito.

b) Calentadores solares

Los calentadores solares de agua constan principalmente de tres partes: los tubos colectores al alto vaco, que se encargan de absorber la energa del sol y transferirla al agua; tanque trmico de almacenamiento, donde se conserva el agua caliente y estructuras de acero inoxidable que soportan los equipos. Ver Figura 10.

El funcionamiento de este tipo de calentadores se logra mediante el efecto denominado termosifn, que provoca la diferencia de temperaturas. Es decir; este sistema opera por conveccin natural, el agua caliente es ms ligera que el agua fra y, por lo tanto, tiende a subir. Esto es lo que sucede entre los tubos de cristal al alto vaco y el tanque de almacenamiento, con lo cual se establece una circulacin natural.

Una desventaja de los calentadores solares es que requieren de una gran rea; adems, se deben conectar en serie con un calentador de gas o elctrico, para asegurarse que nunca falte agua caliente. Ver Figura 11.

c) Calentadores elctricos

Los calentadores elctricos estn constituidos generalmente por: vlvula de alivio, sensores de temperatura, conectores, fusibles, terminal de tierra, entrada de agua fra y salida de agua caliente, tarjeta electrnica y tanque de almacenamiento.

El funcionamiento consiste en: el agua entra por un tubo y pasa por un serpentn de uno o varios compartimientos longitudinales localizados dentro del tanque. Cada compartimiento debe tener un sensor de temperatura y una resistencia calefactora sumergida que transfiere todo el calor que genera directamente al agua. Los sensores detectan la temperatura del agua y envan la informacin a la tarjeta electrnica que controla el paso de la corriente a las resistencias, dando como resultado un flujo de agua caliente en forma instantnea y constante, a una temperatura controlada. En la Figura 12 se presentan los elementos que conforman un calentador elctrico.

d) Agua caliente por medio de calderas

Las caractersticas de un generador de agua caliente es que cuentan con un intercambiador de calor integral.

La generacin de agua caliente por medio de calderas, consiste en que el agua en el interior del generador de agua caliente se evapora y condensa una y otra vez en un ciclo continuo, transfiriendo su calor al agua que circula por el interior del intercambiador de calor hasta temperaturas de 65C en circuito cerrado de calentamiento. Las calderas son ideales para el calentamiento de agua de consumo en hoteles, lavanderas, baos industriales y reclusorios, entre otros. En la Figura 13 se muestra un generador de agua caliente, el cual est diseado bajo el principio descrito al inicio de este prrafo.